Crecimiento de los cultivos - Facultad de Ciencias...

Crecim iento de losCrecim iento de loscultivoscultivos

Un enfoque ecofisiológico del crecimiento de loscultivos y la determinación del rendimiento

BR

EC

HA

POTEN

CIA

L

REAL RENDIMIENTOS

AUMENTOSDE

RENDIMIENTO• MEJORA

EN ELMANEJO

• MEJORAGENETICA•• MAYOR TOLERANCIA• MAYOR POTENCIAL• MAYOR ESTABILIDAD

•• MAYOR PRODUCCION• MAYOR EFICIENCIA

MARCO CONCEPTUALMARCO CONCEPTUAL

REND = RAD * %RI * DAF * EUR * HI

Según componentes ecofisiológicos

Según componentes numéricos delrendimiento

REND = plantas m-2 * EPP * GPE * PGREND = 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

Ejemplo: MaízEjemplo: Maíz

Radiación incidenteRadiación incidente

Latitud Latitud

Época del añoÉpoca del año

Longitud del cicloLongitud del ciclo

Gifford et al., 1984

Longitud de onda no absorbida por pigmentosfotosintéticos (50 - 55%) UV/IR

PAR

No interceptada debido al crecimiento tempranoo incompleta cobertura (60 - 70%)

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%)

Radiación globalanual

RA

DIA

CIO

N S

OL

AR

ESTACION DE CRECIMIENTO

0

MAX

Mj/m2 día

TEMPERATURARADIACIONSOLAR

21 DIC

RADIACION SOLAR Y TEMPERATURA

meses

TE

MPE

RA

TU

RA

0

MAX

°C

Eficiencia de intercepción (ei):Eficiencia de intercepción (ei):Será máxima cuando se alcanceSerá máxima cuando se alcanceel IAF críticoel IAF crítico

Factores que la afectan:Factores que la afectan:

• Especie y cultivar• Especie y cultivar

• Desarrollo del cultivo (temperatura)• Desarrollo del cultivo (temperatura)

• Arquitectura del canopeo (densidad y arreglo espacial)• Arquitectura del canopeo (densidad y arreglo espacial)

• Agua y nutrientes• Agua y nutrientes

% d

e in

terc

epci

ón d

era

diac

ión

95 %

Tasa

de

crec

imie

nto

del c

ult

ivo

(g m

-2 d

-1)

TCC

Floración

Mat

eria

sec

aac

um

ula

da (

g m

-2 d

-1)

Días desde emergencia

IAF críticoIAF crítico

Índi

ce d

e ár

ea f

olia

r

Gardner et al., 1985

IAF

Rad

iaci

ónin

terc

epta

da (%

)

Radiacióninterceptada (%)

TCCIAF

TCC

(%)

Relación entre radiacióninterceptada, IAF y

TCC en soja.Gardner et al., 1985

Días

Núm

ero

de h

ojas

Días

Áre

a fo

liar p

or p

lant

a7 ºC

7 ºC

11 ºC

11 ºC

15 ºC

15 ºC20 ºC

20 ºC

Temperatura y establecimientode canopeos

Fecha de siembra y eficiencia deintercepción en maíz (6 pl m-2)

octubre diciembreenero

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 50 100 150Días desde emergencia

Frac

ción

de

inte

rcep

ción

Luque, 1994

Área foliar por planta

MaízSorgoSojaAvenaPta ha-1 2.500.000 380.000 150.000 60.000

IAF 3,56,74,2 4,2

Áre

a fo

liar p

or p

lant

a (d

m2 )

0

70

60

50

40

30

20

10

Gardner et al., 1985

Arquitectura foliar (Minguez, 1993)

70 cm70 cm 50 cm50 cm

Densidad de plantas y distancia entreDensidad de plantas y distancia entresurcos en soja surcos en soja (Shibles y Weber, 1966)

IAF crítico Días hastaIAF crítico

Densidad de plantas*

(pl ha-1) m2/m2 días

123000 3,1 61247000 3,6 57

490000 4,0 52* Distancia entre surcos: 50 cm

Distancia entre surcos**

(cm)

