07/12/2012 ESQUEMA DE TOMA DE DECISIONES Ajuste fenológico. Factores ambientales que controlan la tasa de desarrollo en diferentes etapas. Efectos de la fecha de siembra y la localidad en el desarrollo. Ing.Agr. Dr. Daniel J. Miralles Cosecha Plagas Enfermedades Fertilización Riego Densidad Fecha de siembra Variedad PerÍodo de crecimiento Regulación de la pérdida de recursos Modificación de la oferta ambiental Estructura del cultivo Oferta potencial Curso Internacional - Red METRICE Ecofisiología de Cereales de Invierno Paysandú 5, 6 y 7 de Diciembre de 2012 EEMAC-UdelaR ESQUEMA DEL CICLO ONTÓGENICO S E Encañazón Fase vegetativa VE Espigazón Fase reproductiva MF Llenado de grano MC La fenología como condicionante del rendimiento Adaptado de Slafer & Rawson (1994) 1 07/12/2012 Elección de Fecha de siembra ¿Qué ocurre en las fechas tardías? Desarrollo Rendimiento Cambios morfológicos y fisiológicos que definen distintas etapas o períodos durante el ciclo S IF Em DL MP Esp MNP Co Tiempo Sensibilidad cultivar F1 F2 F3 Ambiente F4 Disponibilidad de recursos Duración de periodos F5 Temperatura Vegetativa 20-30 días Rep.Temp Rep.Tardia Llenado 10 días per se vernalización Agua Radiación Nutrientes Tasa de generación órganos Fotoperiodo 50% Floración ARROZ Numero de granos (% respecto del testigo sin sombra) F6 Días respecto del 50% floración TRIGO Fischer 1984 2 07/12/2012 Control ambiental del desarrollo Rendimiento (kg ha-1) 9000 TEMPERATURA FOTOPERIODO VERNALIZACION 6000 El control del desarrollo depende fuertemente de los efectos de la temperatura el cual es universal actuando a lo largo del ciclo del cultivo. Barke 3000 MP1010 Q. Ayelén Scarlet Shakira 0 15-May 14-Jun 14-Jul 13-Ago El fotoperíodo y la vernalización puede afectar el desarrollo en algunas etapas del desarrollo dependiendo de la especie y/o cultivar. 12-Sep Día de siembra Cambios en la morfología externa Cálculo del tiempo térmico Establecimiento / Macollaje Para valores de temperatura entre Tbase y Toptima Siembra - Emergencia Diferenciación de 2-3 hojas, más 3-4 pre-diferenciadas en el embrión. Disponibilidad de agua, profundidad de siembra, y temperatura. dia= n Tiempo térmico (TT) : S (Tdiaria -Tbase) Primera hoja aparecida dia= i Profundidad 2-4 cm Donde Tdiaria es temperatura media diaria. Plúmula Coleóptile Epicótile Se requieren tratamientos más complejos para situaciones en que T °> Topt ó T° < Tb durante todo o parte del día. Embrion Radícula CONSECUENCIA: El uso del TT permite comparar el desarrollo de cultivos que crecen bajo regímenes térmicos diferentes, superando las debilidades inherentes en el uso de tiempo calendario, que no contempla los efectos fisiológicos de la temperatura. Daniel J. Miralles Facultad de Agronomía Univ. de Buenos Aires Raíces primarias Imbibición