Relación radiación solar y área foliar

Cátedra de Fisiología Vegetal – Facultad de Ciencias Agropecuarias – UNER
Protocolo Trabajo Práctico - Fecha de confección: 28-10-11
Área foliar de un cultivo y la intercepción de la radiación solar
Introducción
Del total de energía luminosa que llega al límite de la atmósfera un 52 % corresponde a
longitudes de onda del infrarrojo y un 4 % al ultravioleta, por tanto utilizables
fotosintéticamente, entre 400 y 700 nm es aproximadamente un 44 %, denominada
radiación PAR. Esta cantidad dependerá de las condiciones climáticas, de la latitud y de la
época del año. De la cantidad que llega al cultivo, una hoja puede absorber el 85 %, según
su estructura y el resto es transmitido a hojas inferiores o es reflejado. Del total de energía
que absorbe una hoja, aproximadamente el 95 % se pierde como calor de tal forma que, en
el mejor de los casos solo un 5 % es utilizado en la fotosíntesis.
En soja, a partir de la expansión de la primera hoja trifoliada se construye la maquinaria
fotosintética, principal mecanismo que interviene en la formación de las vainas y los granos.
La mayoría de los genotipos presentan una corta fase juvenil durante la cual no responden
al fotoperíodo (Shanmugasundaram y Tsou, 1978). En general a partir de V2 la planta
comenzaría a ser sensible al fotoestímulo fotoperiódico, que culminaría en el estado de
madurez fisiológica R7 (Toledo, 2010).
El área de hojas de la planta es función del número de hojas y del tamaño final de las
mismas. Con esta variable estimada en una superficie de suelo conocida en que crece el
cultivo, se estima el Índice de Área Foliar (IAF) que resulta ser un número adimensional.
Las prácticas de manejo, como densidad de plantas y fecha de siembra afectan
marcadamente el área foliar por planta.
La tasa de crecimiento del cultivo (TCC) está estrechamente relacionada a la intercepción
de radiación solar, la que a su vez depende del índice de área foliar (IAF). La tasa aumenta
a medida que aumenta el IAF hasta que alcanza un valor crítico capaz de interceptar el
95 % de la radiación solar incidente. El IAF crítico del cultivo de soja se encuentra entre
3,1 y 4,5 y depende de la estructura de la planta, la densidad de siembra y el espaciamiento
entre surcos.
El Objetivo es determinar el área foliar de un cultivo de soja y su relación con la radiación
solar interceptada.
Materiales y Métodos
a) de Campo
Bolsas de polietileno (30x35 cm) =3
Tijera de tusar
Cinta métrica
Cuadro de madera (1 m²)
Ceptómetro
Planillas para toma de datos
Cultivo de soja en estado vegetativo (V8)
b) de Laboratorio
Tijera
Escáner
Rótulos
Hojas de papel A4
Hojas de folios
Balanza
Los métodos para determinar área foliar se clasifican en no destructivos (método lineal) y
destructivos (método gravimétrico, método del escáner y software IDRISI).
Intercepción de la radiación solar y área foliar de un cultivo
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Método lineal: Se mide el ancho medio y la longitud de cada hoja. El producto de ambas
medidas, afectado por un factor de corrección, da el valor del área foliar.
Método gravimétrico: ver Manual de prácticas de fisiología vegetal (2010) A.1., p.93.
Método del escáner y software IDRISI® (Lallana, 1999): se escanean las hojas del cultivo,
se calcula un factor de corrección del escáner y se ejecuta el software IDRISI® para
determinar el área de las hojas (Manual de prácticas de fisiología vegetal (2010) A.4., p.
100)
Técnica Operatoria
a) A campo
1) Determinación de la densidad de plantas: ubicar al azar en el cultivo (ej. soja en V8) un
cuadro de madera de 1 m2 y contar el total de plantas comprendidas dentro del mismo.
2) Determinación de la altura: Sobre el 15 % del total de plantas halladas en el m² registrar
la altura desde la inserción del primer pecíolo a la parte superior del canopeo y marcarlas.
Calcular el promedio.
Seleccionar una planta representativa de ese promedio de altura para medir la radiación
solar incidente (Figura 1).
Figura 1. Planta de soja con
indicación de tres estratos de hojas
donde se midió la intercepción de la
radicación. IRC: Intercepción de la
radiación en la superficie del canopeo;
IRES: en el límite inferior del estrato
superior; IREM: medio e IREI: inferior.
3) Medición de la radiación. El promedio de altura de planta calculado se divide por tres. De
este modo se estratifica la zona superior, media e inferior de las plantas del metro cuadrado.
Sobre la planta representativa de la altura promedio registrar con el ceptómetro la radiación
a nivel de canopeo, luego la correspondiente al estrato superior (primeros 15 o 20 cm de la
planta), la del estrato medio (segundos 15 o 20 cm de la planta) y estrato inferior (últimos 15
o 20 cm de la planta). El valor se registra en µmol m-2 seg-1.
4) Los puntos 1), 2) y 3) se repiten dos veces más en distintos sitios del cultivo para
completar tres repeticiones.
Intercepción de la radiación solar y área foliar de un cultivo
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5) Extraer el 15 % de las plantas del metro cuadrado, que fueron previamente marcadas,
cortándolas a ras del suelo con tijera de tusar. Colocarlas en una bolsa de polietileno
debidamente rotulada (fecha, densidad de plantas correspondientes a ese metro cuadrado).
