La transformació de terres marginals, juntament amb un augment dels processos de degradació del sòl (p. e. salinització) estan traslladant l'agricultura a sòls més desfavorables, fet que obliga al desenvolupament de noves estratègies de maneig dels cultius. Durant els últims anys s'han introduït noves estratègies de reg, com el reg localitzat enterrat (subsurface drip irrigation, SDI) o el reg deficitari controlat, tot i que resulta necessari avaluar la seva viabilitat i sostenibilitat quan són aplicades en sòls amb propietats físiques limitants. Alhora, l'ús d'esmenes orgàniques i les tècniques d’aeració forçada estan sorgint com a mètodes de recuperació de sòls a baix cost, que podrien millorar potencialment el rendiment dels cultius en situacions desfavorables. És important estudiar els efectes d'aquestes estratègies i tècniques sobre les propietats del sòl, així com en la fisiologia dels cultius i la seva productivitat, tot i que també sobre paràmetres de qualitat d'importància creixent en el sector fructícola, com el potencial de conservació de la fruita. L'objectiu general d'aquesta tesi ha estat el d'avaluar diferents estratègies de maneig del sòl i de reg, i estudiar els seus efectes en plantacions de presseguer i nectarina en sòls amb condicions físiques limitants. / La transformación de tierras marginales, junto con un aumento de los procesos de degradación del suelo (p. ej. salinización) están trasladando la agricultura a suelos más desfavorables, lo que obliga al desarrollo de nuevas estrategias de manejo de los cultivos. Durante los últimos años se han introducido nuevas estrategias de riego, como el riego localizado enterrado (subsurface drip irrigation, SDI) o el riego deficitario controlado, a pesar de que resulta necesario evaluar su viabilidad y sostenibilidad cuando son aplicadas en suelos con propiedades físicas limitantes. Al mismo tiempo, el uso de enmiendas orgánicas y las técnicas de aireación forzada están surgiendo como métodos de recuperación de suelos a bajo coste, que podrían mejorar potencialmente el rendimiento de los cultivos en situaciones desfavorables. Es de suma importancia el estudiar los efectos de estas estrategias y técnicas sobre las propiedades del suelo, así como en la fisiología de los cultivos y su productividad, aunque también sobre parámetros de calidad de importancia creciente en el sector frutícola, como el potencial de conservación de la fruta. El objetivo general de esta tesis fue el de evaluar diferentes estrategias de manejo de suelo y riego, y estudiar sus efectos en plantaciones de melocotón y nectarina en suelos con condiciones físicas limitantes. / Transformation of marginal land along with an increase of soil degradation processes (e.g. salinization) is moving the agriculture into more unfavorable soils, forcing the development of new management strategies. Subsurface drip irrigation (SDI) and deficit irrigation strategies have been widely studied although it is necessary to evaluate their feasibility and sustainability when applied in soils with limiting physical properties. At the same time, organic soil amendments and oxygation techniques are arising as low-cost soil reclamation methods that could potentially improve the crop performance under such situations. It is of paramount importance to study the effects of these strategies and techniques on soil properties as well as on crop physiology and productivity, but also on some quality parameters of growing importance in the fruit sector, such as fruit storability. The general aim of this thesis was to assess various soil management and irrigation strategies and study their effects on peach and nectarine orchards under limiting soil conditions.

La hidrologia històrica quantitativa és una branca emergent de les ciències de la Terra que es basa en l’ús d’informació històrica (és a dir, informació produïda per les persones: documents, imatges, limnimarques) per a reconstruir el cabal pic de riuades antigues. Aquesta ciència multidisciplinària (molt propera, en concepte, a la paleohidrologia) utilitza mètodes d’historiografia, hidràulica, hidrologia, meteorologia, climatologia, estadística i, fins i tot, de les ciències socials, i té moltes aplicacions útils, no només en la planificació del risc d’inundacions, sinó també en la recerca hidrològica bàsica. Malgrat tot plegat, la hidrologia històrica quantitativa no s’ha convertit, de moment, en una eina d’ús general a Catalunya i a la conca de l’Ebre. Aquesta tesi desenvolupa algunes de les grans possibilitats de la hidrologia històrica quantitativa tot aplicant-la en diversos casos d’estudi en diferents conques de Catalunya i la conca de l’Ebre. La conclusió final és que l’ús de la hidrologia històrica millora la prevenció i la gestió del risc de riuades, tant en conques aforades com no aforades de la zona estudiada. / Era idrologia istorica quantitativa ei ua branca emergenta des sciéncies dera Tèrra que se base en emplec d’informacion istorica (ei a díder, informacion produsida pes persones: documents, imatges, limnimarques) entà rebastir eth cabau pic d'aiguats ancians. Aguesta sciéncia multidisciplinària (fòrça propèra, en concèpte, ara paleoidrologia) emplegue metòdes d’istoriografia, idraulica, idrologia, meteorologia, climatologia, estadistica e, autaplan, des sciéncies sociaus, e a fòrça aplicacions utiles, non sonque ena planificacion deth risc d’inondacions, mès tanben ena recèrca idrologica basica. Maugrat tot aquerò, era idrologia istorica quantitativa non s’a convertit, de moment, en un utís d’emplec generau en Catalonha e ena conca der Ebre. Aguesta tèsi desvolòpe bères ues des granes possibilitats dera idrologia istorica quantitativa en tot aplicar-la en diuèrsi casi d’estudi enes diferentes conques de Catalonha e dera conca der Ebre. Era conclusion finau ie qu’er emplec dera idrologia istorica melhore era prevencion e era gestion deth risc d’inondacions, tant en conques aforades coma no aforades dera zòna estudiada. / La hidrología histórica cuantitativa es una rama emergente de las ciencias de la Tierra que se basa en el uso de información histórica (es decir, información producida por las personas: documentos, imágenes, limnimarques) para reconstruir el caudal pico de riadas antiguas. Esta ciencia multidisciplinaria (muy próxima, en concepto, a la paleohidrología) utiliza métodos de historiografía, hidráulica, hidrología, meteorología, climatología, estadística e, incluso, de las ciencias sociales, y tiene muchas aplicaciones útiles, no sólo en la planificación del riesgo de inundaciones, sino también en la investigación hidrológica básica. A pesar de todo ello, la hidrología histórica cuantitativa no se ha convertido, de momento, en una herramienta de uso general en Cataluña y en la cuenca del Ebro. Esta tesis desarrolla algunas de las grandes posibilidades de la hidrología histórica cuantitativa aplicándola en varios casos de estudio en diferentes cuencas de Cataluña y la cuenca del Ebro. La conclusión final es que el uso de la hidrología histórica mejora la prevención y la gestión del riesgo de inundaciones, tanto en cuencas aforadas como no aforadas de la zona estudiada. / Quantitative historical hydrology is an emerging branch of Earth sciences that is based on the use of historical information (that is, man-made pieces of information: documents, pictures, flood marks) to reconstruct the peak flows of long-past floods. This multidisciplinary science (which is very close in concept to paleohydrology) uses methods from historiography, hydraulics, hydrology, meteorology, climatology, statistics, and even social sciences, and is full of possible useful applications, not only in flood risk management but also in basic hydrological research. However, quantitative historical hydrology is not being generally used in Catalonia or the Ebro River basin so far. This thesis develops some of the huge possibilities of quantitative historical hydrology by applying it to several study cases in different catchments in Catalonia and the Ebro River basin. The final conclusion is that the use of historical hydrology improves flood risk prevention and management, both in gauged and ungauged catchments within the studied area.