Germinación Emergencia Sobrevivencia Ing.Agr. M.Sc. Guillermo García 3 07/12/2012 Modelo de tiempo térmico Temperatura Temperatura Siembra-emergencia Espiguilla terminal-Antesis Emergencia-espiguilla terminal Slafer & Savin J. Exp. Bot 1991 Antesis-Mad fisiologica Temperatura Vernalización: Conceptos básicos J Exp Bot, 1991, 42 A medida que el cultivo satisface sus requerimientos de vernalización la tasa de desarrollo se acelera y se acorta la duración de las etapas. 4 07/12/2012 Vernalizacion Vernalización: temperaturas óptimas 25 V56 0.048 spikelets/ºCd Vernalización relativa 20 Number of spikelets 15 10 V0 5 0.019 spikelets/ºCd (0.017-0.020) R2: 95% 0 25 V56 0.042 spikelets/ºCd 20 -10 -5 0 5 10 10 V0 0.018 spikelets/ ºCd 5 (0.017-0.019) R2: 96 % 0 Las temperaturas de entre 3 y 7 °C son las más efectivas para cubrir los requerimientos de vernalización Devernalización La vernalización es un proceso reversible: los efectos se pueden revertir si el período de bajas temperaturas es interrumpido. Dubert et al. (1992) > 30ºC Ray -grass > 20 ºC Slafer (1995) > 18ºC PS (0.036-0.048) R2: 90 % 15 15 Temperatura durante vernalización (C) Gregory y Purvis (1948) Purvis y Gregory (1952) PP (0.042-0.055) R2: 91% 0 500 1000 1500 Thermal time from transplant (ºCd) González et al. 2002 FCR 74 Figure 4: Dynamics of spikelet initiation in ProINTA Puntal (PP) and ProINTA Super (PS) in vernalized (open symbols) and unvernalized plants (closed symbols). Different symbols inside each vernalization treatment represent the photoperiod treatments: ( , ) NP+0, ( , ) NP+2, ( , ) NP+4, ( , ) NP+6. The spikelet initiation rates with their 95% confidence intervals are provided inset. Devernalización Slafer, 1995 Slafer, 1995 5 07/12/2012 Fotoperíodo Fotoperíodo Fotoperíodo PDC PDL TRIGO y CEBADA: Especies cuantitativas de día largo Tiempo térmico desde la emergencia del cultivo hasta floración (ºCd) Duracion etapa vegetativa Fs (dias h-1) FIF Fs Fase Juvenil Fc FVB Fu Fu Fotoperíodo Precocidad intrinseca Fc Fotoperíodo Fu = fotoperíodo umbral; Fc = fotoperíodo crítico FS= sensibilidad al fotoperíodo; FVB = fase vegetativa básica FIF = fase inducida por el fotoperíodo PENDIENTE = SENSIBILIDAD FOTOPERIODICA PRECOCIDAD INTRINSECA UMBRAL FOTOPERIODICO Fotoperíodo (horas) Etapa Optima Fotoperíodo promedio de la etapa (hs) o Fecha de siembra Mayores duraciones del día (fotoperíodos) o atrasos en la fecha de siembra reducen la longitud de las etapas siempre que hayan cubierto los requerimientos vernalizantes. 19 19 to 13 9 Control C to Long Sowing-Terminal Spikelet Terminal Spikelet-Heading C to Short 19 13 to 13 9 Late reproductive phase was sensitive to photoperiod. 