# name
Efectes de l'associació de varietats de blat sobre l’abundància d’espècies arvenses, de pugons i la producció en cultius ecològics

# metadata.dc.contributor.other[].value
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Evolutiva, Ecologia i Ciències Ambientals

# metadata.dc.description.abstract[].value
[cat] La major part de la producció ecològica mundial de blat prové de conreus de varietats modernes en règim de monocultiu. La sembra de varietats tradicionals és poc comuna per la baixa disponibilitat en el mercat i perquè l’agricultura ecològica copia alguns aspectes dels models agronòmics convencionals intensius, on les varietats tradicionals resulten menys productives. A més, la implementació de policultius és limitada, per una banda, pel sobreesforç logístic i econòmic que genera el cultiu simultani de varietats i espècies diferents (Lin 2011; Di Bene et al. 2022). Per l’altra banda, perquè l’associació de varietats d’una mateixa espècie és una pràctica poc estesa a Europa, tot i suposar una gestió agrícola i una inversió econòmica similars als monocultius (Vanloqueren & Baret 2009). Tanmateix, en els darrers anys, ha crescut l’interès per part d’investigadors i agricultors per l’ús de policultius i la sembra de varietats tradicionals en conreus herbacis extensius ecològics amb la finalitat d’incrementar la complexitat i la salut global del sistema i de reduir la dependència a les aportacions externes (Wezel et al. 2014; Reiss & Drinkwater 2018; Di Bene et al. 2022).

La tesi doctoral pretén avançar en el coneixement dels beneficis i perjudicis de la diversificació dels cultius sobre la regulació de les poblacions arvenses, el control de pugons i la producció de gra en conreus de blat mitjançant estudis en condicions naturals i controlades d’hivernacle i laboratori. Gran part de la recerca en aquest àmbit s’ha dut a terme mitjançant experiències en condicions controlades de laboratori o hivernacle. En aquests estudis, no es valora la influència dels factors ambientals o agronòmics sobre la funcionalitat dels policultius ni l’efecte de la diversitat planificada sobre la diversitat associada. A més, pocs experiments consideren els trets funcionals a l’hora de dissenyar els policultius, fet que pot propiciar l’establiment de policultius poc avantatjosos a causa de redundàncies o interaccions negatives entre les varietats associades. Finalment, els estudis que avaluen els trets funcionals de distintes varietats o espècies, acostumen a caracteritzar els trets en individus crescuts en règim de monocultiu. Així doncs, no es té en compte la possible modificació dels trets funcionals fruit de la interacció planta- planta present en els policultius (Gaba et al. 2015; Barot et al. 2017; Brooker et al. 2021).

Amb la finalitat d’aprofundir en el paper de les varietats de blat associades sobre el funcionament dels policultius en condiciones naturals, s’ha dissenyat un experiment de dos anys amb l’associació de tres varietats de blat, una relativament moderna i dues de tradicionals i, un altre estudi també de dos anys de duració, amb dues associacions cadascuna d’elles formada per una varietat moderna i una de tradicional, a més de la incorporació d’una coberta de lleguminosa. En tots els experiments s’ha avaluat simultàniament el funcionament de les associacions i els respectius monocultius.

La selecció de les varietats de blat i el cultiu de cobertura estudiats s’ha dut a terme mitjançant un procés participatiu amb els agricultors de l’Associació Agroecològica de Gallecs i els fariners locals, així com amb la direcció tècnica del Consorci de l’Espai d’Interès Natural (EIN) de Gallecs. L’EIN de Gallecs és una àrea rural periurbana de 698,91 ha situada a 15 km al nord de Barcelona (Mollet del Vallès) predominantment agrícola. Des del 2005, l’Associació Agroecològica de
 
Gallecs ha promogut activament un procés de reconversió i transició cap a l’agricultura ecològica, on destaca la sembra de varietats tradicionals de blats i lleguminoses (Chamorro et al. 2017).