Extreme-temperature events are known to favor large wildland fires and have consequences for human health and mortality, forest disturbance patterns, agricultural productivity, and the economic repercussions of these consequences combined. To gain insight into whether extreme-temperature events are changing in light of global climate dynamics, the annual numbers of high-temperature days (those with temperatures higher than 20, 22.5, and 25 ºC at 850 hPa) were analyzed across southern Europe from the years 1978 to 2012. A significant increase in the frequency of these days was found in many areas over the time period analyzed, and patterns in the spatial distribution of these changes were identified. Additionally, this work analyzes the effects of high temperature days on medium and large fires from 1978 to 2010 in Spain and other areas (Sardinia, Italy). A high temperature day was defined as being when air temperature at 850 hPa was higher than the 95th percentile of air temperature at that elevation from June to September across the study period. Temperature at 850 hPa was chosen because it properly characterizes the state of the lower troposphere. The effects of high temperature on forest fires were remarkable and significant in terms of fire number (15 % of total large fires occurred under high temperature days), burned area (25 % of the total burned area occurred under high temperature days). Fire size was also significantly higher under 95th percentile air temperature at 850 hPa and a large part of the largest fires in the past 20 years were under these extreme conditions. Additionally, both burned area and fire number only decreased under non-high temperature days in the study period and not under high temperature conditions. The worst consequence of wildland fires is the loss of human lives, a regular phenomenon over the last few decades worldwide. This work analyzes all recorded wildland fires in Spain with victims between 1980 and 2010. We classified causality causes during wildland fires to study the most frequent causes of fatalities and how they were related to regions, fire size, and extreme weather conditions (i.e., high temperature days). Trends in number of both injured and killed individuals were analyzed. We observed that the annual number of victims did not decrease in the study period. Entrapment is the most frequent cause of death within the fire suppression employees. Fire size is a key factor in the occurrence of victims because 95% of fatalities in wildland fires (not counting aerial casualties) happened in fires larger than 100 ha. High temperature days also were important because 60% of entrapments were produced in this kind of days. / Los eventos con temperaturas extremas favorecen la ocurrencia de grandes incendios forestales y tienen consecuencias en la salud y mortalidad humana, los patrones de perturbación forestal, la productividad agrícola y las repercusiones económicas de estas consecuencias combinadas. Para conocer si los eventos de temperaturas extremas están cambiando bajo la dinámica de cambio global, se analizaron las cifras anuales de días de alta temperatura (aquellos con temperaturas superiores a los 20, 22,5 y 25 ºC a 850 hPa) en el sur de Europa en el periodo 1978-2012. Un aumento significativo en la frecuencia de este tipo de días se encontró en muchas áreas durante el período de tiempo analizado, y se identificaron patrones en la distribución espacial de estos cambios. Además, este trabajo analiza los efectos de días de alta temperatura en incendios forestales medianos y grandes en España desde 1978, así como en otras áreas (Cerdeña, Italia). Un día de alta temperatura se define cuando la temperatura del aire a 850 hPa es mayor que el percentil 95 de la temperatura del aire a 850 hPa de junio a septiembre en todo el período de estudio. Elegí la temperatura a 850 hPa porque caracteriza adecuadamente el estado de la baja troposfera. Los efectos de las altas temperaturas sobre los incendios forestales fueron notables y significativos en términos de número de incendios (el 15% del total de los grandes incendios ocurrieron bajo días de alta temperatura) y área quemada (25% del total de área quemada se produjo bajo días de alta temperatura). El tamaño de los incendios también fue significativamente mayor en condiciones de alta temperatura y gran parte de los incendios más grandes en los últimos 20 años fueron en este tipo de condiciones extremas. Además, tanto el número de incendios como el área quemada solamente disminuyeron bajo días de no alta temperatura en el período de estudio. La peor consecuencia de los incendios forestales es la pérdida de vidas humanas, un fenómeno que se ha producido con regularidad durante las últimas décadas en todo el mundo. Este trabajo analiza todos los incendios forestales en España con víctimas registradas entre 1980 y 2010. Los incendios se clasificaron por la causa que provocó la muerte de las víctimas durante los incendios forestales con el objetivo de estudiar las causas más frecuentes en accidentes mortales y cómo se relaciona con distintas regiones geográficas, el tamaño de los incendios, y las condiciones climáticas extremas (es decir, días de alta temperatura). Se analizaron tendencias temporales en el número de individuos heridos y muertos en el periodo de estudio. Se observa que el número anual de víctimas no disminuyó en el período de estudio. El atrapamiento es la causa más frecuente de muerte dentro de los empleados de extinción de incendios. El tamaño de los incendios es un factor clave en la aparición de las víctimas ya que el 95% de las muertes en incendios forestales (sin contar las bajas aéreas) ocurrió en incendios mayores de 100 ha. Los días de alta temperatura también fueron claves debido a que el 60% de atrapamientos se produjo en este tipo de días. / Els esdeveniments amb temperatures extremes afavoreixen l’aparició de grans incendis forestals amb conseqüències en la salut i mortalitat humana, els patrons de pertorbació forestal, la productivitat agrícola i les repercussions econòmiques d’aquestes conseqüències combinades. Per conèixer si els esdeveniments de temperatures extremes estan canviant amb la dinàmica de canvi global, es van analitzar les xifres anuals de dies amb altes temperatures (aquells dies amb temperatures superiors als 20, 22.5 i 25ºC a 850hPa) al sud d’Europa en el període 1978-2012. Un augment significatiu en la freqüència d’aquest tipus de dies es va trobar en moltes àrees durant el període de temps analitzat, i es van identificar patrons en la distribució espacial d’aquests canvis. A més, aquest treball analitza els efectes de dies d’alta temperatura en incendis forestals mitjans i grans a Espanya des de 1978, així com en altres àrees (Cerdenya, Itàlia). Es defineix un dia d’alta temperatura quan la temperatura de l’aire a 850hPa és més gran que el percentil 95 de la temperatura de l’aire a 850hPa de juny a setembre en tot el període d’estudi. Vaig triar la temperatura a 850hPa perquè caracteritza adequadament l’estat de la baixa troposfera. Els efectes de les altes temperatures sobre els incendis forestals van ser notables i significatius en termes de nombre d’incendis (el 15% del total dels grans incendis es van produir en dies d’alta temperatura) i àrea cremada (el 25% del total d’àrea cremada es va produir en dies d’alta temperatura). Les dimensions dels incendis també van ser significativament més grans en condicions de temperatura i gran part dels incendis més grans en els últims 20 anys van ser en aquest tipus de condicions extremes. A més, tant el nombre d’incendis com l’àrea cremada només van disminuir en dies de no alta temperatura en el període d’estudi. La pitjor conseqüència dels incendis forestals és la pèrdua d’éssers humans, un fenomen que s’ha produït amb regularitat durant les últimes dècades a tot el món. Aquest treball analitza tots els incendis forestals d’Espanya amb víctimes registrades entre els anys 1980 i 2010. Els incendis es van classificar per la causa que va provocar la mort de les víctimes durant els incendis forestals amb l’objectiu d’estudiar les causes més freqüents en accidents mortals i la seva relació amb les diferents regions geogràfiques, les dimensions dels incendis, i les condicions climàtiques extremes (és a dir, dies d’alta temperatura). Es van analitzar tendències temporals en el nombre d’individus ferits i morts en el període d’estudi. L’atrapament és la causa més freqüent de mort dins dels empleats d’extinció d’incendis. Les dimensions dels incendis són un factor clau en l’aparició de les víctimes, ja que el 95% de les morts en incendis forestals (sense tenir en compte les baixes aèries) es van produir en incendis que afectaven més de 100 ha. Els dies d’alta temperatura també van ser claus pel fet que el 60% d’atrapaments es van produir en aquest tipus de dies.

Our results confirm that Sub-Mediterranean pinewoods in the eastern Pyrenees are currently undergoing a process of spontaneous diversification by broadleaved tree species (especially evergreen and marcescent oaks). The establishment of Quercus seedlings under the pine canopy was favored by the current levels of both canopy closure and shrub cover, which in contrast hampered pine recruitment and the established oaks (particularly Q. ilex) to reach more advanced developmental stages. We also show that the occurrence of large stand-replacing fires triggers important vegetation changes from pinewoods to other types of woody vegetation (shrublands or forests dominated by resprouting tree species). At landscape level, the nature of these changes does not only depend on fire severity and topographic variables, but also on fire legacies and the characteristics of the pre-fire vegetation. Finally, our results support the feasibility of planting or sowing late-successional species for diversifying sub-Mediterranean pine forests when the process does not occur naturally. In this regard, our findings advise assisted migration programs to manage risks by thoroughly considering species and provenances selection, thermal migration distances and the occurrence of extreme cold events in the planting site. We also show that negative responses associated to these events could be partially buffered by sowing and planting under relatively closed canopy. / Nuestros resultados confirman que los pinares Submediterráneos de los Pirineos orientales están actualmente experimentando un proceso de diversificación espontánea por especies frondosas (especialmente robles perennes y marcescentes). Los niveles actuales de espesura de las cubiertas arbórea y arbustiva favorecen el establecimiento de quercíneas bajo el dosel arbóreo, y por el contrario dificultan la regeneración del pino así como el crecimiento de los robles hacia estadios más avanzados de desarrollo. También se muestra que la ocurrencia de grandes incendios forestales desencadena importantes cambios de vegetación desde pinares hacia otras comunidades leñosas (matorrales o bosques dominados por especies arbóreas rebrotadoras). A escala de paisaje, la naturaleza de estos cambios no solo depende de la severidad del fuego y factores topográficos, también de ciertas consecuencias del incendio y las características de la vegetación existente con anterioridad al incendio. Finalmente, nuestros resultados sustentan la viabilidad de las plantaciones o siembras de especies arbóreas para la diversificación de los pinares Submediterráneos cuando el proceso no ocurre naturalmente, pero aconsejan que los programas de migración asistida gestionen los riesgos considerando de manera rigurosa la selección de especies y procedencias, las distancias térmicas de migración y la ocurrencia de eventos de frío extremo, y muestran que las respuestas negativas asociadas a estos eventos podrían ser parcialmente mitigadas plantando o sembrando bajo condiciones de dosel relativamente cerrado. / Els nostres resultats confirmen que les pinedes Submediterrànies dels Pirineus orientals es troben actualment experimentant un procés de diversificació espontània per espècies frondoses (especialment roures perennifolis y marcescents). Els nivells actuals d'espessor de la coberta arbòria i arbustiva afavoreixen l'establiment de quercines sota el dosser arbori, i pel contrari dificulten la regeneració del pi i el creixement dels roures cap a estadis de desenvolupament més avançats. També es mostra que l'ocurrència de grans incendis forestals origina importants canvis de vegetació des de pinedes cap a altres comunitats llenyoses (matollars o boscos dominats per espècies arbòries rebrotadores). A escala de paisatge, la natura d'aquests canvis no només depèn de la severitat del foc i els factors topogràfics, també de certes conseqüències del incendi i de les característiques de la vegetació existent amb anterioritat al incendi. Finalment, els nostres resultats sustenten la viabilitat de les plantacions o sembres d'espècies arbòries per a la diversificació de les pinedes Submediterrànies quan el procés no ocorre naturalment, però aconsellen que els programes de migració assistida gestionen els riscos considerant de manera rigorosa la selecció d'espècies y procedències, les distàncies tèrmiques de migració y la ocurrència d'esdeveniments de fred extrem, y mostren que les respostes negatives associades a aquests esdeveniments podrien ser parcialment mitigades realitzant les plantacions i/o sembres sota condicions de dosser relativament tancat.