19 9 to 13 9 Terminal Spikelet-Heading Duración mínima de la etapa Photoperiod (h) Falta requerimientos de vernalización Etapa Suboptima Photoperiod Sensitivity WHEAT Sowing-Terminal Spikelet Duración de la etapa (ºC día) Fotoperíodo 0 25 50 75 100 125 150 175 Days from sowing The direct response to photoperiod was evaluated under field condition. Miralles & Richards, 2000 (Ann. Bot. 85) (Whitechurch & Slafer 2000, Euphytica 118 González, Slafer & Miralles 2002, Field Crops Res. 6 07/12/2012 Trigo y su fenología 1200 1100 TRIGO 1050 Adaptado de Slafer & Rawson (1994) Vernalización 1000 Fotoperíodo Cultivares con sensibilidad al fotoperíodo y SIN requerimientos de vernalización S IF Em Esp ET DL Tijereta 1150 T. Termico a Floracion (Cd) Sensibilidad a la vernalizacion y fotoperíodo Sensibilidad a la vernalización y al fotoperíodo MP At Co 1-15 Agosto 950 900 850 800 150 170 190 210 230 1200 250 270 Escorpión 1150 1100 1050 1-15 Agosto 1000 950 Sensibilidad al fotoperíodo: Emergencia a Floración (antesis) Sensibilidad a la vernalización: Imbibición semilla a Espiguilla terminal 800 150 170 190 210 230 250 270 Duración Etapa (Cd) Fecha de siembra (día calendario) Spinedi et al (2005) Fotoperíodo: Sensibilidad Fotoperiódica Cultivares con requerimientos de Vernalización TRIGO Fotoperiodo (hs) Promedio BIOINTA 2001 ESCUDO BAG. 10 BIOINTA 3002 ACA 303 ESCORPION INIA TIREJETA GUATIMOZIN Promedio GAUCHO D.ENRIQUE Ciclos largos BIGUA FLECHA ACA 801 CHAJA BIOINTA 1000 PROTEO 15-20 Julio 1080 PREMIUN 13 1120 ONIX Ciclos cortos MARTILLO Baguette 10 1160 TT a floración (ºCd) 850 GUAPO 1200 900 0 1040 960 150 170 190 210 Fecha de siembra (día del año) Spinedi et al .(2005) 230 250 270 Sensibilidad Fotoperiodica Em-Floracion (Cd/h) -50 1000 -100 -74,2 -150 -200 -165,2 -250 7 07/12/2012 Modelo de respuesta termo-fotoperiódica TRIGO Ciclos Cortos Vs Ciclos Largos •Menor Ordenada al origen •Menor Sensibilidad Fotoperiódica •Ligeramente menor Precocidad •Igual Umbral Fotoperiódico Duración Etapa Em-Floración (ºCd) LARGOS CORTOS 907 829 13,4 Fotoperíodo (hs) Whitechurch et al . Cebada y su fenología MP 1109 a c a bc a ab a ab a a a a cd ab e S-Em d ab bc Em-PN 01/9/05 cd ab cd PN-HB 04/8/05 c Modelos de Termofotoperiodicos aplicados al manejo del cultivo: Diferencias entre cultivares Europeos y Tradicionales a HB-Esp d 21/7/05 Localidad Tres Arroyos Esp-MF c b c 30/6/05 b b 1450 ab 07/6/05 a a a ab 1350 a 20/5/05 0 500 1000 1500 2000 2500 Tiempo Térmico (ºCd) a e a b S-Em a c f a b e a a b a b a a a a a Em-PN 01/9/05 Fecha de siembra Las cebadas cerveceras Argentinas actuales no poseen requerimientos de vernalización Q. Ayelén d 26/9/05 a a PN-HB 04/8/05 d a HB-Esp b 21/7/05 Esp-MF c a a 30/6/05 b a Tiempo Termico Espigazón (° C Días) Fecha de siembra 26/9/05 1250 Scarlett B1215 Danuta Auriga W27189 W23300 Ayelen Paine Kuyen Y6323 (Carisma) 00/6110 Europeas Tradicionales 1150 1050 950 850 