Evaluation of site-specific management practices to reduce the heterogeneity in grapevine vigor, yield, and grape composition

Abstract

During eight consecutive seasons (2014-2021) the intra-plot heterogeneity of vigour in a cv. Tannat vineyard in Uruguay was studied. Such variability was assessed during three years (2015, 2016 and 2017) using the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). High-resolution (0.2 m) multispectral images were obtained over the ground to define contrasting vigour zones: high (HV) and low (LV). In winter 2020, trunk diameter was assessed to corroborate the interannual stability of vigour, and positive correlations were established between NDVI and vegetative growth parameters. A complete description of soil physical and chemical parameters was carried out. Climate data, vegetative growth, yield and grape composition were used. In addition, site-specific management techniques were employed according to vigour zone to influence yield and grape quality and reduce heterogeneity. For HV, treatments were aimed at reducing water and nitrogen inputs and improving microclimatic conditions in the cluster zone. In LV, on the other hand, treatments were aimed at increasing vegetative growth and yield with water and nitrogen supplementation. Although a 1 ha plot can be considered homogeneous from a topographic, edaphological and climatic point of view, this study demonstrated the existence of great variability in soil variables, production parameters and grape composition. The HV zone was associated with higher levels of leaf area, pruning weight, yield (higher berry and bunch weight) and bunch disease incidence than the LV zone. These HV zone characteristics were the result of a deeper and more structured soil, with higher organic matter content, nitrogen reserves and clay content, and abundance of montmorillonite-type clay. The LV zone, was distinguished by a shallower and more compact soil which negatively conditioned root growth. New information was provided on the interaction of the soil-plant-atmosphere system. In particular, the dominant role of water availability in the first place and soil nitrogen availability in the second place in establishing plant vigour. The gradient of vine vigour and yield between the two zones remained stable over the years, regardless of climatic conditions. This indicates that soil characteristics can mitigate or enhance the effects caused by climatic conditions. The determination (possible by remote sensing) of the vigour zones of a plot is a prerequisite for proposing soil and crop management practices that optimize the use of resources and ensure the economic and environmental sustainability of wine production.

Pendant huit saisons consécutives (2014-2021), l'hétérogénéité intra-parcellaire de la vigueur dans un vignoble cv. Tannat en Uruguay a été étudiée. Cette variabilité a été évaluée pendant trois années (2015, 2016 et 2017) à l'aide de l'indice de végétation par différence normalisée (NDVI). Des images multispectrales à haute résolution (0,2 m) ont été acquises au sol pour définir des zones de vigueur contrastée : haute (HV) et basse (LV). Durant l'hiver 2020, le diamètre des tiges a été évalué pour corroborer la stabilité interannuelle de la vigueur, et des corrélations positives ont été établies entre le NDVI et les paramètres de croissance végétative. Une description complète des paramètres physiques et chimiques du sol a été réalisée. Les données climatiques, la croissance végétative, le rendement et la composition du raisin ont été utilisés. En outre, des techniques de gestion spécifiques au site ont été utilisées en fonction de la zone de vigueur pour influencer le rendement, la qualité du raisin et réduire l'hétérogénéité. Pour la HV, les traitements visaient à réduire les apports d'eau et d'azote et à améliorer les conditions microclimatiques dans la zone des grappes. Dans le cas de LV, en revanche, les traitements visaient à augmenter la croissance végétative et le rendement avec une supplémentation en eau et en azote. Bien qu'une parcelle de 1 ha puisse être considérée comme homogène d'un point de vue topographique, édaphologique et climatique, cette étude a démontré l'existence d'une grande variabilité dans les variables du sol, les paramètres de production et la composition des raisins. La zone HV a été associée à des niveaux plus élevés de surface foliaire, de poids de taille, de rendement (poids plus élevé des baies et des grappes) et d'incidence des maladies des grappes que la zone LV. Ces caractéristiques de la zone HV étaient le résultat d'un sol plus profond et plus structuré, avec teneur en matière organique, des réserves d'azote et une teneur en argile plus élevées, et une abondance d'argile de type montmorillonite. La zone LV, s'est distinguée par un sol moins profond et plus compact qui a conditionné négativement la croissance des racines. De nouvelles informations ont été fournies sur le rôle dominant de la disponibilité de l'eau en premier lieu et de la disponibilité de l'azote du sol en second lieu dans l'établissement de la vigueur des plantes. Le gradient de vigueur et de rendement de la vigne entre les deux zones est resté stable au fil des ans, indépendamment des conditions climatiques. Cela indique que les caractéristiques du sol peuvent atténuer ou renforcer les effets causés par les conditions climatiques. La détermination (possible par télédétection) des zones de vigueur d'une parcelle est une condition préalable pour proposer des pratiques de gestion du sol et des cultures qui optimisent l'utilisation des ressources et assurent la durabilité économique et environnementale de la production viticole.