El reg deficitari és una estratègia àmpliament utilitzada quan els recursos d'aigua i energia són escassos i/o cars. La tesi demostra que son possibles altres alternatives de reg i planteja la revisió de algunes de les tecnologies actualment utilitzades per avaluar la eficiència de l’ús d’aigua, tant el la vessant fisiologia com agronòmica i productiva, posant una especial atenció en les interaccions entre els factors del sistema productiu i del procés de producció. Les resultats indiquen que l’eficiència d’us d’aigua no es pot avaluar tant sols com a un model unifactorial. La nutrició té un paper essencial, juntament amb altres activitats del procés en l’eficiència de l’aigua. Paral•lelament, s’analitza l’optimització de l’eficiència d’us d’aigua mitjançant la millora de la qualitat dels fruits. L’evitació de pèrdues i el sosteniment o millora de la qualitat organolèptica son essencials en la gestió del resultats del procés i en l’evitació de pèrdues i sobre costos per noqualitat. La tesi proposa indicadors de qualitat alternatius per aquest propòsit i també en conclou que el maneig del dosser foliar es una valuosa eina tecnològica per augmentar l’eficiència dels recursos a través de la qualitat. / El riego deficitario es una estrategia ampliamente utilizada cuando los recursos de agua y energía son escasos y / o caros. La tesis demuestra que son posibles otras alternativas de riego y plantea la revisión de algunas de las tecnologías actualmente utilizadas para evaluar la eficiencia del uso de agua, tanto el la vertiente fisiología como agronómica y productiva, poniendo especial atención en las interacciones entre los factores del sistema productivo y del proceso de producción. Las resultados indican que la eficiencia de uso de agua no se puede evaluar sólo como un modelo unifactorial. La nutrición juega un papel esencial, junto con otras actividades del proceso en la eficiencia del agua. Paralelamente, se analiza la optimización de la eficiencia de uso de agua mediante la mejora de la calidad de los frutos. La evitación de pérdidas y el sostenimiento o mejora de la calidad organoléptica son esenciales en la gestión de los resultados del proceso y en la evitación de pérdidas y sobre costes por no-calidad. La tesis propone indicadores de calidad alternativos para este propósito y también concluye que el manejo del dosel foliar es una valiosa herramienta tecnológica para aumentar la eficiencia de los recursos a través de la calidad. / Deficit irrigation is a widely used strategy when energy and water resources are scarce and / or expensive. This thesis demonstrates that alternatives are possible on deficit irrigation. measure of water use efficiency has beeen revisited under a technological, physiological and productive approach, paying particular attention to the interactions between the factors of crop system and production process. The results indicate that water efficiency will not be evaluated only as a univariate model. Nutrition plays an essential role in the efficiency of water use. At the same time,our work discusses the efficiency of water use by improving the quality of the fruit. The avoidance of losses and sustaining or improving the fruit quality are essential in the economic results and for avoidance of non-quality costs. The thesis proposes alternative quality indicators for this purpose and also concludes that the canopy management is an valuable tool for increasing resource efficiency through quality.

Crop production must be increased substantially in the near future to maintain the present balance with food demand. As a large increase in growing area seems unthinkable, we must further increase crop yields significantly. Climate model projections suggest that higher temperatures will become commonplace in most regions where grain crops are produced, and deleterious effects of high temperature on crop yields are well documented. In this context, it is critical identifying genetic and management tools to mitigate the effect of high temperatures on yield. Nitrogen (N) fertilisation is one of the most widely applied management practices in grain crops worldwide. In many regions, crops are frequently well fertilised to maximise productivity. However, there have been limited efforts to elucidate to what degree the level of soil fertility may affect the magnitude of the high temperature effect on crop yield. Analysing the likely interaction may be relevant for designing more appropriate fertilisation strategies to not only increase productivity through better growth conditions but also to mitigate the likely yield penalties imposed by high temperatures. The general objective of this thesis was to assess the genotypic variability in yield components, and the susceptibility of yield determinants to thermal stress and nitrogen availability in maize. The issue was explored throughout 11 field experiments, carried out during 4 years, at two locations of contrasting altitude, under varying N fertilization regimes and a control with up to 12 different maize hybrids of contrasting maturity groups. In 4 of the field experiments different high temperature stresses were imposed, in combination with genotypes and N regimes, at the field by enclosing the designated area for the treatments with transparent polyethylene film (100 μm thickness) mounted in wood structures of 3-3.5 m height. In several of the experiments source-sink manipulations were also imposed to ascertain the origin of the yield penalties imposed by the different treatments. Differences in yield performance among hybrids were not related to the cycle duration, however if the comparison is restricted to the average of all short- and long-cycle hybrids, it can be confirmed that the shorter-cycle hybrids had lower production than the long-cycle hybrids. In parallel but independent set of experiments it was found that long cycle hybrids may be a true option for the high altitude farmers (if they are prepared to assume a higher than usual risk of loses in exceptionally cold autumns), as well as the short-cycle hybrids may be a reasonably productive alternative for farmers in the plain of Lleida (and other similar environments). Overall the range of conditions, yield was more strongly affected by capture, than by partitioning or efficiency of use of resources and was positively related to both of its components similarly (even though grain number was more plastic than grain weight) as well as to grain protein concentration. The negative relationship between yield and Nitrogen Utilisation efficiency (NUtE) found in the context of the wide range of conditions did not preclude the awareness that future hybrids shall be more NU Efficient and that ways to select for improved Nitrogen Use Efficiency (NUE) must be developed for future agricultural systems in which N is expected to be less freely available while yields must keep increased. Then, recently proposed surrogate for phenotyping to improved NUE (the critical specific leaf N, SLNc) was tested for genetic variation. It was proven that large genetic variation exists for SLNc, partly related to genotypic differences in N uptake N uptake . This would imply that SLNc would hardly be a good surrogate to phenotype large populations for improved NUE. It was demonstrated for the first time in maize that the sensitivity of yield to heat stress was increased by N fertilisation. This conclusion is based on field experiments with treatments of a magnitude well within expected variation in realistic conditions. The effect was through affecting the capacity of the plants to set grains and to a lesser extent to allow grain weight to be maximised; and it was independent of any (potentially additional) effects on either uncoupling anthesis and silking or on pollen amount and viability. Heat stress affected grain size by directly affecting the capacity of the grains to grow. This conclusion was reached both due to interpretations on the effects of heat on source-sink relationships of plants as well as from results of manipulations of the source-sink relationships during grain filling. Heat stress reduced grain size even when it increased source-sink ratio (by inducing late abortion of few grains while not affecting much post silking growth), and this direct effect was not worsened by defoliation nor reversed by degraining, and the penalty did not exhibit a clear hierarchical response: it was similar for grains of different potential size. / En un futuro próximo la producción de los cultivos deberá ser sustancialmente incrementada para poder abastecer la demanda de alimentos. Como futuros aumentos en el área de producción no es posible, la única forma, es aumentar de manera significativa los rendimientos de los cultivos. Las projeccions con modelos climáticos sugieren que la frecuencia de altas temperaturas serán cada vez mayores en la nayoría de las regiones donde se producen cultivos extensivos, y se encuentra muy bien documentado los efectos deletéreos de las altas temperaturas sobre la productividad de los cultivos. En este contexto, será fundamental la identificación de genotipos y esrategias de manejo para mitigar los efectos de altas temperaturas sobre productividad de los cultivos. A nivel mundial, la fertilización nitrogenada (N) es una de las prácticas de manejo ampliamente utilizada en los sistemas agrícolas. En muchas regiones, los cultivos son frecuentemente fertilizados para maximizar la productividad. Sin embargo, han habido pocos esfuerzos para elucidar en qué medida el nivel de fertilidad del suelo puede afectar la magnitud de las altas temperaturas sobre la productividad de los cultivos. El análisis de una posible interacción entre las altas temperaturas y el nivel de nitrógeno en el suelo puede ser relevante para el diseño de estrategias apropiadas de fertilización no sólo para aumentar la producción a través de mejorar las condiciones de crecimiento sino también para mitigar los posibles efectos negativos impuestos por las altas temperaturas. El objetivo general de esta tesis fue evaluar la variabilidad genotípica en los componentes del rendimiento, y la susceptibilidad de los determinantes del rendimiento al estrés térmico combinado con diferentes disponibilidades de N en el cultivo de maíz. El tema fue explorado a lo largo de 11 experimentos en campo llevados a