EFICIENCIA DE USO DE RADIACIÓN Y RENDIMIENTO EN EL

EFICIENCIA DE USO DE RADIACIÓN Y RENDIMIENTO EN EL CULTIVO DE MAÍZ
BAJO DENSIDADES DE PLANTAS DIFERENTES
Pietrobón, M.(1)(*); Imvinkelried, H.O.(1); Gatti, E.(2).
(1)
docente-investigador FCA -UNL-, Esperanza (Santa Fe, Argentina);
(Santa Fe, Argentina); (*) e-mail: [email protected]
(2)
tesinista alumno FCA -UNL-, Esperanza
Plant density affects performance (yield) and the efficiency of resource use. In corn crop is
expected that an excessive increase in plant per unit area decreases the production and the
efficiency of use of resources presents a modification versus optimum plant density. The aim of this
study was to determine the yield and its components (number and weight of grains), in addition to
assessing changes in the radiation use efficiency (RUE) under different plants densities (PD).
Design used was in a randomized complete block with three replications to evaluate treatments: (i)
D1, low density -5.8 plants m-2-; (ii) D2, average density -7.3 plants m-2-; (iii) D3, high density -8
plants m-2-. During the growing season the intercepted photosynthetically active radiation was
measured and, at physiological maturity, RUE was calculated in grain and in total biomass (RUE_G
and RUE_B, respectively). The yield and its components were analysed. Both RUE_G as RUE_B
were higher in D3. These increases were 13.0 and 13.2 % in the RUE in grain and in biomass,
respectively. Regarding yield the best response was obtained with the D3 (11592 kg ha-1). This
indicated that the range of plant densities explored was suboptimal for this crop in this region,
given the response of "optimal" that yield presents to the increase in the number of individuals per
unit area. The greater weight of thousand kernel (P1000, g) was achieved with the lowest density
(D1 = 244 g) and the highest grains number (GN m-2) was obtained with the highest density (D3=
5124 GN m-2). The evaluated conditions determined the increase in the RUE and in the final crop
yield by increases in the number of plants per unit area. The improvement in the uptake and
utilization of radiation allowed a greater response in the final production achieved by the crop.
Palabras clave: densidad de plantas, interceptación de radiación, eficiencia de uso de radiación,
peso de granos, número de granos.
Keywords: plant density, interception of radiation, radiation use efficiency, grain weight, grain
number.
INTRODUCCIÓN
El maíz es el commodity agrícola que más se produce en el mundo. Debido a sus
cualidades alimenticias para la producción de proteína animal, el consumo humano y el
uso industrial, se ha convertido en uno de los productos más influyentes en los mercados
internacionales. De acuerdo con información del Departamento de Agricultura de Estados
Unidos, la oferta y demanda del cereal reportan tasas de crecimiento positivas y niveles
máximos históricos en los últimos siete años. La producción mundial estimada para el
2013/2014 será de 966.9 millones de toneladas.
La eficiencia de utilización de un recurso puede definirse como la acumulación de
materia seca (MS) por unidad de radiación, agua y/o nutriente absorbida y, a su vez,
localizada en los granos (Tollenaar & Lee, 2011). La densidad de plantas (D) es una de
las prácticas culturales más importantes que impactan sobre el rendimiento en grano
(Rdto). El stand de plantas afecta la arquitectura de las plantas, altera los patrones de
crecimiento y desarrollo y, posee influencia sobre la producción y partición de los
carbohidratos (Casal, 1985, citado por Sangoi, 2000).
En la actualidad, el aumento de la D es posible dado que los nuevos híbridos de maíz
presentan en general una mayor tolerancia al incremento de la misma (Sarlangue et al.,
2007). La mejora en el Rdto de estos híbridos es debido al incremento en la densidad
óptima de plantas. Las características asociadas con la tolerancia a estreses varios,
incluidas altas D y la eficiencia de captura y uso de los recursos, hacen a los genotipos
actuales más productivos. Como una consecuencia de la mayor tolerancia a altas D y el
bajo potencial de Rdto por planta, los híbridos modernos son fuertemente dependientes
de la densidad para maximizar su potencial de Rdto bajo un estrecho rango de altas
densidades (Tokatlidis & Koutroubas, 2004).
La D afecta el Rdto y la eficiencia de uso de los recursos. En el cultivo de maíz es de
esperar que ante un incremento de plantas por unidad de superficie por encima de la
óptima, la producción disminuya y la eficiencia de uso de los recursos presente una
modificación frente a una densidad de plantas óptima. Sin embargo, para la región centro
de la provincia de Santa Fe no se encuentran casos donde se analice la respuesta del
cultivo frente a estos cambios de D sobre el uso del recurso radiación. Por tal motivo se
planteó como objetivo determinar el Rdto del maíz y sus componentes (número y peso
de los granos), además de evaluar los cambios en la eficiencia de uso de la radiación
(EUR) frente a diferentes densidades de plantas.
