S'ha muntat un sistema experimental a l'alzinar de Prades per simular la sequera prevista per a les properes dècades al bosc mediterrani. S'ha realitzat el seguiment de la fotosíntesi, la morfologia i demografia foliar, la fenologia i el creixement de les espècies llenyoses dominants. Els resultats mostren una lleugera disminució en les taxes fotosintètiques i l'eficiència fotoquímica, així com una reducció en la quantitat total de fulles quan la disponibilitat hídrica disminueix. Aquestes variacions han comportat un menor creixement diametral dels troncs i una major mortalitat d'individus. Les diferents espècies dominants d'aquest bosc mostren diferents sensibilitats a l'estrès hídric experimental: Quercus ilex i Arbutus unedo han resultat molt més afectades per la sequera que Phillyrea latifolia.La disponibilitat hídrica constitueix un dels factors més determinants del creixement i la distribució de les espècies vegetals mediterrànies. Els models de canvi climàtic preveuen un augment de la temperatura a zones de clima mediterrani, cosa que implicaria un augment en l'evapotranspiració que, segons els mateixos models, no aniria acompanyada d'un augment en les precipitacions. Per tant, la disponibilitat hídrica dels boscos mediterranis podria disminuir en les properes dècades, encara més del que ho ha fet les darreres.Per estudiar els efectes d'una disminució en la disponibilitat hídrica en ecosistemes forestals mediterranis, s'està fent un experiment a l'alzinar de la Solana dels Torners (serra de Prades). Es tracta d'un bosc de rebrot d'uns 6 m d'alçada i una densitat mitjana de 16.600 peus ha-1, dominat per Quercus ilex, Phillyrea latifolia i Arbutus unedo. L'experiment consisteix en excloure parcialment l'aigua de la pluja i l'escorriment superficial, i assolir un 15% menys d'humitat del sòl a les zones amb exclusió d'aigua respecte de les no tractades experimentalment. S'ha realitzat el seguiment de la fotosíntesi, la morfologia i demografia foliar, la fenologia i el creixement de les espècies llenyoses dominants a cadascuna de les quatre parcel·les control i quatre parcel·les tractament.Una disminució en el 15% de la disponibilitat hídrica superficial ha reduït subtilment les taxes fotosintètiques durant les hores centrals del dia (com a màxim 20% només en determinades estacions de l'any en Quercus ilex), i de l'eficiència fotoquímica durant els períodes més freds de l'any. També ha comportat una reducció de la quantitat total de fulles en Quercus ilex (30%), i la formació de noves fulles amb un menor gruix i una menor àrea. La producció de flors i fruits ha disminuït lleugerament en Quercus ilex i més clarament en Arbutus unedo en resposta a la sequera. L'aparició de diversos estadis fenològics ha estat alterada, especialment en Arbutus unedo. Tots aquests efectes han comportat una reducció del creixement diametral dels troncs en un 37%, però no totes les espècies són afectades per igual. Algunes resulten bastant sensibles, com Arbutus unedo i Quercus ilex, que mostren respectivament, un creixement diametral 77% i 55% més baix en condicions de sequera, mentre que Phillyrea latifolia no experimenta cap disminució apreciable en el creixement diametral. La mortalitat dels individus mostra un patró semblant, ja que en condicions de sequera la mortalitat augmenta, i Arbutus unedo i Quercus ilex mostren una mortalitat més elevada que Phillyrea latifolia. Sota condicions de sequera, l'increment de biomassa aèria (calculada mitjançant al·lometries a partir del diàmetre dels troncs) ha disminuït un 42%.L'experiment ha posat de manifest que, sota condicions més àrides que les actuals, els boscos mediterranis poden minvar bastant les seves taxes de creixement, i per tant, la seva capacitat per segrestar carboni atmosfèric. No totes les espècies vegetals en resultarien igualment afectades, a llarg terme podria haver-hi un canvi en la composició específica, de manera que en resultessin més afavorides les més resistents a la sequera. / An experimental system was installed in Prades holm oak forest to simulate the drought conditions predicted for the next decades in Mediterranean forests. Photosynthetic activity, leaf morphology and demography, phenology and growth of the dominant woody species are monitored. The results show an slight decrease in photosynthetic rates and photochemical efficiency, and also a reduction in the total amount of leaves when water availability decreases. This changes are followed by a reduction in stem radial growth and an increment in stem mortality rates. Different dominant species of this forest show different sensitivity to the experimental