cabo durante 4 años consecutivos y en dos localidades contrastante en altitud, para ello se utilizaron 12 híbridos de maíz de grupos contrastante en madurez bajo diferentes condiciones de fertilización nitrogenada, además de un control sin fertilizar. En 4 de los experimentos de campo, en una combinación de genotipos y regímenes de nitrógeno se impusieron diferentes estreses de altas temperaturas, para ello se cubrió el área designada para los tratamientos con plástico transparente de polietileno (100 μm de espesor) montada en estructuras de madera de 3-3.5 m de altura. Además, en varios experimentos se impusieron diferentes tratamientos de manipulación de fuente-sumidero para determinar el origen de la limitación del rendimiento impuesto por efectos de las elevadas temperaturas. Las diferencias en rendimiento entre los híbridos no se relacionaron con la duración del ciclo. Sin embargo, si la comparación se limita a la media de los rendimientos observados de todos los híbridos de ciclo corto y largo, se confirma que los híbridos de ciclo corto tuvieron menor producción en comparación con los de ciclo largo. Paralelamente, pero en experimentos independientemente se determinó que los híbridos de ciclo largo pueden ser una verdadera opción para agricultores en condiciones de elevadas alturas tal como en los valles del pirineo (en caso de poder asumir un mayor riesgo que lo habitual de perder la cosecha en otoños con fríos excepcionales), adicionalmente los híbridos de ciclo corto pueden ser una alternativa razonable de producción para agricultores en la plana de Lleida (y otros ambientes similares). En el conjunto de condiciones evaluadas, el rendimiento estuvo mayormente afectado por la captura mas que por la partición o el uso eficiente de los recursos, en los cuales la relación fue positiva y de igual magnitud en ambos componentes del rendimiento (a pesar de que el número de granos fue más plástico que el peso de los granos), al igual que ocurrió con la concentración de proteína en los granos. La relación negativa entre el rendimiento y NUE encontrado en el contexto de la amplia gama de condiciones no se opone a la idea de que los híbridos en el futuro deberán ser más eficientes en NU y que formas de seleccionar para mejorar NUE deberán ser desarrolladas para los sistemas agrícolas futuros en los que se espera que el N será de menor disposición mientras que los rendimientos deben seguir aumentado. Recientemente fue propuesta una alternativa de fenotipeo para mejorar la eficiencia del uso del nitrógeno (el nitrógeno específico crítico en las hojas, SLNc), y esta variable fue utilitzada para evaluar la variabilidad genética. Se determinó que existe una amplia variación genética para SLNc, y parcialmente estuvo relacionado con las diferencias genotípicas en la absorción del nitrógeno. Esto implica que SLNc difícilmente sería una buena alternativa para fenotipeo de grandes poblaciones y mejorar el uso eficiente del nitrógeno. Se demostró por primera vez en esta tesis, que en el cultivo de maíz, la sensibilidad del rendimiento al estrés térmico fue aumentada con la fertilización nitrogenada. Esta conclusión se basa en experimentos de campo con tratamientos con una magnitud de variación similares a las que se esperada en condiciones reales. El efecto fue a través de afectar en las plantas la capacidad para el cuajado de los granos y en menor medida el crecimiento; y esto fue independiente a cualquier (adicional potencial) efecto por el desfase entre la floración masculina yfemenina, o por la disponibilidad y viabilidad del polen. El efecto del estrés térmico en el tamaño potencial de los granos fue directamente a través de afectar su capacidad para crecer. Estas conclusiones se alcanzaron debido tanto a las interpretaciones de los efectos de las altas temperaturas en las relaciones fuente- sumidero propias de las plantas, así como también de resultados de las manipulaciones en la relación fuente-sumidero durante el llenado de grano. El estrés térmico resultó en una reducción del tamaño de los granos incluso cuando se aumentó la relación fuente sumidero (mediante la inducción de aborto tardío de pocos granos sin afectar mucho el crecimiento post-floración), y ese efecto directo no fue empeorado por la defoliación ni revertido por el desgrane, y la penalización no exhibió una respuesta jerarquica clara: fue similar para todos los granos independientemente del tamaño potencial. / La producció de cultius ha d’incrementar-se substancialment a curt termini per mantenir l’equilibri amb la demanda alimentaria mundial. Atès que un gran increment de superfície cultivada sembla impensable, l’increment de producció ha de venir per un increment en el rendiment. Els models climàtics suggereixen que temperatures més elevades que les actuals seran habituals en moltes regions del mon on es conreen cultius per a gra, i en aquests, estan ben documentats efectes deleteris degut a les altes temperatures. En aquest escenari, és crític la identificació d’aspectes genetics i de la gestió d’eines per mitigar el efecte de les elevades temperatures sobre el rendiment. La fertilització nitrogenada (N) és una de les pràctiques de maneig més esteses en els cereals de gra arreu del món i en moltes regions els conreus per a gra es fertilitzen bé per a maximitzar la producció. Malgrat això, els esforços per explicar fins a que punt la fertilitat del sòl pot afectar l’efecte de l’elevada temperatura sobre el cultiu son limitats. Analitzar la possible interacció entre la fertilització i les temperatures pot ser rellevant per dissenyar estratègies de fertilització més apropiades no solament per a incrementar la productivitat sino per a mitigar les possibles penalitzacions de les altes temperatures sobre el rendiment. L’objectiu general d’aquesta tesi és l’avaluació de la variabilitat genotípica en els components del rendiment i la susceptibilitat d’aquests components del rendiment al estrès tèrmic de forma combinada amb la disponibilitat de nitrogen en blat de moro. L’estudi es va portar a terme mitjançant 11 experiments de camp, portats a terme durant 4 anys, en dos localitats contrastants en altitud, sota diferents règims de fertilització nitrogenada en 12 diferents híbrids de blat de moro de diferents grups de maduració. En 4 dels experiments de camp es van imposar diferents estresses de temperatures elevades en combinació amb diferents hibrids de panis i diferents règims de nitrogen, mitjançant l’envoltament d’una zona determinada amb estructures de fusta de 3-3,5m d’altura cobertes amb polietilè transparent (100 micres). En varis dels experiments es van realitzar també manipulacions font-embornall de manera factorial per establir l’origen de las penalitzacions en rendiment dels diferents tractaments. Les diferències en la resposta del rendiment dels diferents híbrids no van estar relacionades amb la duració del cicle del híbrid, no obstant això si la comparació es restringeix a la mitjana de tots els híbrids de cicle- curt i els de cicle-llarg, els híbrids de cicle-curt van tenir produccions més baixes que els de cicle-llarg. En paral·lel, però en un grup d’experiments independent és va observar que els híbrids de cicle (relativament)-llarg podrien ser una bona opció pels agricultors que cultiven en altituds elevades (si estan preparats per assumir un risc més elevat del habitual de pèrdues degudes a tardors excepcionalment fredes). Així mateix, els híbrids de cicle-curt podrien ser una alternativa de producció raonable per pagesos en la plana de Lleida (i altres ambients similars). En general pel conjunt de les condicions estudiades, el rendiment de gra va resultar estar més afectat per la captura de los recursos (aigua, N, etc.) que pel seu repartiment o per l’ús eficient dels mateixos, i va ser positivament relacionat amb ambdós components de rendiment amb igual magnitud (encara que el numero de grans va ser més plàstic que el pes del grans) així com amb la concentració de proteïna al gra. La relació negativa entre el rendiment i l’eficiència del l’ús del nitrogen (nitrogen use efficiency, NUE) trobada en aquest context d’ample varietat de condicions, no pot descartar el fet de que híbrids futurs haurien de ser més eficients en l’ús del nitrogen. Per tant cal desenvolupar noves eines de selecció per millorar NUE pels futurs híbrids i sistemes agrícoles en els que es preveu que el N estarà menys disponible, al mateix temps que s’ha de continuar incrementant el rendiment. Un estudi recent va proposar l’estudi del contingut específic de nitrogen en fulla (critical Specific Leaf Nitrogen, SLNc). Aquest estudi va demostrar que existeix una gran variabilitat genètica per SLNc, en part relacionada amb diferencies genètiques en l’absorció de N. Aquest implicaria que el SNLc difícilment podria ser una bona alternativa per l’estudi del fenotip de grans poblacions per millorar l’eficiència del l’ús del nitrogen. En aquesta tesi s’ha demostrat per primera vegada en blat de moro que la sensibilitat del rendiment al estrès tèrmic és va incrementar amb la fertilització nitrogenada. Aquesta conclusió està basada en experiments de camp amb condicions realistes, reflectint de manera molt similar les variacions ambientals esperades (tèrmiques, aigua, N, etc.). L’efecte es va observar en la capacitat de les plantes per establir grans i en menor grau en permetre maximitzar el pes del gra i va ser independent de qualsevol efecte potencial del acoblament en la fecundació (sortida de sedes – alliberació del polen) o en la quantitat i viabilitat del pol·len. L’estrés tèrmic va afectar la grandària del gra afectant directament la seva capacitat de creixement. A aquesta conclusió s´hi va arribar a partir de les interpretacions del efecte de temperatures elevades sobre les relacions font-embornall de les plantes i dels resultats de les manipulacions de las relacions font-embornall durant l’etapa d’omplenament del gra. L’estrès tèrmic va reduir la grandària del gra inclús quan es va incrementar la relació font-embornall (induint la aborció tardana dels pocs grans al temps que no s’afecta el creixement després de la sortida de sedes) i aquest efecte directe no va ser empitjorat ni per la defoliació ni per el desgranat i la penalització no va mostrar cap resposta jeràrquica clara: va ser similar en grans amb diferent grandària potencial.