MATERIALES Y MÉTODOS
En la región central de la provincia de Santa Fe, localidad de Manucho
(31º23’43.07’’S 60º51’57.71’’O) se sembró el 24 de septiembre de 2013 el híbrido de
maíz LT 626 VT3; bajo secano y siembra directa, a 52 cm entre hileras. Se utilizó un
diseño en bloques completos aleatorizados y tres repeticiones. Los tratamientos
evaluados fueron tres densidades de plantas: D1= densidad baja (5.8 plantas m-2); D2=
densidad media (7.3 plantas m-2); D3= densidad alta (8 plantas m-2). Se mantuvo el
cultivo libre de plagas (malezas e insectos) y enfermedades a lo largo de todo su ciclo.
A través de la ontogenia se realizó el registro de su fenología. En V6, R1 y R6 [según
la escala de Ritchie y Hanway (1982)] se realizaron mediciones de producción de
biomasa total acumulada (MS, en kg ha-1). Para ello se cortaron al ras del suelo 5 plantas
por parcela, las cuales se llevaron a estufa con circulación forzada de aire (85 ºC) hasta
su secado total y posterior registro de peso.
En V6, R1 y R3 se determinó la radiación fotosintéticamente activa interceptada y
acumulada (RFAacum); al mediodía, en días despejados, según la técnica descripta por
Gallo y Daughtry (1986). Las mediciones se realizaron con un radiómetro (Line Quantum
Sensor, modelo 250, Li-Cor). Para poder determinar la RFA interceptada (RFAint)
(expresada en %) se reemplazaron los valores obtenidos a campo en la ecuación [1(It/I0)] * 100; donde, It es la radiación registrada dentro de la canopia justo por encima
de la última hoja senescida y I0 es la radiación incidente en la parte superior de la
canopia del cultivo. La RFAacum por el cultivo se obtuvo mediante la sumatoria diaria de
los valores correspondientes a la multiplicación de la RFA incidente por la RFAint por el
cultivo a través de la ontogenia del mismo.
Al llegar a madurez fisiológica –R6- se determinó el Rdto y sus componentes (número
de granos m-2 y peso de mil granos). Los pesos fueron ajustados a una humedad de
grano de 14 %. Además, en R6, se estimó la la EUR en grano (EUR_G, en g MJ-1) y la
EUR en biomasa total (EUR_B, en g MJ-1). La EUR_G se calculó como: Rdto (g m-2) /
RFAacum (MJ m-2). La EUR_B se calculó como: MS (g m-2) / RFAacum (MJ m-2).
Los efectos de los tratamientos fueron evaluados por análisis de la varianza mediante
el software estadístico InfoStat / Profesional, versión 2008 (InfoStat, 2008). Se
efectuaron test de mínimas diferencias significativas (LSD, por sus siglas en inglés) para
la comparación de medias (α= 0.05).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Rendimiento y sus componentes
Se determinaron diferencias significativas entre los tratamientos para las variables
Rdto (P= 0.0166), NG m-2 (P= 0.0058) y P1000 (P= 0.0004) (Tabla 1).
Tabla 1. Número de granos por m2 (NG m-2), peso de mil granos (P1000, en g) y rendimiento
(Rdto, en kg ha-1) del cultivo de maíz según las distintas densidades de plantas [D1= densidad
baja (5.8 plantas m-2); D2= densidad media (7.3 plantas m-2); D3= densidad alta (8 plantas m-2)].
Análisis de varianza. Letras diferentes dentro de una misma columna indican diferencias
significativas según el test LSD (P≤ 0.05).
Tratamientos
D1
D2
D3
NG m-2
3988
C
4659
B
5124
A
P1000 (g)
243.5
A
226.2
B
223.2
B
Rdto (kg ha-1)
9710
B
10537
B
11592
A
Con respecto al Rdto la mejor respuesta se obtuvo con la D3 (11592 kg ha-1), sin
denotar diferencias entre D1 y D2 (Tabla 1). La mayor D permitió obtener en promedio
un 14.5 % de aumento en la producción final. Esto indicó que el rango de densidades de
plantas explorado estuvo por debajo del óptimo para este cultivo en dicha región,
considerando la respuesta de tipo “óptimo” que presenta el Rdto ante el incremento en el
número de individuos por unidad de superficie. Dicho efecto se sustenta por la relación
entre la tasa de crecimiento por planta (TCP) y el Rdto final logrado por el cultivo
(Andrade et al., 1996); ya que la caída en la TCP afecta el NG m-2 y, por ende, el Rdto
alcanzado.
Con relación a los componentes del Rdto, el mayor peso de mil granos (P1000, en g)
se logró con la densidad menor (D1= 243.5 g) y, el mayor número de granos (NG m-2)
fue para la densidad más alta (D3= 5124 NG m-2). Dicha situación coincide con lo
reportado en la bibliografía, donde existe una correlación directa positiva entre la D y el
NG por unidad de superficie (r2= 0.90) y una correlación negativa con el peso de los
mismos (r2= 0.79) (Figura 1, según los datos obtenidos en este ensayo).
