Thesis (MScAgric (Viticulture and Oenology))--University of Stellenbosach, 2010. / ENGLISH ABSTRACT: Cabernet Sauvignon, the most planted red wine cultivar in South Africa, is prone to vigorous growth with low yields. The aim of the study was to describe how Cabernet Sauvignon grapevines react to climate and irrigation within the Swartland region. Such knowledge would assist growers in decisions regarding long term as well as short term cultivation practices. This study was part of a larger project carried out by the Infruitec-Nietvoorbij institute of the Agricultural Research Council at Stellenbosch to determine effects of soil type and climate on yield and wine quality of Cabernet Sauvignon. The larger project was carried out in selected grape growing regions, i.e. Stellenbosch, Swartland, Lower Olifants River and Lower Orange River. Due to the proximity to the Atlantic Ocean, the study area in the Swartland region could be divided into two climatic regions for viticulture. Grapevines near Philadelphia closer to the ocean experienced less water constraints compared to those further inland near Wellington. Variation in stem water potential could also be related to soil water matric potential. Climate tended to have a more pronounced effect on the grapevine response to water constraints further inland than closer to the ocean. Vegetative growth, berry size and yield depended on water constraints experienced by the grapevines. In the warmer climate, severe constraints reduced yield. In the warmer climate, grapes started to ripen earlier than those in the cooler climate. Sugar concentration (mg/mL) was highest where grapevines experienced moderate water constraints. These seemingly balanced grapevines had the highest sugar accumulation, probably due to optimum photosynthesis and carbohydrate utilization. Low water constraints increased vegetative growth which could have been a sink for sugar loading. In addition to sugar loading, degree Balling (°B) increases could also have been due to a concentration effect where water constraints reduced berry volume. Therefore, °B is probably not a representative indicator of grapevine functioning. Anthocyanin biosynthesis, as quantified on a per berry basis, showed that sugar and anthocyanin could be co-regulated, with anthocyanin biosynthesis reaching a plateau when the sugar content per berry reached 200 mg/mL to 220 mg/mL. At véraison, the most intense grape colour occurred where grapevines experienced moderate water constraints, i.e. single drip line at Wellington and no irrigation at Philadelphia. However, at harvest grapes from the cooler climate tended to have more intense colour and higher phenolics, indicating that lower temperatures favoured anthocyanin biosynthesis. These results supported earlier findings that grapevine water status influences berry volume and dynamics of berry ripening. Water constraints tended to increase sensorial wine colour intensity, as well as wine fullness. Moderate water constraints at both localities resulted in the best sensorial wine quality. Yet there were indications that too severe water constraints could be detrimental to wine quality. Irrigation can be used to manipulate grapevine growth in warmer climates, but might be less effective in cooler climates. In warmer climates, moderate water constraints required to achieve balanced grapevine functioning can be obtained with single drip irrigation, but this might not be the case in cooler climates. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Cabernet Sauvignon, die mees aangeplante rooiwynkultivar in Suid-Afrika, is geneig tot kragtige groei met lae opbrengste. Die doelwit van hierdie studie was om te beskryf hoe Cabernet Sauvignon-wingerdstokke reageer op klimaat en besproeiing in die Swartland-streek. Hierdie kennis sal kwekers help wanneer hulle besluite moet neem oor langtermyn sowel as korttermyn verbouingspraktyke. Hierdie studie was deel van ‘n groter projek deur die Infruitec-Nietvoorbij Instituut van die Landbounavorsingsraad op Stellenbosch om die effekte van grondtipe en klimaat op die opbrengs en wynkwaliteit van Cabernet Sauvignon te bepaal. Die groter projek is in geselekteerde wingerdverbouingstreke uitgevoer, nl. Stellenbosch, Swartland, Benede Olifantsrivier en Benede Oranjerivier. As gevolg van die nabyheid daarvan aan die Atlantiese Oseaan kon die studiegebied in die Swartland-streek in twee klimaatstreke vir wingerdbou verdeel word. Wingerdstokke by Philadelphia, wat nader aan die oseaan is, het minder waterstremming ervaar as dié verder binnelands naby Wellington. Veranderinge in stamwaterpotensiaal hou moontlik ook verband met die grondwater- matrikspotensiaal. Klimaat het ‘n groter effek op die reaksie van die wingerdstok op waterstremming verder binnelands as nader aan die oseaan. Vegetatiewe groei, korrelgrootte en opbrengs was afhanklik van die waterstremminge wat deur die wingerdstokke ervaar is. In die warmer klimaat het die ernstige stremminge opbrengs verminder. In die warmer klimaat begin druiwe vroeër ryp word as in die koeler klimaat. Suikerkonsentrasie (mg/ml) was die hoogste waar wingerde matige waterstremming ervaar het. Hierdie skynbaar gebalanseerde wingerdstokke het die hoogste suikerakkumulasie vertoon, moontlik as gevolg van optimum fotosintese en koolhidraatverbruik. Lae waterstremming het vegetatiewe groei verhoog, wat ook ‘n vraagpunt vir suikerlading kon wees. Benewens suikerlading kon verhogings in grade Balling (°B) ook moontlik aan ‘n konsentrasie-effek toegeskryf word in terme waarvan waterstremming die korrelvolume verminder het. °B is dus moontlik nie ‘n verteenwoordigende indikator van wingerdstokfunksionering nie. Antosianienbiosintese, soos gekwantifiseer op ‘n per-korrel basis, het getoon dat suiker en antosianien saam gereguleer kon word, en dat antosianienbiosintese ‘n plato bereik het wanneer die suikerinhoud per korrel 200 mg/mL tot 220 mg/mL was. By deurslaan het die mees intense druifkleur voorgekom waar die wingerdstokke matige waterstremming ervaar het, d.w.s. enkel druplyn op Wellington en geen besproeiing op Philadelphia. Teen oes was die druiwe in die koeler klimate egter geneig om meer intense kleur en meer fenole te bevat, wat aandui dat laer temperature antosianienbiosintese bevoordeel. Hierdie resultate ondersteun vroeër bevindings dat die waterstatus van die wingerdstok ‘n invloed op korrelvolume en die dinamika van korrelrypwording het. Waterstremming neig om die sensoriese wynkleurintensiteit te verhoog, asook die volheid van die wyn. Matige waterstremming op beide liggings het aanleiding gegee tot die beste sensoriese wynkwaliteit. Tog was daar aanduidings dat waterstremming wat te straf was, nadelig kon wees vir wynkwaliteit. Besproeiing kan gebruik word om wingerdgroei in warmer klimate te manipuleer, maar is moontlik minder effektief in koeler klimate. In warmer klimate kan die matige waterstremming wat benodig is vir gebalanseerde wingerdstokfunksionering, verkry word deur enkel drupbesproeiing, maar dit is moontlik nie die geval in koeler klimate nie.