drought: Quercus ilex and are Arbutus unedo more affected by drought treatment than Phillyrea latifolia.Water availability is one of the most important factors determining growth and distribution of Mediterranean plant species. Climate change models predict an increase of temperature in Mediterranean areas, with a consequent increase in evapotranspiration. Since no increase in precipitation is expected by these models, water availability in Mediterranean forests would decrease during the next decades, even more than during the last decades.To study the effects of a decrease in water availability in Mediterranean forest ecosystems, an experimental drought is currently being conducted in "Solana dels Torners" holm oak forest (Prades mountains). This forest is constituted by resprouts about 6 m high and a mean density of about 16.000 stems ha-1. The dominant species are Quercus ilex, Phillyrea latifolia and Arbutus unedo. Experimental drought consists of partial rain and water runoff exclusion to reach 15% lower soil moisture in water exclusion areas than in control areas. Photosynthetic activity, leaf morphology and demography, phenology and growth of the dominant woody species are monitored in each one of four control plots and four drought plots.A 15% decrease in water availability slightly reduced photosynthetic rates during central hours of the day (maximum 20% only during few seasons in Quercus ilex), and photochemical efficiency during the coldest periods. The total amount of leaves is also reduced under drought in Quercus ilex (30%), and new leaves are smaller and thinner. Flower and fruit production is slightly reduced in Quercus ilex under drought conditions, but Arbutus unedo show a strong reduction. Some phenological events are delayed by drought, specially in Arbutus unedo. These changes are followed by a 37% reduction in stem radial growth, but not all species have presented the same response. Some species show a great sensitivity. Arbutus unedo and Quercus ilex decrease 77% and 55% their radial growth under drought conditions. On the other hand, the other co-dominant species, Phillyrea latifolia, show similar radial growth in control and drought conditions. Stem mortality shows a similar pattern because Arbutus unedo and Quercus ilex show higher mortality rates than Phillyrea latifolia under drought treatment. Under drought conditions, aerial biomass increment (calculated from allometric relationships with stem diameter) decreases about 42%.This experiment is suggesting that under drier conditions, Mediterranean forests could decrease their growth rates in the future and, in consequence, their atmospheric carbon sequestration capacity. Not all the species will be equally affected and, in the long term, drought-resistant species can be favoured in detriment of less resistant ones, with possible changes in species composition of Mediterranean forests.

Tesis por compendio / [ES] Los bosques de Pinus halepensis, están sometidos a periodos con condiciones meteorológicas extremas de altas temperaturas y estrés hídrico. Estas condiciones, junto al actual contexto de emergencia climática genera condiciones ideales para los grandes incendios forestales de proporciones catastróficas con graves consecuencias en la salud y el bienestar de las personas. En este contexto, una de las disciplinas de conocimiento científico que apenas se han investigado hasta la fecha en relación con el riesgo de incendios forestales es la electrofisiología vegetal. Por ello, en la presente tesis se expone la evaluación experimental de las señales eléctricas vegetales como posibles variables equivalentes del estado fenológico en los modelos de gestión, como base para el futuro desarrollo de sistemas de redes de sensores inalámbricos, todo ello a través del análisis de las características estáticas y dinámicas de las señales electrofisiológicas de la principal especie arbórea de la cuenca mediterránea occidental, el Pinus halepensis. La tesis se ha estructurado en tres capítulos, siguiendo cada uno de ellos el método científico. En el primer capítulo se analiza la evaluación de algunos de los factores estáticos más significativos que influyen en el patrón de distribución de las señales electrofisiológicas del Pinus halepensis. Tras un diseño muestral adecuado, los resultados demuestran que la madurez del árbol influye directamente en la tensión eléctrica determinada por la tensión medida, siendo los árboles jóvenes los que presentan una mayor amplitud en la señal eléctrica, la cual se muestra uniforme en el árbol, siendo independiente de la colocación de los electrodos en altura y en