Memoria para optar al título profesional de: Ingeniera Agrónoma / A través del procesamientos de imágenes digitales en el rango óptico se estimó el porcentaje de cobertura vegetal (CC) para predecir el rendimiento y contenido de N en trigo candeal chileno (Triticum turgidum, spp. Durum L.). El objetivo del estudio fue obtener relaciones cuantitativas entre CC y rendimiento, CC y valores SPAD, valores SPAD y rendimiento. Para esto se realizó un ensayo con dos variedades, Llareta INIA y Corcolén INIA, en condiciones de riego, ambas variedades sometidas a tratamientos de dosis (0, 60, 120, 180 y 240 kg N ha-1) y parcialización de N en siembra, primer nudo y embuche. El diseño experimental fue en bloques completos al azar, con 4 repeticiones y 8 tratamientos por bloque, estableciéndose un total de 32 unidades experimentales por variedad. La unidad experimental fue de 7,7 m². Se midieron en primer nudo y embuche: cobertura vegetal (%) y transmisibilidad de la luz a través de la hoja (valores SPAD). El resto de la mediciones fueron hechas en madurez fisiológica, las cuales corresponden a rendimiento (kg ha-1), componentes de rendimiento (grano m-2, grano espiga-1, peso seco de los 1000 granos (PS1000) (g), espigas m-2), índice de cosecha (IC), biomasa (kg ha-1) y proteína en grano (%). Por su parte, biomasa fue medida en primer nudo y estimada en madurez fisiológica. Para CC se utilizaron dos cámaras fotográficas para obtener imágenes digitales, las que fueron procesadas con el programa Canopy cover, el cual calcula un valor SAVIgreen a los pixeles individuales de cada fotografía e informa el resultado como la proporción de píxeles verdes (SAVIgreen > 0) entregando de esta manera un valor de porcentaje de cobertura vegetal (CC) por imagen. Los resultados mostraron que sólo hubo diferencias significativas (p≤0,05) entre tratamientos para biomasa a madurez fisiológica, biomasa en primer nudo, valores SPAD en embuche, y proteína en grano (%). Además, se obtuvo una asociación significativa entre valores SPAD y rendimiento en ambos estados de evaluación (R2=0,93 y R2=0,98, respectivamente). Sin embargo, no se pudo estimar el contenido de N y rendimiento a partir de imágenes digitales, debido a la influencia que habría tenido en los resultados, la alta disponibilidad de N en el suelo en pre siembra, el efecto de la reflexión especular sobre la estimación de CC y el estrés hídrico presentado durante el periodo crítico del cultivo, efectos que hicieron que los resultados de CC no fueran lo suficientemente consistentes para inferir a partir de ella el objetivo del estudio. / Through digital image processing in the optical range the percentage of vegetation cover (CC) was estimated to predict yield and N content in chilean bread wheat (Triticum turgidum spp. Durum L.). The objective of the study was to obtain quantitative relationships between CC and yield, CC and SPAD values, and, SPAD values and yield. The experiment was done with two cultivars of durum wheat (Llareta INIA and Corcolen INIA) under irrigation conditions and both receiving nitrogen (0, 60, 120, 180 and 240 kg N ha-1) in split applications at sowing, first node and boot stages. The experimental design was a randomized complete block with 4 replications and 8 treatments per block, establishing a total of 32 experimental units per variety. The experimental unit has 7,7 m2. There were measured in the first node and boot stage: vegetation (%) and transmissivity of light through the leaf (SPAD values). The rest of the measurements were made at physiological maturity: yield (kg ha-1), yield components (grain m-2, grain spike-1, dry weight of 1000 grains (PS1000) (g), spikes m-2), harvest index (IC), biomass (kg ha-1) and grain protein (%). Biomass was measured at the first node and estimated in physiological maturity. The results showed that there were significant differences (p ≤ 0.05) among treatments only for biomass at physiological maturity, biomass in the first node, SPAD values at boot stage and grain protein (%).In addition, a significant association between SPAD values and yield in both states (R2 = 0.93 and R2 = 0.98 respectively) was obtained. However, it was not possible to estimate the N content and yield from digital pictures, due to the influence that would have on the results, the high availability of N in the soil in pre sowing, the effect of specular reflection on the estimate of CC and water stress presented during the critical period of crop, which produced that the results of CC were not consistent enough to infer from it the study objective.