Thesis (MScAgric (Viticulture and Oenology))--University of Stellenbosch, 2011. / Includes bibliogaphy. / ENGLISH ABSTRACT: Sauvignon blanc wines have become increasingly popular in South Africa as it is a cultivar that can be easily manipulated in the vineyard and cellar to produce a range of wine styles. These wines are usually given aroma descriptors such as green pepper, grassy and asparagus; while other more tropical aromas include passion fruit and guava. These aromas are thought to be mainly caused by methoxypyrazines and volatile thiols. These compounds are known to be character impacting compounds of Sauvignon blanc and are present in the grapes in the aromatic form (methoxypyrazines) or as non‐aromatic precursors (thiols) that can be released by the yeast during fermentation. Other aroma compounds such as esters, higher alcohols, fatty acids and monoterpenes are compounds that could potentially influence the aroma bouquet of a wine significantly. These aroma compounds exist either as precursors in the grapes (monoterpenes) or arise due to yeast metabolism during fermentation (esters, higher alcohols, fatty acids) and often display fruity, floral and pleasant aromas. In the cellar, winemaking practices can be manipulated to a certain extent to achieve the desired wine style. Winemaking tools such as temperature, skin contact, pressing conditions, oxygen (O2), sulphur dioxide (SO2) and yeast strain are only a few factors influencing the outcome of a wine. In general, South African winemakers maintain a very reductive environment during Sauvignon blanc wine production by using inert gasses, thereby causing the production costs to increase. There is sufficient evidence to support the reductive handling of white wine, however there seems to be a lack of information as to why the must should be treated reductively before fermentation. The over all goal of this study was thus to investigate the effect of different O2 and SO2 additions to Sauvignon blanc must before settling, specifically focussing on the typical aroma compounds often found in these wines. Chapter 2 gives an overview of the oxidation reactions occurring in must (enzymatic oxidation) and wine (chemical oxidation). This chapter also reports the origin of the specific Sauvignon blanc aroma compounds and their reaction to different must and wine treatments with a focus on oxidation. Chapter 3 reports research results focussing on the effect of the different must treatments on the character impacting compounds of Sauvignon blanc wines, specifically the methoxypyrazines and the volatile thiols. The effect of the treatments on the polyphenols and glutathione content in the must and wine was also investigated. Oxidation in the absence of SO2 led to a decrease in glutathione and certain phenolic compounds in the must. In general, volatile thiols were protected against oxidation by SO2, even when O2 was present in the must. Methoxypyrazines concentrations were not significantly influenced by the treatments. Chapter 4 elucidates the effect of the treatments on other yeast and grape derived aroma compounds often found in Sauvignon blanc wines, such as the esters, higher alcohols, fatty acids and monoterpenes. In general, the effect of SO2 seemed to have the greatest influence on the produced aroma compounds. The results reported in this thesis could possibly change the way South African Sauvignon blanc musts are handled in future during the winemaking process. It is clear that O2 and SO2 management in the cellar is of critical importance for the winemaker to produce wines of high quality. Future work is important to fully understand the mechanisms and evolution of important aroma compounds of Sauvignon blanc wines during the winemaking process. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Sauvignon blanc wyn aroma word gewoonlik beskryf met terme soos groen rissie, grasagtig en aspersie terwyl ander tropiese aromas soos grenadella en koejawel ook dikwels voorkom. Die manipulasie van Sauvignon blanc in die wingerd en in die kelder tydens wynmaak, gee die wynprodusent die vryheid om ‘n wye reeks wyn style te produseer. Dit maak Sauvignon blanc baie populêr in die Suid‐Afrikaanse wynindustrie. Die bogenoemde aromas word waargeneem in die wyn as gevolg van die teenwoordigheid van sekere aroma komponente genaamd metoksipirasiene en vlugtige tiole. Hierdie komponente lewer ‘n unieke bydrae tot die aroma samestelling van Sauvignon blanc wyne en kom voor in die druiwe in die aromatiese vorm (metoksipirasiene) of as nie‐aromatiese voorlopers (tiole) wat tydens alkoholiese fermentasie deur die gis vrygestel kan word. Komponente soos esters, hoër alkohole, vetsure en monoterpene kan ook ‘n potensiële bydra lewer tot die algehele aroma van Sauvignon blanc wyne en kom voor in die druiwe (monoterpene) of ontstaan as gevolg van gis metabolisme gedurende alkoholiese fermentasie (esters, hoër alkohole, vetsure). Hierdie geur komponente word dikwels beskryf as vrugtig, blomagtig en oor die algemeen aangenaam. Tydens wynmaak kan die wyn tot ‘n mate gemanipuleer word om ‘n spesifieke wynstyl te bekom. Hulpmiddels soos temperatuur, dopkontak, pers omstandighede, suurstof (O2), swawel dioksied (SO2) en gisras is slegs ‘n paar faktore wat die algemene uitkoms van ‘n wyn kan beïnvloed. Oor die algemeen word Sauvignon blanc in Suid‐Afrika baie reduktief behandel tydens wynbereiding. Dit vereis sekere hulpmiddels, soos die gebruik van inerte gas, wat die produksiekoste dikwels verhoog. Navorsing ondersteun die reduktiewe behandeling van wit wyn, maar dit wil voorkom asof daar ‘n tekort aan navorsing is wat die reduktiewe behandeling van die sap voor fermentasie regverdig. Die algemene doel van die studie is dus om die effek van verskillende O2 en SO2 byvoegings tot Sauvignon blanc sap (voor afsak) te ondersoek met die fokus op die tipiese aroma komponente wat in die wyn voorkom. Hoofstuk 2 lewer ‘n algemene oorsig van die tipes oksidasie reaksies wat voorkom in sap (ensiematiese oksidasie) en wyn (chemiese oksidasie). Spesifieke Sauvignon blanc aroma komponente word ook ondersoek in terme van die oorsprong van die komponente asook die reaksie wat plaasvind met verskillende mos en wyn behandelings, met ‘n fokus op oksidasie. In hoofstuk 3 word die effek van die verskillende mos behandelings op tipiese Sauvignon blanc aroma komponente, spesifiek metoksipirasiene en vlugtige tiole, ondersoek. Die effek van die behandelings op die polifenole en glutatioon inhoud in die mos en wyn word ook gerapporteer. Oksidasie van die sap in die afwesigheid van SO2, het ‘n afname in glutatioon en sekere polifenol konsentrasies veroorsaak. Dit wil voorkom asof die produksie van vlugtige tiole oor die algemeen beskerm word teen oksidasie indien daar genoegsame SO2 teenwoordig is. Hierdie effek word ondervind selfs as die sap met suursof versadig word. Die effek van die behandelings op die konsentrasies van metoksipirasiene was nie beduidend nie. Hoofstuk 4 rapporteer die effek van die behandelings op ander aroma komponente soos esters, hoër alkohole, vetsure en monoterpene. Oor die algemeen wil dit voorkom asof die effek van SO2 beduidend was en waarskynlik die grootste invloed op die produksie van hierdie aroma komponente het. Na aanleiding van die resultate bevind in hierdie tesis, is daar ‘n moontlikheid dat die manier waarop Sauvignon blanc wyne geproduseer word in Suid‐Afrika, moontlik kan verander in die toekoms. Vir die wynmaker om hoë kwaliteit Sauvignon blanc wyne te produseer, is O2 en SO2 bestuur in die kelder van kardinale belang. Verdere navorsing moet steeds gedoen word om die meganisme en evolusie van belangrike aroma komponente in Sauvignon blanc wyne tydens die wynmaakproses, ten volle te verstaan.