750 a 07/6/05 a a 650 a 23-Abr 20/5/05 0 Alzueta et al (2007) 500 1000 1500 2000 2500 13-May 02-Jun 22-Jun 12-Jul 01-Ago Fecha de Siembra 21-Ago 10-Sep 30-Sep 20-Oct Nicolás Gear, 2005 Tiempo Térmico (ºCd) 8 07/12/2012 Cebada: Modelos de sensibilidad fotoperiódica Sens. Fotop. = -340 ºcd/hs R2 = 0,84 1500 B1215 BRS 195 Danuta Dayman MP 1109 Q. Ayelén 1000 PI = 880ºcd 500 Fotop. Umbral = 13.3 hs. Q. Painé 0 10 11 12 13 Fotoperiodo (hs) Emergencia-Primer Nudo 15 Primer Nudo-Espigazon 2000 2000 Sens. Fotop. = -65 ºcd/hs R² = 0,855 1500 TT PN-Esp (ºcd) TT Em-PN (ºcd) 14 1000 500 Sens. Fotop = -230 ºcd/hs R² = 0,944 1500 1000 500 0 0 10 11 Alzueta et al (2007) 12 13 Fotoperiodo (hs) 14 15 10 11 12 13 Fotoperiodo (hs) 14 15 TT Em-PN o Esp (ºcd) 1600 Q. Ayelén y = 2528,1-6,65*x*(x<=248,1)6,65*248,1*(x>248,1) R² = 0,956 1200 800 400 PN y = -1,685x + 954,1 R² = 0,857 Esp 0 140 160 180 200 220 240 260 280 Em-HB Em-MF Em-Esp baa c bbee ee c eea -5.8 2270 3026226 -5.5 -6.2 29.9 225 102.238.2 2270 -4.4 1972 2976238 -3.4 -5.7 37.5 111.956.1 1972 -4.4 2365 2922 -5.9 -5.7 40.7 233 70.4 32.6 2365 -4.2 1962 3013 -3.9 -6.2 34.9 56.4 49.7 1962 -6.6 2554 3373252 -6.5 -7.8 34.0 252 79.6 67.8 2554 -6.8 2528 3138248 -6.6 -6.9 18.9 248 89.4 48.6 2528 -6.5 2349 3040247 -5.9 -6.6 16.8 247 71.1 39.9 2349 ± ± ± ± ± ± 60 42 36 28 79 62 -298 ± 48 -69 -66 -56 -68 -86 -65 -69 ± ± ± ± ± ± ± 13 10 9 21 12 11 14 13,3 ± 0,3 Em -PN ± ± ± ± ± ± ± - B1215 BRS 195 Danuta Dayman MP 1109 Q. Ayelén Q. Painé -236 -20 -266 -206 -225 -242 -393 ± ± ± ± ± ± ± 106 59 45 37 65 46 100 PN -Esp 13,1 ± 0.40 ± 13,3 ± 0.17 13,8 ± 0.26 14,0 ± 0.45 13,9 ± 0.30 13,0 ± 0.13 Cebada: Modelos de sensibilidad fotoperiódica Cultivar B1215 BRS 195 Danuta Dayman MP 1109 Q. Ayelén Q. Painé y = 0,419x + 203,0 R² = 0,979 380 340 300 2 PI R 913 1017 913 880 0,87 0,69 0,93 0,79 0,82 0,89 889 0,91 - 0,81 0,68 0,85 0,65 0,89 0,83 0,78 471 457 441 428 430 400 0,54 0,02 0,94 0,90 0,65 0,84 0,86 S-Em Em-PN S-Em a Cultivar b ee a Cultivar b ee 10.3 B1215 1.0 1.2 89.2 0.8 10.3 B1215 1.0 5.5 1.2 11.5 BRS 1.0 195 1.3 114.8 0.7 7.1 11.5 BRS 1.0 195 1.3 10.3 Danuta 1.0 1.2 84.0 0.8 10.3 Danuta 1.0 5.1 1.2 11.5 Dayman 1.0 1.3 97.1 0.8 11.5 Dayman 1.0 5.7 1.3 10.3 MP 1.01109 1.2 99.9 0.8 6.4 10.3 MP 1.01109 1.2 10.3 1.0 1.2 83.1 5.4 Ayelén 10.3 Q.0.8 1.0 Ayelén 1.2 Q. Q.Ayelén 10.3 Q.1.0 1.2 87.6 5.4 Painé 10.3 Q.0.8 1.0 Painé 1.2 Em-HB Em-PN S-Em a b ee 175.8 89.2 10.3 0.5 0.8 1.0 2.7 5.5 1.2 180.9 114.8 11.5 0.5 0.7 1.0 2.4 7.1 1.3 186.4 84.0 10.3 0.5 0.8 1.0 1.5 5.1 1.2 184.9 97.1 11.5 0.5 0.8 1.0 2.1 5.7 1.3 201.9 99.9 10.3 0.4 0.8 1.0 2.0 6.4 1.2 197.7 83.1 10.3 0.4 0.8 1.0 2.6 5.4 1.2 191.1 87.6 10.3 0.4 0.8 1.0 2.7 5.4 1.2 Em-Esp Em-HB Em-PN a b ee 181.8 3.1 175.8 89.2 0.5 0.8 2.7 5.5 181.4 0.6 3.8 180.9 114.8 0.5 0.7 2.4 7.1 