[ES] Los sistemas de recirculación en acuicultura (definidos como circuitos cerrados con mínimo o nulo intercambio del agua de cría) son unos sistemas de producción acuícola con mucho potencial, pero requieren conocimientos específicos de los equipos de purificación de agua. La optimización de uno de estos equipos, el biofiltro nitrificante eliminador de nitrógeno amoniacal, es el objetivo de la presente tesis. Para ello se realizó una serie de experimentos donde se evaluó el rendimiento de biofiltros nitrificantes de percolación (expresado como tasa de eliminación amoniacal pero también prestando atención a la concentración de amonio máxima y mínima en el tanque) en función de diferentes características como son la carga de amonio en el influente del biofiltro, el tipo de material filtrante, la temperatura y la carga hidráulica. La combinación de parámetros (material filtrante, carga hidráulica y temperatura) que originó el mejor rendimiento del biofiltro fue seleccionada para diseñar los biofiltros usados en un experimento de cría de doradas (Sparus aurata) (especie seleccionada puesto que su rango de temperatura óptimo es equivalente a las temperaturas que originaron una mayor tasa de eliminación de amonio) en las mismas instalaciones. Durante este experimento, se reevaluó el rendimiento del biofiltro, sujeto a la influencia de la materia orgánica. Los peces fueron alimentados con tres piensos diferentes (un control, uno formulado a base de harina de pescado y uno formulado sin harina de pescado) y el pienso fue suministrado mediante tres estrategias diferentes de alimentación (a saciedad, utilizando comederos automáticos y utilizando comederos de auto-demanda). De la primera serie de experimentos se concluyó que, de los materiales filtrantes probados, uno de ellos (MECHpro® rings) fue responsable de rendimientos muy inferiores mientras que el uso de los materiales filtrantes restantes provocó un rendimiento muy similar. También se concluyó que la temperatura tuvo un efecto muy importante, pues bajas temperaturas (entre 15 y 18 ºC) originaron rendimientos bajos para cualquier combinación restante de parámetros por inactivación de las bacterias nitrificantes, mientras que a temperaturas altas el efecto de los diferentes parámetros, como la carga hidráulica, fue más significativo. Respecto a esta última, se observó un rendimiento claramente inferior a una carga hidráulica baja (4 m3/m2 h), así como rendimientos similares para las cargas hidráulicas restantes (8 m3/m2 h y 11 m3/m2 h). Una mayor carga de amonio produjo en todos los resultados de la primera serie de experimentos un rendimiento mayor, pero también picos de concentración de amonio elevados en el agua de cría, lo cual cuestiona su conveniencia en el correcto funcionamiento de los sistemas. Las tasas de eliminación de amonio de los biofiltros nitrificantes durante su utilización para la cría de doradas fue generalmente menor que en las pruebas de determinación del efecto de diferentes configuraciones en el rendimiento de biofiltros. Esto fue atribuido a la presencia de materia orgánica, pero también a la menor carga de amonio ligada a unas excreciones de amonio total bajas. Se observó asimismo que el pienso vegetal implicó una pérdida de rendimiento y también se concluyó que una determinada estrategia de alimentación (utilización de comederos de auto-demanda) produjo rendimientos superiores respecto a las restantes estrategias, tanto en tasa de eliminación amoniacal como en concentración de amonio en agua. El valor máximo de concentración de amonio fue el más bajo de todos los experimentos realizados, incluyendo los resultados de las pruebas de evaluación del efecto los parámetros operacionales en la tasa de eliminación de amonio. / [EN] Recirculating aquaculture systems (defined as closed circuits where rearing water exchange is reduced to a minimum) show a great potential for fish production but require expertise of water purification equipment. The optimization of one of those units, the nitrifying biofilter, which removes ammonia nitrogen, is the subject of the present thesis. The performance (determined as ammonia removal rate but also taking into account the maximum and minimum concentration of N-TAN in the tank water) of a determinate type of these biofilters, the trickling filter, was evaluated according to different characteristics known as process parameters, such as the biofilter influent ammonia load, filter medium type, water temperature or hydraulic loading. The combination of those process parameters that led to the best results in biofilter performance was used to design biofilters for use in a pilot-scale rearing trial of gilthead sea bream (Sparus aurata), whose optimal growth temperature range is equivalent to the temperatures which led to the highest mean ammonia removal rate. During that experiment, carried out on the same facilities as the performance trials, the performance of the biofilter