Thesis (MScAgric (Viticulture and Oenology))--University of Stellenbosch, 2011. / Includes bibliography. / ENGLISH ABSTRACT: Grape and wine phenols consist of flavanols which is the building blocks for tannins. These building blocks are called monomers which consist of catechins, epicatechins, epigallocatechins and epicatechin-gallate. Tannin is important in wine as it contributes to bitterness, mouth feel (astringency) and maturation potential of the wine. Futhermore it has a health benefit as an antioxidant. Anthocyanins are responsible for the colour of red wine. The anthocyanins combine with tannins to form stable polymeric pigments. Due to the importance of tannins and anthocyanins in wine, it is imperitative that different winemaking techniques are used to extract as much of these components as possible and that the analysis is done quickly and accurately. The aim of this study was to evaluate different winemaking techniques and their extraction of tannins and anthocyanins into the wine. Too much tannin extraction can have a negative effect on the sensory quality of the wine. Therefore a second aim was to evaluate the mouth feel properties of a Shiraz wine. A third aim was to compare the two tannin precipitation methods in terms of time efficiency, repeatability and the ease of practice. To investigate the amount of tannin concentration extracted by different winemaking techniques, two cultivars (Cabernet Sauvignon and Shiraz) were used. These treatments included the addition of an enzyme during fermentation [E], cold maceration [CM], post maceration [PM] and the combination of cold and post maceration [CM+PM]. The grapes were harvested in two different climatic areas during the 2008 and 2009 vintages. The two climatic areas were classified according to the Winkler scale as a III (Morgenster) and a IV (Plaisir de Merle). The grapes were harvested at two different ripeness levels in order to evaluate the effect of the different winemaking processes on the extraction of tannins and anthocyanins. One harvest was before (LB) and the other after (HB) the commercial harvest. The results of this study showed significant differences in the phenolic composition of the wines. It was found that the warmer area showed higher tannin concentrations than the cooler area for both cultivars. In the 2008 Cabernet Sauvignon the CM extracted higher concentrations of tannin from the cooler area at both ripeness levels. In the warmer area, CM extracted the highest tannin concentration HB, but the CM+PM extracted the highest tannin concentration from Cabernet Sauvignon at the LB and CM at the HB of the warmer area. In 2009 the PM extracted the highest concentration of tannin at the lower ripeness level, while the E treatment extracted the highest concentration from the warmer area. In the cooler area the CM+PM extracted the highest concentration of tannin at a lower ripeness level, while there were no siginicant differences between the different treatments at the higher ripeness level. The highest anthocyanin concentration was found in the cooler area. The CM treatment was found to have no effect on anthocyanin extraction. Different methods are available to quantify the tannin concentration in wine. Two of the most popular tannin analytical methods are the bovine serum albumin (BSA) and the methyl cellulose precipitable tannin (MCP) methods. The BSA method is a very complex method which uses at least 3 times more reagents than the MCP method. The MCP method only analyzes tannins, while the BSA method analyzes tannins, monomeric pigments (MP), small polymeric pigments (SPP) and large polymeric pigments (LPP). In this study a good correlation was found between the two tannin precipitation methods (R2 – 0.88). There is controversy regarding the variability of these methods. Some scientists found that the two methods show a good correlation with HPLC, while others found that there was no such correlation between the precipitation methods and the HPLC. The MCP method had a practical advantage as it could be performed in half the time required for the BSA method. This has a significant impact in scenarios where a high sample throughput is required although it only measures total tannin. The phenolic composition and mouth feel of the wine was strongly influenced by the climatic area. In the warmer area the effect of tannin concentration on mouth feel was much less than in the cooler area. The wine made of riper grapes, was more grippy, bitter and numbing than the wines made from greener grapes. The E treatment was especially associated with a dry, grippy sensation. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Druif en wyn fenole bestaan uit flavanole wat weer die boublokke is van tanniene. Hierdie boublokke, wat bekend staan as monomere, betsaan uit katesjiene, epikatesjiene, epigallokatesjiene an epikatesjien-gallaat. Tanniene is belangrik in wyn aangesien dit bydra tot bitterheid, mondgevoel (vrankheid) asook die verouderingspotensiaal van wyn. As antioksidante hou dit ook gesondheidsvoordele in. Antosianiene dra by tot die kleur van rooiwyn. Antosianiene kombineer met tanniene om meer stabiele polimeriese pigmente te vorm. As gevolg van die belangrikheid van tanniene en antosianiene is dit van uiterse belang dat verskillende wynmaak tegnieke gebruik word om ekstraksie in die wyn te bevoordeel en dat die analitiese metode so vinnig en akkuraat as moontlik gedoen word. Die eerste doel van hierdie studie was om die ekstraksie van tanniene en antosianiene deur middel van verskillende wynmaak tegnieke te evalueer. Te veel tanniene in die wyn kan negatiewe sensoriese kwaliteit tot gevolg het. Daarom is die tweede doel om die sensoriese kwaliteit van Shiraz wyn te evalueer. Die derde doel van hierdie studie was die twee tannien presipitasie metodes met mekaar te vergelyk in terme van die moeilikheidsgraad van die metode, tyd doeltreffendheid en herhaalbaarheid. Verskillende wynmaak tegnieke (ensiem byvoegings [E], koue maserasie [CM], verlengde dopkontak [PM] en ‘n kombinasie van koue maserasie en verlengde dopkontak [CM+PM]) is vergelyk ten opsigte van tannien en antiosianien ekstraksie. In 2008 en 2009 is twee kultivars (Cabernet Sauvignon en Shiraz) in twee verskillende klimatologiese areas gepars. Hierdie areas is geklassifiseer in die Winklerskaal as ‘n IV (Plaisir de Merle) en ‘n III (Morgenster). Om