El presseguer és un fruiter important a la regió fructícola de Lleida (nord-est d'Espanya), amb un augment progressiu durant els darrers anys. Les tendències actuals van cap a plantacions d'alta densitat, noves varietats i sistemes de reg per goteig. Els productors de presseguer estan interessats en gestionar el reg i la fertilització nitrogenada, per què afecten el creixement de l'arbre i poden ajudar a millorar els resultats de collita i qualitat de la fruita. Es va establir un experiment de camp de tres anys (2006-2008) en presseguer cv. Andross en una plantació comercial amb recol·lecció mecànica per a la indústria del processat. Els arbres estaven formats en un sistema de palmeta lliure i sense aclarir la càrrega de fruits. Els arbres es van recol·lectar mecànicament amb un vibrador de tronc continu. El sòl era de textura franca, ben drenat, amb una baixa capacitat de retenció d'aigua (30% en volum d'elements grossos i un horitzó petrocàlcic a 45 cm de profunditat). Es van avaluar tres estratègies de reg d'acord amb les fases de creixement del fruit: reg complet durant tota la temporada de cultiu (FI), restricció del reg durant la fase-II (IR2, 70% de restricció) i restricció del reg durant la fase-III (IR3, 30% de restricció), combinat amb tres tractaments de fertilització nitrogenada: 0, 60 i 120 kg N ha-1 any-1. Els arbres es van fertigar diàriament. El disseny experimental va ser en blocs complets a l'atzar amb quatre repeticions. Es va mesurar el creixement estacional del fruit, el contingut d'aigua del sòl, la contracció del tronc, l'estat hídric dels arbres i la nutrició mineral. A la recol·lecció es van determinar els components de la producció i a repòs hivernal el pes de la poda. Els resultats mostren que els canvis diaris en contingut d'aigua del sòl, mesurat amb sondes de capacitància, es poden relacionar amb el dèficit d'aigua en cada fase de desenvolupament, i que el balanç d'aigua pot explicar el curs de la contracció del tronc, mesurat amb dendrómetros. La restricció del reg va afectar el contingut d'aigua del sòl i el potencial hídric de tija al migdia. Durant la fase-III, es va establir un nivell llindar de 0,167 m3 m-3 en contingut d'aigua del sòl per a la disminució del potencial hídric de tija al migdia. La conductància estomàtica al migdia va augmentar al llarg del període de creixement del fruit. En tots els anys, el tractament IR2 va reduir la concentració de K foliar, mentre que va passar el contrari en la concentració en fulla de Ca i Mg. També IR2 va augmentar el pes específic de la fulla i va reduir el pes de la poda. Aquests efectes es van mantenir tot i que el reg complet va ser restablert durant la fase-III. Al contrari, l'estratègia IR3 no va afectar les relacions nutritives ni el pes de la poda. L'aplicació de N va suposar un augment de la concentració de N en fulles, fruits i brots a l'hivern, des del primer any experimental. L'increment de la dosi de N va produir una disminució de la concentració de K en fulla, però va augmentar la concentració de S en fulla. En arbres amb FI, l'aplicació de N va suposar un augment de la càrrega de fruits, de la mida de la copa i de la collita. També l'aplicació de N va augmentar l'índex de productivitat de l'aigua. La collita total va ser menor el 2006 que el 2007 i 2008, a causa de canvis en la càrrega de fruits dels arbres. El 2007, però, l'efecte del reg durant la fase-III va dependre de l'aplicació de N, i es va observar un efecte positiu sobre la collita amb l'increment de N en arbres amb FI, mentre que va passar el contrari en els arbres amb IR3. Així, la collita menor es va obtenir amb IR3 combinat amb N120. Amb IR2, la collita va ser independent de l'aplicació de N. El 2008, amb un major contingut d'aigua del sòl, no hi va haver efecte d'interacció, i l'aplicació de N va augmentar la collita en tots els tractaments de reg. L'aplicació amb IR2 durant l'enduriment de l'os va permetre augmentar l'índex de productivitat de l'aigua i millorar la maduració dels fruits. D'altra banda, IR3 va reduir la mida del fruit i va augmentar sòlids solubles totals a collita. Amb tots els tractaments es va obtenir una correlació positiva entre el percentatge de matèria seca del fruit i els sòlids solubles totals. Tot i que l'aplicació més elevada de N va retardar la maduració dels fruits, no hi va haver una interacció significativa entre el reg i l'aplicació de N. En general, l'aplicació de 120 kg N ha-1 any-1 proporciona una dosi màxima de N en les condicions d'aquesta plantació, que podrà ser reduïda sota restricció de reg. / El melocotonero es un frutal importante en la región de Lleida (noreste de España), con un aumento progresivo en los últimos años. Las tendencias actuales van hacia plantaciones de alta densidad, nuevas variedades y sistemas de riego por goteo. Los productores de melocotonero están interesados en gestionar el riego y la fertilización nitrogenada, por que afectan el crecimiento del árbol y pueden ayudar a mejorar los resultados de cosecha y calidad de la fruta. Se estableció un experimento en campo de tres años (2006-2008) en melocotonero cv. Andross en una plantación comercial con recolección mecánica para la industria del procesado. Los árboles estaban formados en un sistema de palmeta libre y sin aclarar la carga de frutos. Los árboles fueron cosechados mecánicamente con un vibrador de tronco continuo. El tipo de suelo era de textura franca, bien drenados, con una baja capacidad de retención de agua (30% en volumen de elementos gruesos y un horizonte petrocálcico a 45 cm de profundidad). Se evaluaron tres estrategias de riego de acuerdo con las fases de crecimiento del fruto: riego completo durante toda la temporada de cultivo (FI), restricción del riego durante la fase-II (IR2, 70% de restricción) y restricción del riego durante la fase-III (IR3, 30% de restricción), combinado con tres tratamientos de fertilización nitrogenada: 0, 60 y 120 kg N ha-1 año-1. Los árboles se fertigaban diariamente. El diseño experimental fue en bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Se midió el crecimiento estacional del fruto, el contenido de agua del suelo, la contracción del tronco, el estado hídrico de los árboles y la nutrición mineral. A cosecha se determinaron los componentes de la producción y en reposo invernal el peso de la poda. Los resultados mostraron que los cambios diarios en contenido de agua del suelo, medidos con sondas de capacitancia, se pueden relacionar con el déficit de agua en cada fase de desarrollo, y que el balance de agua puede explicar el curso de la contracción del tronco, medidos con dendrómetros. La restricción del riego afectó el contenido de agua del suelo y el potencial hídrico de tallo al mediodía. Durante la fase-III, se estableció un nivel umbral de 0,167 m3 m-3 en contenido de agua del suelo para la disminución del potencial hídrico de tallo al mediodía. La conductancia estomática al mediodía aumentó a lo largo del período de crecimiento del fruto. En todos los años, el tratamiento IR2 redujo la concentración de K foliar, mientras que ocurrió lo contrario en la concentración en hoja de Ca y Mg. También IR2 aumentó el peso específico de la hoja y redujo el peso de la poda. Estos efectos se mantuvieron a pesar de que el riego completo fue restaurado durante la fase-III. Al contrario, la estrategia IR3 no afectó las relaciones nutritivas ni el peso de la poda. La aplicación de N supuso un aumento de la concentración de N en hojas, frutos y brotes en invierno, desde el primer año experimental. El incremento de la dosis de N produjo una disminución de la concentración de K en hoja, pero aumentó la concentración en hoja de S. En árboles con FI, la aplicación de N supuso un aumento de la carga de frutos, del tamaño de la copa y de la cosecha. También la aplicación de N aumentó el índice de productividad del agua. El rendimiento total fue menor en 2006 que en 2007 y 2008, debido a cambios en la carga de frutos de los árboles. En 2007, sin embargo, el efecto del riego durante la fase-III dependió de la aplicación de N, y se observó un efecto positivo de la cosecha con en incremento de N en árboles con FI, mientras que ocurrió lo contrario en los árboles con IR3. Así, la cosecha menor se obtuvo con IR3 combinado con N120. Con IR2, la cosecha fue independiente de la aplicación de N. En 2008, con un mayor contenido de agua del suelo, no hubo efecto de interacción, y la aplicación de N aumentó el rendimiento en todos los tratamientos de riego. La aplicación con IR2 durante el endurecimiento del hueso permitió aumentar el índice de productividad del agua y mejorar la maduración de los frutos. Por otra parte, IR3 redujo el tamaño del fruto y el aumentó de los sólidos solubles totales a cosecha. Con todos los tratamientos se obtuvo una correlación positiva entre el porcentaje de materia seca del fruto y los sólidos solubles totales. Aunque la aplicación más elevada de N retrasó la maduración de los frutos, no hubo una interacción significativa entre el riego y la aplicación de N. En general, la aplicación de 120 kg N ha-1 año-1 proporciona una dosis máxima de N en las condiciones de esta plantación, que podrá ser reducida bajo restricción de riego. / Peach is an important fruit tree in the horticultural region of Lleida (Northeast of Spain), with a progressive increase in the last years. Recent trends in peach orchards have been towards high density plantings, new cultivars and drip irrigation systems. Peach producers are interested to manage irrigation and nitrogen fertilization, that affect tree growth and may help to achieve good results in yield and fruit quality. A three year field experiment (2006-2008) on peach cv. Andross was conducted in a commercial orchard for the processing industry. Trees were unthinned and trained on a free palmeta. Trees were mechanically harvested with a continuum trunk shaker. The soil type was loam textured, well drained, with a low water holding capacity (30% volume of coarse elements and a petrocalcic horizon at 45 cm depth). Three irrigation