[ca] A les noves zones de regadiu de la vall de l'Ebre (NE d'Espanya) se sol canviar el tradicional monocultiu de cereals d'hivern per cultius més productius com el blat de moro (Zea mays L.). No obstant això, en aquestes condicions, el cultiu anual únic es pot substituir per seqüències de cultiu diversificades. L'objectiu d'aquesta tesi és determinar l'efecte combinat dels sistemes de conreu i les seqüències de cultius sobre la dinàmica espai-temporal de les propietats hidrofísiques i els components del balanç hídric del sòl, el rendiment dels cultius, l'eficiència de l'ús del aigua i la seva productivitat en condicions de regadiu. Aquest estudi es va dur a terme en un experiment de sistemes de conreu a llarg termini, establert el 1996 al NE d'Espanya, al llarg de tres anys de cultiu: 2018-19, 2019-20 i 2020-21. Es van comparar tres sistemes de conreu (conreu intensiu, IT; conreu reduït, RT i no conreu, NT) i dues seqüències de cultiu (guaret curt-panís de maduració tardana, FM; i lleguminoses-panís de maduració primerenca, LM; Pèsol, Pisum sativum L., o Vicia, Vicia sativa L.). Durant 2018-19 i 2019-20, es van realitzar 14 mostrejos per obtenir 288 mostres de sòl inalterades (profunditat 0.02-0.08 m) sota dos sistemes de conreu extrems (IT i NT), dues seqüències de cultius i dues posicions (dins i entre files del cultiu: W-row i B-row). En aquestes mostres es va determinar la densitat aparent, la difusivitat relativa de l'O2, la corba de retenció d'humitat i la de conductivitat hidràulica. El 2020-21, es van dur a terme cinc campanyes d'infiltració amb el mètode Beerkan (180 infiltracions) en condicions de camp per determinar la variació espai-temporal de les propietats hidrofísiques de la superfície del sòl. A més, es va mesurar el contingut d'aigua del terra (SWC) fins a 90 cm, l'escolament superficial i la quantitat d'aigua rebuda (precipitació i reg). Es van mesurar variables del cultiu, com ara la biomassa aèria i el rendiment, i es van utilitzar per calcular l'eficiència de l'ús de l'aigua i la seva productivitat. Els resultats van revelar que, en IT i a potencials hídrics elevats (Ψ > -10 cm H2O), el sòl sota LM tenia més difusivitat, a causa d'una major quantitat de porus plens d'aire i major continuïtat de porus que FM. De la mateixa manera, es va observar una major conductivitat hidràulica específica, Kpc (cm dia-1) corresponent a la macroporositat (> 1000 µm) degut a un major nombre de porus efectius, Npc (m-2), i porositat efectiva, εpc ( cm3 cm-3). Durant el cultiu d'hivern, l'absorció d'aigua per part de les lleguminoses va reduir el risc de pèrdues d'aigua per percolació profunda (DP), mentre que al cultiu d'estiu, LM va mostrar una DP similar o lleugerament més gran que FM. La introducció de lleguminoses va augmentar la biomassa aèria del panís, el rendiment en gra, l'eficiència de l'ús i la productivitat de l'aigua el 2018-19 i el 2020-21, especialment sota IT. El sòl sota NT va mostrar una difusivitat similar a l'IT a Ψ elevats (-10 cm H2O) a causa d'una major continuïtat dels porus, particularment entre els macropors. Així mateix, el NT va mostrar més conductivitat hidràulica, K (cm dia-1) a major Ψ (0,-1,-3 i -10 cm H2O) i major Kpc corresponent a macropors i mesopors gruixuts (1000-60 µm) que IT a causa de l'augment de Npc, εpc i de la continuïtat dels porus, Cwpc. La reducció en la intensitat del conreu, és a dir, RT i NT van reduir la formació de crostes superficials i la generació de escolament superficial i van augmentar la infiltració, cosa que va resultar en una biomassa aèria, rendiment en gra, eficiència en l'ús de l'aigua i productivitat de l'aigua mes grans. Es van trobar variacions espaials de les propietats hidrofísiques del sòl. Així, W-row tenia més difusivitat, conductivitat hidràulica i sortivitat a causa d'una menor densitat aparent i més macroporositat i continuïtat dels porus. Les millores en les propietats hidrofísiques del sòl sota IT després del conreu no van persistir en el temps a causa de la reconsolidació del sòl amb la pluja i el reg. A més, es va trobar una major variació temporal de la conductivitat hidràulica i la sortivitat del sòl en superfície sota IT i RT en comparació amb NT a causa de la formació de la crosta del sòl. Als agroecosistemes mediterranis, la incorporació de lleguminoses a la seqüència de cultius juntament amb el conreu de conservació seria una opció de maneig per mantenir l'estabilitat estructural del sòl i la producció dels cultius, maximitzar l'eficiència de l'ús d'aigua i la seva productivitat. Fins i tot quan l'ús del conreu de conservació no és possible, la seqüència lleguminosa-panís pot ser una opció de maneig per contrarestar l'efecte negatiu del conreu intensiu.