die effek van die verskillende wynmaak tegnieke op die ekstraksie van antosianiene en tanniene te vergelyk, is hierdie twee kultivars by twee verskillende rypheidsgrade geoes. Die eerste oes was net voor kommersiële oes (LB) en die tweede oes het net na kommersiële oes (HB) plaasgevind. Die 2009 Shiraz wyn is organolepties beoordeel om die effek van die verskillende wynmaak tegnieke op die wyn se mondgevoel te vergelyk. Die resultate van hierdie studie toon beduidende verskille in die fenoliese samestelling van die wyne. Dit is gevind dat die warmer area hoër tannien konsentrasies het as die koeler area. In 2008 het die CM+PM die meeste tanniene uit die Cabernet Sauvignon geëkstraheer by LB en die CM by HB in die warmer area. Die CM het in die koeler area meer tanniene geëkstraheer by beide die LB en HB rypheidsgrade. In 2009 het PM die meeste tanniene geëkstraheer by LB terwyl E die meeste tanniene geëkstraheer in die warmer area. In die koeler area het CM+PM die meeste tanniene geëkstraheer, terwyl geen van die behandelings ‘n effek gehad het by HB. Die meeste antosianien konsentrasie was in die koeler area gevind as in die warmer area. In beide 2008 (LB en HB) en 2009 (LB) het CM die meeste antosianiene geëkstraheer, terwyl geen behandeling ‘n effek gehad het by HB. Twee van die mees populêre tannien analitiese metodes is die BSA (bovine serum albumien) en die MCP (metielsellulose presipitasie) metodes. Die BSA metode is ‘n baie meer ingewikkelde metode waarvoor drie keer meer reagense gebruik word as vir die MCP metode. Maar waar die MCP net tanniene ontleed, ontleed die BSA metode tanniene, monomere (MP), klein polimeriese pigmente (SPP) en groot polimeriese pigmente (LPP). Dit help indien daar gekyk wil word na die evolusie van polimeriese pigmente. In hierdie studie is bevind dat daar ‘n redelike korrelasie (R2 – 0.88) tussen die BSA en MCP metode bestaan. Die herhaalbaarheid van die metodes het redelike kontroversie veroorsaak, waar sommige navorsers bevind het dat die BSA metode nie so herhaalbaar is soos eers bevind is nie. Die MCP metode het ’n praktiese voordeel aangesien dit in die helfde van die tyd van die BSA metode uitgevoer kan word. Dit het ‘n groot impak indien ‘n groot hoeveelheid monsters ontleed moet word. Die fenoliese samestelling en mondgevoel word sterk beïnvloed deur die klimatologiese area. In die warmer area was die effek van tannien konsentrasie op mondgevoel kleiner as in die koeler area. Die wyn van ryper druiwe het meer harder, verdowingseffek en bitter nasmaak gehad as by die wyn van groener druiwe. Die ensiem behandeling was meer geassossieerd met droë mond gevoel.

Les transferts latéraux de produits phytosanitaires en proche surface constituent une voie potentielle de contamination des eaux de surface dans certains contextes agro pédo climatique. L'objectif de cette thèse est d'apporter des éléments de connaissance et de compréhension de ces transferts. Un site viticole, dans le Nord Beaujolais, a ainsi été instrumenté avec une tranchée d'interception des écoulements latéraux, un canal Venturi et un réseau piézométrique. Cette instrumentation a ensuite été utilisée pour suivre les transferts latéraux et le ruissellement de produits phytosanitaires sur deux années viticoles. Enfin, une expérimentation de traçage in situ a été menée puis modélisée. Les résultats montrent une relation de seuil entre les volumes évènementiels d'écoulements latéraux captés, le degré de connectivité du versant, les volumes pluviométriques évènementiels, et l'humidité initiale du sol. La dynamique de transfert latéral des pesticides en proche surface s'est avérée très variable à l'échelle de l'évènement, mais en accord avec les propriétés physico chimiques des substances. À l'échelle de l'ensemble des évènements, les concentrations de ces produits dans l'écoulement latéral suivent une décroissance exponentielle temporelle. À l'échelle annuelle, la saisonnalité de l'écoulement latéral et du ruissellement semble expliquer la saisonnalité observée des transferts. L'expérimentation de traçage a permis d'identifier une composante préférentielle de l'écoulement latéral et une composante matricielle. La composante préférentielle a engendré des flux de substance significatifs et de concentrations élevées, mais fugaces. La composante matricielle a généré un flux de faible concentration, mais continu et de longue durée, qui a impliqué une contribution finale plus élevée que la composante préférentielle. Des liens explicatifs entre les propriétés des substances et ces composantes du transfert latéral ont pu être soulignés / Subsurface lateral flow may stand for a risky pathway in several agro pedo climatic contexts: in this way, the aim of this thesis work is to improve our understanding of pesticide transfer and dynamics by this pathway. A farmed vine plot, located on a hillslope in the Nord Beaujolais, was instrumented with a trench, a Venturi flume and a shallow groundwater well network. The instrumentation was used during two farming years to continuously monitor pesticide transfers in both subsurface lateral flows and surface runoff at a fine temporal resolution. Lastly, an in situ tracing experiment was conducted and modeled. Hydrological results highlighted a threshold relationship between subsurface lateral flow volumes measured in the trench, the degree of lateral connectivity of the hillslope, rainfall amounts and initial soil water content. The dynamics of these transfers was very variable at the event scale, and in agreement with the physico chemical properties of the substances. Considering all subsurface lateral flow events, pesticides concentrations were described using a decreasing exponential function depending on the time interval between a given event and the last application of the considered pesticides, and their physico chemical properties. At the year scale, the seasonality of pesticide transfers seemed related with the seasonality of subsurface lateral flow and surface runoff. The tracing experiment highlighted two components in subsurface lateral flow: a matrix related one and a preferential related flow component. The preferential component implied short, highly concentrated and significant lateral fluxes. Matrix related component produced continuous and slightly concentrated fluxes over a long period, and was responsible for a bigger part of the total transfer than the preferential component. Links between substance properties and transfer components were highlighted

