Irrigation in viticulture

Irrigation in viticulture is the process of applying extra water in the cultivation of grapevines. It is considered both controversial and essential to wine production. In the physiology of the grapevine, the amount of available water affects photosynthesis and hence growth, as well as the development of grape berries. While climate and humidity play important roles, a typical grape vine needs 25-35 inches (635-890 millimeters) of water a year, occurring during the spring and summer months of the growing season, to avoid stress.^[1] A vine that does not receive the necessary amount of water will have its growth altered in a number of ways; some effects of water stress (particularly, smaller berry size and somewhat higher sugar content) are considered desirable by wine grape growers.

In many Old World wine regions, natural rainfall is considered the only source for water that will still allow the vineyard to maintain its terroir characteristics. The practice of irrigation is viewed by some critics as unduly manipulative with the potential for detrimental wine quality due to high yields that can be artificially increased with irrigation.^[2] It has been historically banned by the European Union's wine laws, though in recent years individual countries (such as Spain) have been loosening their regulations and France's wine governing body, the Institut National des Appellations d'Origine (INAO), has also been reviewing the issue.^[3]

In very dry climates that receive little rainfall, irrigation is considered essential to any viticultural prospects. Many New World wine regions such as Australia and California regularly practice irrigation in areas that couldn't otherwise support viticulture. Advances and research in these wine regions (as well as some Old World wine regions such as Israel), have shown that potential wine quality could increase in areas where irrigation is kept to a minimum and managed. The main principle behind this is controlled water stress, where the vine receives sufficient water during the budding and flowering period, but irrigation is then scaled back during the ripening period so that the vine then responds by funneling more of its limited resources into developing the grape clusters instead of excess foliage. If the vine receives too much water stress, then photosynthesis and other important processes such as nutrient storage could be impacted with the vine essentially shutting down. The availability of irrigation means that if drought conditions emerge, sufficient water can be provided for the plant so that the balance between water stress and development is kept to optimal levels.^[2]

The practice of irrigation has a long history in wine production. Archaeologists describe it as one of the oldest practices in viticulture, with irrigation canals discovered near vineyard sites in Armenia and Egypt dating back more than 2600 years.^[2] Irrigation was already widely practiced for other agricultural crops since around 5000 BC.^[4] It is possible that the knowledge of irrigation helped viticulture spread from these areas to other regions, due to the potential for the grapevine to grow in soils too infertile to support other food crops. A somewhat robust plant, the grapevine's largest need is for sufficient sunshine, and it is able to flourish with minimum needs of water and nutrients. In areas where its water needs are unfulfilled, the availability of irrigation meant that viticulture could still be supported.^[2]

En el siglo XX, las florecientes industrias vitivinícolas de California, Australia e Israel se vieron enormemente beneficiadas por los avances en el riego. Con el desarrollo de métodos de riego más económicos y menos laboriosos, vastas extensiones de tierras muy soleadas pero secas pudieron convertirse en regiones vitivinícolas. La capacidad de controlar la cantidad precisa de agua que recibía cada vid permitió a los productores de estas regiones vinícolas del Nuevo Mundo desarrollar estilos de vino que podían ser bastante consistentes año tras año, independientemente de la variación habitual de la cosecha . Esto creó un marcado contraste con las regiones vinícolas del Viejo Mundo en Europa, donde la variación de la cosecha, incluyendo las precipitaciones, tenía un efecto pronunciado en el estilo potencial del vino cada año. La investigación continua exploró cómo el riego controlado (o suplementario) podría utilizarse para aumentar la calidad potencial del vino, influyendo en cómo la vid responde a su entorno y canaliza los recursos hacia el desarrollo de los azúcares , ácidos y compuestos fenólicos que contribuyen a la calidad del vino. Esta investigación condujo al desarrollo de métodos para medir la cantidad de retención de agua en el suelo, de modo que se pudieran trazar regímenes de riego individuales para cada viñedo que maximizaran los beneficios de la gestión del agua. ^{[ 2 ]}