treatments were evaluated according to fruit growth stages: full irrigation during all the growing season (FI), irrigation restriction during stage-II (IR2, 70% restriction) and irrigation restriction during stage-III (IR3, 30% restriction), combined with three nitrogen fertilization treatments: 0, 60 and 120 kg N ha-1 year-1 Trees were daily fertigated. The experimental design was randomised complete block with four repetitions. Seasonal fruit growth, soil water content, trunk shrinkage, tree water status and mineral nutrition were monitored. Yield components were determined at harvest and pruning weight was determined at tree rest. Results show that daily changes of soil water content, measured with capacitance probes, could be correlated to water deficit for each development stage, and that water balance can explain the daily course of trunk shrinkage, measured with dendrometers. Irrigation restriction affected soil water content and midday stem water potential. For stage-III, a threshold level for the onset of midday stem water potential decline was established at 0.167 m3 m-3 of soil water content. Midday stomatal conductance increased along the fruit growth period. During all years, IR2 reduced leaf K concentration, while the opposite occurred with leaf Ca and Mg concentration. Also IR2 increased the specific leaf weight and reduced the pruning weight. These effects were maintained although complete irrigation was restored during the stage-III. In contrast, IR3 did not affect nutrient relations or pruning weight. N application supposed an increase in N concentration in leaves, fruits and dormant shoots, from the first experimental year. Increasing N application produced a decrease in leaf K, but an increase in leaf S. In FI trees, N application supposed an increase in fruit load, canopy size and yield. Also N application increased the water productivity. Total yield was lower in 2006 than in 2007 and 2008, due to changes in fruit load. Nevertheless, in 2007 the effect of irrigation during stage-III was dependent on N application, and a positive yield effect of N dose in FI trees was observed, while the opposite occurred in IR3 trees. Thus the lowest yield was obtained in the IR3 combined with N120. Under IR2, yield was independent of N application. In 2008, with higher soil water content, there was no interaction effect, and N application increased yield within all irrigation treatments. The application of IR2 during pit hardening allowed to increase the water productivity and enhance fruit ripening. On the other hand, IR3 reduced the fruit size and increased the total soluble solids at harvest. Among all treatments, the percentage of fruit dry matter was positively correlated with the total soluble solids. Although the highest N application delayed fruit ripening, there were no significant interaction between irrigation and N application. As an overall, in FI trees, the application of 120 kg N ha-1 year-1 provides a maximum N dose in such orchard conditions, which may be reduced under irrigation restriction.

Intensive farming often leads environmental consequences. This is the case of the study area of this thesis: the Empordà, a region with a variety of intensive crops (fruits, cereals, forage,...) and manifest problems of groundwater pollution by nitrates whose origin points also to agricultural practices in the area. The work has focusen on monoculture production of corn for grain with furrow irrigation and mineral nitrogen fertilization. Within this framework, objectives has been defined as: (1) to evaluate the influence that irrigation and nitrogen fertilization have on production and environmental impacts (groundwater pollution by nitrates), and (2) to evaluate an implement simulation codes to deepen in knowledge of irrigation and crop management in the area. It has been defined an experimental test of two years on the same plot where five modules -with eight furrows each- of surface irrigation has been set for evaluating performance irrigation. On these modules has been sown corn and defined five different treatments -with three replicates each- resulting from the interaction of three doses of mineral nitrogen fertilizer (0, 210, and 500 kg N/ha) and two types of fertilizer: conventional (with two applications) an low release (with one application). The corn crop management was carried out according to standard practices in the study area. The experimental plot has been intensively monitored and sampled for monitoring and for quantifying all the variables that have influenced the behavior of irrigation and crop response to the treatments done. This information has also been used for to calibrate and/or to validate the RAIEOPT, EVASUP2, SIMRAIE, SIRMOD, HYDRUS, and STICS codes. The conclusions drawn from the results obtained on the irrigation system are: (1) first irrigation behaves very differently from other irrigations of the campaign, (2) the environment conditions where irrigation is developed are variable (furrow cross section, infiltration, soil compactation, and surface roughness) and influence on the behavior of irrigation, (3) the total dose of applied water did not exceed in any case 75% of the theoretical needs of the crop, (4) the simulation codes that best reflect observed irrigation behavior are RAIEOPT for calculating the average infiltration function and SIMRAIE for estimating doses of water infiltrated along the furrow, and (5) in the conditions experienced, the dose profiles of the infiltrated water along the furrows are practically flat. In terms of crop response to experimental scenarios tested is concluded that: (1) treatment with no application of nitrogen fertilizer has a grain yield of about 40% lower than the other treatments, (2) there are no differences in crop yield rates on treatments with some application of mineral fertilizer nitrogen, (3) the nitrogen leaching losses are associated with periods of drainage and are proportional to soil nitrogen content at the beginning of these periods, and (4) there has been no drainage during the two irrigation periods tested. Finally, on the simulation of soil-plant-atmosphere with STICS code is concluded that: (1) STICS is a useful tool for simulating the agricultural system in scenarios with and without crops, and (2) STICS tends to overestimate the risk of nitrate leaching observed in plot. / L’agricultura intensiva normalment porta associades conseqüències sobre el medi ambient. Aquest és el cas de l’àrea d’estudi de la present tesi doctoral: l’Empordà, una regió amb gran varietat de cultius intensius (fruiters, cereals, farratges,...) i amb problemes manifestos de contaminació d’aigües subterrànies per nitrats l’origen dels quals apunta, també, a les pràctiques agrícoles de la zona.El treball realitzat s’ha centrat en el monocultiu de blat de moro per a producció de gra amb reg per superfície en solcs i amb fertilització nitrogenada mineral. En aquest marc, s’han definit com a objectius (1) avaluar la influència que el reg i la fertilització nitrogenada tenen sobre la producció i l’impacte ambiental (contaminació subterrània per nitrats) i (2) avaluar i aplicar codis de simulació que permetin aprofundir en el coneixement del sistema de reg i el maneig del cultiu a la zona.S’ha plantejat un assaig experimental de dos anys de durada sobre la mateixa parcel•la experimental. En ella s’han configurat cinc mòduls de reg de 8 solcs cadascun per a l’avaluació del comportament del reg. Sobre aquests mòduls s’ha sembrat blat de moro i s’han definit cinc tractaments diferents (amb tres repeticions cadascun) fruit de la interacció de tres dosis de fertilitzant mineral nitrogenat (0, 210 i 500 kg N/ha) i dos tipus de fertilitzant: convencional (amb aplicacions de fons i de cobertora) i d’alliberació gradual (amb una aplicació de fons). El maneig del cultiu s’ha realitzat segons les pràctiques habituals de la regió.La parcel•la experimental s’ha monitoritzat i s’han pres mostres intensivament per a fer un seguiment i quantificar totes les variables que han influït en el comportament del reg i en la resposta agronòmica del cultiu als tractaments realitzats. Amb aquesta informació s’han calibrat i/o validat els codis de simulació RAIEOPT, EVASUP2, SIMRAIE, SIRMOD, LIXIM, HYDRUS i STICS.De l’anàlisi dels resultats obtinguts, sobre el sistema de reg per superfície es conclou que: (1) que el primer reg es comporta de forma molt diferent a la resta de regs de la campanya; (2) que les condicions del medi on es desenvolupa el reg són variables (secció transversal del solc, infiltració, compactació i rugositat del sòl) i influeixen en el comportament del reg; (3) que les dosis totals d’aigua aplicades no han superat en cap cas el 75% de les necessitats teòriques del cultiu; (4) que els codis de simulació que millor reflecteixen el comportament del reg observat són el RAIEOPT pel càlcul de la funció mitjana d’infiltració en solcs i el SIMRAIE per preveure les dosis d’aigua infiltrades al llarg del solc de reg; i (5) que, en les condicions experimentades, els perfils de les dosis d’aigua infiltrades al llarg dels solcs són pràcticament horitzontals.En quant a la resposta del cultiu als escenaris experimentals realitzats es conclou que: (1) el tractament sense aportació de fertilitzant nitrogenat té un rendiment en producció de gra de prop del 40% menor que la resta de tractaments; (2) no s’observen diferències en els índexs de rendiment del cultiu entre els tractaments amb alguna aportació de fertilitzant mineral nitrogenat; (3) les pèrdues de nitrogen per lixiviació van associades a períodes dedrenatge i són proporcionals al nitrogen present en el sòl a l’inici d’aquests períodes; i (4) no s’ha produït drenatge durant els períodes de reg assajats.Finalment, sobre la simulació del sistema sòl-planta-atmosfera amb el codi STICS es conclou que: (1) STICS és una eina útil de simulació del sistema agrícola en escenaris amb i sense cultiu; i (2) STICS tendeix a sobreestimar els risc de lixiviació de nitrats observat en parcel•la.