La selección in vitro es una herramienta utilizada tanto en los programas de mejora para disminuir el tiempo empleado en la obtención de una variedad comercial, así como en investigación para la selección de nuevas combinaciones génicas que implementen una característica fenotípica deseada. Los cultivos de cebada sufren diferentes estreses, bióticos y abióticos, que causan grandes pérdidas en el rendimiento de las cosechas. Entre ellos están la toxicidad del exceso de boro en suelo y la fusariosis de la espiga, una infección causada por hongos del género Fusarium. En este trabajo se desarrollaron dos métodos de selección in vitro. Uno para cribar individuos resistentes a estrés por boro y el otro para estrés por Fusarium. Se utilizó como material vegetal embriones cigóticos procedentes de plantas doble haploides. En el caso de la toxicidad al boro se aplicó directamente este elemento en el medio de selección. En el caso de la fusariosis y debido a que la resistencia a esta enfermedad presenta varios componentes, se estudió en concreto la resistencia a la acumulación de deoxinivalenol (DON). El DON es una de las toxinas producidas por Fusarium, es un factor de virulencia y fue la sustancia utilizada en el medio de selección para la realización del cribado. Para la producción de las dos poblaciones de doble haploides se partió de sendas poblaciones F1 de un cruzamiento biparental de un cultivar o línea resistente y uno sensible: Sahara 3771 y Clipper para boro; Chevron y PI383933 para DON. Se empleó el método de androgénesis, mediante el cultivo de microsporas o anteras. La validación de cada método de selección in vitro se realizó mediante la comparación de los resultados obtenidos in vitro con los resultados de la evaluación del mismo material en ensayos controlados en invernadero, específicos para cada estrés. En el caso del boro se aplicó un exceso de ácido bórico en el agua de riego observándose la sintomatología foliar. En el caso de Fusarium se aplicó DON en flores en preantesis, evaluándose la coloración de la pálea y lemma, y la esterilidad. Paralelamente se verificaron las correlaciones cultivo in vitro- invernadero mediante la determinación de nuevos QTL’s y comparación de marcadores moleculares y QTL´s conocidos para dichos caracteres. En concreto, se utilizaron tres marcadores moleculares de tipo microsatélite de conocida influencia en la resistencia a boro: Bmac93 (localizado en el cromosoma 2H), Bmac67 (3H) y EBmac679 (4H). Se encontraron correlaciones significativas de los dos últimos marcadores con la resistencia observada en la selección in vitro, y del Bmac93 con los resultados de invernadero. Para el Fusarium se realizó un análisis de DArT de la población y se creó un mapa con dichos marcadores, obteniéndose un total de 12 grupos de ligamiento. Posteriormente se buscaron QTL que se compararon con QTL´s conocidos. Se detectaron 57 QTL´s relacionados con el cultivo in vitro, el ensayo de invernadero y características morfologicas, encontrándose varias coincidencias. / La selecció in vitro és una eina utilitzada tant en els programes de millora per disminuir el temps emprat en l'obtenció d'una varietat comercial, així com en investigació per a la selecció de noves combinacions gèniques que implementin una característica fenotípica desitjada. Els cultius d'ordi pateixen diferents estressos biòtics i abiòtics, que causen grans pèrdues en el rendiment de les collites. Entre ells estan la toxicitat de l'excés de bor en sòl i la fusariosi de l'espiga, una infecció causada per fongs del gènere Fusarium. En aquest treball es van desenvolupar dos mètodes de selecció in vitro. Un per garbellar individus resistents a estrès per bor i l'altre per estrès per Fusarium. Es va utilitzar com a material vegetal embrions cigóticos procedents de plantes doble haploides. En el cas de la toxicitat al bor es va aplicar directament aquest element en el medi de selecció. En el cas de la fusariosis i pel fet que la resistència a aquesta malaltia presenta diversos components, es va estudiar en concret la resistència a l'acumulació de deoxinivalenol (DON). El DON és una de les toxines produïdes per Fusarium, és un factor de virulència i va ser la substància utilitzada en el medi de selecció per a la realització del cribratge. Per a la producció de les dues poblacions de doble haploides es va partir de sengles poblacions F1 d'un encreuament biparental d'un cultivar o línia resistent i un sensible: Sahara3771 i Clipper per bor; Chevron i PI383933 per DON. Es va emprar el mètode de androgènesi, mitjançant el cultiu de microsporas o anteres. La validació de cada mètode de selecció in vitro es va realitzar mitjançant la comparació dels resultats obtinguts in vitro amb els resultats de l'avaluació del mateix material en assaigs controlats en hivernacle, específics per a cada estrès. En el cas del bor es va aplicar un excés d'àcid bòric en l'aigua de reg observant la simptomatologia foliar. En el cas de Fusarium es va aplicar DON en flors en preantesis, avaluant la coloració de la pàlea i lemma, i l'esterilitat. Paralelamente es van verificar les correlacions cultiu in vitro- hivernacle mitjançant la determinació de nous QTL s i comparació de marcadors moleculars i QTL's coneguts per aquests caràcters. En concret, es van utilitzar tres marcadors moleculars de tipus microsatèl•lit de coneguda influència en la resistència a bor: Bmac93 (localitzat en el cromosoma 2H), Bmac67 (3H) i EBmac679 (4H). Es van trobar correlacions significatives dels dos últims marcadors amb la resistència observada en la selecció in vitro, i del Bmac93 amb els resultats d'hivernacle. Per al Fusarium es va realitzar una anàlisi de DART de la població i es va crear un mapa amb aquests marcadors, obtenint-se un total de 12 grups de lligament. Posteriorment es van buscar QTL que es van comparar amb QTL's coneguts. Es van detectar 57 QTL's relacionats amb el cultiu in vitro, l'assaig d'hivernacle i característiques morfològiques, trobant diverses coincidències. / In vitro selection is one techniquel used in breeding programs to reduce the time to get a commercial variety and in investigation to obtain new genic combinations that improve a desired phenotype. There are many stress, biotic and abiotic, that affect the yield of barley. Among them, we find the excess of soil boron toxicity and Fusarium Head Blight (FHB), a fungus infection caused by genus Fusarium. We developed two methods of in vitro selection in this work. One method was for the screening of plants resistant to boron stress and the other for plants resistant to scab. The plant material used were zygotic embryos recovered from double haploid plants. For boron toxicity, boron was applied directly into the selection media. For FHB, as it is a very complex disease, we studied the component of resistance for deoxinivalenol (DON) accumulation. DON is one of the toxins produced by Fusarium, as well as a virulence factor, and was the substance used in the selection media for carrying out the sreening The two double haploid populations were produced by androgenesis, via microspores or anther culture. They were produced from two F1 populations derived from a biparental cross between resistant and susceptible cultivars: Sahara 3771 and Clipper for boron, and Chevon and PI383933 for DON. The validation of the in vitro selection method was tested by comparison of the results with those obtained in greenhouse assays. For boron, greenhouse assays consisted in watering the plants with boron exceed and taking data of foliar symptoms. For Fusarium, DON was applied in pre-antesis flowers and then was evaluated the sterility and the palea and lemma colors, At the same time, correlations between in vitro selection and greenhouse data were verified by comparison with known QTL´s and molecular markers that account for resistance for each stress. Three SRR marker: Bmac93 (localized on chromosome 2H), Bmac67 (3H) y EBmac679 (4H) were used to evaluate correlation for boron resistance. Bmac93 had correlation with results from greenhouse assay, and the other two with in vitro selection. For Fusarium, the population was analyzed with DArT´s. A map was created with the polymorphic markers and we obtained 12 linkage groups. After that, QTL´s were searching and were compared with known QTL´s for Furarium resistance. We detected 57 QTL´s related to in vitro culture, the greenhouse assay en morphologic characters.