En 2009, le Grenelle de l’environnement a ouvert en France la possibilité d’intégrer des clauses environnementales au sein des cahiers des charges d’Indications Géographiques (IG). Cette opportunité nouvelle intéresse fortement les Agences de l’eau qui cherchent de plus en plus à agir en amont à la source des pollutions agricoles. Dans ce contexte, cette étude interroge la manière dont certaines démarches de qualité alimentaire intègrent dans leur dynamique des objectifs de préservation de l’eau. Pour y répondre, nous avons développé une approche globale permettant de resituer les enjeux de qualité de l’eau dans ceux plus larges d’environnement. Nous avons également dépassé la seule analyse des cahiers des charges des IG pour considérer l’ensemble des actions en faveur de l’environnement dans lesquelles elles s’impliquent. Le cadre d’analyse développé, celui de la résilience des Systèmes Alimentaires (SA) de qualité différenciée répond à ce besoin d’élargissement. Il nous permet d’étudier les dynamiques environnementales engagées pour faire face à des perturbations liées à la dégradation des ressources naturelles dont l’eau. Il s’agit autant de perturbations factuelles, mesurées, que de perturbations représentées lorsque les acteurs envisagent un risque potentiel. Ce cadre d’analyse a été appliqué à la viticulture et à l’arboriculture dans le Sud-Est de la France. Les résultats montrent la complexité des dynamiques environnementales engagées : elles reposent toutes sur plusieurs actions complémentaires et supposent la présence d’acteurs clés ayant la capacité à engager une dynamique collective et à envisager les SA à la fois dans leur dimension verticale les liant au marché et dans leur dimension horizontale les insérant dans le territoire. / In 2009, The Grenelle de l'Environnement (French environmental pact) introduced environmental clauses within Geographical Indications (GI) specifications. French Water agencies (agences de l’eau) perceive it as a good opportunity to address the issue of agricultural pollution, by takings actions at the upstream level. In this context, this study examines how certainfood quality processes are proactively setting targets for conserving water. This question led to develop a global approach in order to look at the issues of water quality from the wider angle of environmental preservation. It requires not only to focus on regulation tools of food quality products but also to take into account a larger set of environmental actions. Along the same lines, the theoretical framework of the resilience of food system of differentiated quality has also been developed. It allows to study proactive environmental dynamics set up by stakeholders to deal with perturbations linked to natural resources degradation, such as water. Those perturbations can be factual (measured) or represented, when stakeholders consider a potential risk. This analytical framework has been applied on case studies in viticulture and fruit production in the South-East of France. The results underscore the complexity of environmental dynamics: they are based on a set of complementary actions and require the mobilization of key players, able to engage in a collective dynamics but also to have a wider vision of food systems, both by looking at the vertical dimension (market oriented) and horizontal dimension (link with the local territory).

La thèse porte sur la proposition d’un protocole pour le développement durable de la viticulture du Brésil, avec un approche territorial, a partir de deux études exploratoires au Brésil, dans les régions viticoles de la Campanha Gaúcha et de la Vale do São Francisco, et basée sur des investigations préliminaires, ce qui impliquait des pratique de terrain dans trois pays (la France, l’Italie et l’Espagne) et l’observation des standards et programmes dans autres cinq (l’Afrique du Sud, l’Australie, la Nouvelle Zélande, les États Unis et le Chili). Le protocole proposé s’appelle BaccuS, qui est structurée sous forme matricielle, avec un axe correspondant à des dimensions et d'autres à des lignes directrices, organisées dans une ordre croissant de complexité et de développement. Les cinq dimensions (environnemental, économique, social, politique-institutionnelle et territorial) et les quatre directrices (la gestion, l’articulation et coopération, l’innovation et l’apprentissage et le développement durable) sont articulés par dix-huit thèmes, qui représentent les aspects principaux pour l’action pour promouvoir le développement durable dans les territoires du vin. Chaque thème a des indicateurs, qui sont détaillés en facteurs à considérer et des exemple pratique d’application au Brésil ou dans le contexte international. Ainsi, dix indicateurs de synthèse indiquent des initiatives ou programmes que peuvent être démarrés et répercuter positivement dans d’autres indicateurs. Le BaccuS peut être utilisé dans des échelles diverses, dans les producteurs ou territoires. / A tese envolve a proposição de um protocolo para a sustentabilidade da vitivinicultura do Brasil com uma abordagem territorial a partir de dois estudos exploratórios na Campanha Gaúcha e no Vale do São Francisco baseados em pesquisas prévias. Essas pesquisas contaram com trabalho de campo em três países (França, Itália e Espanha) e observação de protocolo em outros cinco (África do Sul, Austrália, Nova Zelândia, Estados Unidos e Chile). O protocolo proposto é chamado BaccuS. É estruturado em forma matricial, com um eixo correspondendo a dimensões e outro a diretrizes, ambas em ordem crescente de complexidade e desenvolvimento. As cinco dimensões de sustentabilidade (ambiental, econômica, social, político-institucional e territorial) e as quatro diretrizes (gestão, articulação e cooperação, inovação e aprendizado e sustentabilidade) são articuladas por 18 temas, que representam áreas principais para a ação, de modo a promover a sustentabilidade no território do vinho. Cada tema possui indicadores, nos quais exemplos práticos de aplicação no Brasil ou internacionalmente são considerados. Além disso, dez indicadores de síntese indicam iniciativa ou programas que podem ser implantados e repercutir positivamente em diversos indicadores. O protocolo BaccuS pode ser aplicado em diversas escalas, na vinícola ou no território. / The thesis involves the proposition of a framework for the sustainability of viticulture in Brazil using a territorial approach built from two exploratory studies in Brazilian wine regions of Campanha Gaúcha and Vale do São Francisco based on preliminary studies. Those studies involved technical visits in three countries (France, Italy and Spain) and frameworks’ observations in another five (South Africa, Australia, New Zealand, USA and Chile). The framework proposed is called BaccuS. It is structured on a matrix basis, with an axis corresponding to dimensions and other to guidelines, both in ascending order of complexity and development. There are eighteen topics that represent areas to act to promote the sustainability in the wine territories. They articulate the five sustainability dimensions (environment, economic, social, politicalinstitutional and territorial) and the four guidelines (management, articulation and cooperation, innovation and learning and sustainability). Each topic has indicators, in which factors to consider and practical examples in Brazil or internationally are detailed. Additionally, ten synthesis indicators specify initiatives or programs that can be implemented to impact positively on several indicators. The BaccuS framework can be applied in several scales, in the winery or the territory.

