Quantifying the contribution of windbreaks on fruit quality, yield and tree performance of bearing citrus cultivars in the Western Cape
Date
2022-04
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: Strong winds in the Western Cape have a direct and indirect effect on the performance of
citrus trees. Tree-based windbreaks are used extensively in South Africa to protect citrus
orchards from wind scar damage, thereby avoiding major export quality losses. The study was
conducted over two consecutive seasons (2019/20 and 2020/21). In the first trial, the
microclimate (wind speed and air temperature), tree performance (yield, fruit size and shoot
growth) and fruit quality (external and internal) were quantified at different distances from
established Beefwood and Poplar windbreaks on two ‘Tango’ mandarin orchards (Rust en
Vrede and Babylonstoren) in the Western Cape, South Africa. The prevailing wind direction
was from the southeast and north during summer and winter, respectively. Considerably
higher (33%) wind speeds were recorded during summer compared to winter. During summer,
the wind speed was consistently higher (17%) at 16H (140 m from windbreak) than 3H (30 m),
however, no clear changes in air temperatures were observed between distance treatments
(H = mean height of the windbreak tree). Leaf temperatures were significantly higher at the
most wind-protected treatments. The summer stomatal conductance (gs) was twice as high
compared to winter. The results for gs and stem water potential (SWPMD ) were inconsistent
between distance treatments. Fruit at 2H and 3H had significantly lower titratable acidity (TA)
compared to 4H (trial 2), and 10H and 16H (trial 1) respectively, yet export standards for late
mandarins were met. The highest packout (Class 1 fruit) was observed at 3H and decreased
at 10H (90 m) and 16H. During the first 12 weeks after fruit set, 87% of severe wind scar
damage occurred. During winter, up to 18% damage (light and severe) occurred on mature
fruit after periods of strong wind gusts from the north. No significant differences were recorded
between distance treatments for tree volume, trunk circumference, fractional light interception
(FLI), fruit size and shoot length during both seasons, at either site. In trial 2, the efficiency of
newly established multi-row windbreaks (MRW) was also recorded by quantifying the effect of
wind on ‘Nadorcott’ mandarin and ‘Ruby Star’ plum trees at Welgevallen experimental farm.
The highest number of hours above the threshold value for wind scar damage (> 4.5 m.s -1
)
was recorded in December (2019/20) and January (2020/21). For the ‘Nadorcott’ orchard, no
significant differences were recorded for FLI, tree volume and yield. The plum trees at 50 m
from the windbreak had significantly higher FLI, bigger leaves and less leaf damage than 10
m. ‘Nadorcott’ trees protected by the natural woody vegetation, compared to the MRW, had a
significantly higher percentage of Class 1 (no damage) fruit in 2019/20. For light (Class 2) and
severe (Class 3) wind damage, there were no significant differences between treatments for
either orchard. Tree-based windbreaks did not provide adequate wind protection with
reference to fruit peel damage, thus it will be necessary to investigate alternative wind-
protection options, such as shade netting to reduce export losses in citrus and plums.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Sterk winde in die Wes-Kaap het ‘n direkte en indirekte effek op die prestasie van sitrusbome. Windlanings word op grootskaal in Suid-Afrika gebruik om sitrusboorde teen windskade te beskerm en sodoende groot uitskotverliese te vermy. Die studie is oor twee opeenvolgende seisoene (2019/20 en 2020/21) uitgevoer. Die mikroklimaat (windspoed en lugtemperatuur), boomprestasie (opbrengs, vruggrootte en lootgroei) en vrugkwaliteit (ekstern en intern) is tydens proef 1 in twee 'Tango' mandarynboorde (Rust en Vrede en Babylonstoren) in die Wes- Kaap, Suid-Afrika, gekwantifiseer op verskillende afstande vanaf gevestigde Beefwood- en Populierwindbreke. Die heersende windrigting was onderskeidelik vanaf die suidooste en noorde gedurende somer en winter. Aansienlike hoër (33%) windspoed is tydens die somer aangeteken in vergelyking met die winter. Die windspoed was konstant hoër (17%) by 16H (140 m vanaf windbreek) teenoor 3H (30 m) gedurende die somer, maar geen duidelike veranderinge in lugtemperatuur is tussen afstandbehandelings waargeneem nie (H = gemiddelde hoogte van windbreek boom). Blaartemperature was betekenisvol hoër by die mees windbeskermde behandelings. The huidmondjiegeleiding (g s) tydens somer was twee maal so hoog soos die winter. Die resultate vir gs en stamwaterpotensiaal (SWPMD ) was teenstrydig tussen afstandbehandelings. Die titreerbare suur (TS) van vrugte was betekenisvol laer by 2H en 3H in verglyking met 4H (proef 2), en 10H en 16H (proef 1) onderskeidelik, maar uitvoerstandaarde vir laat mandaryne is steeds nagekom. Die hoogste uitvoergehalte (Klas 1 vrugte) is waargeneem by 3H en het verminder by 10H (90 m) en 16H. Ongeveer 87% van ernstige windskade het gedurende die eerste 12 weke na vrugset