was re-evaluated, now subject to the influence of organic matter. Fish were fed three different diets (a control, a formulated diet with fishmeal and a formulated diet without fishmeal) y the feed was supplied by three different feeding strategies (to satiation, using automatic feeders and using auto-demand feeders). The first batch of experiments showed that, from the filter media assessed, one of them (MECHpro® rings) was responsible of low performance in general, while the ammonia removal rates were comparable with the use of the remaining filter media. It was also concluded that the temperature had a very important effect as low temperatures (between 15 and 18ºC) led to low ammonia removal independent of every combination of the remaining process parameters due to the inactivation of nitrifying bacteria, while the effect of other process parameters, such as the hydraulic loading, was more significant at high temperatures. In regard to this parameter, an inferior efficiency was observed at a low hydraulic loading (4 m3/m2 h) compared to the remaining hydraulic loadings (8 m3/m2 h y 11 m3/m2 h), although both values led to similar efficiencies. A higher ammonia load led to greater ammonia removal rates but also to high ammonia concentration peaks in the rearing water, which questions its convenience in the system correct operation. The mean ammonia removal rate of the nitrifying biofilters during operation in the gilthead sea bream rearing trial was generally lower than in the trials regarding the effect of the combination of process parameters on biofilter performance. This was attributed to the presence of organic matter, but also to the lower ammonia load consequence of low total ammonia excretion. In addition, it was observed that the plant meal based diet led to a loss of performance and that a determinate feeding strategy (use of auto-demand feeders) led to higher biofilter performances compared to the remaining feeding strategies, both in ammonia removal rate and in N-TAN concentration in the tank water. The maximum N-TAN concentration was the lowest across every experiment, including the results of the trials regarding the effect of the combination of process parameters on biofilter performance. / [CA] Els sistemes de recirculació en aqüicultura (definits com circuits tancats amb un intercanvi mínim o nul) són uns sistemes de producció aqüícola amb molt de potencial, però requerixen coneixements específics dels equips de filtració de l'aigua. La optimització d'un d'aquests equips, els biofiltres nitrificants, encarregat de la eliminació de nitrogen amoniacal, es l'objectiu de la present tesi. Per a tal funció es va elaborar una sèrie d'experiments on es va avaluar el rendiment de biofiltres nitrificants de percolació (expressat com tassa d'eliminació amoniacal però tenint en compte la concentració d'amoni màxima i mínima) en funció de diferents característiques como són la carga d'amoni en l'influent del biofiltre, el tipus de material filtrant, la temperatura i la càrrega hidràulica. La combinació de paràmetres (material filtrant, temperatura i càrrega hidràulica) que va originar el major rendiment del biofiltre fou seleccionada per a dissenyar els biofiltres a utilitzar per a l'experiment de cria de dorades (Sparus aurata) en les mateixes instal·lacions, ja què el seu rang of temperatura òptim és coincident amb les temperatures que varen original la major taxa d'eliminació d'amoni. Durant aquest experiment, es va re-avaluar el rendiment del biofiltre, subjecte a la influència de la matèria orgànica. Els peixos varen ser alimentats amb tres pinsos diferents (un control, un formulat amb farina de peix i un formulat sense farina de peix) i el pinso va ser subministrat mitjançant tres estratègies d'alimentació (a sacietat, usant comeders automàtics i usant comeders d'auto-demanda. De la primera sèrie d'experiments es va concloure que, dels materials filtrants provats, un d'ells (MECHpro® rings) fou responsable de rendiments molt inferiors, mentre que l'ús dels restants materials filtrants va produir rendiments molt similars entre ells. També es va concloure que la temperatura va tindre un efecte molt important perquè baixes temperatures (entre 15 i 18 ºC) conduïren a baixos rendiments amb independència de la combinació dels altres paràmetres, degut a la inactivació de les bactèries nitrificants. Per una altra banda, amb altes temperatures, l'efecte de paràmetres com la càrrega hidràulica sobre les tasses d'eliminació d'amoni fou més significatiu. Respecte a aquesta última, es va observar un rendiment clarament inferior a una càrrega hidràulica baixa (4 m3/m2 h) respecte a les restants càrregues hidràuliques (8 m3/m2 h y 11 m3/m2 h) que varen originar similar rendiments entre elles. Una major càrrega d'amoni va produir en tots els resultats de la primera sèrie d'experiments un rendiment major, però també pics de concentració d'amoni elevats en l'aigua de cria, la