Els processos de degradació de terres afecten a la conservació del sòl i delsrecursos hídrics, perquè estan vinculats a canvis desfavorables al comportament hidrològic del sòl que són determinants per la suplènciad'aigua al cultiu. Aquests processos estan relacionats amb les característiques del sòl i el clima, però l'ús de la terra i les pràctiques demaneig inapropiades són també determinants en la dinàmica d'aquests processos. Durant els últims anys s'ha estudiat la interacció entre els canvisen l'ús de la terra, les pràctiques de maneig i el clima, amb els processos de degradació del sól associats a canvis desfavorables en els processoshidrològics en zones amb vinyes de secà Catalunya (NE Espanya). S'han avaluat problemes de disponibilitat d'aigua al sòl de la vinya durant el cicle del cultiu, d'erosió superficial, d'escolament, d'acumulació d'aigua superficial , i s'han relacionat amb canvis en el comportament hidrològic associats a nous sistemes de plantació i pràctiques de maneig.La investigació s'ha realitzat en camps comercials de la zona vitícola de Catalunya on es produeixen els vins i caves de qualitat sota la denominació d'origen Penedès. En aquesta regió la superfícies de vinyes per a la producció de vins i caves d'alta qualitat ha augmentat en els últims vint anys i ha estat acompanyada per un canvi radical de les pràctiques de maneig tradicionals. Aquestes inclouen l'adequació del terreny en zona de pendent a través d'anivellació, talls i farciments, per a permetre la mecanització de la majoria del treballs agrícoles, inclosa la verema.A la regió, el clima és mediterrani semi àrid, amb un promig anual de precipitacions al voltant de 600mm, molt irregularment distribuïts, i amb una gran variabilitat en els totals d'un any a un altre. Les precipitacions es caracteritzen per la concentració de pluges a la tardor -hivern, un estiu molt sec i per alguna tempesta de primavera d'alta concentració i intensitat.Als sòls derivats de l'adequació dels terrenys en zona de pendent, les avaluacions realitzades indiquen que a les zones on es decapitaren elshoritzons superficials originals, hi ha una reducció de la taxa d'infiltració d'aigua de pluja i un increment del volum d'aigua d'escolament, com a conseqüència de la formació d'un segell superficial. Els perfils de sòl tenenpoca capacitat d'emmagatzematge d'aigua per la vinya. L'acumulació d'aigua d'escolament a les zones ubicades en les posicions més baixes delpaisatge creen condicions de poca consistència del sòl a les zones on s'ha col locat materials de farciment. Tot això es manifesta en irregularitats en la suplència d'aigua per al cultiu, amb efectes a la quantitat i la qualitat de la producció, i en l' increment de processos d'erosió superficial a les zones de tall; i en majors riscos d'erosió en escorrancs i moviments en massa a les zones de farciment. Es conclou que un anàlisi basat en les avaluacions in situde propietats del sòl, dels processos hidrològics i de les característiques climàtiques, pot ser molt útil per avaluar la disponibilitat d'aigua per a la vinya i predir els processos de degradació de sòls i aigües i els seus efectesderivats dels canvis en l'ús i el maneig de les terres amb vinya de secà.Aquest hauria de ser un pas previ a la selecció i disseny de sistemes i estructures de conservació de sòl i aigua més eficients i sostenibles. / Los procesos de degradación de tierras afectan a la conservación del suelo y de los recursos hídricos, y están vinculados a cambios desfavorables en el comportamiento hidrológico del suelo que son determinantes en lasuplencia de humedad al cultivo. Estos procesos están relacionados con las características del suelo y del clima, pero el uso de la tierra y las prácticas de manejo inapropiadas son también determinantes en la dinámica deestos procesos. Durante los últimos años se ha estudiado la interacción de los cambios en el uso de la tierra, las prácticas de manejo y el clima, con los procesos de degradación de tierra asociados a cambios desfavorables enlos procesos hidrológicos en zonas con viñedos de secano en Cataluña, (NE España).La investigación se ha realizado en campos comerciales de la comarca del Anoia en Cataluña, donde se producen vinos y cavas de calidad bajo ladenominación de origen Penedés. En esa región la superficie de viñedos para la producción de vinos y cavas de alta calidad ha aumentado en losúltimos 20 años, y ha estado acompañada por un cambio radical de las prácticas de manejo tradicionales, que incluyen la adecuación del terreno en zona de pendiente a través de nivelación, cortes y rellenos, para permitirla mecanización de la mayoría de las labores agrícolas, incluyendo la vendimia.En la región el clima es mediterráneo semiárido, con una promedio anual de precipitaciones de alrededor de 600 mm, muy irregularmente distribuidos y con una gran variabilidad en los totales de un año a otro. Las precipitaciones se caracterizan por la concentración de lluvias en el otoñoinvierno, un verano muy seco y por alguna tormenta de primavera de alta concentración e intensidad.En los suelos derivados de la adecuación de los terrenos en zona de pendiente, las evaluaciones realizadas indican que en las áreas donde sedecapitaron los horizontes superficiales originales, hay una reducción en latasa de infiltración de agua de lluvia y un incremento en el volumen de agua de escorrentía, como consecuencia de la formación de un sellosuperficial. En esas zonas hay un limitado desarrollo y profundización de las raíces de la vid, por lo que la capacidad de almacenamiento deagua utilizable por las plantas queda reducida. En las zonas más bajas del paisaje donde se han colocado materiales de relleno, cuando seacumula agua de escorrentía suelen crearse condiciones de poca consistencia y baja estabilidad del terreno. Todo esto se manifiesta en irregularidades en la suplencia de agua para el cultivo, con efectos en la cantidad y calidad de producción, y en incrementos de procesos deerosión superficial, en las zonas de corte; y en mayores riesgos de erosión en cárcavas y movimientos en masa en las zonas de relleno.De los estudios realizados se concluye que un análisis basado en evaluaciones in situ de propiedades físicas del suelo, de los procesoshidrológicos y de las características climáticas, puede ser muy útil, para evaluar la disponibilidad de agua para la vid y predecir los procesos de degradación de suelos y aguas y sus efectos derivados de cambios en el uso y manejo de las tierras con viña de secano. Esto debería ser un paso previo en la selección y diseño de sistemas y estructuras de conservaciónde suelo y agua más eficientes y sostenibles. / The land degradation processes affect the conservation of soil and waterresources, because they are linked to adverse changes in the hydrological behavior that affect soil moisture supply in the crops. These processes are related to soil characteristics and climate, but the land use and inappropriate management are also crucial in the dynamics of these processes. In recent years there have been studied the interactions of changes in land use, management practices and climate, with theprocesses of land degradation associated with adverse changes in hydrological processes in sloping areas with vineyards in Catalonia (NESpain). The water availability in the soil for the vineyard during the cropping period, the surface and mass erosion, the runoff and the water logging problems have been assessed and were associated with changes in thehydrological behavior associated with new planting systems and management practices.The research was conducted in commercial fields with vineyards in Catalonia where there are produced high quality wines and cavas (spanishchampagne) under the appellation of origin Penedés. In this region the surface of vineyards to produce wines and cavas has increased over the past 20 years and has been accompanied by a radical change in traditional management practices including the adequacy of the ground in sloping zones through leveling, to permit the mechanization of most agricultural operations, including the vintage.The region has a semi-arid Mediterranean climate with an average annual rainfall of about 600 mm, very unevenly distributed and with a greatvariability in the totals from one year to another. Rainfall is characterized bya rain concentration in autumn-winter, a very dry summer and some spring storms of high concentration and intensity.In the transformed zones through leveling operations, the evaluations indicate that in the areas where the original surface horizons weredecapitated there is a reduction in the rate of rainwater infiltration and an increase in the volume of water runoff due soil surface sealing. In these areas the soil profiles have lower water storage capacity for the crop. The accumulation of runoff water in areas located in the lower positions of the landscape, with refilled soil, creates conditions of poor soil consistency. Allthis is reflected in irregularities in the water supply for the vines, with effects on the quantity and quality of production and in increasing risks of surface erosion processes in the decapitated areas; and a greater risk of gully and mass erosion in the lower refilled areas.We conclude that an analysis based on site assessments of soil physical properties, hydrological processes and climate characteristics can be very useful to assess the availability of water for the vines and to predictdegradation processes of soil and water and their effects due to changes in the use and management of lands with rainfed vineyards. This should be aprevious step in the selection and design of systems and structures for a more efficient and sustainable soil and water conservation.