Le suivi et la connaissance de la phénologie de la vigne sur plusieurs saisons sont des informations essentielles qui permettent de caractériser les régions viticoles, d’étudier le changement climatique et de planifier des pratiques agricoles telles que l'irrigation, la fertilisation, l'application de pesticides et la vendange à l'échelle parcellaire. La plupart des études menées sur de la phénologie de la vigne, considèrent la parcelle comme une unité de gestion homogène, sans tenir compte de la variabilité spatiale qui existe à cette échelle. Sur la base de travaux précédents qui mettent en évidence une forte variabilité intra-parcellaire en viticulture, ce travail de thèse vise à caractériser la variabilité spatiale de la phénologie de la vigne et les principaux facteurs qui la déterminent à l’échelle d’une parcelle viticole. Il vise aussi à en proposer un modèle de prédiction spatiale qui considère la variabilité de la phénologie de la vigne à cette échelle. Pour répondre à ces objectifs, quatre parcelles expérimentales situées dans la Vallée du Maule (Talca, Chili) ont été utilisées. Celles-ci correspondent aux principaux cépages rouges (Cabernet Sauvignon et Carménère) et blancs (Chardonnay et Sauvignon Blanc) cultivés au Chili. Ce travail a été réalisé tout au long 6 années de 2009 et 2015, au cours desquelles entre de deux et quatre séries des mesures ont été effectuées selon la parcelle viticole. Pour chaque parcelle, une grille régulière de 12 sites d'échantillonnage par hectare a été définie, sur chaque site, des mesures de la phénologie de la vigne, de la maturité des baies (accumulation des sucres), de l’état hydrique de la plante, de l’expression végétative, du rendement, des variables climatiques (température et hygrométrie), des propriétés physique du sol, entre autres, ont été réalisées. Les principaux résultats ont montré l'existence d’une variabilité spatiale de la phénologie de la vigne importante à l’échelle intra-parcellaire. Cette variabilité a été observée autant pour tous les stades phénologiques clés (débourrement, floraison et véraison) et pour l’accumulation des sucres dans les baies. Elle est structurée spatialement et stable au cours du temps. Son importance est similaire à la variabilité observée à des échelles spatiales régionale. Au niveau intra parcellaire, la topographie (différence d'altitude) a été identifiée comme le principal facteur d’influence sur la variabilité spatiale de la phénologie et de l’accumulation des sucres dans les baies. Dans le cas où la variabilité de la topographie de la parcelle viticole est faible, les caractéristiques du sol sont le second facteur expliquant la variabilité spatiale de la phénologie, tandis que les variables de la plante (expression végétative et rendement) expliquent la variabilité observée dans l'accumulation de sucre. La stabilité temporelle de la variabilité spatiale des stades phénologiques et de l'accumulation des sucres dans les baies, a permis de proposer un modèle spatial empirique qui permet d’estimer la valeur ces variables à l’échelle d’une parcelle viticole. L’originalité de l’approche proposée est d’utiliser une mesure ponctuelle de la phénologie ou de la teneur en sucres des baies, effectuée dans la parcelle viticole (site de référence) et une combinaison de coefficients site-spécifiques estimés à partir des données historiques. Ce modèle spatial permet d’obtenir des estimations de meilleure qualité en comparaison avec des méthodes classiques d’échantillonnage. Il permet d’obtenir des cartes pour les stades phénologiques clés et pour l’accumulation des sucres. Cette méthode pourrait être utilisée comme un outil pratique pour la planification de la gestion modulée des opérations au niveau intra-parcellaire, où la connaissance de la phénologie est essentielle pour la prise de décisions. / The knowledge and monitoring of grapevine phenology over several seasons are important requirements for the characterization of vine regions, climate change studies and planning of various production activities such as irrigation, fertilization, phytosanitary applications and harvesting at the vine field scale. However, the main studies developed on grapevine phenology consider the vine field as a homogeneous unit of management and do not take into account the spatial variability observed at this spatial scale. Based on previous studies highlighting a significant variability at the within field level in viticulture, this doctoral research aims to characterize the spatial variability of grapevine phenology at the vine field scale, relating the main factors that determine this variability and proposing a spatial prediction model that considers the variability of phenology. In order to answer the above objectives, experiments were carried out in four vine fields located in the Maule Valley (Talca, Chile), considering the main red (Cabernet Sauvignon and Carménère) and white (Chardonnay and Sauvignon Blanc) cultivars planted in Chile. This experiment was carried out over 6 years between years 2009 and 2015. Within each vine field, a regular grid with 12 sampling sites per hectare was defined. Measurements of grapevine phenology, berry maturity (sugar accumulation), plant water status, vegetative expression, yield, climatic variables (temperature and relative humidity), soil physical properties, among others, were performed on each site. The main results showed the existence of a significant spatial variability of the phenological development at the within-field scale, observed for both key phenological stages (budburst, flowering and veraison) and sugar accumulation in berries. This spatial variability was spatially organized and stable over seasons, being comparable even with the observed variability at important spatial scales such as regional or vine valley. At the within-field scale, topography (elevation difference) was identified as the main integrative factor affecting the spatial variability of both grapevine phenology and maturity. If there is no variability in the topography, the soil characteristics become the second factor of the spatial variability of grapevine phenology, while plant variables (vegetative expression and yield) explained the observed variability in sugar accumulation at this scale. The temporal stability observed for the spatial variability of the phenological stages and sugar accumulation of berries allowed an empirical spatial model to be proposed. The model characterizes the spatial variability of these variables at the vine field scale. The originality of the approach is to use a single measurement of the grapevine phenology or sugar accumulation in the berries performed in the field (reference site) and a combination of site-specific coefficients estimated through historical data. The spatial model presented the best results when compared with classical sampling methods, allowing maps of key phenological stages and sugar accumulation to be obtained. This methodology could be used as a practical tool for the planning site-specific management operation at the vine field scale where phenology is essential for decision-making.