La caza menor en la provincia de Soria y en concreto la caza de la perdiz roja, constituye un aprovechamiento tradicional, que se viene practicando de forma social. A pesar de ello, la gestión de esta especie a nivel de coto de caza es reciente y debería apoyarse en información de mayor amplitud territorial que le sirva de referencia. Sin embargo se carece de datos comarcales del estado de las poblaciones, se desconoce el uso que hace de los diferentes espacios y se sabe muy poco cómo es su aprovechamiento cinegético o el modelo socioeconómico que genera. Con el objetivo de desarrollar un sistema que sirva de referencia para la gestión de la perdiz en los cotos del este y sudeste de Soria, entre 1997 y 2010 se puso en marcha en Soria un estudio en el que a partir de censos, recogida de muestras y datos de los ejemplares cazados y encuestas a los cazadores se conoce su abundancia, estructura, variaciones temporales, uso que hace del espacio y sus preferencias en un medio eminentemente agrícola. También se ha analizado el tipo de aprovechamiento cinegético, además de recabar información sobre el modelo socioeconómico en el que se aprovecha la perdiz roja. Para terminar, se han propuesto una serie de acciones de fácil aplicación que harían más compatible la producción agrícola tradicional y la conservación de la perdiz. Los resultados ponen de manifiesto la necesidad de una gestión global de la perdiz roja, para conservar y potenciar un aprovechamiento que puede y debe hacerse compatible con el uso agrícola. / La caça menor a la província de Soria i en concret la caça de la perdiu vermella, constitueix un aprofitament tradicional, que es ve practicant de forma social. Malgrat això, la gestió d'aquesta espècie a nivell de vedat de caça és recent i hauria de recolzar-se en informació de major amplitud territorial que li serveixi de referència. No obstant això es manca de dades comarcals de l'estat de les poblacions, es desconeix l'ús que fa dels diferents espais i se sap molt poc com és el seu aprofitament cinegètic o el model socioeconòmic que genera. Amb l'objectiu de desenvolupar un sistema que serveixi de referència per a la gestió de la perdiu en els vedats de l'est i sud-est de Soria, entre 1997 i 2010 es va engegar en Soria un estudi en el qual a partir de censos, recollida de mostres i dades dels exemplars caçats i enquestes als caçadors es coneix la seva abundància, estructura, variacions temporals, ús que fa de l'espai i les seves preferències en un mitjà eminentment agrícola. També s'ha analitzat el tipus d'aprofitament cinegètic, a més de recaptar informació sobre el model socioeconòmic en el qual s'aprofita la perdiu vermella. Per acabar, s'han proposat una sèrie d'accions de fàcil aplicació que farien més compatible la producció agrícola tradicional i la conservació de la perdiu. Els resultats posen de manifest la necessitat d'una gestió global de la perdiu vermella, per conservar i potenciar un aprofitament que pugues i ha de fer-se compatible amb l'ús agrícola. / Small game hunting in the province of Soria and specifically hunting partridge, is a traditional use, which has been practiced social way. Despite this, the management of this kind at the level of hunting is recent and should be supported by greater territorial amplitude information that serves as a reference. However it lacks the county data status of populations, the use he makes of the different areas is unknown and little is known about how their hunting use or socioeconomic model generates. In order to develop a system that serves as a reference for managing the partridge preserves the east and southeast of Soria, between 1997 and 2010 in Soria launched a study that from censuses, sample collection and data from the hunted and the hunter surveys knows his abundance, structure, temporal variations, which makes use of space and their preferences in a predominantly agricultural environment is known. We also analyzed the type of hunting use, in addition to collecting information on the socioeconomic model in which the red partridge is used. Finally, we have proposed a series of actions that would make it easy application supports traditional agricultural production and conservation of the partridge. The results highlight the need for global management partridge, to preserve and promote a use that can and should be compatible with agricultural use.

L'objectiu del present treball de tesi s'explica al capítol I i consisteix en la posta a punt d'un mètode de laboratori que permeti, utilitzant models a escala i mitjançant tècniques de visualització de fluids i de digitalització i tractament d'imatges, l'estudi dels mecanismes de ventilació natural en els hivernacles en condicions d'absència de vent. Al capítol II es fa una exposició dels fonaments teòrics de la ventilació natural, centrada especialment en l'estudi de l'efecte tèrmic. Es descriuen les diferents tècniques experimentals que poden ser utilitzades per al seu estudi, ja siguin a escala real o mitjançant la utilització de models a escala i en aquest darrer cas, diferenciant entre les que utilitzen aire i les que utilitzen aigua com a fluid de treball. Es fa també una breu introducció a la utilització de mètodes numèrics per l'estudi de la ventilació, així com a les tècniques experimentals més utilitzades per a la visualització de fluids. Finalment, s'indiquen les tècniques escollides per desenvolupar el mètode de laboratori objecte d'aquest treball, que consistiran en la utilització de models a escala utilitzant aigua com a fluid de treball i afegint sal per produir les diferències de densitat que serien les responsables de la ventilació per efecte tèrmic; la visualització del fluid s'aconseguirà mitjançant l'addició de colorant i les tècniques de digitalització i tractament d'imatges ens permetran quantificar les variables físiques d'interès, que seran interpretades mitjançant l'anàlisi dels criteris de semblança. L'equipament instrumental necessari tant per la simulació física del flux com per la seva visualització, obtenció d'imatges digitalitzades i processat i anàlisi d'aquestes es descriu en el capítol III i consisteix, esquemàticament, en un tanc d'aigua transparent en el que s'introdueixen les maquetes bidimensionals de l'hivernacle en posició invertida, un equip per la injecció de la solució salina i el colorant a l'interior de la maqueta, un conductímetre que permet mesurar de forma contínua la conductivitat elèctrica en un punt fix d'aquesta i enregistrar els valors obtinguts en un data-logger, una vídeo cambra amb el corresponent magnetoscopi i un ordinador personal equipat amb una targeta digitalitzadora d'imatges i amb el software adient per al processat i anàlisi de les imatges. Per als assaigs de camp s'ha construït un hivernacle a escala real, de característiques similars als utilitzats en els assaigs de laboratori, situat a l'interior d'un hivernacle de dimensions molt superiors per tal d'eliminar l'efecte eòlic; en el seu interior s'han instal·lat dos sensors de radiació neta, dues columnes de sensors per determinar la temperatura de l'aire i sensors per determinar la temperatura del sòl a diferents fondàries. El mètode experimental de laboratori es descriu amb detall en el capítol IV i consisteix en introduir la solució salina amb el colorant a través d'orificis practicats en el "sòl" del model a escala, de forma que el flux descendent provocat per la solució salina, de densitat superior a la de l'aigua del tanc, simuli el flux de flotabilitat provocat per l'escalfament de l'aire al seu contacte amb el terra, calent per l'acció de la radiació solar. S'analitzen les lleis d'escala i es defineix el paràmetre adimensional (è) que ens permet interpretar els increments de temperatura que correspondrien, a escala real, als increments relatius de densitat obtinguts en els experiments. S'indiquen també les tècniques utilitzades per l'obtenció de les imatges digitalitzades i el seu posterior processat i anàlisi i s'estudia la relació existent entre els increments d'intensitat de gris obtinguts en punts homòlegs de diferents imatges d'un mateix experiment i les concentracions de colorant dels punts esmentats; en ser menyspreable en tots els experiments l'efecte de la difussivitat tant de la sal com del colorant, podrem establir la relació existent entre els increments d'intensitat de gris observats en cada punt (píxel) de les imatges capturades i els increments de densitat corresponents. Es planteja un assaig específic per conèixer amb precisió la relació esmentada. En el mateix capítol, a fi i efecte d'obtenir, amb procediments diferents, resultats que puguin ésser contrastats amb els obtinguts amb el mètode de laboratori proposat, es planteja un model teòric que permet predir els increments de temperatura esperats en funció de les característiques geomètriques de l'hivernacle i de les condicions exteriors. Amb la mateixa finalitat, es proposen assaigs de camp destinats a fer una estimació dels fluxos de calor existents en hivernacles de característiques similars als utilitzats en els assaigs de laboratori i mesurar els increments de temperatura que en aquests es produeixen. Els resultats obtinguts en els diferents tipus d'assaigs s'agrupen en el capítol V, on en primer lloc s'indica la relació obtinguda entre la concentració de colorant i l'increment d'intensitat de gris de les imatges , que és de tipus exponencial, si bé en aquells casos en que la disminució de la intensitat de gris sigui inferior al 35% pot establir-se una relació de tipus lineal. En els assaigs de laboratori realitzats amb maquetes a diferents escales d'un mateix tipus d'hivernacle, s'obté la distribució dels valors de è en les seccions transversals dels diferents assaigs, es fa una descripció de les característiques del flux i i s'estableix el número de Reynolds a partir del qual les característiques del flux seran independents de la viscositat, que per la geometria estudiada es situa al voltant de 900. Es formula la metodologia per l'elecció de les condicions experimentals adients (escala de longituds i cabal, increment relatiu de densitat i concentració de colorant de la solució salina) que ens permetin aconseguir, d'una banda, una simulació realista de les característiques del flux i d'altra banda, que els resultats dels experiments ens surtin dins d'un rang de valors que faciliti al màxim la seva interpretació. En el mateix capítol es presenten els resultats obtinguts de l'aplicació del model teòric proposat i dels assaigs de camp realitzats, així com la comparació d'aquests amb els obtinguts en els assaigs de laboratori, no observant-se desviacions importants entre els increments de temperatura obtinguts pels diferents procediments. Finalment es presenten els resultats obtinguts en assaigs de laboratori realitzats amb altres models d'hivernacles de geometries diferents a la utilitzada com a referència per la posta a punt del mètode, indicant-se en cada cas la distribució dels valors del paràmetre adimensional è; en el cas dels hivernacles multi-túnel, tot i que per limitacions en les dimensions del dispositiu experimental no s'arriba a assolir les condicions necessàries per obtenir una simulació realista del flux, s'observa un comportament d'aquest força diferent d'aquell que seria previsible per aplicació de la teoria de l'eix neutre. El capítol VI és el dedicat a les conclusions, al mateix temps que s'indiquen alguns suggeriments de cara a la futura continuació de la recerca. / El objetivo del presente trabajo de tesis se explica en el capítulo I y consiste en la puesta a punto de un método de laboratorio que permita, utilizando modelos a escala y mediante técnicas de visualización de fluidos y digitalización y tratamiento de imágenes, el estudio de los mecanismos de ventilación natural en los invernaderos en condiciones de ausencia de viento. En el capítulo II se hace una exposición de los fundamentos teóricos de la ventilación natural, centrada especialmente en el estudio del efecto térmico. Se describen las diferentes técnicas experimentales que pueden ser utilizadas para su estudio, ya sean a escala real o mediante la utilización de modelos a escala y en este último caso, diferenciando entre las que utilizan aire y las que utilizan agua como fluido de trabajo. Se hace también una breve introducción a la utilización de métodos numéricos para el estudio de la ventilación, así como a las técnicas experimentales más utilizadas para la visualización de