qual cosa cuestiona la seua conveniència en el correcte funcionament dels sistemes. El rendiment dels biofiltres nitrificant durant la seua utilització per a la cria de dorades fou generalment menor que en les proves de determinació dels efectes de diferents configuracions en la taxa d'eliminació d'amoni. Això fou atribuït a la presència de matèria orgànica, però també a la menor càrrega d'amoni lligada a unes excrecions d'amoni total baixes. Es va observar tanmateix que el pinso vegetal va implicar una pèrdua de rendiment i també es va concloure que una determinada estratègia d'alimentació (utilització de comeders d'auto-demanda) va produir rendiments superiors respecte a les restants estratègies, tant en taxa d'eliminació amoniacal como en concentració d'amoni en l'aigua. El valor màxim de concentració d'amoni fou el mes baix de tots els experiments realitzats, incloent els resultats de les proves d'avaluació del efecte dels paràmetres operacionals en la taxa d'eliminació d'amoni. / Godoy Olmos, S. (2020). Optimization of nitrifying biofilters for aquaculture [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/148718 / TESIS

La materia orgánica del suelo es un constituyente esencial del sistema edáfico (sistema suelo), ya que por su constitución y propiedades es responsable directa de la mayoría de los procesos fisicoquímicos y biológicos del suelo. El suelo es uno de los recursos más valiosos de la humanidad que debe ser conservado y protegido; constituye un cuerpo natural, esencial, tanto desde la perspectiva de la dinámica natural como del sistema de producción de alimentos. El suelo es un frágil recurso que puede ser degradado hasta la eventual pérdida de su fertilidad. Generalmente, el decrecimiento de la productividad de un suelo ha sido tratado incrementando el uso de fertilizantes químicos, sin realizar un estudio previo sobre la modificación que experimenta el suelo por efecto de su uso y manejo. En la última década se produjo a nivel mundial un aumento en la demanda de productos agropecuarios obtenidos en forma orgánica o ecológica, lo cual ha creado un mercado que actualmente está en franca expansión. Los productos orgánicos se comercializan generalmente a precios superiores a los estándares y presentan ventajas en lo referente a la conservación del medio ambiente y de los recursos naturales. Dentro de las normativas del cultivo orgánico se prohíbe el uso de fertilizantes originados por síntesis química y de la mayoría de los insecticidas, fungicidas y herbicidas. La producción orgánica se basa, entonces, en asegurar la fortaleza y sanidad del suelo, considerado éste como un complejo ecológico donde conviven una fracción mineral con otra orgánica en descomposición y otra integrada por microorganismos animales y vegetales. El presente trabajo muestra, de forma comparativa, el ciclo del carbono y el nitrógeno en suelos bajo distintas rotaciones de cultivo y adición de compost, el completo estudio de la materia orgánica, tanto sus fracciones estables como lábiles y de las formas de nitrógeno asociado a la materia orgánica así como las formas inorgánicas: nitratos y amonio, además de parámetros biológicos como respiración y biomasa. Los suelos estudiados corresponden a muestras del orden Ultisol de la lX región del país, todos ellos bajo régimen orgánico, los cuales durante tres años fueron sometidos a rotación de cultivo(Poroto, Pradera, Trigo) y cantidades crecientes de compost ( 0, 8, 20 y 30 Mg ha-1). Luego de caracterizar las muestras se encontró que los contenidos de Carbono y Nitrógeno total, se favorecen por efecto del compost en forma no proporcional a la dosis, aumentando para ambos el reservorio en el suelo. Al estudiar las fracciones orgánicas poliméricas, se encontró que aplicación de compost incrementa en cantidad la Humina. Los contenidos de C encontrados para el ácido húmico”HA” (40-50%) y ácido fúlvico”FA” (10-30%) son los habituales para estos compuestos y coinciden con datos de trabajos previos. Al establecer relaciones entre las rotaciones de cultivo y las características de la materia orgánica; se encontró una mayor actividad de deshidrogenasas en el cultivo Poroto indicando que este vegetal tiene un efecto positivo sobre la microflora del suelo estimulando su actividad. Luego de determinar el cuociente metabólico (Qco2= mg CO2/mg biomasa C) de los suelos, se encontró como era esperable, que el compost estimula la actividad Biológica de ellos. El compostaje es un método alternativo de recuperación de recursos, cuya ventaja principal radica en sus bajos costos operacionales, aspecto que estimula el reciclado y reutilización de los desechos prediales, lo que lleva a que este producto sea de fácil acceso a pequeños y medianos agricultores. La aplicación de compost en los agroecosistemas beneficia la producción de los cultivos y ayuda a mantener la calidad del suelo, mejorando su fertilidad, su agregación y su capacidad de retención de agua.