orientación cardinal. En el segundo capítulo se analiza la evolución temporal de la señal eléctrica registrada, tanto diaria como anual. Los resultados obtenidos demuestran que las señales electrofisiológicas presentan valores significativamente más altos y de mayor amplitud durante los periodos más húmedos con temperaturas moderadas, mientras que las señales son representativamente mucho más bajas, durante los períodos con mayor estrés vegetativo del año. La metodología aplicada y los resultados obtenidos en este capítulo de la tesis demuestran que las señales electrofisiológicas pueden ser consideradas un indicador del estado fisiológico de los árboles en situaciones de estrés vegetativo. Finalmente, en el tercer capítulo de la tesis se analiza la evaluación de las señales electrofisiológicas como variables a incluir en los modelos de gestión del riesgo de incendio forestal. Los resultados obtenidos nos han permitido demostrar que el LFMC del Pinus halepensis no muestra variaciones estacionales significativas bajo la influencia de factores extremos de riesgo de incendio, mientras que las diferencias registradas en las señales electrofisiológicas muestran oscilaciones con variaciones significativas, que están fuertemente correlacionadas con los periodos de condiciones meteorológicas extremadamente favorables para los incendios forestales. Finalmente, también se ha podido demostrar una muy alta correlación entre las tensiones medidas y el principal índice de riesgo de incendio utilizados por las agencias de emergencias Con todos los resultados obtenidos, podemos concluir finalmente que las variaciones en las señales electrofisiológicas están estrechamente relacionadas con el estado fenológico de los Pinus halepensis y con el riesgo de incendio forestal. Lo que abre la posibilidad de una monitorización in situ de las masas forestales en las que domina esta especie, lo que sería fácilmente integrable en los sistemas de modelización y gestión preventiva de los incendios forestales en los ecosistemas mediterráneos. / [CA] Els boscos de Pinus halepensis, estan sotmesos a períodes amb condicions meteorològiques extremes d'altes temperatures i estrés hídric. Aquestes condicions, al costat de l'actual context d'emergència climàtica genera condicions ideals per als grans incendis forestals de proporcions catastròfiques amb greus conseqüències en la salut i el benestar de les persones. En aquest context, una de les disciplines de coneixement científic que a penes s'han investigat fins hui en relació amb el risc d'incendis forestals és l'electrofisiologia vegetal. Per això, en la present tesi s'exposa l'avaluació experimental dels senyals elèctrics vegetals com a possibles variables equivalents de l'estat fenològic en els models de gestió, com a base per al futur desenvolupament de sistemes de xarxes de sensors sense fils, tot això a través de l'anàlisi de les característiques estàtiques i dinàmiques dels senyals electrofisiològics de la principal espècie arbòria de la conca mediterrània occidental, el Pinus halepensis. La tesi s'ha estructurat en tres capítols, seguint cadascun d'ells el mètode científic. En el primer capítol s'analitza l'avaluació d'alguns dels factors estàtics més significatius que influeixen en el patró de distribució dels senyals electrofisiològics del Pinus halepensis. Després d'un disseny mostral adequat, els resultats demostren que la maduresa de l'arbre influeix directament en la tensió elèctrica determinada per la tensió mesurada, sent els arbres joves els que presenten una major amplitud en el senyal elèctric, la qual es mostra uniforme en l'arbre, sent independent de la col·locació dels elèctrodes en altura i en orientació cardinal. En el segon capítol s'analitza l'evolució temporal del senyal elèctric registrat, tant diària com anual. Els resultats obtinguts demostren que els senyals electrofisiològics presenten valors significativament més alts i de major amplitud durant els períodes més humits amb temperatures moderades, mentre que els senyals són representativament molt més baixes, durant els períodes amb major estrés vegetatiu de l'any. La metodologia aplicada i els resultats aconseguits en aquest capítol de la tesi demostren que els senyals electrofisiològics poden ser considerades un indicador de l'estat fisiològic dels arbres en situacions d'estrés vegetatiu. Finalment, en el tercer capítol de la tesi s'analitza l'avaluació dels senyals electrofisiològics com a variables a incloure en els models de gestió del risc d'incendi forestal. Els resultats aconseguits ens han permés demostrar que el LFMC del Pinus halepensis no mostra variacions