[en] Irrigated Mediterranean area of the Ebro valley (NE of Spain) has extent the possibilities of changing winter cereals to more productive crops like maize (Zea mays L.). Under irrigated conditions, continuous mono-cropping can be substituted by diversified crop sequences. The objective of this thesis is to determine the combined effects of tillage systems and crop sequences on spatio-temporal dynamics of soil hydro-physical properties, soil water balance components, crop productivity, crop water use efficiency and water productivity in irrigated conditions. Present study was carried out in a long-term tillage experiment, NE Spain, established in 1996 and was performed in three consecutive cropping years i.e., 2018-19, 2019-20 and 2020-21 considering only plots under medium fertilization rates (200 kg N ha-1). Tillage systems (intensive tillage, IT; reduced tillage, RT and no-tillage, NT) and crop sequences (short fallow-late maturing maize, FM; and legume-early maturing maize, LM) were compared in a split plot design. During 2018-19 and 2019-20, thirteenth undisturbed soil samplings (depth: 0.02-0.08 and quantity: 288 cores) were performed under two contrasting tillage systems (IT and NT), two crop sequences, and two positions (Within and between crop rows: W-row and B-row) to determine bulk density, relative soil gas diffusivity, soil water retention and hydraulic conductivity. In 2020-21, five Beerkan infiltration campaigns (180 runs) were carried-out in field condition to measure and estimate spatio-temporal variation of surface soil hydro-physical properties. In addition, soil water content (SWC) up to 90 cm (profile), surface runoff and amount of water received e.g., precipitation and irrigation were measured and recorded from 2018-19 to 2020-21 to calculate soil water balance components. Crop variables such as above ground biomass and grain yields were measured, and used to compute crop water use efficiency, and water productivity. The results revealed that LM had greater soil gas diffusivity, due to greater air-filled porosity, macroporosity and pore continuity than FM; under IT, at higher soil water matric potentials (Ψ) (-10 cm H2O). Similarly, greater specific hydraulic conductivity, Kpc (cm day-1) was observed corresponding to macroporosity (> 1000 µm) because of greater number of effective pores, Npc (m-2) and effective porosity, εpc (cm3 cm-3). During winter cropping season, water uptake by legumes (Pea: Pisum sativum L. or Vetch: Vicia sativa L) reduced the risk of water losses by deep percolation (DP), whilst in summer cropping season, LM showed similar or slightly higher DP than FM. Introduction of legumes increased maize above ground biomass and grain yield, crop water use efficiency and water productivities in 2018-19 and 2020-21, especially under IT. Soil under NT showed similar gas diffusivity than IT at higher Ψ (-10 cm H2O) due to greater pore continuity, particularly among macropores, and less blocked pores, but no differences were observed at lower Ψ (-1000 cm H2O).Similarly, long-term NT showed greater hydraulic conductivity, K (cm day-1) at higher Ψ (0, ₋ 1, ₋ 3 and ₋ 10 cm H2O) and greater Kpc corresponding to macropores and coarse mesopores (1000-60 µm) pore size classes than IT due to increased Npc, εpc, and pore continuity, Cwpc. Reduction in tillage intensity i.e., RT and NT prevented surface crust formation and surface runoff and increased infiltration, resulting on greater above ground biomass, grain yield water use efficiency and water productivities. Spatial variation (i.e., B-row vs. W-row) of soil hydro-physical properties were found, and W-row had greater soil gas diffusivity, hydraulic conductivity and sorptivity due to lower bulk density, macroporosity, and pore continuity. Improvements on soil hydro-physical properties and pore characteristics under IT did not persist over time due to reconsolidation of soil after rain and irrigation. In addition, greater temporal dynamics of surface soil hydraulic conductivity and sorptivity were found under IT and RT as compared to NT because of soil crust formation. In Mediterranean agroecosystems, incorporation of legume into crop sequence together with long-term conservation tillage i.e., RT and NT would be a management choice to maintain soil structural stability and crop production, maximize crop water use and productivity and reduce water loses. Even when the use of conservation tillage is not possible, legume-maize can be a management option to counteract the negative effect of intensive tillage.