La presencia de agua es esencial para la supervivencia de toda la vida vegetal. En la vid, el agua actúa como disolvente universal para muchos de los nutrientes y minerales necesarios para llevar a cabo importantes funciones fisiológicas, y la vid los obtiene absorbiendo el agua rica en nutrientes del suelo. En ausencia de suficiente agua en el suelo, el sistema radicular de la vid puede tener dificultades para absorber estos nutrientes. Dentro de la estructura de la planta, el agua actúa como transportador a través del xilema para llevar estos nutrientes a todos los extremos de la planta. Durante el proceso de fotosíntesis, las moléculas de agua se combinan con el carbono derivado del dióxido de carbono para formar glucosa , que es la principal fuente de energía de la vid, así como oxígeno como subproducto. ^{[ 2 ]}

Además de su uso en la fotosíntesis, el agua de la vid también se consume por los procesos de evaporación y transpiración . En la evaporación, el calor (favorecido por el viento y la luz solar ) provoca que el agua del suelo se evapore y escape en forma de vapor . Este proceso es inversamente proporcional a la humedad , produciéndose la evaporación a mayor velocidad en zonas con baja humedad relativa . En la transpiración, la evaporación del agua se produce directamente en la vid, ya que el agua se libera de la planta a través de los estomas , situados en el envés de las hojas. Esta pérdida de agua de las hojas es uno de los factores que impulsan la absorción de agua por las raíces, y también ayuda a la vid a combatir los efectos del estrés térmico , que puede dañar gravemente sus funciones fisiológicas (de forma similar a como funciona la transpiración en humanos y animales). La presencia de suficiente agua en las vides ayuda a mantener la temperatura interna de la hoja solo unos pocos grados por encima de la temperatura del aire circundante. Sin embargo, si hay una grave escasez de agua, la temperatura interna podría aumentar casi 18  °F (10  °C) por encima de la temperatura ambiente, lo que provoca estrés térmico en la vid. Los efectos combinados de la evaporación y la transpiración se denominan evapotranspiración . ^{[ 2 ]} Un viñedo típico en un clima cálido y seco puede perder hasta 1700 galones estadounidenses (6400 L; 1400 galones imperiales ) de agua por vid a través de la evapotranspiración durante la temporada de crecimiento. ^{[ 5 ]}   

Existen esencialmente dos tipos principales de riego: el riego primario, necesario en zonas (como climas muy secos) que carecen de precipitaciones suficientes para el cultivo de la vid, y el riego suplementario, que se utiliza para compensar la escasez de lluvias naturales y mejorar los niveles de agua, además de servir como medida preventiva en caso de sequía estacional. En ambos casos, tanto el clima como los suelos de los viñedos de la región influyen decisivamente en el uso y la eficacia del riego. ^{[ 2 ]}

Impacto de diferentes tipos de suelo

El suelo puede tener un impacto significativo en la calidad potencial del vino. Si bien los geólogos y viticultores no están del todo seguros de qué tipo de cualidades inmutables o basadas en el terruño puede conferir el suelo al vino, existe un acuerdo casi universal en que la capacidad de retención de agua y drenaje del suelo juega un papel fundamental. ^{[ 8 ] [ 9 ]} La retención de agua se refiere a la capacidad del suelo para retener agua. El término "capacidad de campo" se utiliza para describir la cantidad máxima de agua que un suelo profundamente humedecido retendrá después de un drenaje normal. El drenaje es la capacidad del agua para moverse libremente por todo el suelo. La circunstancia ideal es un suelo que pueda retener suficiente agua para la vid, pero que drene lo suficientemente bien como para que el suelo no se encharque . Un suelo que no retiene bien el agua favorece que la vid entre fácilmente en estrés hídrico, mientras que un suelo que no drena bien corre el riesgo de que las raíces encharcadas sean atacadas por agentes microbianos que consumen todos los nutrientes del suelo y terminan matando a la vid. ^{[ 2 ]}