La thèse porte sur la proposition d’un protocole pour le développement durable de la viticulture du Brésil, avec un approche territorial, a partir de deux études exploratoires au Brésil, dans les régions viticoles de la Campanha Gaúcha et de la Vale do São Francisco, et basée sur des investigations préliminaires, ce qui impliquait des pratique de terrain dans trois pays (la France, l’Italie et l’Espagne) et l’observation des standards et programmes dans autres cinq (l’Afrique du Sud, l’Australie, la Nouvelle Zélande, les États Unis et le Chili). Le protocole proposé s’appelle BaccuS, qui est structurée sous forme matricielle, avec un axe correspondant à des dimensions et d'autres à des lignes directrices, organisées dans une ordre croissant de complexité et de développement. Les cinq dimensions (environnemental, économique, social, politique-institutionnelle et territorial) et les quatre directrices (la gestion, l’articulation et coopération, l’innovation et l’apprentissage et le développement durable) sont articulés par dix-huit thèmes, qui représentent les aspects principaux pour l’action pour promouvoir le développement durable dans les territoires du vin. Chaque thème a des indicateurs, qui sont détaillés en facteurs à considérer et des exemple pratique d’application au Brésil ou dans le contexte international. Ainsi, dix indicateurs de synthèse indiquent des initiatives ou programmes que peuvent être démarrés et répercuter positivement dans d’autres indicateurs. Le BaccuS peut être utilisé dans des échelles diverses, dans les producteurs ou territoires. / A tese envolve a proposição de um protocolo para a sustentabilidade da vitivinicultura do Brasil com uma abordagem territorial a partir de dois estudos exploratórios na Campanha Gaúcha e no Vale do São Francisco baseados em pesquisas prévias. Essas pesquisas contaram com trabalho de campo em três países (França, Itália e Espanha) e observação de protocolo em outros cinco (África do Sul, Austrália, Nova Zelândia, Estados Unidos e Chile). O protocolo proposto é chamado BaccuS. É estruturado em forma matricial, com um eixo correspondendo a dimensões e outro a diretrizes, ambas em ordem crescente de complexidade e desenvolvimento. As cinco dimensões de sustentabilidade (ambiental, econômica, social, político-institucional e territorial) e as quatro diretrizes (gestão, articulação e cooperação, inovação e aprendizado e sustentabilidade) são articuladas por 18 temas, que representam áreas principais para a ação, de modo a promover a sustentabilidade no território do vinho. Cada tema possui indicadores, nos quais exemplos práticos de aplicação no Brasil ou internacionalmente são considerados. Além disso, dez indicadores de síntese indicam iniciativa ou programas que podem ser implantados e repercutir positivamente em diversos indicadores. O protocolo BaccuS pode ser aplicado em diversas escalas, na vinícola ou no território. / The thesis involves the proposition of a framework for the sustainability of viticulture in Brazil using a territorial approach built from two exploratory studies in Brazilian wine regions of Campanha Gaúcha and Vale do São Francisco based on preliminary studies. Those studies involved technical visits in three countries (France, Italy and Spain) and frameworks’ observations in another five (South Africa, Australia, New Zealand, USA and Chile). The framework proposed is called BaccuS. It is structured on a matrix basis, with an axis corresponding to dimensions and other to guidelines, both in ascending order of complexity and development. There are eighteen topics that represent areas to act to promote the sustainability in the wine territories. They articulate the five sustainability dimensions (environment, economic, social, politicalinstitutional and territorial) and the four guidelines (management, articulation and cooperation, innovation and learning and sustainability). Each topic has indicators, in which factors to consider and practical examples in Brazil or internationally are detailed. Additionally, ten synthesis indicators specify initiatives or programs that can be implemented to impact positively on several indicators. The BaccuS framework can be applied in several scales, in the winery or the territory.

