Altas temperaturas en maíz: respuestas fisiológicas y manejo del
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Altas temperaturas en maíz: respuestas fisiológicas y manejo del cultivo María E. Otegui Facultad de Agronomía UBA IFEVA-CONICET [email protected] Juan I. Rattalino Edreira (CONICET) y Mariano Cicchino (INTA) JORNADA DE EXTENSIÓN – UNR CONICET Rosario – 3 y 4 de julio de 2013 1 Contenidos de la presentación • Qué entendemos por altas temperaturas? marco conceptual general. • Temperaturas supra-óptimas: efectos sobre el rendimiento del maíz a través de sus determinantes fisiológicos y numéricos. Diferencias genotípicas. • Manejo del cultivo para ambientes proclives a temperaturas supra-óptimas: prevención y mitigación del estrés. • Conclusiones María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET Qué entendemos por ‘alta temperatura’? Sus efectos sobre el cultivo Fecha de Siembra Híbrido: MR110 ETAPA Tardía 20 Nov Vegetativa (pre R1) 20 Oct Llenado del grano 20 Sep Temprana 20 Ago 0 50 100 150 200 Días desde emergencia Híbrido: MR123 20 Nov 20 Oct 20 Sep 20 Ago 0 Otegui et al. (Agr.J. 1995). 50 100 150 Días desde emergencia 200 María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET Qué entendemos por ‘alta temperatura’? RG= ∫Rd × Ec × Eu × P Interpretemos su efecto final sobre el rendimiento del cultivo (RG) a través de un modelo ecofisiológico simple basado en la disponibilidad de recursos (Rd), la eficiencia de captura de recursos (Ec), la eficiencia de uso de recursos para producir biomasa (Eu) y la partición de esa biomasa hacia estructuras reproductivas (P) María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET Qué entendemos por ‘alta temperatura’? Sus efectos sobre el cultivo RG= ∫Rd × Ec × Eu × P María E. Otegui Otegui y López Pereira (2003, Prod.Granos FAUBA) FAUBA IFEVA-CONICET Respuesta general a la temperatura María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET Oct Sep Ago 1 bO bS bA Y Floración del cultivo Temperatura media 0 Tiempo desde la emergencia (d) XO XS XA Respuesta general a la temperatura Tasa de desarrollo a iniciación floral B73 × Mo17 Tasa de desarrollo 1/día 0.06 Esquema general de respuesta 1/días 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 10 20 30 TDÓPT 40 Temperatura media (°C ) TB TO TM Temperatura media (°C ) María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET Ellis et al. (Crop Sci. 1992). Temperaturas supra -óptimas supra-óptimas Generación del estrés Rattalino Edreira et al. (FCR 2011), Rattalino Edreira y Otegui (FCR 2012 y 2013) Etapas e h íbridos analizados híbridos Tres momentos, con siembras escalonadas para que coincidan en el tiempo Tres híbridos (templado, templado × tropical, y tropical): Efecto relativo al control sin calentar (%) Determinantes fisiológicos: Producción de Biomasa Radiación incidente diaria Duración del período V15-R6 Eficiencia de captura de luz Eficiencia de uso de la radiación RG= ∫Rd × Ec × Eu × P Efecto relativo al control sin calentar (%) Determinantes fisiológicos: Producción de Biomasa Producción de biomasa RG= ∫Rd × Ec × Eu × P Recurso × Eu capturado Biomasa Indice de estrés térmico para el período vegetativo tardío (V11-VT) y respuesta del cultivo al estrés RG= ∫Rd × Ec × Eu × P EUR (g MJ-1) 5.0 r2= 0.75 (P < 0.001) r2= 0.739 (P < 0.001) 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 0 500 1000 1500 2000 TTs (TO= 30 ºC) TTs: ºC > 30 ºC (base horaria) María E. Otegui Cicchino (2010, tesis MSc) y Cicchino et al. (Crop Sci. 2013) FAUBA IFEVA-CONICET Determinantes fisiológicos: Biomasa y Partición Efecto relativo al control sin calentar (%) Biomasa final Rendimiento en grano Índice de cosecha Se afecta fuertemente la partición? RG= ∫Rd × Ec × Eu × P María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET Tasa de crecimiento de espiga (g/espiga) Determinantes fisiológicos: Partición Templado Te × Tr Control: negro Calentado: blanco Tasa de crecimiento de planta (g/planta) RG= ∫Rd × Ec × Eu × P María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET Tropical No se afecta Determinantes numéricos Efecto relativo al control sin calentar (%) Número de granos Rendimiento en grano Peso de granos RG= ∫Rd × Ec × Eu × P= NG × PG María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET Causas de pérdida de granos María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET Resumen sobre los efectos del golpe de calor en la productividad del maíz 7-10 d en un periodo de 15 d (TTS: 250-2000 ºCh) 15-90% 10-42% Rendimiento en grano Biomasa a madurez = RFA interceptada x NS RFA incidente (ciclo) 0-25% EUR 8-85% x Índice de cosecha Número de granos x Peso del grano 10-50% 25-85% 0-40% x Eficiencia de intercepción TCPPC NS 25-74% Cicchino (2010, tesis MSc) y Rattalino Edreira (2013, tesis Dr). María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET ALGUNAS CONCLUSIONES Hipótesis 1 La magnitud de las pérdidas de rendimiento debidas a golpes de calor depende del momento de incidencia del estrés. Mayores pérdidas de rendimiento alrededor de floración que durante la primera mitad del llenado efectivo de grano. Hipótesis 2 Por haber sido mejorados en ambientes con elevadas temperaturas, los híbridos con germoplasma tropical presentan un mejor comportamiento al estrés por golpe de calor que el híbrido templado. Mayores caídas de rendimiento en el híbrido templado que en el resto de los genotipos Manejo para ambientes con golpe de calor María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET 19 APROXIMACIÓN EXPERIMENTAL Sitio INTA EEA Pergamino (33° 56´S, 60° 34´W) Duración 2 años (2006/07 y 2007/08) Fecha siembra 12 de diciembre Híbrido Nidera AX 842 MG CL Densidad 9 pl m-2 Fertilización 200 Kg N ha-1 Combinación factorial de dos regímenes térmicos con: Año 1 (2006/07) Año 2 (2007/08) Control Control Etefón en V11 (ETEPE) Etefón en V11 1-MCP en V16 (1-MCPDE) 1-MCP en V11 ETEPE + 1-MCPDE Etefón en V16 1-MCP en V16 María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET RENDIMIENTO Y COMPONENTES Calentamiento Año Temperatura RGP (g pl-1 ) 06/07 sin calentamiento 103 a calentamiento 72,8 b p=0,0022 Temperatura ambiente María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET RENDIMIENTO Y COMPONENTES Año 07/08 RGP (g RHC pl-1 CST Calentamiento ETH V11 Calentamiento ) sin calent calent Control 139 a 49 c ETH V11 114 b 85 b 1-MCP V11 134 a 35 c ETH V16 118 b 53 c 1-MCP V16 127 a 66 c RHC NS Temperatura p<0,0001 RHC x Temperatura p=0,0086 En condiciones de calentamiento, la aplicación temprana de etefón (V11) redujo la pérdida de rendimiento María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET Resumen de procesos afectados por estrés térmico × RHCs El golpe de calor entre V11 y panojamiento: • retrasó la dinámica de floración, tanto masculina como femenina, pero principalmente incrementó el ASI. La aplicación de ethephon redujo estos efectos negativos • provocó una disminución muy moderada (siempre menor al 21%) de la expansión de tejidos (altura y área foliar) pero muy fuerte de la capacidad fotosintética y consecuentemente la producción de biomasa. El ethephon incrementó la reducción en expansión, pero redujo sustancialmente la merma de biomasa. • no afecta sustancialmente la partición de biomasa, ya que el efecto sobre el índice de cosecha es indirecto a través de la reducción en el cuaje de granos. • La aplicación de ethephon redujo el aborto de granos, principalmente por atenuar los efectos negativos sobre la fotosíntesis y la producción de biomasa. Pero, además, por aumentar la partición de biomasa a espiga. María E. Otegui FAUBA IFEVA-CONICET Muchas gracias! Los autores agradecen el financiamiento recibido de: • AgroFresh – Rohm & Haas • CONICET (PIP 00125) • FONTAGRO 8031 • UBA (UBACyT G008) • ANPCyT (PICT 00239)