La profundidad , la textura y la composición de los suelos pueden influir en su capacidad de retención y drenaje de agua. Los suelos con alto contenido de materia orgánica tienden a tener la mayor capacidad de retención de agua. Este tipo de suelos incluye margas profundas y suelos limosos , como los que se encuentran típicamente en los valles fértiles, como el Valle de Napa en California . Las partículas de arcilla tienen la capacidad de permanecer en suspensión coloidal durante largos períodos de tiempo cuando se disuelven en agua. Esto confiere a los suelos arcillosos la capacidad de retener una cantidad significativa de agua, como los suelos arcillosos de la región de Pomerol , en la margen derecha de Burdeos . Muchas regiones con este tipo de suelos retenedores de agua tienen poca necesidad de riego, o si la tienen, suele ser suplementario durante períodos de sequía. Los suelos con baja retención de agua incluyen suelos arenosos y aluviales con grava , como los que se encuentran en las zonas de Barolo y Barbaresco en Italia o en muchas áreas del sur de Australia . Dependiendo del clima y la cantidad de lluvia natural, las áreas con baja retención de agua pueden necesitar riego. ^{[ 2 ]}

Así como la falta de agua es perjudicial para la vid, también lo es el exceso. Cuando las vides se encharcan, se convierten en el objetivo de diversos agentes microbianos, como bacterias y hongos, que compiten con ellas por los nutrientes del suelo. Además, un suelo excesivamente húmedo es un mal conductor del valioso calor que irradia el suelo. En general, los suelos húmedos son suelos fríos, lo que puede ser especialmente problemático durante la floración, provocando una mala cuajación de las bayas que podría dar lugar a manchas . También se convierte en un problema durante la etapa de maduración, cuando las vides en regiones de clima frío pueden necesitar calor adicional irradiado del suelo para que su fruto madure suficientemente (un ejemplo de esto son los viñedos de pizarra del Mosela en Alemania ). Por lo tanto, se considera que los suelos con buen drenaje son muy propicios para producir vino de calidad. En general, los suelos de textura ligera (como arena y grava) y pedregosos tienden a drenar bien. Los suelos pesados ​​y aquellos con altas proporciones de materia orgánica también tienen el potencial de drenar bien si tienen una textura y estructura desmenuzables. Esta textura se relaciona con la friabilidad del suelo, que puede deberse a las lombrices y otros organismos que han excavado túneles en él. Al igual que en las rocas, estos túneles facilitan el paso del agua a través del suelo y contribuyen a su drenaje. ^{[ 2 ]}

Medición de la humedad del suelo

Debido a los problemas asociados con los suelos encharcados y húmedos, es importante que el viticultor conozca la cantidad de agua presente en el suelo antes de decidir si regar y en qué cantidad. Actualmente, la agricultura de precisión utiliza alta tecnología en el campo, proporcionando a los productores mediciones precisas de las necesidades hídricas de cada vid. Existen varios métodos para evaluar la humedad del suelo. El más básico es la simple observación y palpación del suelo; sin embargo, este método tiene sus limitaciones, ya que el subsuelo puede estar húmedo mientras que la superficie parece seca. Se pueden obtener mediciones más específicas mediante tensiómetros , que evalúan la tensión superficial del agua extraída del suelo. La presencia de agua en el suelo se puede medir con medidores de humedad de neutrones , que utilizan un tubo de aluminio con una fuente interna de neutrones que detecta el cambio sutil en la humedad del suelo. De manera similar, los bloques de yeso colocados en todo el viñedo contienen un electrodo que se puede utilizar para detectar la resistencia eléctrica que se produce a medida que el suelo se seca y el agua se libera por evaporación. Desde la década de 1990, se ha investigado más sobre herramientas que utilizan reflectometría en el dominio del tiempo y sondas de capacitancia . Además de controlar el exceso de humedad, los viticultores también están atentos a los signos de estrés hídrico (que se analizan más adelante) debido a una grave falta de agua. ^{[ 2 ]}