Els objectius de l'estudi van ser: a) Predir el règim hídric del sòl en diferents posicionsgeomorfològiques, sòls, sistemes de reg i coberta vegetal. b) Determinar l'efecte de les propietatsfísiques sobre el règim hídric del sòl, els processos de degradació i la producció de vinya sota reg.c) Establir la influència de les característiques del sòl i de la presència de la coberta vegetal sobrela infiltració i la retenció d'aigua del sòl. d) Predir la generació d'escorrentia superficial, elsprocessos d'erosió i la disponibilitat d'aigua per a la vinya mitjançant models de simulació queintegren paràmetres hidrològics, climàtics, de maneig del sòl i de presència de coberta .L'àrea d'estudi es localitza a Raimat (Lleida, Espanya) té un clima mediterrani semiàrid. Es vanseleccionar tres llocs experimentals vessants amb pendents del 15%, anomenades turons (L);baixos en fons de vall (B) amb 1-2% de pendent i plànols (P) en plataformes amb pendents menorsal 1%. Els dos primers (L i B) plantats amb vinya (Vitis vinifera, L.) varietat Tempranillo amb regper degoteig i el tercer (P) amb vinyes Chardonnay sota reg per aspersió. Els sòls van serclassificats com: Xerorthent a L i B, i Calcixerept a P. Tots els sòls tenien elevats continguts dellim (més de 48%), baixos continguts de matèria orgànica (menor de 1,7%) i baix percentatged'agregats estables en aigua. Les velocitats d'infiltració van ser baixa a B (4 mm h-1), elevada a P(36 mm h-1) i intermèdia en L (8 mm h-1).Es va dur un registre de les precipitacions, dels regs i dels continguts d'humitat del sòl (amb FDR iTDR) i es va determinar la profunditat efectiva de les arrels a cada lloc. Les dades van seranalitzades i integrats en el model hidrològic SOMORE i validades, trobant un bon ajust delsvalors simulats amb els observats en els tres llocs experimentals. Amb el model es va simular elrègim d'humitat dels sòls i el risc de degradació del sòl per erosió, que permetrà per tal d'establirdiferents estratègies de maneig en diferents escenaris climàtics millorant l'eficiència en l'ús del'aigua i la sostenibilitat del sistema.Els valors d'escorrentia superficial obtinguts al simular amb el model (utilitzant dades mesuradesde camp) ressalten la importància que té la coberta vegetal en sòls amb vinya sota reg i en pendentcom a alternativa de protecció del sòl per disminuir l'escorrentia i l'erosió. Amb això,s'incrementaria la recàrrega d'aigua del sòl, millorant les possibilitats i estratègies de reg quegaranteixin aigua disponible en els estats de: "brotació", "floració", "quallat" i "verolat". En sòlssense coberta i amb pendent augmentaria l'escorrentia superficial i l'erosió, el que provocariainundació temporal en les zones deprimides sense pendentEn base a les simulacions realitzades amb el model, en anys molt plujosos, hi hauria una majorescorrentia superficial que fins i tot superaria la mitjana de les precipitacions de la zona i lahumitat resultant del sòl seria menor que amb coberta, generant fins i tot deficiències hídriques alcultiu. En vinyes amb coberta vegetal, hi hauria major contingut d'humitat final del sòl tot i haverhimés consum d'aigua, per presentar major infiltració que els sòls amb segell superficial. En anysamb una distribució irregular de les precipitacions, amb pràctiques de maneig conservacionistesdel sòl, coberta vegetal i un seguiment dels continguts d'humitat en profunditat, es podria arribar aproduir raïm amb menors dosi d'aigua que les actualment aplicades.Es va presentar una bona correspondència entre els valors mesurats i simulats amb el modelSOMORE, aquest fet possibilita pronosticar possibles problemes de degradació del sòl i de maneigde la vinya que podrien afectar la producció especialment en anys molt humits o molt secs,demostrant la utilitat del model si es compta amb dades apropiats de les propietats mecàniques ihidrològiques del sòl, integrant aquests atributs mesurats en camp i laboratori. Aquest model vapermetria a més avaluar les possibles conseqüències de diferents pràctiques de maneig de sòls,sota diferents condicions meteorològiques i precisar els requeriments d'aigua de reg en diferentsetapes de desenvolupament del cultiu. / Los objetivos del estudio fueron: a) Predecir el régimen hídrico del suelo endiferentes posiciones geomorfológicas, suelos, sistemas de riego y cobertura. b) Determinar elefecto de las propiedades físicas sobre el régimen hídrico del suelo, los procesos de degradación yla producción de vid bajo riego. c) Establecer la influencia de las características del suelo y de lapresencia de la cobertura vegetal sobre la infiltración y la retención de agua del suelo. d) Predecirla generación de escorrentía superficial, los procesos de erosión y la disponibilidad de agua para lavid mediante modelos de simulación que integren parámetros hidrológicos, climáticos y de manejodel suelo.El área de estudio se localiza en Raimat (Lleida, España) tiene un clima mediterráneo semiárido.Se seleccionaron tres sitios experimentales laderas con pendientes del 15%, llamadas lomas (L);bajos en fondos de valle (B) con 1-2% de pendiente y planos (P) en plataformas con pendientesmenores al 1%. Los dos primeros (L y B) plantados con vid (Vitis vinifera, L.) variedadTempranillo con riego por goteo y el tercero (P) con viñas Chardonnay bajo riego por aspersión.Los suelos fueron clasificados como: Xerorthent en L y B, y Calcixerept en P. Todos los suelostenían elevados contenidos de limo (más de 48%), bajos contenidos de materia orgánica (menor de1,7%) y bajo porcentaje de agregados estables en agua. Las velocidades de infiltración fueron bajaen B (4 mm h-1), elevada en P (36 mm h-1) e intermedia en L (8 mm h-1). Se llevó un registro de lasprecipitaciones, de los riegos y de los contenidos de humedad del suelo (con FDR y TDR) y sedeterminó la profundidad efectiva de las raíces en cada sitio. Los datos fueron analizados eintegrados en el modelo hidrológico SOMORE y validados, encontrándose un buen ajuste de losvalores simulados con los observados en los tres sitios experimentales. Con el modelo se simuló elrégimen de humedad de los suelos y el riesgo de degradación del suelo por erosión, lo quepermitiría establecer estrategias de manejo en diferentes escenarios climáticos mejorando laeficiencia en el uso del agua y la sustentabilidad del sistema.Los valores de escorrentía superficial obtenidos al simular con el modelo (utilizando datosmedidos de campo) resaltan la importancia que tiene la cobertura vegetal en suelos con viña bajoriego y en pendiente como alternativa de protección del suelo para disminuir la escorrentía y laerosión. Con ello, se incrementaría la recarga de agua del suelo, mejorando las posibilidades yestrategias de riego que garanticen agua disponible en los estados de: "brotación", "floración" y"cuajado". En suelos sin cobertura y con pendiente aumentaría la escorrentía superficial y laerosión, lo que provocaría anegamiento temporal en las zonas bajas sin pendiente.En base a las simulaciones realizadas con el modelo, en años muy lluviosos, habría mayorescorrentía superficial que el promedio de las precipitaciones de la zona y la humedad resultantedel suelo sería menor que con cobertura, generando incluso deficiencias hídricas para el cultivo.En viñedos con cobertura vegetal, habría mayor contenido de humedad final del suelo a pesar dehaber más consumo de agua, por presentar mayor infiltración que los suelos con sello superficial.En años con una distribución irregular de las precipitaciones, con prácticas de manejoconservacionistas del suelo, cobertura vegetal y un seguimiento de los contenidos de humedad enprofundidad, se podría llegar a producir vides con menores dosis de riego que las actualmenteaplicadas.Se presentó una buena correspondencia entre los valores medidos y simulados con el modeloSOMORE, posibilitando pronosticar posibles problemas de degradación de suelo y de manejo dela viña que podrían afectar a la producción especialmente en años muy húmedos o muy secos,demostrándose la utilidad del modelo si se