189.1 2.4 186.4 84.0 0.5 0.8 1.5 5.1 187.5 2.4 184.9 97.1 0.5 0.8 2.1 5.7 207.8 3.1 201.9 99.9 0.4 0.8 2.0 6.4 203.1 3.0 197.7 83.1 0.4 0.8 2.6 5.4 194.4 0.5 2.8 191.1 87.6 0.4 0.8 2.7 5.4 Em-MF Em-Esp Em-HB a b ee 247.4 0.4 3.1 4.0 181.8 175.8 0.5 2.7 262.3 0.3 5.3 181.4 180.9 0.6 0.5 3.8 2.4 242.4 0.4 2.4 4.2 189.1 186.4 0.5 1.5 251.9 0.3 2.4 3.8 187.5 184.9 0.5 2.1 268.8 0.3 3.1 2.7 207.8 201.9 0.4 2.0 259.6 0.3 3.0 3.7 203.1 197.7 0.4 2.6 250.7 0.3 3.8 194.4 191.1 0.5 0.4 2.8 2.7 13/10 260 1/10 2/9 220 y = 0,810x + 83,06 R² = 0,983 8/8 180 19/6 PN Esp 19/7 140 140 Momento de emergencia (día del año) Alzueta et al. (2008) -282 -133 -270 -152 -319 -340 Em -Esp 12,8 ± 0,2 ± 13,3 ± 0,2 ± 13,5 ± 0,4 13,3 0,3 B1215 BRS 195 Danuta Dayman MP 1109 Q. Ayelén Q. Painé Em-Esp Em-MF Em-MF ba c b eeee a b ee -5.5 3026225 -6.238.2 102.23026 -6.2 102.2 -3.4 2976 -5.756.1 111.92976 -5.7 111.9 -5.9 2922233 -5.732.6 70.4 2922 -5.7 70.4 -3.9 3013 -6.249.7 56.4 3013 -6.2 56.4 -6.5 3373252 -7.867.8 79.6 3373 -7.8 79.6 -6.6 3138248 -6.948.6 89.4 3138 -6.9 89.4 -5.9 3040247 -6.639.9 71.1 3040 -6.6 71.1 Momento PN o Esp (día del año) TT Cultivar B1215 BRS 195 S-EmDanuta = 158 Dayman MP 1109 Q. Ayelén Q. Painé Fotoperíodo Umbral Alzueta et al. (2008) Cebada: Modelos de sensibilidad fotoperiódica S-Em Em-PNS-Em Em-HB Em-PN S-Em Em-PN Em-HB Em-Esp a b Cultivar ee a ba Cultivar eeb ee a aab bc ee ee ee a aa b bbee cc ee eea 158 0.0 B1215 3.7 997 -1.8 158B1215 41.6 0.0 3.7 2254 997 158 -5.8 -1.8 0.0 2263.7 41.6 29.9 997 2254 2270-1.8 -5.8 -5.5 41.6 226 22529.9 2254 38.2 158 0.0 BRS 3.7 195 1113 -1.8 158BRS 50.2 0.0195 3.7 20811113 158 -4.4 -1.8 0.0 2383.7 50.2 37.5 1113 2081 1972-1.8 -4.4 -3.4 50.2 238 37.5 2081 56.1 ºcd 158 0.0 Danuta 3.7 927 -1.4 158Danuta 29.6 0.0 3.7 2049 927 158 -4.4 -1.4 0.0 3.7 29.6 40.7 927 2049 2365-1.4 -4.4 -5.9 29.623340.7 2049 32.6 158 0.0 Dayman 3.7 1008 -1.9 158Dayman 53.0 0.0 3.7 19551008 158 -4.2 -1.9 0.0 3.7 53.0 34.9 1008 1955 1962-1.9 -4.2 -3.9 53.0 34.9 1955 49.7 158 0.0 MP 3.7 1109 1112 -2.1 158MP 43.8 0.01109 3.7 24801112 158 -6.6 -2.1 0.0 2523.7 43.8 34.0 1112 2480 2554-2.1 -6.6 -6.5 43.8 252 25234.0 2480 67.8 158 0.0 Q. 3.7Ayelén 954 -1.7 158Q. 34.6 0.0 Ayelén 3.7 2475 954 158 -6.8 -1.7 0.0 2483.7 34.6 18.9 954 2475 2528-1.7 -6.8 -6.6 34.6 248 24818.9 2475 48.6 158 0.0 Q. 3.7Painé 988 -1.7 158Q. 43.3 0.0 Painé 3.7 2385 988 158 -6.5 -1.7 0.0 2473.7 43.3 16.8 988 2385 2349-1.7 -6.5 -5.9 43.3 247 24716.8 2385 39.9 Sensibilidad fotoperiódica Heladas TT Em-Esp (ºcd) Q. Ayelen Cultivar Cebada: sensibilidad fotoperiódica Emergencia-Espigazón 2000 Alzueta et al. (2008) 160 180 200 220 240 260 280 Momento de emergencia (día del año) 9 24 18 26 18 24 18 25 18 26 20 25 20 25 19 07/12/2012 Interacción Fotoperiodo x Vernalización Efecto de los