12,5 3,6 5325 3,6 5550 3,6 57

100 4,2 66

** Densidad de plantas: 247000 pl ha-1

Intercepción de radiación

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 25 50 75 100 125 150Días desde emergencia

Frac

ción

de

inte

rcep

ción

de

RFA

TRIGO

Riego

Secano

Cantarero, 2000

Efecto del N sobre el área foliar

Días desde la siembra

Supe

rfic

ie d

e ho

ja (c

m2 )

N1

N2

N5N4

N3

N1 ...N5 : dosis crecientes de N

Eficiencia en el uso de la radiaciónEficiencia en el uso de la radiación(EUR)(EUR)

RFA absorbida ciclo(Mj m-2)

Mat

eria

sec

a to

tal (

g m

-2)

Qué es la

Eficiencia de Uso de la Radiación (EUR)?

Biomasa producida (g m-2)

Radiación absorbida (Mj m-2)

Eficiencia en el uso de la radiaciónEficiencia en el uso de la radiaciónEficiencia en el uso de la radiaciónEficiencia en el uso de la radiaciónEficiencia en el uso de la radiaciónEficiencia en el uso de la radiaciónEficiencia en el uso de la radiaciónEficiencia en el uso de la radiación

• Tipo de metabolismo (C3 vs. C4)•• Tipo de metabolismo (C Tipo de metabolismo (C33 vs. C vs. C44))

Especie:Especie:Especie: • Composición química de loscompuestos almacenados•• Composición química de los Composición química de loscompuestos almacenadoscompuestos almacenados• Arquitectura del canopeo•• Arquitectura del canopeo Arquitectura del canopeo

Cultivar:Cultivar:Cultivar: • Tasa fotosintética•• Tasa fotosintética Tasa fotosintética• Arquitectura del canopeo•• Arquitectura del canopeo Arquitectura del canopeo

TemperaturaTemperaturaTemperatura • Fotosíntesis y respiración•• Fotosíntesis y respiración Fotosíntesis y respiración

Otros factores:Otros factores:Otros factores: • Agua y nutrientes•• Agua y nutrientes Agua y nutrientes

• Estado fenológico•• Estado fenológico Estado fenológico

Tasa de crecimiento del cultivo (TCC), RFAiacumulada en la estación de crecimiento y

eficiencia de uso de la radiación (EUR)

Cultivo TCC RFAi EURg m-2 d-1 Mj m-2 g Mj-1

Maíz 36,5 710 3,43Sorgo 32,1 805 2,46

Girasol 21,1 593 2,18Maní 17,5 920 1,15Soja 18,0 1,74

Cantarero y col, 1997

Radiación interceptada(Mj m-2)

Mat

eria

sec

a (g

m-2

)

Maíz

GirasolSoja

Andrade, 1993

Calidad de la biomasa producidaCalidad de la biomasa producida

Con 1 gramo de glucosa se obtienenCon 1 gramo de glucosa se obtienen:

0,83 g de almidón0,33 g de aceite0,41 g de proteínas

Requerimientos de glucosaRequerimientos de glucosapara la prodcción de granopara la prodcción de grano

(g glucosa / g grano)(g glucosa / g grano)

Maíz: 1,4Girasol: 2,4

Soja: 2,0

Arquitectura foliar (Minguez, 1993)

2.02.22.42.62.83.03.23.43.63.84.0

15 16 17 18 19 20 21Temperatura (ºC)

EUR

(g M

j-1)

MaízGirasolSoja

0 -4Potencial agua de hoja

Foto

sínt

esis

(%)

Andrade et al., 2000

Condición hídrica sobrela fotosíntesis

0 -4

Expa

nsió

n fo

liar (

%)

Potencial agua de hoja

Partición de asimiladosPartición de asimilados

CRECIMIENTORENDIMIENTORENDIMIENTO

INDICE DE COSECHA

Manejo

El El El El El El El El índice de cosechaíndice de cosechaíndice de cosechaíndice de cosechaíndice de cosechaíndice de cosechaíndice de cosechaíndice de cosecha depende de la cantidad y depende de la cantidad y depende de la cantidad y depende de la cantidad y depende de la cantidad y depende de la cantidad y depende de la cantidad y depende de la cantidad yactividad de los destinos reproductivosactividad de los destinos reproductivosactividad de los destinos reproductivosactividad de los destinos reproductivosactividad de los destinos reproductivosactividad de los destinos reproductivosactividad de los destinos reproductivosactividad de los destinos reproductivos