En total deberá llevarse al laboratorio 3 bolsas.
b) En gabinete
1) Sacar todas las plantas de una bolsa (correspondiente a 1 m²).
2) Cortar las hojas de todo el tercio superior de todas las plantas de soja.
3) Disponer las hojas del tercio superior cortadas, sobre una hoja A4 de 70 g
4) Escanear las hojas y generar el archivo correspondiente. Como es probable que se
requiera más de una hoja A4 para ubicar todas las hojas del tercio superior de las plantas se
podrán identificar y nominar los archivos de la siguiente manera: Sup_D37_H1, Sup.
D37_H2, …, siendo:
Sup = hojas del estrato superior;
D37= densidad de plantas de ese m² (en este caso: 37 plantas);
H1= primer hoja A4 en la que se ubicaron las hojas de las plantas.
H2= segunda hoja A4 en la que se ubicaron otro grupo de hojas del estrato superior.
De igual forma se procederá con las del estrato medio (en este caso se reemplaza Sup por
Med) y las del estrato inferior (se reemplaza Sup por Inf).
De la misma manera se procederá con las plantas de los otros dos metros cuadrados
reemplazando el valor de la densidad (D) por el correspondiente a cada m2.
Eventualmente se podrá determinar el área foliar por el método gravimétrico siguiendo el
protocolo A4 del Manual de Prácticas de Fisiología Vegetal (pág. 100) y realizar una
comparación entre ambos métodos ó con el método lineal por ejemplo en caso de un cultivo
de gramínea.
5) Estimación del Índice de Área Foliar (IAF): (Ver Manual de Prácticas pág. 93)
El IAF se obtendrá mediante la fórmula: IAF = dm2 hojas fotosintetizantes
dm2 de suelo
Se deberá estimar el IAF de cada estrato (superior, medio e inferior) y el IAF del cultivo.
Para la determinación del IAF del cultivo se tendrá en cuenta el AF de una planta completa y
se multiplicará por la densidad de plantas por dm2
IAF = AF pl x Nº pl dm-2
6) Estimación de la intercepción de la radiación (IR)
Se relaciona la radiación solar incidente en la superficie del canopeo del cultivo (IRC) con la
radiación que llega al límite del estrato en cuestión. De esta manera se estima la luz
interceptada por ese estrato. Si por ejemplo se pretende estimar la intercepción en el estrato
superior (IRES):
% IR = IRES x 100/IRC
donde IR: porcentaje de intercepción de radiación
Intercepción de la radiación solar y área foliar de un cultivo
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Cuadro 1. Intercepción de la radiación a nivel canopia de un cultivo (IRC); en el estrato
superior (IRES); medio (IREM) e inferior (IREI) (µmol m-2 seg-1) y porcentaje de intercepción
(%).
Radiación
IRC
IRES
IREM
IREI
µmol m-2 seg-1
% intercepción (IR)
7) Relación entre el área foliar y el porcentaje de intercepción de la radiación
Con los datos del Cuadro 1 se deberá confeccionar una gráfica que muestre la relación
entre el IAF y el porcentaje de radiación interceptada desde la superficie del canopeo hasta
el estrato inferior.
Luego interprete la gráfica y redacte las conclusiones.
Lecturas complementarias
- Andrade, F.H.; Sadras, V.O. 2002. Bases para el manejo del maíz, el girasol y la soja. Ed.
Producciones Gráficas Sirio.450 p.
- Ascón-Bieto, J.; Talón, M. 2003. “Fundamentos de Fisiología Vegetal”. Cap. 13 y 30. Ed.
Mc Graw-Hill. Interamericana. 522 p.
- Barceló Coll, J. ; Nicolás Rodrigo, G.; Sabater García, B.; Sánchez Tamés, R.1992.
“Fisiología Vegetal”. Cap. XVI. Ed. Pirámide S.A. Madrid, 662 p.
- Lallana, V.H. 1999. Medición del Área Foliar mediante escáner y software IDRISI. Rev.
FAVE 13(2):27-33
- Lallana, V.H.; Lallana, M. Del C. 2010. Manual de prácticas de fisiología vegetal. 2ª ed. Paraná: Universidad Nacional de Entre Ríos. UNER, 111 p.
- Shanmugasundaram, S., and S.C.S. Tsou. 1978. Photoperiod and critical duration for
flower induction in soybean. Crop Sci. 18:598–601.
- Sívori, E.; Montaldi, E.R.; Caso, O.H. 1980. “Fisiología Vegetal”. Cap. IV. Ed. Hemisferio
Sur. 681 p
- Tuttolomondo, G.; Rosbaco, I.; Pizzichini, N.; Coloccioni, S.; Destéfanis, C. (2008). Soja:
Incidencia de la defoliación en el rendimiento y sus componentes. Rev. Agromensaje N¨ 26.
Facultad de Ciencias Agrarias UNR. ISSN: 16698584.
- Toledo, R.E. (2010) Cultivo de soja. (Cereales y Oleaginosas, FCA-UNC) 34 p. Consultado
el 23/2/2011. Disponible en: http://www.buscagro.com/biblioteca/Ruben-Toledo/El-cultivo-desoja.pdf
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El presente Protocolo fue elaborado por el JTP Ing. Agr. Msc. José H. I. Elizalde y el Auxiliar
Alumno Nicolás Vaiman, en base a las experiencias de mediciones de campo de un
proyecto de investigación y las sugerencias y guía del Profesor Titular, Dr. Víctor Lallana.
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