Existen varios métodos de riego que se pueden utilizar en viticultura, dependiendo del grado de control y manejo del agua que se desee. Históricamente, el riego superficial fue el método más común, aprovechando la gravedad de la pendiente para distribuir el agua por todo el viñedo. En los inicios de la industria vitivinícola chilena, el riego por inundación se practicaba ampliamente en los viñedos, utilizando el agua de deshielo de la Cordillera de los Andes canalizada hacia los valles. Este método ofrecía muy poco control y a menudo tenía el efecto adverso de regar en exceso la vid. Una adaptación de este método fue el sistema de riego por surcos utilizado en Argentina, donde pequeños canales atravesaban el viñedo para proporcionar riego. Este sistema ofrecía un control ligeramente mayor, ya que se podía regular la cantidad inicial de agua que entraba en los canales; sin embargo, la cantidad que recibía cada vid era irregular. ^{[ 2 ]}

El riego por aspersión consiste en la instalación de una serie de aspersores en todo el viñedo, generalmente espaciados en varias hileras a unos 20 metros (65 pies  ) de distancia. Los aspersores se pueden programar con un temporizador electrónico y liberan una cantidad predeterminada de agua durante un período de tiempo establecido. Si bien esto proporciona mayor control y utiliza menos agua que el riego por inundación, al igual que el riego por surcos, la cantidad que recibe cada vid puede ser irregular. El sistema de riego que ofrece mayor control sobre la gestión del agua, aunque también el más costoso de instalar, es el riego por goteo . Este sistema utiliza largas tuberías de plástico que recorren cada hilera de vides en el viñedo, y cada vid tiene su propio gotero. Con este sistema, el viticultor puede controlar la cantidad precisa de agua que recibe cada vid, gota a gota. Una adaptación de este sistema, potencialmente útil en áreas donde el riego puede estar prohibido, es el riego subterráneo subterráneo , donde se suministra agua con medidas precisas directamente al sistema radicular. ^{[ 2 ]}

Con abundante agua, la vid desarrolla sistemas radiculares superficiales y un crecimiento vigoroso de nuevos brotes. Esto puede contribuir a una copa grande y frondosa y a una alta producción de racimos de uvas grandes que pueden no estar suficientemente maduros o fisiológicamente inmaduros . Con agua insuficiente, muchas de las estructuras fisiológicas importantes de la vid, incluida la fotosíntesis que contribuye al desarrollo de azúcares y compuestos fenólicos en la uva, pueden dejar de funcionar. La clave del riego consiste en proporcionar la cantidad justa de agua para que la planta continúe funcionando sin estimular un crecimiento vigoroso de nuevos brotes ni raíces superficiales. La cantidad exacta de agua dependerá de diversos factores, como la cantidad de lluvia natural prevista y las propiedades de retención de agua y drenaje del suelo. ^{[ 10 ]}

El agua es crucial durante las primeras etapas de brotación y floración de la temporada de crecimiento . En áreas donde no hay suficiente lluvia, puede ser necesario el riego durante este tiempo en primavera. ^{[ 1 ]} Después del cuajado del fruto , las necesidades de agua de la vid disminuyen y el riego a menudo se pospone hasta el período de envero , cuando las uvas comienzan a cambiar de color. Este período de "estrés hídrico" anima a la vid a concentrar sus recursos limitados en rendimientos más bajos de bayas más pequeñas, creando una proporción favorable de piel a jugo que suele ser deseable en la producción de vino de calidad. ^{[ 11 ]} Los beneficios o desventajas del riego durante el período de maduración en sí es un tema de debate y continua investigación en la comunidad vitivinícola. ^{[ 2 ]} El único punto de acuerdo mayoritario son las desventajas del agua cerca de la cosecha después de un período seco prolongado. Las vides que han sido sometidas a un estrés hídrico prolongado tienen la tendencia a absorber rápidamente grandes cantidades de agua si se les proporciona. Esto hará que las bayas se hinchen drásticamente, pudiendo causar que se agrieten o revienten, lo que las hará propensas a diversas enfermedades de la vid . Aunque las bayas no se agrieten ni revienten, la rápida hinchazón causada por el agua provocará una menor concentración de azúcares y compuestos fenólicos en la uva, lo que dará como resultado vinos con sabores y aromas diluidos . ^{[ 12 ]}