Tesis para optar al Título Profesional de Ingeniera Agrónoma y al Grado de Magíster en Manejo de Suelos y Aguas / En este estudio se determinó la efectividad de un sistema de biofiltro angosto (ancho de 5m) para retener el nitrógeno (N) que se moviliza hacia cuerpos de agua superficiales desde campos cultivados con maíz grano, comparando la efectividad de diferentes combinaciones de especies vegetales durante el primer año de su establecimiento (abril 2012- abril 2013). Se evaluaron cinco tratamientos que incluyeron: árboles nativos como Luma chequen (GST1) y Drimys winteri (GST2) y un arbusto nativo Fuchsia magellanica (GS), estos tres en combinación con una pradera de Festuca arundinacea; un tratamiento sólo con F. arundinacea (G); y un control sin vegetación (C); con tres repeticiones cada uno, en un diseño de bloques completos al azar distribuidos en parcelas de 5 m x 12 m. Los ensayos se establecieron en dos sitios experimentales en la Comuna de Pichidegua, Región de O´Higgins, ambos campos cultivados con monocultivo de maíz (Zea mays), los que presentaban suelos con texturas contrastantes: arcillosa en El Caleuche (CLC) (34°25´ S, 71°21´O); y arenosa en San Luis (SL) (34°22´ S, 71°25´O). Durante el periodo de estudio se monitorearon continuamente las concentraciones de formas N (N-NO3 y N-NH4) en la entrada y salida de los biofiltros. En general se observó una amplia variabilidad de los contenidos de N que entraban o salían del sistema de biofiltros, obteniéndose valores mayores durante el período en que el cultivo de maíz se encontraba en desarrollo (primavera-verano), donde los tratamientos no presentaron diferencias estadísticas significativas en la retención de N (p>0,05). En consecuencia, los biofiltros no fueron efectivos en la remoción de formas N hacia cuerpos de agua superficiales utilizando diferentes especies vegetales, lo que sugiere que, por lo general, durante el primer año de establecimiento las especies vegetales no han generado una cobertura superficial y/o desarrollo radical que permita retener cantidades significativas de formas N. / In this study, the effectiveness of narrow buffer strips (5 m) removing nitrogen (N) that is moving from corn fields to water curses was determined by comparing the effectiveness of different t ype s o f vegetation and establishing an overall N budget in the system during the first year. Five treat ments of different component of the biofilters were evaluated: native trees Luma chequen (GST1) and Drimys winteri (GST2) and a native bush Fuchsia magellanica (GS), this tree in combination with the praire Festuca arundinacea; a treatment with only Festuca arundinacea (G); and a control plot without vegetation (C); with tree replication per treatment with a randomized block design (Blocks 1-3) distributed in 5 m x 12 m plots. Two experimental areas were set in the commune of Pichidegua located in the Región del Libertador Bernardo O'Higgins, both cultivated with maize (Zea mays) as main crop, and in soils with contrasting textures: clay loam in El Caleuche (CLC) (34°25´ S, 71°21´O); and sandy loam in San Luis (SL) (34°22´ S, 71°25´O). During the study period N forms (N-NO3 and N-NH4 ) at the entrance and exit of the biofilter system were continuously monitored. In general, a wide variability of N inputs and outputs was observed, obtaining higher values during the crop growing season (spring-summer). Treatments did not present statistical differences significance (p>0.05) on N retention. In consequence, the biofilters were not effective in removing N forms into surface water bodies using different plant species, which suggest that during the first year of establishment the plant species have not generated an adequate surface coverage and/or root development to retain significant amounts of N forms.

