Crecimiento d

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