NG m-2 = 505.71*D + 1033.7
r2 = 0.9021
300
4500
250
3500
200
P1000 (g)
NG m
-2
5500
P1000 = -9.5767*D + 298.34
r2 = 0.793
2500
150
5
6
7
8
9
-2
D (pl m )
NG m-2
P1000
-2
Figura 1. Relación entre número (NG m ) y peso de los granos (P1000, en g) con respecto a la
densidad de plantas (D, en pl m-2) para el cultivo de maíz.
El aumento en la D incrementó el NG m-2 en un 16.8 y un 28.5 % entre D1 vs. D2 y
D1 vs. D3 (Tabla 1). Mientras que el P1000 cayó en un 7.09 y un 8.34 % entre D1 vs. D2
y D1 vs. D3, respectivamente (Tabla 1). El cambio en el número de plantas afectó de
manera más importante al NG m-2.
El principal componente del Rdto es el NG m-2, quien presenta una respuesta directa
y positiva al mismo (r2= 0.94). Un incremento en el NG m-2 conllevó a un mayor Rdto del
cultivo. Por su parte, la correlación entre el P1000 y el Rdto, la cual es negativa, sólo fue
de r2= 0.47.
Eficiencia de uso de la radiación
El incremento en el número de plantas por m2 mejoró la captura y el
aprovechamiento de la RFA. Se determinaron diferencias significativas en la RFAacum
(P= 0.0014), logrando incrementos de 1.76 y 3.71 % al pasar de D1 a D2 y de D2 a D3,
respectivamente (Tabla 2).
Tabla 2. Radiación fotosintéticamente activa interceptada y acumulada (RFAacum, en MJ m-2),
eficiencia de uso de radiación en granos (EUR_G, en g MJ-1) y eficiencia de uso de radiación en
biomasa total (EUR_B, en g MJ-1) del cultivo de maíz según las distintas densidades de plantas
[D1= densidad baja (5.8 plantas m-2); D2= densidad media (7.3 plantas m-2); D3= densidad alta
(8 plantas m-2)]. Análisis de varianza. Letras diferentes dentro de una misma columna indican
diferencias significativas según el test LSD (P≤ 0.05).
Tratamientos
D1
D2
D3
RFAacum (MJ m-2)
1388
C
1412
B
1465
A
EUR_G (g MJ-1)
0.70
B
0.75
A B
0.79
A
EUR_B (g MJ-1)
1.34
B
1.43
A B
1.52
A
El mayor número de plantas por unidad de superficie permitió capturar mayor RFA y
transformarla en mayor producción de MS, tal como se mencionó en la sección anterior.
El aumento en la D (5.8 pl m-2 vs. 7.3 pl m-2 y 5.8 pl m-2 vs. 8 pl m-2) permitió
incrementar la radiación interceptada por el cultivo a través de su ontogenia (Tabla 2).
En coincidencia con lo reportado por Amanullah (2004), Caviglia et al. (2007) y
Pietrobón (2012), entre otros, quienes trabajaron con diferentes densidades y dosis de N
y pudieron determinar que la luz interceptada por la canopia del cultivo de maíz mostró
una relación positiva con la D.
Se determinaron diferencias significativas por efecto de la D para la EUR_G (P=
0.0415) y para la EUR_B (P= 0.0475) (Tabla 2). Tanto la EUR_G como la EUR_B fueron
superiores en las densidad mayores; siendo, la diferencia entre D1 y D3 de 13.0 y 13.2
% en la EUR en grano y biomasa, respectivamente. De manera similar, Contreras
Rendón et al. (2012) reportaron que cuando se aumentó la disponibilidad de N y la
densidad de población en maíz, el cultivo interceptó mayor cantidad de radiación solar (P
≤ 0.05), con lo que se obtuvo un mayor número de granos por unidad de superficie, lo
cual mejoró la EUR.
Los valores de EUR_G estimados resultaron superiores a los informados por Díaz
López et al. (2013) (0.32 a 0.48 g MJ-1) e inferiores a los presentados por Andrade et al.
(1993) (1.52 a 1.53 g MJ-1). A su vez, los datos de EUR_B son levemente menores a los
presentados por Andrade et al. (1992), los cuales fueron de 2.27, 2.77 y 2.96 g MJ-1 para
híbridos de maíz diferentes.
CONCLUSIONES
Ante las condiciones evaluadas se pudo determinar el aumento en la EUR_B, en la
EUR_G y en el Rdto final del cultivo por incrementos en el número de plantas por unidad
de superficie. La mejora en la captación y utilización del recurso radiación permitió una
mayor respuesta en la producción final alcanzada por el cultivo.
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