La tria de les varietats de blat s'ha basat en criteris com la representativitat de l’ús de les varietats a Catalunya, el valor nutritiu, el valor cultural i el potencial de comercialització en el cas de la barreja de varietats de blat (Serra-Gironella 2020). Des d’una perspectiva científica, també s’ha tingut en compte els aspectes morfològics i fenològics i els atributs fisiològics, com ara la susceptibilitat als pugons, de les diferents varietats (Taula 1). Aquest enfocament basat en l’expertesa col·lectiva dels actors implicats assegura que les varietats seleccionades s'ajustin adequadament als objectius dels investigadors i al mateix temps propicia que els productors adoptin els policultius de blat dissenyats.
Les varietats escollides han estat tres varietats de blat d’hivern tou Triticum aestivum L. subsp.
aestivum (Florence-Aurora, Xeixa i Montcada) i una varietat de blat d’hivern dur Triticum turgidum
L. subsp. durum Desf. (Husn.) (Forment). Tot i que estrictament el blat Forment sigui una espècie diferent, per simplificar, d’ara endavant ens hi referirem com a varietat. Com a coberta de lleguminosa es va sembrar el melgó (Medicago polymorpha L.), triat per la seva adaptació al clima mediterrani i perquè el seu port prostrat el fan una excel·lent elecció com a cultiu de coberta.

# metadata.dc.description.abstract[].value
[eng] Organic arable cropping systems encourage crop diversification to reduce the use of external inputs and attend to agroecosystem simplification. The combination of different species (interspecific polyculture) or cultivars of the same species (intraspecific polyculture) can result in a series of agroecosystem services, such as weed regulation, aphid control and improved yield. The advantages of polycultures rely on the capacity of the different species or cultivar to provide different functions into the agroecosystem. These functions can mean to be a good crop competitor against weeds, or to develop pest resistance.
The doctoral thesis aims to delve into the effects of wheat cultivar mixture on weed and aphid control and improving yield through four complementary studies. The studied wheat cultivars are the modern cultivar Florence-Aurora and the traditional Xeixa, Montcada (Triticum aestivum L. subsp. aestivum), and Forment (Triticum turgidum L. subsp. durum). These cultivars were selected based on functional traits, such as height, phenology, and aphid resistance, as well as bread-making qualities such as gluten strength and aroma.
The first two studies were field experiments conducted in the Espai d’Interès Natural of Gallecs, a periurban agricultural area near Barcelona. The first experiment evaluated the influence of soil management practices (tillage and fertilization) on pest control, weed regulation, and yield of Florence-Aurora, Xeixa, and Forment monocultures, as well as the resulting mixture.
The second experiment analyzed aphid population control and yield of Florence-Aurora, Montcada, and Forment monocultures, the association of Florence-Aurora and Montcada (cultivars with similar traits), Florence-Aurora and Forment (cultivars with different traits), and the incorporation of burclover (Medicago polymorpha) undersowing. This study also explores bottom- up and top-down mechanisms on aphid control through the analysis of the abundance and richness of predatory arthropods and parasitism rates.
The third and fourth studies were conducted under controlled greenhouse and laboratory conditions, focusing on the associative resistance of wheat cultivar mixtures at different stages of aphid host selection and population development. These experiments allowed for the evaluation of three functional traits, tissue nitrogen content, above-ground biomass and odor profile, as well as the influence of plant-plant and plant-aphid interactions on these traits.
The results indicate that Florence-Aurora is highly susceptible to aphids and weed infestation. Associating Florence-Aurora with taller cultivars, Forment and Xeixa, favors weed regulation because it increases the competition against weeds.
Mixing cultivars with different functional traits, Florence-Aurora with Forment, and the incorporation of an undersowing in Florence-Aurora monoculture, benefits aphid control through bottom-up mechanisms since it does not affect predator abundance or parasitism rates. In contrast, mixing cultivars with similar traits, Florence-Aurora with Montcada, and the association
 
of Florence-Aurora with Forment and the legume cover crop, do not contribute to pest control because of functional redundancy among the combined organisms.
Wheat crops showed similar production. Experiments under natural conditions indicate that tillage practices alter weed and aphid infestations without affecting crop functionality. However, the production of Florence-Aurora monoculture and the cultivar mixture was negatively affected by non-fertilization and chisel ploughing conditions.
Finally, laboratory experiments demonstrated that aphid control in cultivar mixtures depends on the identity and interaction of the combined wheat cultivars. The association of cultivars with different odor profiles, Florence-Aurora with Forment, altered the odor of the mixture. This modification improved the mixture's resistance at the host localization phase, as aphids are less attracted to the odor signals of the mixture than to those of the constituent monocultures. Moreover, Florence-Aurora and Forment differed in tissue nitrogen content and their combination resulted in a decrease in Florence-Aurora’s nitrogen content. Nevertheless, no relationship was found between wheat nitrogen content and aphid abundance.

# metadata.dc.source[].value
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Evolutiva, Ecologia i Ciències Ambientals

# metadata.dc.title[].value
Efectes de l'associació de varietats de blat sobre l’abundància d’espècies arvenses, de pugons i la producció en cultius ecològics