cuenta con datos apropiados de las propiedadesmecánicas e hidrológicas del suelo, integrando estos atributos medidos en campo y laboratorio.Este modelo permitiría evaluar además las posibles consecuencias de diferentes prácticas demanejo de suelos, bajo diferentes condiciones meteorológicas y precisar los requerimientos deagua de riego en diferentes etapas de desarrollo del cultivo. / The objectives of the study were: a) To predict the soil moisture regimein different geomorphology positions, soils, irrigation systems, and covering. b) Todetermine the effect of the physical properties on the soil moisture regime, thedegradation processes and the vineyard productions under watering. c) To establish theinfluence of soil characteristics and the presence of vegetation cover on infiltration andsoil water retention. d) To predict the generation of surface runoff, erosion processes andthe availability of water for the vineyards through simulation models that integratehydrological parameters, climate and soil management.The study area is located in Raimat (Lleida, Spain) has a semiarid Mediterranean climate.We selected three sites with steep slopes of 15%, called hillocks (L), low valley bottoms(B) with 1-2% slope and flat (P) on platforms with slopes of less than 1%. The first two(L and B) planted with vines (Vitis vinifera L.) variety Tempranillo with drip irrigationand the third (P) with Chardonnay vineyards under sprinkler irrigation. The soils wereclassified as: Xerorthent in L and B. In P was a Calcixerept All soils had high silt content(over 48%), low organic matter content (less than 1.7%) and low percentage of waterstable aggregates. The infiltration rates were lower in B (4 mm h-1), high in P (36 mm h-1)and intermediate in L (8 mm h-1).He kept a record of rainfall, irrigation, the soil water content (with FDR and TDR)determining the effective depth of roots. The data were analyzed integrated into thehydrological model SOMORE and validated, finding a good fit of the simulated valueswith those observed in the three choosen sites. With the model system was simulated soilmoisture and the risk of soil degradation through erosion thus establishing managementstrategies in different climate scenarios to improve efficiency in water use andsustainability of the system.Runoff values obtained by simulating the model (using measured data from field) stressthe importance of vegetation coverage in soils under irrigation and soil protectionalternative to reduce runoff and erosion. This will increase the recharge of soil water,improving the prospects and strategies for irrigation that ensure water is available for thefollowing states: "budbrust", "flowering", "berry set" and "veraison". In soils withoutcoverage and increase slope surface runoff and erosion, it could cause temporary floodingin lowland areas with no slope.Based on the simulations with the model, in years with high rain, runoff would be higherthan average rainfall in the area and resulting soil moisture would be less than withsurface cover, generating even water deficiency for the crop. In vineyards with cover, thathave higher moisture content of soil despite having more consumption of water, at greatersoil infiltration than in surface seal. In years with irregular distribution of rainfall, withmanagement practices of soil conservation, vegetation cover and monitoring the moisturecontent in depth, may eventually yield grapes with lower irrigation doses of the currentlyimplemented.There was a good agreement between simulated and measured values with SOMOREmodel, allowing to predict potential soil degradation problems and management of thevineyard that could affect production especially in very wet or very dry years, showingthe usefulness of the model whether data are appropriate mechanical and hydrologicalproperties of soil, integrating these attributes measured in the field and laboratory. Thismodel would also assess the possible consequences of different land managementpractices under different weather conditions and determine the irrigation waterrequirements at different stages of crop development.

La consolidació d'un model intensiu per a la ramaderia comporta la necessitat d'aplicar estratègies de gestió optimitzades. En relació a les dejeccions del bestiar, la gestió cal fonamentar-la en tres punts bàsics: la minimització en origen, la planificació de la fertilització del sòl i la implementació de tecnologies de tractament complementàries. Tot i que és possible adoptar diferents criteris com a limitant en el moment de planificar la gestió de fems i purins, el nitrogen acostuma a ser el més important. El propòsit d'aquesta tesi doctoral és aprofundir en l'estudi de tractaments que permetin afrontar un problema d'excedent de nitrogen derivat de la generació de purins. Concretament, s'emfatitza en la caracterització de processos biològics relacionats amb l'eliminació de nitrogen, utilitzant la modelització matemàtica com a eina bàsica de treball. Dues alternatives han estat considerades: i) el procés de nitrificació-desnitrificació (NDN) implementat en un reactor discontinu seqüencial (SBR), i ii) el procés SHARON (nitritació parcial en un quimiòstat aerobi) combinat amb el procés Anammox (oxidació anaeròbia de l'amoni), una alternativa de tractament en principi més sostenible que l'anterior actualment en incipient fase de desenvolupament.S'ha desenvolupat un model matemàtic per tal de simular el procés biològic de NDN, incloent a més, fenòmens de precipitació de sals i de transferència líquid-gas. Per fer-ho, s'ha considerat al pH com a variable d'estat, doncs la seva dinàmica afecta a l'equilibri químic, la disponibilitat de substrats per al creixement de la biomassa i els possibles fenòmens d'inhibició. Aquest plantejament ha habilitat l'establiment d'un model suficientment flexible per tal d'adaptar-se a un ampli rang de càrrega nitrogenada. La implementació informàtica s'ha dut a terme utilitzant el llenguatge de programació Fortran. El calibratge del model aplicat al tractament de fracció líquida de purins s'ha efectuat utilitzant tècniques respiromètriques. Una anàlisi de sensibilitat prèvia ha permès identificar aquells paràmetres i processos amb major influència en la resposta del model i, per tant, orientar el disseny experimental. Una vegada en disposició del model calibrat, s'ha realitzat un estudi d'optimització del cicle de tractament del SBR operat amb el propòsit d'eliminar nitrogen. Finalment, la bondat d'aquestes previsions ha estat validada experimentalment.Una versió simplificada del model inicial ha permès simular el procés SHARON. S'ha realitzat una primera estimació de paràmetres cinètics utilitzant dades experimentals històriques obtingudes en un bioreactor alimentat amb un substrat sintètic. En base a les previsions del model, s'ha discutit sobre l'efecte de determinats paràmetres en les característiques de l'efluent del tractament, concretament en la relació nitrit/amoni. Serà aquesta proporció entre ambdues formes nitrogenades la que determinarà l'aptitud de l'efluent SHARON per ser sotmès a un posterior procés Anammox.Com a conclusió general, cal considerar la modelització matemàtica com a una eina fonamental per tal de desenvolupar estratègies optimitzades de gestió de dejeccions ramaderes basades en l'eliminació de nitrogen. El procés convencional de nitrificació-desnitrificació implementat en sistemes discontinus tipus SBR representa una alternativa madura per tal de donar solució a situacions d'excedent de nitrogen vinculades a la gestió dels purins. Els requeriments energètics relacionats amb l'aeració són, però, el principal limitant en quant a una major implementació. Nous desenvolupaments biotecnològics en principi més eficients energèticament, com és el cas del procés SHARON-Anammox, podrien desplaçar en un futur proper el procés tradicional de NDN sempre i quan premisses com robustesa, flexibilitat o senzillesa siguin garantides. / La consolidación de un modelo intensivo para la ganadería comporta la necesidad de