fluidos. Finalmente, se indican las técnicas elegidas para desarrollar el método de laboratorio objeto de este trabajo, que consistirán en la utilización de modelos a escala empleando agua como fluido de trabajo y añadiendo sal para producir las diferencias de densidad que serían las responsables de la ventilación por efecto térmico; la visualización del fluido se conseguirá mediante la adición de colorante y las técnicas de digitalización y tratamiento de imágenes nos permitirán cuantificar las variables físicas de interés, que serán interpretadas mediante el análisis de los criterios de semejanza. El equipo instrumental necesario tanto para la simulación física del flujo como para su visualización, obtención de imágenes digitalizadas y procesado y análisis de estas se describe en el capítulo III y consiste, esquemáticamente, en un tanque de agua transparente en el que se introducen las maquetas bidimensionales del invernadero en posición invertida, un equipo para la inyección de la solución salina y el colorante en el interior de la maqueta, un conductímetro que permite medir de forma continua la conductividad eléctrica en un punto fijo de esta y registrar los valores obtenidos en un data-logger, una vídeo cámara con el correspondiente magnetoscopio y un ordenador personal equipado con una tarjeta digitalizadora de imágenes y con el software apropiado para el procesado y análisis de las imágenes. Para los ensayos de campo se ha construido un invernadero a escala real, de características similares a los utilizados en los ensayos de laboratorio, situado en el interior de un invernadero de dimensiones muy superiores para eliminar el efecto eólico; en su interior se han instalado dos sensores de radiación neta, dos columnas de sensores para determinar la temperatura del aire y sensores para determinar la temperatura del suelo a distintas profundidades. El método experimental de laboratorio se describe con detalle en el capítulo IV y consiste en introducir la solución salina con el colorante a través de orificios practicados en el "suelo" del modelo a escala, de forma que el flujo descendente provocado por la solución salina, de densidad superior a la del agua del tanque, simule el flujo de flotabilidad provocado por el calentamiento del aire en su contacto con el suelo, caliente por la acción de la radiación solar. Se analizan las leyes de escala y se define el parámetro adimensional (è) que nos permite interpretar los incrementos de temperatura que corresponderían, a escala real, a los incrementos relativos de densidad obtenidos en los experimentos. Se indican también las técnicas utilizadas para la obtención de las imágenes digitalizadas y su posterior procesado y análisis y se estudia la relación existente entre los incrementos de intensidad de gris obtenidos en puntos homólogos de diferentes imágenes de un mismo experimento y las concentraciones de colorante en dichos puntos; al ser despreciable en todos los experimentos el efecto de la difusividad tanto de la sal como del colorante, podemos establecer la relación existente entre los incrementos de intensidad de gris observados en cada punto (pixel) de las imágenes capturadas y los incrementos de densidad correspondientes. Se plantea un ensayo específico para conocer con precisión la citada relación. En el mismo capítulo, con el fin de obtener, con procedimientos distintos, resultados que puedan ser contrastados con los obtenidos con el método de laboratorio propuesto, se plantea un modelo teórico que permite predecir los incrementos de temperatura esperados en función de las características geométricas del invernadero y de las condiciones exteriores. Con la misma finalidad, se proponen ensayos de campo destinados a hacer una estimación de los flujos de calor existentes en invernaderos de características similares a los utilizados en los ensayos de laboratorio y medir los incrementos de temperatura que en estos se producen. Los resultados obtenidos en los distintos tipos de ensayo se agrupan en el capítulo V, en el que se indica, en primer lugar, la relación obtenida entre la concentración de colorante y el incremento de intensidad de gris de las imágenes, que és de tipo exponencial, si bien en aquellos casos en que la disminución de la intensidad de gris sea inferior al 35% puede establecerse una relación de tipo lineal. En los ensayos de laboratorio realizados con maquetas a distintas escalas de un mismo tipo de invernadero, se obtiene la distribución de los valores de è en las secciones transversales de los distintos ensayos, se describen las características del flujo y se establece el número de Reynolds a partir del cual las características del flujo serán independientes de la viscosidad, que para la geometría estudiada se sitúa alrededor de 900. Se formula la metodología para la elección de las condiciones experimentales adecuadas (escala de longitudes y caudal, incremento relativo de densidad y concentración de colorante de la solución salina) que nos permitan conseguir, por un lado, una simulación realista de las características del flujo y por otro lado, que los resultados de los experimentos nos salgan dentro de un rango de valores que facilite al máximo su interpretación. En el mismo capítulo se presentan los resultados obtenidos de la aplicación del modelo teórico propuesto y de los ensayos de campo realizados, así como la comparación de estos con los obtenidos en los ensayos de laboratorio, no observándose desviaciones importantes entre los incrementos de temperatura obtenidos por los distintos procedimientos. Finalmente se presentan los resultados obtenidos en ensayos de laboratorio realizados con otros modelos de invernadero de geometrías distintas a la utilizada como referencia para la puesta a punto del método, indicándose en cada caso la distribución de los valores del parámetro adimensional è; en el caso de los invernaderos multi-túnel, a pesar de que por limitaciones en las dimensiones del dispositivo experimental no se llegan a alcanzar las condiciones necesarias para obtener una simulación realista del flujo, se observa un comportamiento de este muy distinto del que seria previsible por aplicación de la teoría del eje neutro. El capítulo VI es el dedicado a las conclusiones, al mismo tiempo que se indican algunas sugerencias con vistas a la futura continuación de la investigación. / The aim of the present work is explained in chapter I and consists in setting up a laboratory method that permits, using scale models and through fluid visualization and digital image processing, the study of the natural ventilation mechanisms in greenhouses without a wind effect. In chapter II, the theoretical basis of natural ventilation is developed, focusing mainly on the study of the thermic effect. Different experimental techniques are described, which may be used for its study, both at full scale or using scale models, and in that last case distinguishing between those using air and those using water as a work fluid. A short introduction on the utilization of numerical methods for the study of ventilation, as well as the most frequently used experimental techniques in fluid visualization is presented. Finally, the chosen techniques to develop the laboratory method subject of the present work are indicated. They consist in the utilization of scale models employing water as a work fluid and adding salt to produce the density differences which are responsible of ventilation by thermic effect. Fluid visualization is achieved by means of dye addition. Digital image processing allows to quantify physical variables of interest. Data are analyzed using similarity criteria. Instrumental equipment needed for physical flow simulation as well as visualization, digital image processing and analysis is described in chapter III. It basically includes a clear water tank where bidimensional greenhouses scale models are sunk upside-down, a flow pump to inject salty solution and dye inside the model, a conductivity meter measuring continuously at a fixed point of the cross section with a data logger connected to it, a video camera with the corresponding magnetoscope, and a personal computer equipped with an image digitizing card and a software package to process and analyze images. For the field trials, a full scale greenhouse was built up with similar features to those used in laboratory trials, placed inside a much bigger greenhouse in order to avoid the wind effect. Two net radiation sensors were located inside the greenhouse, as well as two sensor columns to measure air temperature and sensors to determine soil temperatures at different depths. The laboratory method is described with detail in chapter IV. It consists in distributing the salt solution, with the dye, through a set of small holes made in the floor of the scale greenhouse. Thus, the descending flow produced by the saline solution, of density higher than the tank water, simulates the buoyancy flux due to the heating of the greenhouse air in contact with the soil surface, whose temperature is warmer than the surrounding air due to the action of solar radiation. Scale laws are used and a dimensionless parameter (è) is defined in order to convert relative density differences from the scale models into temperature differences in the full scale situation. Techniques used to obtain digitized images are also indicated, as well as their further processing and analysis. The existing relationship between increments of grey intensities obtained at corresponding points of different images from the same experiment, and the dye concentrations at those points are studied. Assuming that salt and dye diffusivity effect is negligible in all experiments, the relationship between grey intensity increments observed at each point (pixel) of the captured images and the corresponding density increments can be established. In the same chapter, different methods are proposed in order to obtain results that may be faced to those recorded with the trained laboratory method. A theoretical model is proposed in order to predict the expected temperature increments as a function of geometric characteristics of the greenhouse under different external conditions. With the same goal, field trials with greenhouses of similar features to those employed in the laboratory assays are proposed in order to estimate heat fluxes and to measure temperature increments produced inside them. Results obtained in different types of trials are grouped in chapter V, which points out, in the first place, the relationship obtained between dye concentration and grey intensity increment of images, which results to be exponential. However, in those cases where the reduction of grey intensity is less than 35%, a linear relationship may be established. In all field trials carried out with the same type of greenhouse models at different scales, a distribution of è values in transversal sections of each assay is obtained. Characteristics of fluxes are described. Different experiments are carried out in order to estimate the minimal Reynolds number which allows to neglect viscosity effects. For the shape of greenhouse under study, the minimum Re number to be maintained is determined to be close to 900. A methodology to select the optimal experimental conditions is formulated (length scale, and flow, relative density increment and dye concentration of the salty solution) in order to obtain, on one side, a realistic simulation of flow characteristics and, on the other side, results fallen into a range of values which enable an easy interpretation. In the same chapter, results obtained from the proposed theoretical model and the field trials developed are presented, as well as the comparison with those obtained in the laboratory. Agreement between the results obtained by the different methods is satisfactory. Finally, results obtained in laboratory assays carried out with greenhouse models of other shapes, different from the one used as a reference for adjusting the method, are presented. In each case distribution of è values are indicated. In the case of the multitunnel greenhouses, dimensions of experimental device do not permit to achieve the required conditions to obtain a realistic flow simulation; despite this fact, the observed behaviour is very different from the one expected by application of neutral level theory. Chapter VI is devoted to conclusions, as well as some suggestions for aims of future research are pointed out.

