C recim iento de los cultivos Un enfoque ecofisiológico del crecimiento de los cultivos y la determinación del rendimiento POTENCIAL BRECHA REAL RENDIMIENTOS • MEJORA GENETICA AUMENTOS DE RENDIMIENTO • MAYOR TOLERANCIA • MAYOR POTENCIAL • MAYOR ESTABILIDAD • MEJORA EN EL MANEJO • MAYOR PRODUCCION • MAYOR EFICIENCIA MARCO CONCEPTUAL Ejemplo: Maíz Según componentes numéricos del rendimiento REND = plantas m-2 * EPP * GPE * PG REND = 5,5 plantas m-2 * 1,1 esp planta-1 * 446 granos esp-1 * 0,3 g REND = 810 g m-2 ó 8,1 ton ha-1 Según componentes ecofisiológicos REND = RAD * %RI * DAF * EUR * HI Radiación incidente Latitud Época del año Longitud del ciclo Radiación global anual Longitud de onda no absorbida por pigmentos fotosintéticos (50 - 55%) UV/IR No interceptada debido al crecimiento temprano o incompleta cobertura (60 - 70%) PAR Reflejado por las hojas (5%) Transmitida por las hojas (5%) Absorción inefectiva debido a saturación de la luz (20 - 40%) Usada para la fijación bruta del CO2 (±14%) Gifford et al., 1984 RADIACION SOLAR Y TEMPERATURA Mj/m2 día °C MAX RADIACION SOLAR TEMPERATURA RADIACION SOLAR MAX TEMPERATURA 21 DIC 0 0 ESTACION DE CRECIMIENTO meses Eficiencia de intercepción (ei): Será máxima cuando se alcance el IAF crítico Factores que la afectan: • Especie y cultivar • Desarrollo del cultivo (temperatura) • Arquitectura del canopeo (densidad y arreglo espacial) • Agua y nutrientes Gardner et al., 1985 Tasa de crecimiento del cultivo (g m-2 d-1) TCC Materia seca acumulada (g m-2 d-1) Índice de área foliar IAF crítico Días desde emergencia % de intercepción de radiación Floración 95 % interceptada, IAF y interceptada (%) TCC en soja. Gardner et al., 1985 IAF TCC IAF TCC (%) Radiación Relación entre radiación Radiación interceptada (%) Temperatura y establecimiento de canopeos 20 ºC Días 7 ºC 20 ºC Área foliar por planta Número de hojas 15 ºC 11 ºC 15 ºC 11 ºC 7 ºC Días Fecha de siembra y eficiencia de intercepción en maíz (6 pl m ) -2 Fracción de intercepción Luque, 1994 1.0 0.8 0.6 octubre diciembre enero 0.4 0.2 0 0 50 100 150 Días desde emergencia Área foliar por planta Gardner et al., 1985 Área foliar por planta (dm2) 70 60 50 40 30 20 10 0 Avena Soja Pta ha-1 2.500.000 380.000 IAF 4,2 6,7 Sorgo Maíz 150.000 3,5 60.000 4,2 Arquitectura foliar (Minguez, 1993) 70 70 cm cm 50 50 cm cm Densidad de plantas y distancia entre surcos en soja (Shibles y Weber, 1966) IAF crítico Días hasta IAF crítico Densidad de plantas* (pl ha-1) m2/m2 días 123000 247000 3,1 3,6 61 57 490000 4,0 52 12,5 3,6 53 25 3,6 55 50 100 3,6 4,2 57 66 * Distancia entre surcos: 50 cm Distancia entre surcos** (cm) ** Densidad de plantas: 247000 pl ha-1 Intercepción de radiación Fracción de intercepción de RFA Cantarero, 2000 1.0 Riego 0.8 0.6 TRIGO 0.4 Secano 0.2 0.0 0 25 50 75 100 125 Días desde emergencia 150 Efecto del N sobre el área foliar Superficie de hoja (cm2) N5 N4 N3 N2 N1 Días desde la siembra N1 ...N5 : dosis crecientes de N Eficiencia en el uso de la radiación (EUR) Qué es la Materia seca total (g m-2) Eficiencia de Uso de la Radiación (EUR)? Biomasa producida (g m-2) Radiación absorbida (Mj m-2) RFA absorbida ciclo (Mj m-2) Eficiencia en el uso de la radiación Especie: • Tipo de metabolismo (C33 vs. C44) • Composición química de los compuestos almacenados • Arquitectura del canopeo Cultivar: • Arquitectura del canopeo • Tasa fotosintética • Estado fenológico Temperatura • Fotosíntesis y respiración Otros factores: • Agua y nutrientes Tasa de crecimiento del cultivo (TCC), RFAi acumulada en la estación