aplicar estrategias de gestión optimizadas. En relación a las deyecciones del ganado, la gestión debe fundamentarse en tres puntos básicos: la minimización en origen, la planificación de la fertilización del suelo y la implementación de tecnologías de tratamiento complementarias. Aunque es posible adoptar diferentes criterios como limitante en el momento de planificar la gestión de estiércoles y purines, el nitrógeno acostumbra a ser el más importante. El propósito de esta tesis doctoral es profundizar en el estudio de tratamientos que permitan afrontar un problema de excedente de nitrógeno derivado de la generación de purines. Concretamente, se enfatiza en la caracterización de procesos biológicos relacionados con la eliminación de nitrógeno, utilizando la modelización matemática como herramienta básica de trabajo. Dos alternativas han sido consideradas: i) el proceso de nitrificación-desnitrificación (NDN) implementado en un reactor discontinuo secuencial (SBR), y ii) el proceso SHARON (nitritación parcial en un quimiostato aerobio) combinado con el proceso Anammox (oxidación anaerobia del amonio), una alternativa de tratamiento en principio más sostenible que la anterior actualmente en incipiente fase de desarrollo.Se ha desarrollado un modelo matemático que ha permitido simular el proceso biológico de NDN, incluyendo además, fenómenos de precipitación de sales y de transferencia líquido-gas. Para hacerlo, se ha considerado al pH como variable de estado, pues su dinámica afecta al equilibrio químico, la disponibilidad de sustratos para el crecimiento de la biomasa y los posibles fenómenos de inhibición. Este planteamiento ha habilitado el establecimiento de un modelo suficientemente flexible como para adaptarse a un amplio rango de carga nitrogenada. La implementación informática se ha realizado utilizando el lenguaje de programación Fortran. La calibración del modelo aplicado al tratamiento de fracción líquida de purines se ha efectuado utilizando técnicas respirométricas. Un análisis de sensibilidad previo ha permitido identificar aquellos parámetros y procesos con mayor influencia en la respuesta del modelo y, por lo tanto, orientar el diseño experimental. Una vez en disposición del modelo calibrado, se ha realizado un estudio de optimización del ciclo de tratamiento del SBR operado con el propósito de eliminar nitrógeno. Finalmente, la bondad de estas previsiones ha sido validada experimentalmente.Una versión simplificada del modelo inicial ha permitido simular el proceso SHARON. Se ha realizado una primera estimación de parámetros cinéticos utilizando datos experimentales históricos obtenidos en un birreactor alimentado con sustrato sintético. En base a las previsiones del modelo, se discute sobre el efecto de determinados parámetros en las características del efluente del tratamiento, concretamente en la relación nitrito/amonio. Será esta proporción entre las dos formas nitrogenadas la que determinará la aptitud del efluente SHARON para ser sometido a un posterior proceso Anammox.Como conclusión general, debe considerarse la modelización matemática como una herramienta fundamental para desarrollar estrategias optimizadas de gestión de deyecciones ganaderas basadas en la eliminación de nitrógeno. El proceso convencional de nitrificación-desnitrificación implementado en sistemas discontinuos tipo SBR representa una alternativa madura para dar solución a situaciones de excedente de nitrógeno vinculadas a la gestión de los purines. Los requerimientos energéticos relacionados con la aireación son el principal limitante en cuanto a una mayor implementación de esta tecnología. Nuevos desarrollos biotecnológicos más eficientes energéticamente, como es el caso del proceso SHARON-Anammox, podrían desplazar en un futuro próximo el proceso tradicional de NDN siempre y cuando premisas como robusteza, flexibilidad o sencillez sean garantizadas. / The consolidation of an intensive model for livestock farming calls for the application of optimized management strategies. As far as livestock waste is concerned, management should be based on three main aspects: on-site minimization, land fertilization planning and the implementation of complementary treatment technologies. Although various criteria may be considered as limiting when planning manure and slurry management, nitrogen is usually considered the most important. The aim of the present dissertation was to study different treatment options for tackling the problem of nitrogen surplus derived from slurry generation. It was specifically emphasised the characterization of biological processes related to nitrogen removal, using modelling as basic working tool. Two main alternatives were considered: i) the nitrification-denitrification (NDN) process using a sequencing batch reactor (SBR), and ii) the SHARON process (partial nitritation in an aerobic chemostat) coupled with the Anammox process (anaerobic ammonium oxidation), a treatment alternative that is, at least in principle, more sustainable than the previous, but which is currently still at an incipient stage of development.A mathematical model was developed, which allowed to simulate the biological process of NDN also taking into consideration salt precipitation and liquid-gas transfer phenomena. pH was considered state variable due to its effects on chemical equilibrium reactions, substrates availability for biomass growth and potential inhibition phenomena. This approach enabled to establish a model that was sufficiently flexible for application to a wide range of nitrogen loading rates. Computations were made using the Fortran programming language. Respirometric techniques were used for model calibration when treating liquid fraction of pig slurry. Sensitivity analysis helped to identify the parameters and processes with greater influence on the response of the model and, consequently, on the orientation of subsequent experimental designs. Once the calibrated model was available, an optimization study of the SBR cycle was conducted. Finally, the goodness of the model was experimentally validated.A simplified version of the initial model was constructed in order to simulate the SHARON process. A preliminary estimation of kinetic parameters was performed using historical experimental data obtained from a bioreactor fed with a synthetic substrate. The effects of certain parameters on the characteristics of treated effluent were subsequently discussed based on predictions made by the model, particularly focussing on the nitrite/ammonium ratio. This proportion between the two forms of nitrogen will determine the suitability of the SHARON effluent for a subsequent Anammox process.As general conclusion, mathematical modelling should be considered as a key tool for developing optimized livestock waste management strategies based on nitrogen removal. Conventional nitrification-denitrification process implemented in discontinuous SBR type systems represents a mature alternative for solving situations of nitrogen surplus derived from slurry management. However, the energy requirements associated with the aeration are the main limitation to a wider implementation of this technology. New, and more energy efficient, biotechnological developments such as the SHARON-Anammox process could replace the traditional NDN process in the near future if considerations like robustness, flexibility and simplicity can be ensured. / StreszczenieWzmocnienie intensywnego modelu hodowli trzody chlewnej wymaga zastosowania optymalnych strategi zarządzania. Zarządzanie odpadami towarzyszącymi hodowli trzody chlewnej powinno być oparte na trzech głównych aspektach: minimalizacji w miejscu powstania, planowaniu nawożenia gleby i zastosowaniu komplementarnych rozwiązań technicznych. Mimo, iż przy planowaniu ograniczenia ilości obornika różne kryteria mogą być brane pod uwagę, to azot zwykle odgrywa główną rolę. Celem niniejszej rozprawy doktorskiej jest przestudiowanie rozwiązań, które pozwolą stawić czoło problemowi nadmiaru azotu