nutrientes sobre el desarrollo del cultivo Alzueta et al. (no pub.) TT S-Em Scarlett N1 TT Em-PN TT PN-ANT Scarlett N0 TT ANT-MF Kchajá N1 Kchajá N0 Bg13 Prem N1 Bg13 Prem N0 B75 Aniv N1 B75 Aniv N0 Davidson et al. 1985 Aust. J. Agric. Res 36 0 500 1000 1500 2000 Tiempo Térmico (ºcd) N0: 60 kgN/ha N1: 150 kgN/ha 10 07/12/2012 Otros factores que alteran el desarrollo Nutrientes Salvagiotti & Miralles 2005 Efectos de N Arisnabarreta & Miralles 2004 Aust J Agric Res 55 Deficiencia Nitrogeno en cebada aumento el Flocrono sin modificar el N final de hojas Modelos de predicción fenológica c v c v c v c v http://www.agro.uba.ar Institucional/Cátedras/Cerealicultura/Servicios.htm 11 07/12/2012 Validación del modelo -4d 110 Barrow 90 Bordenave Bs. As. 70 70 90 110 130 150 Duration observed Sow - Hd (days) 150 n=110 +4d 130 -4d MP1010 Simulada (d) 80 Q Ayelén 150 Scarlett n=222 60 60 80 100 120 +4d 140 80 100 120 130 -4d Localidad Genotipo 110 Bolívar 90 Cnel. MP1010 Q.Ayelén Scarlett Todos MP1010 Q.Ayelén Scarlett Todos a +4d 130 -4d 110 Barrow 90 n 12 15 14 41 24 37 39 100 Bordenave Bs. As. Duration simulate Sow - Hd (days) n=110 70 70 90 110 130 150 Duration observed Sow - Hd (days) Años Secos 150 130 110 n=112 1:1 +4d -4d Every years 90 Barrow 70 70 90 110 130 150 simulada DurationDuración observed Sow - Hd (days) siembra – antesis (días) Every years r2 0,21 0,82 0,63 0,34 0,97 0,95 0,93 0,92 b 83,3 0,23 71,0 0,40 79,2 0,29 Barrow 0,35 74,4 4,40 0,95 Bordenave -0,53 1,05 Bs. As. 0,80 21,0 5,24 0,97 70 Suarez 70 90 110 130 150 Duration observed Sow - Hd (days) 150 140 Duración Sba-Ap. Aristas Observada (d) 150 RMSE RMSE (días) (%) 5,7 5,4 10,2 9,8 6,9 6,4 8,0 7,6 2,6 2,5 4,9 4,9 3,5 3,3 3,9 3,8 n=222 +4d 130 -4d Normal and irrigated Years 110 Barrow 90 Bordenave Bs. As. 70 70 90 110 130 150 Duration observed Sow - Hd (days) Años Normales 150 1:1 n=110 +4d 130 -4d 110 Only dry years Barrow 90 Bordenave Bs. As. 70 70 90 110 130 150 Duration observed Sow - Hd (days) Duración simulada siembra – antesis (días) 150 n=112 130 +4d -4d 110 90 Normal and irrigated 70 Years 110 90 Relación entre la duración de la etapa siembra-Ap.de aristas simulada por el modelo Cronocebada© y la observada a campo 100 Duration simulate Sow - Hd (days) 130 Duración observada +4d Bolívar Duration simulate Sow - Hd (days) tion simulate Sow - Hd (days) Datos aportados por: Antonio Aguinaga, RET CEBADA 2007 y FAUBA n=222 - Hd (days) simulate Duration (días) siembra – antesisSow Años: ‘98-’99-’00-’01-’02’04-’05-’06-’07-’08 Duration simulate Sow - Hd (days) Tres Arroyos-Barrow Bordenave Buenos Aires 150 Coronel Suárez 120 Duration simulate Sow - Hd (days) Duración Sba-Ap. Aristas Duration simulate Sow - Hd (days) 140 Barrow 70 90 110 130 150 Duration observed Sow - Hd (days) Barrow Bordenave 12