plaasgevind. Tot en met 18% van fisiologies-ryp vrugte het tydens die winter, na ‘n tydperk van sterk windvlae uit die noorde, windletsels (ligte en ernstige skade) getoon. Geen betekenisvolle verskille is tussen afstandbehandelings vir boomvolume, stamomtrek, fraksionele ligonderskepping (FLO), vruggrootte en lootlengte gedurende beide seisoene by beide persele aangeteken nie. Die effektiwiteit van nuutgevestigde, multi-ry windbreke (MRW) is ook aangeteken in proef 2 deur die effek van wind op 'Nadorcott' mandaryn- en 'Ruby Star'-pruimbome by Welgevallen te kwantifiseer. Die hoogste aantal ure bo die drempelwaarde vir windletels (> 4,5 m.s -1 ) is in Desember (2019/20) en Januarie (2020/21) aangeteken. Geen betekenisvolle verskille is vir die FLO, boomvolume en opbrengs van die 'Nadorcott'-boord aangeteken nie. Pruimbome 50 m vanaf die windbreke in vergelyking met 10 m het ‘n betekenisvolle hoër FLO, asook groter blare en minder blaarskade gehad. ‘Nadorcott’-bome wat deur die natuurlike windbreek beskerm word, het in 2019/20 ‘n betekenisvolle hoër persentasie van Klas 1 (geen skade) vrugte gehad in vergelyking met MRW. Daar was geen betekenisvolle verskille tussen die behandelings vir ligte (Klas 2) en ernstige (Klas 3) windletsels in beide boorde nie. Windlanings het nie voldoende windbeskerming met verwysing tot vrugskil-letsels gebied nie, dus sal dit nodig wees om alternatiewe windbeskermingsopsies, soos skadunette, te ondersoek om uitskotpersentasies in sitrus- en pruimproduksie effektief te verminder
AFRIKAANSE OPSOMMING: Sterk winde in die Wes-Kaap het ‘n direkte en indirekte effek op die prestasie van sitrusbome. Windlanings word op grootskaal in Suid-Afrika gebruik om sitrusboorde teen windskade te beskerm en sodoende groot uitskotverliese te vermy. Die studie is oor twee opeenvolgende seisoene (2019/20 en 2020/21) uitgevoer. Die mikroklimaat (windspoed en lugtemperatuur), boomprestasie (opbrengs, vruggrootte en lootgroei) en vrugkwaliteit (ekstern en intern) is tydens proef 1 in twee 'Tango' mandarynboorde (Rust en Vrede en Babylonstoren) in die Wes- Kaap, Suid-Afrika, gekwantifiseer op verskillende afstande vanaf gevestigde Beefwood- en Populierwindbreke. Die heersende windrigting was onderskeidelik vanaf die suidooste en noorde gedurende somer en winter. Aansienlike hoër (33%) windspoed is tydens die somer aangeteken in vergelyking met die winter. Die windspoed was konstant hoër (17%) by 16H (140 m vanaf windbreek) teenoor 3H (30 m) gedurende die somer, maar geen duidelike veranderinge in lugtemperatuur is tussen afstandbehandelings waargeneem nie (H = gemiddelde hoogte van windbreek boom). Blaartemperature was betekenisvol hoër by die mees windbeskermde behandelings. The huidmondjiegeleiding (g s) tydens somer was twee maal so hoog soos die winter. Die resultate vir gs en stamwaterpotensiaal (SWPMD ) was teenstrydig tussen afstandbehandelings. Die titreerbare suur (TS) van vrugte was betekenisvol laer by 2H en 3H in verglyking met 4H (proef 2), en 10H en 16H (proef 1) onderskeidelik, maar uitvoerstandaarde vir laat mandaryne is steeds nagekom. Die hoogste uitvoergehalte (Klas 1 vrugte) is waargeneem by 3H en het verminder by 10H (90 m) en 16H. Ongeveer 87% van ernstige windskade het gedurende die eerste 12 weke na vrugset plaasgevind. Tot en met 18% van fisiologies-ryp vrugte het tydens die winter, na ‘n tydperk van sterk windvlae uit die noorde, windletsels (ligte en ernstige skade) getoon. Geen betekenisvolle verskille is tussen afstandbehandelings vir boomvolume, stamomtrek, fraksionele ligonderskepping (FLO), vruggrootte en lootlengte gedurende beide seisoene by beide persele aangeteken nie. Die effektiwiteit van nuutgevestigde, multi-ry windbreke (MRW) is ook aangeteken in proef 2 deur die effek van wind op 'Nadorcott' mandaryn- en 'Ruby Star'-pruimbome by Welgevallen te kwantifiseer. Die hoogste aantal ure bo die drempelwaarde vir windletels (> 4,5 m.s -1 ) is in Desember (2019/20) en Januarie (2020/21) aangeteken. Geen betekenisvolle verskille is vir die FLO, boomvolume en opbrengs van die 'Nadorcott'-boord aangeteken nie. Pruimbome 50 m vanaf die windbreke in vergelyking met 10 m het ‘n betekenisvolle hoër FLO, asook groter blare en minder blaarskade gehad. ‘Nadorcott’-bome wat deur die natuurlike windbreek beskerm word, het in 2019/20 ‘n betekenisvolle hoër persentasie van Klas 1 (geen skade) vrugte gehad in vergelyking met MRW. Daar was geen betekenisvolle verskille tussen die behandelings vir ligte (Klas 2) en ernstige (Klas 3) windletsels in beide boorde nie. Windlanings het nie voldoende windbeskerming met verwysing tot vrugskil-letsels gebied nie, dus sal dit nodig wees om alternatiewe windbeskermingsopsies, soos skadunette, te ondersoek om uitskotpersentasies in sitrus- en pruimproduksie effektief te verminder
Description
Thesis (MScAgric)--Stellenbosch University, 2022.
Keywords
Leaf area index -- South Africa -- Western Cape, Citrus -- Breeding -- South Africa -- Western Cape, Windbreaks, shelterbelts, etc., Citrus -- Effect of temperature on, Fruit -- Quality -- South Africa -- Western Cape, Fruit trees -- Effect of wind on, Fruit trees -- Yields, UCTD