La salinidad y el estrés hídrico son los factores más importantes que limitan la producción de trigo duro, sobre todo en regiones áridas y semiáridas, como la región Mediterránea. El trigo duro es uno de los principales cultivos en el sur y este de la Cuenca Mediterránea, donde se cultiva frecuentemente en condiciones de secano y si es posible con riego deficitario, a menudo con agua de poca calidad, que junto a una elevada evapotranspiración, puede provocar una progresiva salinización del terreno. En este sentido, la mejora genética de trigo duro para una mejor adaptación a estas condiciones de estrés es una de las pocas alternativas viables. El objetivo general de esta Tesis es estudiar las bases fisiológicas y moleculares de las diferencias genotípicas en crecimiento potencial y tolerancia a la salinidad y el estrés hídrico. En un primer estudio (Experimento 1) publicado en “Functional Plant Biology” se investigó qué criterio fenotípico de selección era el más adecuado para seleccionar genotipos de trigo duro que crecieran mejor en condiciones de salinidad continuada. De esta forma se determinó la importancia de los isótopos estables como criterios eficientes para seleccionar genotipos tolerantes y susceptibles a la salinidad. Posteriormente, se realizó un segundo estudio (Experimento 2) donde se evaluó el efecto de la salinidad en la composición isotópica del carbono (δ13C) y el nitrógeno (δ15N) de genotipos de trigo duro y de dos amfiploides (un tritordeo y un triticale). Este trabajo está publicado en la revista “Journal of Experimental Botany”. En este segundo ensayo, la salinidad se aplicó durante la floración y el llenado del grano durante unas pocas semanas. Los resultados de este trabajo representaron la puesta a punto del estudio del comportamiento fisiológico del trigo duro durante la fase reproductiva y bajo diferentes combinaciones de salinidad y riego. Como continuación de los dos Experimentos (1 y 2) y en vista de los resultados obtenidos en el uso de las firmas isotópicas como criterio de evaluación bajo condiciones salinas, se planteó evaluar el uso combinado de la composición isotópica del carbono (δ13C), oxígeno (δ18O) y el nitrógeno (δ15N) en materia seca para observar las respuestas genotípicas de plantas de trigo duro sometidas a diferentes combinaciones de salinidad. Como contribución original, se elaboró un modelo conceptual de las tres firmas isotópicas juntas (δ13C, δ18O, δ15N) junto con características del metabolismo nitrogenado para explicar las diferencias genotípicas en tolerancia a distintas condiciones de salinidad y estrés hídrico. También se evaluaron las características fotosintéticas en relación con las firmas isotópicas y las actividades de enzimas clave del metabolismo nitrogenado. (Trabajo Publicado en la revista “New Phytologist”). Además de los resultados anteriores obtenidos, en esta Tesis se comparó la eficiencia de las firmas isotópicas del carbono, oxígeno y nitrógeno mediante dos vías: muestras de materia seca y muestras de fracción soluble en genotipos de trigo duro para la evaluación de diferencias genotípicas en tolerancia a diferentes condiciones de salinidad y regimenes hídricos. Posteriormente se analizó la respuesta genética de plantas de trigo duro a la salinidad evaluando el nivel de transcripción de genes específicos asociados a tolerancia a salinidad y estrés hídrico, junto a otros que codifican para enzimas claves del metabolismo nitrogenado. También se han estudiado las relaciones entre estas tasas de transcripción, las diferencias genotípicas en crecimiento, firmas isotópicas y actividades de enzimas del metabolismo nitrogenado. El trabajo ha mostrado la eficacia de los isótopos estables de carbono y del nitrógeno como herramientas de evaluación de la respuesta del trigo duro frente a la salinidad. / Inadequate irrigation for long term and under conditions of high evapotranspiration demand, combined with the use of poor water quality and the lack of adequate drainage frequently induces the salinization of arable land causing a significant increase in the area affected by salinity. Salinity is an environmental factor that limits in a remarkable manner the production of crops in many parts of the world, but especially in arid and semiarid regions like the Mediterranean. Under these conditions, which is often grown durum wheat improvement for tolerance to salinity under irrigation deficit may be one of the strategies to alleviate this problem. This Thesis shows that isotope compositions of carbon (δ13C), oxygen (δ18O), and nitrogen (δ15N) and the concentration of nitrogen in dry matter are potentially and effective criteria for discriminating between different growing conditions and between genotypes tolerant or susceptible to salt. Furthermore, the results of this study reflect the importance of nitrogen metabolism in tolerance to salinity. Additionally, this thesis develops a model relating genotypic tolerance to different conditions of salinity and drought with the signatures of the three isotopes (C, O, N), together with photosynthetic and transpiration exchanges and parameters key of nitrogen metabolism such as nitrogen concentration and activities of the glutamine synthetase and nitrate reductase. Finally, we study the relationship between the expression of genes potentially key in the tolerance to salinity and drought and genotypic variability in response to different combinations of these stresses.