estrés hídrico

El término estrés hídrico describe los estados fisiológicos que experimentan las vides cuando se ven privadas de agua. Cuando una vid sufre estrés hídrico, una de sus primeras funciones es reducir el crecimiento de nuevos brotes que compiten con los racimos por nutrientes y recursos. La falta de agua también reduce el tamaño de las uvas, lo que aumenta la proporción de piel con respecto al jugo. Dado que la piel contiene fenoles de color , taninos y compuestos aromáticos , este aumento en la proporción de piel con respecto al jugo es deseable por la mayor complejidad que puede aportar al vino. Si bien existe controversia sobre la cantidad exacta de estrés hídrico que resulta beneficiosa para el desarrollo de las uvas destinadas a la producción de vino de calidad, la mayoría de los viticultores coinciden en que cierto grado de estrés hídrico puede ser beneficioso. Las vides en muchos climas mediterráneos, como la Toscana en Italia y el valle del Ródano en Francia, experimentan estrés hídrico natural debido a la disminución de las precipitaciones durante la temporada de crecimiento estival. ^{[ 2 ]}

En el extremo más grave se encuentra el estrés hídrico severo, que puede tener efectos perjudiciales tanto en la vid como en la calidad potencial del vino. Para conservar agua, la vid intenta limitar su pérdida por transpiración. La hormona vegetal ácido abscísico hace que los estomas del envés de la hoja permanezcan cerrados para reducir la cantidad de agua que se evapora. Si bien la conservación del agua también tiene la consecuencia de limitar la absorción de dióxido de carbono necesario para mantener la fotosíntesis. Si la vid está continuamente estresada, mantendrá sus estomas cerrados durante períodos cada vez más largos, lo que eventualmente puede provocar que la fotosíntesis se detenga por completo. Cuando una vid ha estado tan privada de agua, puede superar lo que se conoce como su punto de marchitamiento permanente . En este punto, la vid puede sufrir daños permanentes sin posibilidad de recuperación, incluso si se riega posteriormente. Los viticultores observan cuidadosamente la planta en busca de signos de estrés hídrico severo. Algunos de los síntomas incluyen: ^{[ 12 ]}

• Zarcillos flácidos y marchitos
• (Durante la floración) Racimos de flores que están secos
• Marchitamiento de las hojas jóvenes de la vid, seguido del marchitamiento de las hojas más maduras.
• La clorosis indica que la fotosíntesis se ha detenido.
• Necrosis del tejido foliar moribundo que conduce a la caída prematura de las hojas.
• Finalmente, las propias uvas comienzan a marchitarse y a caerse de la vid.

La efectividad del estrés hídrico es un área de investigación continua en viticultura. Se presta especial atención a la relación entre el volumen de la cosecha y los posibles beneficios del estrés hídrico. Dado que someter la vid a estrés contribuye a reducir la fotosíntesis —y, por extensión, la maduración, puesto que los azúcares producidos por la fotosíntesis son necesarios para el desarrollo de la uva—, es posible que una vid estresada con altos rendimientos produzca muchas uvas inmaduras. ^{[ 2 ]} Otro interés de estudio es el impacto potencial en las variedades de uva blanca; enólogos y viticultores como Cornelius Van Leeuwen y Catherine Peyrot Des Gachons sostienen que las variedades de uva blanca pierden algunas de sus cualidades aromáticas cuando se someten incluso a formas leves de estrés hídrico. ^{[ 13 ]}