powstałego przy produkcji obornika. Położono w niej nacisk na modelacje matematyczne, które zostały użyte do charakteryzacji biologicznego procesu usuwania azotu. Wzięto pod uwagę dwie alternatywy: i) nitryfikacja-denitryfikacja (NDN), proces wykorzystujący sekwencyjne reaktory porcjowe (SBR), oraz ii) proces SHARON (częściowa nitrytacja w chemostacie tlenowym) razem z początkowym procesem Anammox (beztlenowe utlenianie amonu), który jest zastosowaniem alternatywnym, w zasadzie bardziej zrównoważonym niż poprzednie, ale obecnie będącym w początkowej fazie rozwoju.Został rozwinięty matematyczny model, który umożliwił symulację biologicznego procesu NDN, włączając w to także wytrącanie się soli oraz fenomen przemiany płynu w gaz. Czynnik pH został określony jako stale zmienny z powodu jego wpływu na stan równowagi chemicznej reakcji, na dostępność substratów dla rozwoju biomasy oraz na potencjalny fenomen zachamowania. To podejście umożliwiło ustalenie modelu, który był wystarczająco elastyczny aby móc go zastosować do szerokiej rangi rozpiętości załadunku nitrogenu. Zastosowanie komputerowe zostało przeprowadzone przy użyciu języka programującego Fortran. Do uzyskania wzoru modelu, aplikowanego do traktowania frakcji płynnej odchodu wieprzowego, zostały użyte techniki respirometryczne. Analiza czułości pomogła w identyfikacji tych parametrów i procesów, z wyższym wpływem na odpowiedź modelu, i konsekwentnie na kierunek kolejnych eksperymentów. Kiedy już ustalono model wzorcowy zaczęto przeprowadzać optymalizację cyklu SBR, którego celem była oczywiście eliminacja nitrogenu. Na końcu, prawidłowość tych symulacji została potwierdzona eksperymentalnie.Na potrzeby symulacji procesu SHARON została stworzona uproszczona wersja początkowego modelu. Wstępna ocena parametrów kinetycznych została przedstawiona przy użyciu historycznych danych eksperymantalnych uzyskanych z bioreaktora z syntetycznym substratem. W oparciu na przewidywaniach modelu dyskutuje się na temat wpływu pewnych parametrów na właściwości oczyszczania scieków, konkretnie w relacji do współczynnika azotyn/amon. Ta proporcja pomiędzy dwoma formami nitrogenu zdeterminowała stosowność procesu SHARON dla kolejnego procesu Anammox.Podsumowując, matematyczny model powinien byc uważany jako kluczowy środek do optymalizacji strategii zarządzania odchodami opartymi na usuwaniu azotu. Konwencjonalne procesy NDN, oraz częściowo te które zostały zastosowane w systemie SBR reprezentują dojrzałą alternatywę rozwiązania kwesti nadmiaru azotu. Głównym ograniczeniem w szerszym zastosowaniu tej technologii są wymagania energetyczne zwiazane z napowietrzaniem. Nowe rozwiązania biotechnologiczne, które są bardziej energooszczędne, takie jak proces SHARON-Anammox mogą w bliskiej przyszlosci zastąpić tradycjonalny proces NDN zakladając, iż zostaną zapewnione takie koncepcje jak krzepkość, elastyczność oraz przejrzystość.

El Nitrogen (N) és l'element mineral al que s'ha vingut prestant major atenció en la gestió de la fertilització de la majoria dels sistemes agrícolas. La complexitat del seu cicle i la forma d’aplicació als diferents tipus de maneig dels cultius dificulten la planificació de la seva disponibilitat per a les plantes. D’altra banda, aplicacions excessives o inadequades poden provocar problemes mediambientals i una menor rendibilitat econòmica. En el cas de blat de moro (Zea mays L.), espècie particularment exigent en N, és important sincronitzar les aportacions i la disponibilitat de N en el sòl amb les demandes per part de la planta. A les Zones Vulnerables, el control de les seves aportacions és escencial. Es coneixen bé els efectes positius de les rotacions de cultius. Més concretament, els beneficis de l'alfals (Medicago sativa L.) sobre els cultius següents estan relacionats principalment amb la capacitat de les lleguminoses de fixar el N2 atmosfèric. Una de les maneres d'avaluar l'aportació en N de l'alfals és calculant el seu Valor de Substitució de Fertilitzant Nitrogenat (N-FRV). En aquesta tesi s'estudia l'efecte de l'alfals en el blat de moro i, posteriorment, el blat (Triticum aestivum L.) en una rotació Alfals-Panís-Blat. D’altra banda s'estudia l'efecte de l'abonat nitrogenat en un monocultiu de panís durant tres anys consecutius a la mateixa parcel·la. L'assaig es va dur a terme els anys 1994-1997 a Torregrossa (als regadius del Canal d’Urgell-Lleida). Durant tres campanyes consecutives, es van assajar quatre dosis de fertilitzant N (0, 100, 200, 300 kg N ha-1) en panís, cv. Juanita. Aquests tres anys de monocultiu s'estudien en el Capítol I. Durant els dos primers anys, simultàniament, es va conrear alfals a la meitat de cada repetició. El tercer any es va substituir l'alfals per blat de moro, assajant les mateixes dosis de fertilitzant que en el monocultiu. El panís en rotació amb l'alfals es va poder comparar així amb el panís d’un tercer any de monocultiu. El quart any, es va sembrar blat, cv. Cartaya, a totes les parcel·les i es van assajar dues dosis de N (0 i 100 kg N ha-1). Aquí es va poder comparar la rotació Alfals-Panís-Blat amb el Panís-Panís-Panís-Blat. Aquests dos últims anys són els quals s'estudien en els Capítols II i III. El Capítol II proposa un N-FRV de l'alfals per als dos cultius següents en els regadius de la Vall de l'Ebre mentre que al Capítol III s'estudia la repercussió que té l'alfals en els cultius següents i a les condicions de producció. A tots els cicles productius es va determinar el contingut en nitrats en el sòl en tres moments de cada cicle. En el blat de moro, es va determinar el rendiment de gra i els seus components, la biomassa produïda en floració i final, l'alçada de la planta, el LAI i el PARi, el contingut en clorofil·la de les fulles, el contingut en nitrats en la base de la tija i el contingut en N del gra i de la planta. Simultàniament es va fer un seguiment del contingut en nitrats de l'aigua de reg i la solució del sòl i del contingut en matèria orgànica. En el blat es va determinar el rendiment de gra i els seus components, la biomassa en encanyat i final i el contingut en N del gra. Al monocultiu de panís, el rendiment de gra i el creixement de la planta es van veure condicionats pel nivell inicial de nitrats en el sòl, la dosi d'adobat i la quantitat de nitrats aportats per l'aigua de reg. El rendiment en gra es va ajustar al model lineal-plateau en 1994 i 1995 i al model quadràtic-plateau en 1996. Els rendiments màxims, 10,2 Mg ha-1 en 1994, 13,1 Mg ha-1 en 1995 y 14,3 Mg ha-1 en 1996, es van obtenir amb una dosis de 100 kg ha-1 en 1994 i 1995 i 200 kg ha-1 en 1996. Amb dosis superiors, el blat de moro va seguir absorbint N i aquest es va acumular primer en el gra. El Valor de Substitució de N (N-FRV) d'un alfals de dos anys a les condicions de l'assaig es va avaluar en 160 kg ha-1 per a un primer cultiu de panís després de l'alfals. Per al cultiu següent de blat, va ser de 76 kg ha-1. L'efecte de l'alfals va repercutir en el contingut en nitrats del sòl, el rendiment de blat de moro (14,7 Mg ha-1 a la rotació i 11,9 Mg ha-1 al monocultiu), la biomassa final, l’alçada i les extraccions de N. En el blat següent va repercutir en el contingut en nitrats del sòl, el rendiment (6,4 Mg ha-1 després de l’alfals i 5,2 Mg ha-1 després del monocultiu), el contingut de N del gra i la biomassa fins a encanyat. Es proposen unes pautes per a determinar la necessitat de fertilitzant N en un panís després de l'alfals. / El Nitrógeno (N) es el elemento mineral al que se ha venido prestando mayor atención en la gestión de la fertilización de la mayoría de los sistemas agrícolas. La complejidad de su ciclo y la forma de aplicación en los distintos tipos de manejo de los cultivos dificultan la planificación de su disponibilidad para las plantas. Por otra parte, aplicaciones excesivas o inadecuadas pueden provocar problemas medioambientales y una menor rentabilidad económica. En el caso de maíz (Zea mays L.), especie particularmente exigente en N, es importante sincronizar las aportaciones y la disponibilidad