El sector porquí Espanyol ha sofert recentment profuns canvis degut bàsicament al'augment de la competència i al procés de globalització econòmica. Ademes, elsavenços tecnológicos i el grau creixent d'especialització en el sector afavoreixen eldesenvolupament i l'adopció de eienes avançades per a la pressa de decisions. Enaquest context, l'objectiu d'aquesta Tesi ha estat formular i implementar un modeldinàmic estocàstic del comportament productiu d'un remat de truges, basat enprocessos de decisió Markovians i capaç d'ésser utilitzat en condicions reals. Lafinalitat del model és representar alternatives de maneig reproductiu i de reposició enexplotacins porcines per assistir als grangers, tècnics i gerents en la pressa dedecisions en granja.El model de decisió semi-Markovià i el Markovià que s'en deriva del primer handemostrat ser models útils per la representació de les estratègies productives demaneig reproductiu i de la reposició. La disponibilitat de dades de camp de grangesindividuals ha permès la validació del model en situacions reals. La validació ha servittambé per mostrar com el model no pot ser aplicat indiscriminadament a qualsevolgranja, prèviament s'ha d'assegurar l'ajust del model a les condicions concretes decada explotació. També s'ha ficat de manifest que quan el model s'utilitza per acalcular l'estructura de la població a l'equilibri no és necessari que la matriu detransició representi el pas de temps constant, la qual cosa ha permès treballar ambtransicions associades als estats biològics que són més fàcils d'estimar (embeddedMarkov process), ademes, proporcionen estalvis computacionals que permeten unaavaluado més ràpida d'alternatives de maneig reproductiu i la implementaciód'algorismes d'optimització pel problema de la reposició més eficientes.La implementació del model de decisió semi-Markovià dins d'un sistema d'ajut a lapressa de decisions (DSS: Decision Support Systems) ha mostrat l'ús potencial delmodel en granja. El desenvolupament del DSS ha facilitat la disponibilitat d'un modelcomplex com el presentat a potencials usuaris menys especialitzats. El DSS permet algranger avaluar a peu de granja diferentes alternatives productives, analitzar lasensibilitat dels paràmetres que consideri crítics i optimitzar la política de reposició.Ademes, la integració del DSS en un sistema de gestió informatitzat (BDporc®2)facilita la difusió del DSS en empreses de producció porcina i també l'obtenció denoves variables com el número de serveis por monta, la detecció de zels, la deteccióde la gestació, instalacions, etc, que poden ajudar a incrementar la precisió delsresultats. El disseny sofisticat del interface del DSS ha millorat la interpretació delsresultats del model que no sempre és inmediata. La incorporació de l'anàlisi desensibilitat permet estudiar i profunditzar en els components crítics del model quesovint resulta més important que l'obtenció d'un resultat precis. Finalment, el model deremat formulat de forma flexible, és capaç d'adaptar-se a diferents propòsits ambcanvis mínims, la qual cosa contribueix a una millor comprensió dels efectes dediferentes alternatives de maneig reproductiu sobre la millora de la eficiènciaeconòmica de tot el sistema productiu. / El sector porcino en España ha sufrido recientemente profundos cambios debidobásicamente al aumento de la competencia y al proceso de globalización económica.Además, los avances tecnológicos y el creciente grado de especialización en el sectorfavorecen el desarrollo y la adopción de herramientas avanzadas para la toma dedecisiones. En este contexto, el objetivo de esta Tesis es presentar la formulación e¡mplementadón de un modelo dinámico estocástico del comportamiento productivo deun rebaño de cerdas, basado en procesos de decisión Markovianos y capaz de serusado en condiciones reales. La finalidad del modelo es representar alternativas demanejo reproductivo y de reposición en explotacines porcinas para asistir a granjeros,técnicos y gerentes en la toma de decisiones en granja.El modelo de decisión semi-Markovianos y el Markoviano que deriva del primero handemostrado ser modelos útiles en la representación de las estrategias productivas demanejo reproductivo y de la reposición. La disponibilidad de datos de campo degranjas individuales ha permitido la validación del modelo en situaciones reales. Lavalidación ha servido también para mostrar como el modelo no puede ser aplicadoindiscriminadamente en cualquier granja, previamente se asegurar el ajuste delmodelo a las condiciones concretas de cada explotación. También se ha puesto demanifiesto que cuando el modelo se utiliza para calcular la estructura de la poblaciónen equilibrio no es necesario que la matriz de transición represente de paso de tiempoconstante, con lo cual ha sido posible trabajar con transiciones asociadas a losestados biológicas que son más fáciles estimar (embedded Markov process), además,proporcionan ahorros computacionales que permiten una evaluación más rápida dealternativas de manejo reproductivo y la implementación de algoritmos de optimizaciónpara el problema de la reposición más eficientes.La implementación del modelo de decisión semi-Markoviano dentro de un sistema deayuda a la toma de decisiones (DSS: Decision Support Systems) ha mostrado el usopotencial del modelo en granja. El desarrollo del DSS ha facilitado la disponibilidad deun modelo complejo como el presentado a potenciales usuarios menos especializados.El DSS permite al granjero evaluar a pie de granja diferntes alternativas productivas,analizar la sensibilidad de los parámetros que considere críticos y optimiza la políticade reposición. Además, la integración del DSS en un sistema de gestión informatizado(BDporc®3) facilita la difusión del DSS en empresas de producción porcina y tambiénla obtención de nuevas variables como el número de servicios por monta, la detecciónde celos, la detección de la gestación, instalaciones, etc, que pueden ayudar aincrementar la precisión de los resultados. El diseño sofisticados del interface del DSSha mejorado la interpretación de los resultados que no siempre es inmediata. Elanálisis de sensibilidad incorporado permite estudiar y profundizar en los componentescríticos del modelo que a menudo resulta más importante que el disponer de unresultado preciso. Finalmente, el modelo de rebaño formulado de forma flexible, escapaz de adaptarse a distintos propósitos con cambios mínimos, lo que redunda enuna mejor compresión de los efectos de diferentes alternativas de manejo reproductivoa fin de mejorar la eficiencia económica de todo el sistema productivo. / Spanish pig sector has gone through a deep change during recent times, that is duebasically to the increase in competitiveness and the globalisation process of theeconomics. Furthermore, technological advances and the increasing degree ofspecialisation have maden possible the development and adoption of advanced toolsfor decision support. In this context, the objective of this Thesis has been to formulateand implement a dynamic estochastic model representing the productive behaviour ofa sow herd, based on Markov decision processes. The model was aimed to be used infield condicions to analyse different management alternatives on reproduction andreplacement, supporting farm managers in the decision-making process.The semi-Markovià decision model and the derived Markov decision model (embeddedMarkov process) have demonstrated to be useful in the representation of managementalternatives on reproduction and replacement. The availability of data from individualfarms has allowed the validation of the model in real situations. The validation also hasserved to show how the model can not be applied indiscriminately on any farm.Previously, it has been required to assess the fit of the model in specific farmconditions. Also, it is shown that when the model has been used to calculate thepopulation structure at equilibrium was not necessary a transition matrix being timestep constant. Instead have been possible to consider transitions associated tobiological states that are easier to estimate, more precise and provided computationaltime savings. Hence the model, as it was formulated, allowed a faster evaluation ofmanagement alternatives on reproduction and an efficient impleemntation of algorithmsto optimise replacement policies.The implementation of the semi-Markov model into a DSS (DSS: Decision SupportSystems) has shown the potential on-farm use of the model. The development of theDSS makes easier the availability of complex models to less specialised users. TheDSS allows the farm manager to evaluate on-farm different management alternativeson reproduction and optimise replacement decisions. Moreover, the integration of theDSS in a management information system (BDporc®1) makes easier the spreading of itover swine enterprises, as well the obtention of new variables like the number ofservices by mating, heat detections, pregnancy detection, facilities, etc, can help toincrement model precision. The sophisticated dessign of the DSS interface hasimproved the interpretation of the model results, that not always is right direct. Theaddition of sensitivity análisis capability provided insight about the impact of changes incritical components of the model, that quite often result in a more interest than a singleprecise result. Finally, the sow herd model formulated in a flexible way, was able to beadapted to différents goals with minimum changes, thus it contribute to improve theknowledge about the effect of different management alternatives on overall economicefficiency of the system.