Secado parcial de la zona radicular

Una técnica de riego conocida como secado parcial de la zona radicular (o DPR) consiste en "engañar" a la vid haciéndole creer que está sufriendo estrés hídrico cuando en realidad recibe suficiente agua. Esto se logra alternando el riego por goteo, de manera que solo un lado de la vid reciba agua a la vez. Las raíces del lado seco de la vid producen ácido abscísico , que desencadena algunas de las respuestas fisiológicas de la vid al estrés hídrico: menor crecimiento de los brotes, bayas más pequeñas, etc. Pero como la vid sigue recibiendo agua por el otro lado, el estrés no se vuelve tan severo como para comprometer funciones vitales como la fotosíntesis. ^{[ 14 ]} Se ha demostrado que el secado parcial de la zona radicular aumenta significativamente la eficiencia del uso del agua de la vid. Si bien se ha demostrado que el DPR reduce ligeramente el área foliar, esto generalmente no es un problema, ya que el rendimiento general no se ve afectado. ^{[ 15 ]}

La práctica del riego ha recibido críticas y suscitado preocupaciones medioambientales. En muchas regiones vitivinícolas europeas, esta práctica está prohibida bajo la creencia de que puede ser perjudicial para la calidad de la producción vinícola. ^{[ 12 ]} Sin embargo, a principios del siglo XXI, algunos países europeos flexibilizaron sus leyes de riego o reevaluaron el tema. ^{[ 16 ]} Entre las críticas dirigidas al riego, la más común es que altera la expresión natural del terruño y las características únicas propias de cada añada . En las regiones donde no se practica el riego, la calidad y los estilos de los vinos pueden variar drásticamente de una añada a otra, dependiendo de las condiciones climáticas y las precipitaciones. La contribución del riego a la globalización del vino se critica por promover una homogeneización o estandarización del mismo. ^{[ 12 ]}

Otras críticas se centran en el impacto ambiental más amplio del riego tanto en el ecosistema que rodea el viñedo como en la presión adicional sobre los recursos hídricos mundiales . Si bien los avances en el riego por goteo han reducido la cantidad de aguas residuales producidas por el riego, el riego de grandes extensiones de tierra en áreas como el Valle de San Joaquín en California y la Cuenca Murray-Darling de Australia requiere enormes cantidades de agua de reservas cada vez más escasas. ^{[ 2 ]} En Australia, la práctica centenaria del riego por inundación utilizada en lugares como el Área de Riego de Murrumbidgee causó graves daños ambientales por encharcamiento, aumento de la salinización y elevación de los niveles freáticos . En 2000, el gobierno australiano invirtió más de 3,6 millones de dólares australianos en investigación sobre cómo minimizar el daño causado por el riego extensivo. ^{[ 17 ]} En 2007, la preocupación por el daño ecológico al río Russian llevó a los funcionarios gubernamentales de California a tomar medidas similares para reducir los suministros de agua y promover prácticas de riego más eficientes. ^{[ 18 ]}

Además de proporcionar agua para el crecimiento y desarrollo de las plantas, los sistemas de riego también pueden utilizarse para otros fines. Uno de los más comunes es la aplicación dual de fertilizante con agua en un proceso conocido como fertirrigación . Este método, comúnmente utilizado en sistemas de riego por goteo, permite regular con precisión la cantidad de fertilizante y nutrientes que recibe cada vid. Otro uso alternativo de los sistemas de riego por aspersión se da durante la amenaza de heladas invernales o primaverales. Cuando la temperatura desciende por debajo de 0  °C (32  °F), la vid corre el riesgo de sufrir daños por heladas que no solo podrían arruinar la cosecha del año siguiente, sino también matarla. Una medida preventiva contra los daños por heladas es utilizar el sistema de riego por aspersión para cubrir las vides con una capa protectora de agua que se congela. Esta capa de hielo actúa como aislante, evitando que la temperatura interna de la vid descienda por debajo del punto de congelación. ^{[ 2 ]}

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• M. Veseth, " Convirtiendo el agua en vino ", Asociación Estadounidense de Economistas del Vino, 10 de diciembre de 2008.
• E. McMullin " Cómo afecta el manejo del riego a la calidad del vino " Wines and Vines, junio de 1994
• M. Greenspan " El riego no es importante " Wine Business Monthly, 15 de mayo de 2009