Yield components and oil quality of olive trees under different irrigation regimes and light conditions

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1 Yield components and oil quality of olive trees under different irrigation regimes and light conditions BIOLOGIA E COLTIVAZIONE DELL OLIVO Workshop in memoria di Claudio Vitagliano Pisa, 23 maggio 2016 Giovanni Caruso, PhD Dipartimento di Scienze Agrarie Alimentari e Agro-ambientali, Università di Pisa

2 Perché ottimizzare l uso dell irrigazione in olivicoltura? Superficie olivicola mondiale ha Cambiamenti climatici Qualità dell olio ca ha ha IPCC Scenario A1B = Strategie di irrigazione in deficit

3 SDI Sustained Deficit Irrigation RDI Regulated Deficit Irrigation Water saving: 25-75% Fruit yield reduction: 19-32% Oil yield reduction: 18-28% Gucci et al., 2007 Marra et al., 2016 Moriana et al., 2003 Trentacoste et al., 2015 Strategie di irrigazione in deficit Water saving: 16-74% Fruit yield reduction: 7-28% Oil yield reduction: 8-19% Fernández et al., 2013 Gómez del Campo, 2013 Iniesta et al., 2009 Lavee et al., 2007

4 Prove condotte presso l oliveto sperimentale del DiSAAAa a Venturina (LI) 1. Componenti produttive e qualità dell olio in olivi sottoposti a differenti regimi irrigui Sustained deficit irrigation (SDI) Regulated deficit irrigation (RDI) SDI e posizione dei frutti sulla chioma (Caruso et al., 2013; Caruso et al., 2014) (Caruso et al., unpublished) 2. Effetto della luce e della disponibilità idrica sulle caratteristiche del frutto e la qualità dell olio (Benelli et al., 2015; Caruso et al., unpublished)

5 Oliveto sperimentale Dipartimento di Scienze Agrarie Alimentari e Agro-ambientali Location: Venturina (LI) Year of planting: 2003 Cultivar: Frantoio Trees per hectar: 513 Sub-irrigation Soil: sandy-loam ph: 7.9 O.M.: 1.84%

6 Componenti produttive e qualità dell olio in olivi sottoposti a differenti regimi irrigui Irrigation treatment Full Deficit (50%) Complementary Full Deficit 2 Deficit 1

7 Sustained deficit irrigation Irrigation treatment and tree water status PLWP (MPa) Irrigation Year Irrigation period Irrigation volumes (m 3 /ha) (L/tree) % of Full CPLWP (Mpa d) DAFB Full Lug 10 Ott Deficit Complementary Full Lug 9 Ott Deficit Complementary

8 Fruit parameters under SDI Gucci et al., Tree Physiol. 29: Caruso et al., unpublished Caruso et al., Irr. Sci. 31: Caruso et al., unpublished Gucci et al., J. Hort. Sci. Biotech. 82:

9 Yield components under SDI Average Full Deficit Complementary Fruit Yield (kg) a b b Fruit Yield/TCSA (kg) a a b Oil Yield (kg) a a b Oil Yield/TCSA (kg) a a b Fruit per tree (N ) 8261 a 5788 b 5316 b Fruit per tree/tcsa Oil content in mesocarp (% d.w.) 69.8 b 71.7 a 69.7 b Fruit fresh weight (g) 2.54 a 2.38 a 2.09 b MI 2.6 b 3.7 a 3.7 a

10 Water deficit and yield components

11 Oil quality under SDI Caruso et al Agric. Water Manage.134:

12 Regulated deficit irrigation IP from 23 to 71 DAFB IP from 28 to 85 DAFB Deficit irrigation period Tesi Full - - Deficit 1 from 23 to 41 DAFB from 28 to 60 DAFB Deficit 2 from 41 to 71 DAFB from 60 to 85 DAFB Water volume applied annually to olive trees Irrigation volumes Irrigation Year (m 3 ha -1 ) (L/tree) % of Full Full Deficit Deficit PH H PH H Full Deficit Deficit

13 Yield components under RDI Average Full Deficit 1 Deficit 2 Fruit Yield (kg) a b ab Fruit Yield/TCSA (kg) Oil Yield (kg) a b ab Oil Yield/TCSA (kg) Fruit per tree (N ) Fruit per tree/tcsa Oil content in mesocarp (% d.w.) Fruit fresh weight (g) 3.0 a 2.7 b 2.8 ab MI Gómez del Campo, Irr. Sci. 31, % of control DI-J DI-A DI-JA Fruit yield Oil yield Fruit per tree

14 Yield components and oil quality under SDI or RDI % of Full Irrigation Parameters SDI Complementary Deficit 1 Deficit 2 Fruit yield -32% -44% -30% -19% Fruit yield / TCSA -3% -46% -8% -19% Oil yield -16% -38% -34% -23% Oil yield / TCSA +22% -28% -14% -33% Oil content in mesocarp +3% = -2% -2% Total phenols +55% +83% +22% +3% Ortho-diphenols +114% +153% +24% +3% Water saving 65% 96% 38% 40%

15 Effetto della luce e della disponibilità idrica sulle caratteristiche del frutto e la qualità dell olio 64% Benelli et al., J Sci Food Agric 2015; 95: Caruso et al., unpublished 42% 30%

16 Fruit parameters under different light conditions Caruso et al., unpublished

17 Oil quality under different light conditions Caruso et al., unpublished Gomez del Campo and Garcìa., JAOC 89, (%) Low- North Low- South TOP Oleic Linoleic Palmitoleic Garcìa -Inza et al., Eur. J. Agron. 54,

18 Caruso et al., unpublished Oil quality under different light conditions Gomez del Campo and Garcìa., JAOC 89,

19 Conclusioni Le strategie di SDI, DI1 e DI2 hanno consentito una riduzione dei volumi irrigui del 65, 38 e 40%, rispettivamente, rispetto al controllo; La produzione di frutti ad albero per le 3 strategie in deficit è stata inferiore rispetto a quella di alberi pienamente irrigati, ma l efficienza produttiva è stata simile; La produzione di olio ad albero nella tesi SDI è stata simile a quella di alberi pienamente irrigati e in termini di efficienza produttiva è stata superiore al controllo; Uno stress idrico precoce (DI1) ha comportato una maggiore concentrazione in composti fenolici nell olio rispetto al deficit DI2, ma le concentrazioni maggiori in polifenoli sono state riscontrati negli oli degli alberi SDI; Una maggiore intercettazione della luce da parte dei frutti comporta una diminuzione del rapporto oleico/linoleico e un aumento della concentrazione fenolica nell olio.

20 Stima dei parametri biofisici e geometrici mediante l uso di SAPR Caruso, Rallo, Tozzini, Gucci

21 Grazie

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