Compuestos alelopáticos e influencia de la fertilización sobre la composición del fruto en pistachero

Abstract

[ES] El cultivo de Pistacia vera L. experimenta una expansión sostenida en España, estrechamente condicionada por la gestión hídrica y la fertilización. De forma complementaria a su interés agronómico y nutricional, diversas investigaciones recientes han puesto de manifiesto la presencia de compuestos fenólicos con actividad alelopática en distintas fracciones del pistachero. Esta funcionalidad bioactiva se perfila como una herramienta susceptible de incorporarse en esquemas de manejo sostenible de la flora espontánea. En este contexto, la presente investigación doctoral se plantea desde una doble perspectiva: por un lado, explorar el potencial alelopático del árbol pistachero como estrategia agroecológica en el manejo de malas hierbas, y por otro, la evaluación comparativa del impacto de diferentes modalidades de fertilización orgánica frente a la fertilización mineral convencional sobre sobre variables agronómicas y sobre la calidad composicional del fruto. En la primera línea de trabajo de esta tesis doctoral se evaluó el efecto alelopático del pistachero mediante ensayos de campo y laboratorio. En condiciones reales de cultivo, se observó una reducción progresiva en biomasa y diversidad de especies arvenses bajo la copa del pistachero, correlacionada con la edad del árbol. En laboratorio, los extractos acuosos de matrices vegetales, raíces, hojas, pieles de fruto, y compuestos fenólicos aislados mostraron efectos inhibitorios selectivos sobre malas hierbas, especialmente frente a especies de hoja ancha. El ácido protocatequico destacó como el compuesto más eficaz en la inhibición del crecimiento arvense. Estos ensayos no interfirieron en la germinación de cultivos de interés agronómico. En ensayos en maceta, la aplicación de extractos acuosos foliares y de pericarpios, así como del polvo de éstos últimos, evidenció actividad alelopática significativa, especialmente frente a arvenses de hoja ancha, con mayor eficacia en sustratos inertes respecto a los orgánicos. No se observaron efectos biofungicidas relevantes de los extractos y polvo de pieles de pistacho frente a patógenos en condiciones in vitro. El análisis fitoquímico de las hojas mostró altos niveles de ácido gálico, catequina, miricetina y rutina. En las pieles del fruto se identificaron 18 compuestos fenólicos, destacando los ácidos gálico y protocatequico como mayoritarios. La segunda línea de trabajo abordó la influencia de la fertilización orgánica —compost y té de compost— frente a la fertilización mineral convencional evaluando los efectos sobre el rendimiento del pistachero joven y la composición del fruto durante dos ciclos de producción. Se establecieron cuatro tratamientos durante las dos campañas productivas: fertilización mineral (control), compost (T1), compost + té de compost (T2), y té de compost + fertilización mineral (T3). Como resultados, aunque el rendimiento no se incrementó significativamente con los tratamientos orgánicos, se observó una mayor viabilidad de yemas florales y una mejora cualitativa del fruto. Desde el punto de vista nutricional, no se observaron variaciones significativas en la composición proximal del fruto asociadas al tipo de fertilización. No obstante, los tratamientos que incluyeron té de compost (T2 y T3) favorecieron un incremento en el contenido de ácido linolénico. En cuanto al perfil mineral del fruto del pistacho, únicamente el contenido de zinc mostró un aumento significativo en T3, y solo en una de las campañas. Por su parte, la composición de aminoácidos se mantuvo estable entre tratamientos. Conclusiones Los resultados obtenidos en los ensayos realizados en la presente tesis doctoral evidencian un efecto alelopático del pistachero (Pistacia vera L.) sobre especies arvenses, asociado a la presencia de compuestos fenólicos en hojas y pericarpios, con actividad bioherbicida selectiva frente a dicotiledóneas, sin observarse efecto biofungicida. Paralelamente, el uso de compost y té de compost resultó eficaz en la fertilización de árboles jóvenes, manteniendo el rendimiento y la composición nutricional del fruto estables, destacando que el uso de té de compost promovió un leve aumento en ácido linolénico y zinc en el fruto del pistacho. Estos hallazgos refuerzan el interés del pistachero en estrategias agroecológicas, destacando su doble valor como fuente de compuestos alelopáticos y como cultivo compatible con prácticas sostenibles.

[EN] The cultivation of Pistacia vera L. is undergoing sustained expansion in Spain, a trend closely linked to irrigation management and fertilization practices. Beyond its agronomic and nutritional value, recent studies have revealed the presence of phenolic compounds with allelopathic activity in various tissues of the pistachio tree. This endogenous bioactivity has emerged as a promising avenue for incorporation into sustainable weed management strategies. Within this framework, the present doctoral research adopts a dual approach: first, to investigate the allelopathic potential of the pistachio tree as an agroecological tool for weed control; and second, to conduct a comparative assessment of the effects of organic versus conventional mineral fertilization on agronomic performance and the compositional quality of pistachio nuts. In the first phase of this doctoral thesis, the allelopathic effect of pistachio tree through both field and laboratory assay was evaluated. Under field conditions, a progressive reduction in weed biomass and species diversity was observed beneath the tree canopy, with the effect intensifying with tree age. In vitro essays using aqueous extracts from plant matrices—roots, leaves, fruit pericarps—and isolated phenolic compounds revealed selective inhibitory effects, particularly on broadleaf weed species. Protocatechuic acid exhibited the strongest inhibitory effect on weed growth. Importantly, these extracts did not interfere with the germination of economically relevant crops. In pot essays, foliar and pericarp aqueous extracts, as well as dried pericarp powder, demonstrated significant allelopathic activity, especially against broadleaf weeds. The effects were more pronounced in inert substrates compared to organic ones. However, no biofungicidal effects were detected against phytopathogens under in vitro conditions. Phytochemical analyses of the leaves revealed high concentrations of gallic acid, catechin, myricetin, and rutin. A total of 18 phenolic compounds were identified in the hulls, with gallic and protocatechuic acids being predominant. The second line of research focused on assessing the impact of organic fertilization— compost and compost tea—compared to conventional mineral fertilization on the performance of young pistachio trees and nut composition during two growing seasons. Four fertilization treatments were implemented across both campaigns: mineral fertilization (control), compost (T1), compost + compost tea (T2), and compost tea + mineral fertilization (T3). Although yield did not increase significantly under organic treatments, greater floral bud viability and improved fruit quality were observed. From a nutritional standpoint, no significant differences were found in the nut’s proximate composition among treatments. However, treatments involving compost tea (T2 and T3) were associated with an increase in linolenic acid content. Regarding mineral content, only zinc showed a significant rise under T3, and only during one of the two campaigns. Amino acid profiles remained consistent across all treatments. Conclusions The results obtained in the studies carried out in the doctoral thesis confirm the allelopathic effect of Pistacia vera L. on weed species, linked to the presence of phenolic compounds in leaves and hulls, with selective bioherbicidal activity against dicotyledonous weeds and no biofungicidal effect observed. Simultaneously, the use of compost and compost tea proved effective for fertilizing young trees, maintaining yield and nutritional quality of the fruit. Notably, compost tea application led to slight increases in linolenic acid and zinc content in pistachio nuts. These results support the agroecological relevance of pistachio cultivation, emphasizing its dual role as a source of allelopathic compounds and as a crop compatible with sustainable management practices.