de N en el suelo con las demandas por parte de la planta. En las Zonas Vulnerables, el control de sus aportaciones es esencial. Son conocidos los efectos positivos de las rotaciones de cultivos. Más concretamente, los beneficios de la alfalfa (Medicago sativa L.) sobre los cultivos siguientes están relacionados principalmente con la capacidad de las leguminosas de fijar el N2 atmosférico. Una de las maneras de evaluar la aportación en N de la alfalfa es calculando su Valor de Sustitución de Fertilizante Nitrogenado (N-FRV). En esta tesis trabajo se estudia: a) el efecto de la alfalfa en el maíz y, posteriormente, el efecto en el trigo (Triticum aestivum L.) en una rotación Alfalfa-Maíz-Trigo; b) el efecto del abonado nitrogenado en un monocultivo de maíz durante tres años consecutivos en la misma parcela. El ensayo se llevó a cabo los años 1994-1997 en Torregrossa (regadíos del Canal d’Urgell-Lleida). Durante tres campañas consecutivas, se ensayaron cuatro dosis de fertilizante N (0, 100, 200, 300 kg N ha-1) en maíz, cv. Juanita. Estos tres años de monocultivo se estudian en el Capítulo I. Durante los dos primeros años, simultáneamente, se cultivó alfalfa cv. Aragón en la mitad de cada repetición. El tercer año se sustituyó la alfalfa por maíz, ensayando las mismas dosis de fertilizante que en el monocultivo. El maíz en rotación con la alfalfa se pudo comparar así con el maíz en un tercer año de monocultivo. El cuarto año, se sembró trigo, cv. Cartaya, en todas las parcelas y se ensayaron dos dosis de N (0 y 100 kg N ha-1). Aquí se pudo comparar la rotación Alfalfa-Maíz-Trigo con el Maíz-Maíz-Maíz-Trigo. Estos dos últimos años son los que se estudian en los Capítulos II y III. El Capítulo II propone un N-FRV de la alfalfa para los dos cultivos siguientes en los regadíos del Valle medio del Ebro mientras que en el Capítulo III se estudia la repercusión que tiene la alfalfa en los cultivos siguientes y en las condiciones de producción. En todos los ciclos productivos se determinó el contenido en nitratos en el suelo en tres momentos de cada ciclo. En el maíz, se determinó el rendimiento de grano y sus componentes, la biomasa producida en floración y final, la altura de la planta, el LAI y el PARi, el contenido en clorofila de las hojas, el contenido en nitratos en la base del tallo y el contenido en N del grano y de la planta. Simultáneamente se hizo un seguimiento del contenido en nitratos del agua de riego y la solución del suelo y del contenido en materia orgánica. En el trigo se determinó el rendimiento de grano y sus componentes, la biomasa en encañado y final y el contenido en N del grano. En el monocultivo de maíz, el rendimiento de grano y el crecimiento de la planta se vieron condicionados por el nivel inicial de nitratos en el suelo, la dosis de abonado y la cantidad de nitratos aportados por el agua de riego. El rendimiento en grano se ajustó al modelo lineal-meseta en 1994 y 1995 y al modelo cuadrático-meseta en 1996. Los rendimientos máximos, 10,2 Mg ha-1 en 1994, 13,1 Mg ha-1 en 1995 y 14,3 Mg ha-1 en 1996 se obtuvieron con una dosis de 100 kg ha-1 en 1994 y 1995 y 200 kg ha-1 en 1996. Con dosis superiores, el maíz siguió absorbiendo N y este se acumuló primero en el grano. El Valor de Sustitución de N (N-FRV) de una alfalfa de dos años en las condiciones del ensayo se evaluó en 160 kg ha-1 para un primer cultivo de maíz después de la alfalfa. Para el cultivo siguiente de trigo, fue de 76 kg ha-1. El efecto de la alfalfa repercutió en el contenido en nitratos del suelo, en el rendimiento de maíz (14,7 Mg ha-1 en la rotación y 11,9 Mg ha-1 en el monocultivo), la biomasa final, la altura de la planta y las extracciones de N. En el trigo siguiente repercutió en el contenido en nitratos del suelo, el rendimiento (6,4 Mg ha-1 tras la alfalfa y 5,2 Mg ha-1 tras el monocultivo), el contenido de N del grano y la biomasa hasta el encañado. Se proponen unas pautas para determinar la necesidad de fertilizante N en un maíz después de la alfalfa. / In agricultural systems, nitrogen (N) has always been the fertilizer element with an outstanding role. The complexity of its cycle and the different crop management systems difficult the planification of its availability for the plants. On the other hand, excessive or inadequate N applications can produce environmental problems and a lowest economic profitability. In the case of corn (Zea Mays L.), a particularly N demanding crop, it is important to synchronize contributions and N availability in the soil with plant demands. In the N Vulnerable Areas, contribution control become essential. The positive effects of the rotations of cultures are well known. To be more specific, benefits of the alfalfa (Medicago sativa L.) on the following crops are related principally to the ability of leguminous plants to fix atmospheric N2. One way to evaluate alfalfa’s N contribution is calculating its Nitrogen- Fertilizer Replacement Value (N-FRV). This thesis studies the effect of alfalfa in the corn and, later, in the wheat (Triticum aestivum L.) in a rotation Alfalfa-Corn-Wheat. Simultaneously, the effect of the N fertilizer is studied in a monoculture corn for three consecutive years in the same plot. The study was carried out between 1994 and 1997 in Torregrossa (irrigated area of Canal d'Urgell- Lleida-Spain). During three consecutive years, four doses of N fertilizer were applied (0, 100, 200, 300 kg N ha-1) in corn, cv. Juanita. These three years of monoculture are studied in Chapter I. During the first two years, simultaneously, alfalfa was cropped in half part of the block. The third year, alfalfa was replaced with corn, testing the same doses of fertilizer as in the monoculture. Then, corn in rotation with alfalfa could be compared with the corn in the third year of monoculture. The fourth year wheat, cv. Cartaya, was sowed in all the plots and two doses of N (0 and 100 kg N ha-1) were applied. Here, it was possible to compare the rotation Alfalfa-Corn-Wheat with the Corn-Corn-Corn-Wheat. These two last crops are studied in the Chapters II and III. In Chapter II a N-FRV of the alfalfa for two following crops in the irrigated area of the Ebro Valley is suggested. In Chapter III effects of alfalfa on the following crops and on the production conditions are studied. Every crop, the nitrate content in soil at three moments of the production period was determined. In corn, grain yield and its components, flowering and final biomass, height of plant, LAI and PARi, chlorophyll content in leaves, nitrate content in the base of the stem and N content in grain and plant were determined. Finally, nitrate content in the irrigation water and soil solution and organic matter content were followed. In wheat, grain yield and its components, stem elongation and final biomass and grain N content were measured. In monoculture, corn yield and plant growth were conditioned by initial level of nitrates in the soil, by N fertilizer amount and by nitrates contribution from irrigation water. Grain yield adjust to linear-plateau model in 1994 and 1995 and to quadratic-plateau model in 1996. Maximum yields, 10,2 Mg ha-1 in 1994, 13,1 Mg ha-1 in 1995 and 14,3 Mg ha-1 in 1996, were obtained with 100 kg ha-1 in 1994 and 1995 and with 200 kg ha-1 in 1996. With higher doses, corn kept on absorbing N that was accumulated firstly in the grain. The N-Fertilizer Replacement Value (N-FRV) of an alfalfa of two years in the conditions of the trial was evaluated in 160 kg N ha-1 for the first corn after alfalfa. For the following wheat crop, it was 76 kg N ha-1. The effect of the alfalfa affected nitrate soil content, corn yield (14,7 Mg ha-1 in la rotation and 11,9 Mg ha-1 in monoculture), final biomass and N extractions. In the following wheat, alfalfa affected soil content, yield (6,4 Mg ha-1 after alfalfa and 5,2 Mg ha-1 after the monoculture), grain N content and biomass accumulated until stem elongation. Some rules to determine N fertilizer N needs in a corn after the alfalfa are suggested.