La thèse porte sur la proposition d’un protocole pour le développement durable de la viticulture du Brésil, avec un approche territorial, a partir de deux études exploratoires au Brésil, dans les régions viticoles de la Campanha Gaúcha et de la Vale do São Francisco, et basée sur des investigations préliminaires, ce qui impliquait des pratique de terrain dans trois pays (la France, l’Italie et l’Espagne) et l’observation des standards et programmes dans autres cinq (l’Afrique du Sud, l’Australie, la Nouvelle Zélande, les États Unis et le Chili). Le protocole proposé s’appelle BaccuS, qui est structurée sous forme matricielle, avec un axe correspondant à des dimensions et d'autres à des lignes directrices, organisées dans une ordre croissant de complexité et de développement. Les cinq dimensions (environnemental, économique, social, politique-institutionnelle et territorial) et les quatre directrices (la gestion, l’articulation et coopération, l’innovation et l’apprentissage et le développement durable) sont articulés par dix-huit thèmes, qui représentent les aspects principaux pour l’action pour promouvoir le développement durable dans les territoires du vin. Chaque thème a des indicateurs, qui sont détaillés en facteurs à considérer et des exemple pratique d’application au Brésil ou dans le contexte international. Ainsi, dix indicateurs de synthèse indiquent des initiatives ou programmes que peuvent être démarrés et répercuter positivement dans d’autres indicateurs. Le BaccuS peut être utilisé dans des échelles diverses, dans les producteurs ou territoires. / A tese envolve a proposição de um protocolo para a sustentabilidade da vitivinicultura do Brasil com uma abordagem territorial a partir de dois estudos exploratórios na Campanha Gaúcha e no Vale do São Francisco baseados em pesquisas prévias. Essas pesquisas contaram com trabalho de campo em três países (França, Itália e Espanha) e observação de protocolo em outros cinco (África do Sul, Austrália, Nova Zelândia, Estados Unidos e Chile). O protocolo proposto é chamado BaccuS. É estruturado em forma matricial, com um eixo correspondendo a dimensões e outro a diretrizes, ambas em ordem crescente de complexidade e desenvolvimento. As cinco dimensões de sustentabilidade (ambiental, econômica, social, político-institucional e territorial) e as quatro diretrizes (gestão, articulação e cooperação, inovação e aprendizado e sustentabilidade) são articuladas por 18 temas, que representam áreas principais para a ação, de modo a promover a sustentabilidade no território do vinho. Cada tema possui indicadores, nos quais exemplos práticos de aplicação no Brasil ou internacionalmente são considerados. Além disso, dez indicadores de síntese indicam iniciativa ou programas que podem ser implantados e repercutir positivamente em diversos indicadores. O protocolo BaccuS pode ser aplicado em diversas escalas, na vinícola ou no território. / The thesis involves the proposition of a framework for the sustainability of viticulture in Brazil using a territorial approach built from two exploratory studies in Brazilian wine regions of Campanha Gaúcha and Vale do São Francisco based on preliminary studies. Those studies involved technical visits in three countries (France, Italy and Spain) and frameworks’ observations in another five (South Africa, Australia, New Zealand, USA and Chile). The framework proposed is called BaccuS. It is structured on a matrix basis, with an axis corresponding to dimensions and other to guidelines, both in ascending order of complexity and development. There are eighteen topics that represent areas to act to promote the sustainability in the wine territories. They articulate the five sustainability dimensions (environment, economic, social, politicalinstitutional and territorial) and the four guidelines (management, articulation and cooperation, innovation and learning and sustainability). Each topic has indicators, in which factors to consider and practical examples in Brazil or internationally are detailed. Additionally, ten synthesis indicators specify initiatives or programs that can be implemented to impact positively on several indicators. The BaccuS framework can be applied in several scales, in the winery or the territory.

Née au lendemain de la Seconde Guerre mondiale et longtemps restée marginale, la viticulture biologique connaît depuis une dizaine d’années un essor remarquable en France. L’engouement pour les vins biologiques, tant dans leur production que dans leur consommation, est porté par la progression des préoccupations environnementales vis-à-vis de l’utilisation de pesticides, et par une critique croissante de la standardisation des modes de fabrication du vin. Pourtant, au sein du monde vitivinicole, la viticulture biologique peine à s’imposer comme une réponse pertinente à ces enjeux d’actualité. Sa progression en demi-teinte questionne la capacité des acteurs des territoires vitivinicoles à s’en saisir. Cette thèse met au jour les logiques spatiales et temporelles à l’œuvre dans la diffusion de la viticulture biologique en France, lame de fond dont les mutations vont au-delà de la seule finalité environnementale. La viticulture biologique répond à des déterminants pluriels, économiques, gustatifs, éthiques, sanitaires, qui manifestent un renouvellement global du lien entre vin, viticulture et territoire. Elle rend compte du renouvellement des aspirations des sociétés urbaines à l’égard du vin, des vignerons qui les produisent et des campagnes. L’analyse géographique de cette diffusion, de sa portée et de ses limites révèle que la viticulture biologique est le témoin et le moteur de transformations profondes dans le monde vitivinicole. Elle s’inscrit dans les questionnements d’une géographie vitivinicole et rurale française en profond renouvellement. L’approche territoriale mise en œuvre dans ce travail permet d’analyser la diffusion de la viticulture biologique à travers la lecture des relations entre des acteurs de plus en plus nombreux et variés au sein des vignobles. La grille de lecture adoptée est centrée sur les vignerons, principaux moteurs de la diffusion de la viticulture biologique, dont le rôle est représentatif de l’évolution des relations entre villes et campagnes. L’étude des pratiques, des discours et des représentations est au cœur de la réflexion. Les processus à l’œuvre sont analysés dans l’ensemble du vignoble français. L’étude plus particulière de deux régions viticoles, le Bordelais et la Vallée du Rhône permet de saisir les dynamiques territoriales de cette diffusion dans toute leur complexité. / Organic viticulture, which emerged in France after the Second World War and long remained marginal, has been booming for ten years now. The craze for organic wines, in terms of both production and consumption, is driven by the increase of environmental concerns regarding the use of pesticides, and by growing criticism of the standardization of wine manufacturing methods. Yet, organic viticulture is still struggling to emerge in the wine sector as a relevant solution to these current issues. Its mixed results question the ability of stakeholders in wine territories to embrace organic viticulture. This thesis explores the spatial and temporal processes at work in the dissemination of organic viticulture in France, as a groundswell whose transformations go beyond environmental purposes. Organic viticulture addresses plural determinants, – economics, tastes, ethics, health – as symptoms of an overall renewal of the relationships between wine, viticulture and territory. It reflects the shifting aspirations of urban societies concerning wine, wineries and rural areas. The geographical analysis of its dissemination, scope and limitations reveals that organic viticulture is both the witness and the driving force of deep transformations in the wine world. The latter is analyzed within a broader framework of issues in French rural and wine geography, currently undergoing a major upheaval. The territorial approach of this research analyses the dissemination of organic viticulture through the lens of increasingly numerous and varied relationships between actors in vineyards. Our grid focuses on winemakers, considered the main drivers of the spread of organic viticulture and whose role is representative of the changing relationship between urban and rural areas. The study of practices, discourses and representations is at the center of our approach. The undergoing processes are analysed in the whole French vineyard. The specific study of two wine regions, the Bordelais and the Rhône Valley, captures the complex territorial dynamics of this dissemination.