Factores que lo afectanFactores que lo afectan! Ambientales Ambientales Ambientales Ambientales

a- Radiación (mayor fotosíntesis)- Radiación (mayor fotosíntesis)- Radiación (mayor fotosíntesis)- Radiación (mayor fotosíntesis)b---- Temp Temp Temp Temp.: mayor velocidad de desarrollo (menor .: mayor velocidad de desarrollo (menor .: mayor velocidad de desarrollo (menor .: mayor velocidad de desarrollo (menor RintRintRintRint, , , ,

menor duración período crítico)menor duración período crítico)menor duración período crítico)menor duración período crítico)c- Disponibilidad hídrica y - Disponibilidad hídrica y - Disponibilidad hídrica y - Disponibilidad hídrica y nutricionalnutricionalnutricionalnutricional

! Competencia Competencia Competencia Competencia intraplantaintraplantaintraplantaintraplantaa- Vegetativa - Vegetativa - Vegetativa - Vegetativa vs Reproductivavs Reproductivavs Reproductivavs Reproductivab---- Dominancia apical Dominancia apical Dominancia apical Dominancia apical

! Competencia entre plantas (densidad Competencia entre plantas (densidad Competencia entre plantas (densidad Competencia entre plantas (densidad poblacionalpoblacionalpoblacionalpoblacional))))! Fecha de siembra Fecha de siembra Fecha de siembra Fecha de siembra! Interacción fecha x densidad de siembra Interacción fecha x densidad de siembra Interacción fecha x densidad de siembra Interacción fecha x densidad de siembra

0

500

1000

1500

2000

2500Biomasa totalRendimiento

Maíz(0,45)

Sorgo(0,44)

Girasol(0,26)

Maní(0,47)

Ren

dim

ient

o (g

m-2

)Cantarero et al., 1996

Rendimiento en grano y biomasa total

Partición de asimiladosPartición de asimiladosPartición de asimiladosPartición de asimiladosMinguez, 1994

NUMERO DEGRANOS

PESO DELGRANO

INDICE DECOSECHA =

RENDIMIENTO EN GRANO

CRECIMIENTOTOTAL

ACTIVO CRECIMIENTO ACTIVO CRECIMIENTO DURANTE LADURANTE LA

ETAPA CRITICAETAPA CRITICADE FIJACION DE GRANOSDE FIJACION DE GRANOS

ACTIVOACTIVOCRECIMIENTOCRECIMIENTODURANTE ELDURANTE EL

LLENADOLLENADO

Días desde antesis

Peso

del

gra

no

Diferenciación yexpansión

Deposición dereservas Maduración

PS

Disponibilidad de asimilados para elcrecimiento de los granos

1:1

40 80 140100 12020 6000

40

20

30

10

60

50

Fuente potencial/grano (mg)

Peso

por

gra

no (m

g)

Fuente por grano (mg grano-1)

Peso

por

gra

no (m

g)

0 100 200 300 4000

100

200

300

4001:1

TrigoTrigo MaízMaíz

Relación fuente/destino

Peso del grano y Temperatura

15

20

25

30

35

40

10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura media

Peso

por

gra

no

BalcarceBs.As.Pergamino

Rend Rend Rend Rend = = = = Rinc Rinc Rinc Rinc x x x x ei ei ei ei x x x x ec ec ec ec x x x x epepepep

! Latitud Latitud Latitud Latitud! Genotipo Genotipo Genotipo Genotipo! Fecha de siembra Fecha de siembra Fecha de siembra Fecha de siembra! Exposición Exposición Exposición Exposición

Momento y duración del crecimientoMomento y duración del crecimientoMomento y duración del crecimientoMomento y duración del crecimiento((((temptemptemptemp., ., ., ., fotoperfotoperfotoperfotoper.).).).)