estacionals significatives sota la influència de factors extrems de risc d'incendi, mentre que les diferències registrades en els senyals electrofisiològics mostren oscil·lacions amb variacions significatives, que estan fortament correlacionades amb els períodes de condicions meteorològiques extremadament favorables per als incendis forestals. Finalment, també s'ha pogut demostrar una molt alta correlació entre les tensions mesurades i el principal índex de risc d'incendi utilitzats per les agències d'emergències Amb tots els resultats aconseguits, podem concloure finalment que les variacions en els senyals electrofisiològics estan estretament relacionades amb l'estat fenològic dels Pinus halepensis i amb el risc d'incendi forestal. El que obri la possibilitat d'un monitoratge in situ de les masses forestals en les quals domina aquesta espècie, la qual cosa seria fàcilment integrable en els sistemes de modelització i gestió preventiva dels incendis forestals en els ecosistemes mediterranis. / [EN] Pinus halepensis forests are subjected to periods of extreme weather conditions of high temperatures and water stress. These conditions, together with the current context of climatic emergency, generate ideal conditions for large forest fires of catastrophic proportions with serious consequences on the health and welfare of people. In this context, one of the disciplines of scientific knowledge that has hardly been investigated to date in relation to the risk of forest fires is plant electrophysiology. Therefore, this thesis presents the experimental evaluation of plant electrical signals as possible equivalent variables of the phenological state in management models, as a basis for the future development of wireless sensor network systems, all through the analysis of the static and dynamic characteristics of the electrophysiological signals of the main tree species of the western Mediterranean basin, Pinus halepensis. The thesis has been structured in three chapters, each of them following the scientific method. In the first chapter, the evaluation of some of the most significant static factors that influence the distribution pattern of electrophysiological signals in Pinus halepensis is analyzed. After an adequate sample design, the results show that the maturity of the tree directly influences the electrical voltage determined by the measured voltage, being the young trees those that present a greater amplitude in the electrical signal, which is uniform in the tree, being independent of the placement of the electrodes in height and in cardinal orientation. In the second chapter, the temporal evolution of the electrical signal recorded, both daily and annual, is analyzed. The results obtained show that the electrophysiological signals present significantly higher values and greater amplitude during the wettest periods with moderate temperatures, while the signals are representatively much lower during the periods with greater vegetative stress of the year. The methodology applied and the results obtained in this chapter of the thesis demonstrate that electrophysiological signals can be considered an indicator of the physiological state of trees in situations of vegetative stress. Finally, the third chapter of the thesis analyzes the evaluation of electrophysiological signals as variables to be included in wildfire risk management models. The results obtained have allowed us to demonstrate that the LFMC of Pinus halepensis does not show significant seasonal variations under the influence of extreme fire risk factors, while the differences recorded in the electrophysiological signals show oscillations with significant variations, which are strongly correlated with periods of extremely favorable meteorological conditions for forest fires. Finally, it has also been possible to demonstrate a very high correlation between the measured voltages and the main fire risk index used by emergency agencies. With all the results obtained, we can finally conclude that variations in electrophysiological signals are closely related to the phenological state of Pinus halepensis and to the risk of forest fire. This opens up the possibility of in situ monitoring of forest stands dominated by this species, which could be easily integrated into systems for modeling and preventive management of forest fires in Mediterranean ecosystems. / Zapata Zapata, R. (2023). Análisis de las señales electrofisiológicas en Pinus halepensis Mill como base a su aplicación en sensores inalámbricos para la prevención de incendios forestales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/197905 / Compendio