de crecimiento y eficiencia de uso de la radiación (EUR) Cantarero y col, 1997 Cultivo TCC g m-2 d-1 RFAi Mj m-2 EUR g Mj-1 Maíz 36,5 710 3,43 Sorgo 32,1 805 2,46 Girasol 21,1 593 2,18 Maní 17,5 920 1,15 Soja 18,0 1,74 Calidad de la biomasa producida Materia seca (g m-2) Con 1 gramo de glucosa se obtienen: obtienen Maíz Girasol Soja 0,83 g de almidón 0,33 g de aceite 0,41 g de proteínas Requerimientos de glucosa para la prodcción de grano (g glucosa / g grano) Radiación interceptada (Mj m-2) Andrade, 1993 Maíz: 1,4 Girasol: 2,4 Soja: 2,0 Arquitectura foliar (Minguez, 1993) 4.0 3.8 EUR (g Mj-1) 3.6 3.4 3.2 3.0 2.8 2.6 2.4 2.2 2.0 15 16 17 18 19 Temperatura (ºC) 20 21 Fotosíntesis (%) Condición hídrica sobre la fotosíntesis -4 Potencial agua de hoja Maíz Girasol Soja Expansión foliar (%) 0 Andrade et al., 2000 0 -4 Potencial agua de hoja Partición de asimilados CRECIMIENTO RENDIMIENTO INDICE DE COSECHA Manejo El índice de cosecha depende de la cantidad y actividad de los destinos reproductivos Factores que lo afectan ! Ambientales a-- Radiación (mayor fotosíntesis) b-- Temp.: Temp.: mayor velocidad de desarrollo (menor Rint, Rint, menor duración período crítico) c-- Disponibilidad hídrica y nutricional ! Competencia intraplanta a-- Vegetativa vs Reproductiva b-- Dominancia apical ! Competencia entre plantas (densidad poblacional) poblacional) ! Fecha de siembra ! Interacción fecha x densidad de siembra Rendimiento en grano y biomasa total Cantarero et al., 1996 2500 Rendimiento (g m-2) Biomasa total 2000 Rendimiento 1500 1000 500 0 Maíz (0,45) Sorgo Girasol (0,44) (0,26) Maní (0,47) Partición de asimilados Minguez, 1994 INDICE DE COSECHA NUMERO DE GRANOS ACTIVO CRECIMIENTO DURANTE LA ETAPA CRITICA DE FIJACION DE GRANOS RENDIMIENTO EN GRANO = CRECIMIENTO TOTAL PESO DEL GRANO ACTIVO CRECIMIENTO DURANTE EL LLENADO Diferenciación y expansión Deposición de reservas Maduración Peso del grano PS Días desde antesis Disponibilidad de asimilados para el crecimiento de los granos Trigo 400 1:1 60 50 1:1 Peso por grano (mg) Peso por grano (mg) Maíz 40 30 20 300 200 100 10 Relación fuente/destino 0 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Fuente potencial/grano (mg) 0 100 200 300 400 Fuente por grano (mg grano-1) Peso del grano y Temperatura Peso por grano 40 35 30 25 20 15 10 Balcarce Bs.As. Pergamino 12 14 16 18 20 Temperatura media 22 24 Rend = Rinc x ei x ec x ep Rinc ! Latitud Momento y duración del crecimiento ! Genotipo (temp., temp., fotoper.) fotoper.) ! Fecha de siembra ! Exposición ei ! IAF crítico: 95 % de intercepción - -máxima TCC ! Inciden sobre ei: ei: a-- Especie b-- Cultivar (Tb (Tb, DAF, k) Tb, DAF, c-- Densidad poblacional d-- Arreglo espacial ec !Factores Factores que la afectan: a-- Especie (C3 vs C4, k, composición lipoproteica) lipoproteica) b-- Cultivar (k, tasa fotosintética, relación fuente/destino) c-- Temperatura (fotosíntesis, respiración) ep ! Qué es? ! Qué la determina?: cantidad y actividad de destinos !Qué Qué determina la cantidad y actividad de destinos?: asimilados ! En qué momento?: períodos críticos Factores que afectan la disponibilidad de asimilados y la partición ! Ambientales a-- Radiación (mayor fotosíntesis) b-- Temp.: Temp.: mayor velocidad de desarrollo (menor Rint, Rint, menor duración período crítico) c-- Disponibilidad hídrica y nutricional ! Competencia intraplanta a-- Vegetativa vs Reproductiva b-- Dominancia apical ! Competencia entre plantas (densidad poblacional) poblacional) ! Fecha de siembra ! Interacción fecha x densidad de siembra