Rinc Rinc Rinc Rinc

! IAFIAFIAFIAF crítico: 95 % de crítico: 95 % de crítico: 95 % de crítico: 95 % de intercepción intercepción intercepción intercepción - -máxima - -máxima - -máxima - -máxima TCCTCCTCCTCC! Inciden sobre Inciden sobre Inciden sobre Inciden sobre eieieiei::::

a- Especie- Especie- Especie- Especieb- Cultivar (- Cultivar (- Cultivar (- Cultivar (TbTbTbTb, , , , DAFDAFDAFDAF, k), k), k), k)c- Densidad - Densidad - Densidad - Densidad poblacionalpoblacionalpoblacionalpoblacionald- Arreglo espacial- Arreglo espacial- Arreglo espacial- Arreglo espacial

eieieiei

!Factores que la afectan:Factores que la afectan:Factores que la afectan:Factores que la afectan:a- Especie (C3 - Especie (C3 - Especie (C3 - Especie (C3 vs vs vs vs C4, k, composición C4, k, composición C4, k, composición C4, k, composición lipoproteicalipoproteicalipoproteicalipoproteica))))b- Cultivar (k, tasa fotosintética, relación fuente/destino)- Cultivar (k, tasa fotosintética, relación fuente/destino)- Cultivar (k, tasa fotosintética, relación fuente/destino)- Cultivar (k, tasa fotosintética, relación fuente/destino)c- Temperatura (fotosíntesis, respiración)- Temperatura (fotosíntesis, respiración)- Temperatura (fotosíntesis, respiración)- Temperatura (fotosíntesis, respiración)

ecececec

epepepep ! Qué es? Qué es? Qué es? Qué es?! Qué la determina?: cantidad y actividad de destinos Qué la determina?: cantidad y actividad de destinos Qué la determina?: cantidad y actividad de destinos Qué la determina?: cantidad y actividad de destinos!Qué determina la cantidad y actividad de destinos?: asimiladosQué determina la cantidad y actividad de destinos?: asimiladosQué determina la cantidad y actividad de destinos?: asimiladosQué determina la cantidad y actividad de destinos?: asimilados! En qué momento?: períodos críticos En qué momento?: períodos críticos En qué momento?: períodos críticos En qué momento?: períodos críticos

Factores que afectan la disponibilidad de asimilados y la particiónFactores que afectan la disponibilidad de asimilados y la particiónFactores que afectan la disponibilidad de asimilados y la particiónFactores que afectan la disponibilidad de asimilados y la partición

! Ambientales Ambientales Ambientales Ambientalesa- Radiación (mayor fotosíntesis)- Radiación (mayor fotosíntesis)- Radiación (mayor fotosíntesis)- Radiación (mayor fotosíntesis)b---- Temp Temp Temp Temp.: mayor velocidad de desarrollo (menor .: mayor velocidad de desarrollo (menor .: mayor velocidad de desarrollo (menor .: mayor velocidad de desarrollo (menor RintRintRintRint, , , ,

menor menor menor menor duración período crítico)duración período crítico)duración período crítico)duración período crítico)c- Disponibilidad hídrica y - Disponibilidad hídrica y - Disponibilidad hídrica y - Disponibilidad hídrica y nutricionalnutricionalnutricionalnutricional

! Competencia Competencia Competencia Competencia intraplantaintraplantaintraplantaintraplantaa- Vegetativa - Vegetativa - Vegetativa - Vegetativa vs Reproductivavs Reproductivavs Reproductivavs Reproductivab---- Dominancia apical Dominancia apical Dominancia apical Dominancia apical

! Competencia entre plantas (densidad Competencia entre plantas (densidad Competencia entre plantas (densidad Competencia entre plantas (densidad poblacionalpoblacionalpoblacionalpoblacional))))! Fecha de siembra Fecha de siembra Fecha de siembra Fecha de siembra! Interacción fecha x densidad de siembra Interacción fecha x densidad de siembra Interacción fecha x densidad de siembra Interacción fecha x densidad de siembra