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Charla Otegui

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  • 1. Bases Eco-Fisiológicas para el Manejo Orientado a la Disminución del Riesgo en Cultivos para Grano María E. Otegui Facultad de Agronomía UBA IFEVA-CONICET
  • 2. Contenidos
    • 1- Introducción: requerimientos de los cultivos para máximos rendimientos. Oferta foto-termal.
    • 2- Captura de recursos por parte de los cultivos: qué genera la demanda?
    • 3- Oferta de recursos: variaciones entre sitios y años.
    • 4- Relación Oferta-Demanda
    • 5- Ambiente, manejo y uso de los recursos
    • 6- Conclusiones
  • 3. Cosechamos Biomasa ... Transpiración plantas Escurrimiento Evaporación suelo Drenaje profundo Aporte napas CO 2 Nutrientes Agua útil
  • 4. MODELO CONCEPTUAL: Producción de biomasa y partición Rendimiento en grano Biomasa Aérea Total RFA i IAF Aparición de hojas Floración TT desde siembra Hojas visibles Fecha de siembra 24-Sep 26-Oct 28-Nov a Expansión foliar Número de hojas IAF Fecha de siembra 24-Sep 26-Oct 28-Nov 8 plantas m -2 b IAF e i fIPAR= 1 – e (- k IAF) k = 0.53 Coeficiente de atenuación de luz ( k, 0.3-0.8 ) c Eficiencia en el uso de la Radiación (EUR, 2 -4 g MJ -1 ) pendiente= EUR RFA i Biomasa aérea (g m -2 ) Floración d Indice de cosecha (IC, 0.3-0.5 ) Rendimiento (g m -2 ) e pendiente= IC Biomasa aérea (g m -2 )
  • 5. 3 6 9 12 15 18 21 24 27 Radiación Solar; Temperatura 28-May 17-Jul 5-Sep 25-Oct 14-Dec 2-Feb 24-Mar Radiación Solar (MJ/m 2 ) Temperatura media (ºC) Mz Sj IV 0 2 4 6 8 10 12 14 IAF Tr IAF (m 2 hojas/m 2 suelo) Período crítico -2 -1 Profundidad Raíces (m) Tr Mz Sj Profundidad
  • 6. 3 6 9 12 15 18 21 24 27 Radiación Solar; Temperatura 28-May 17-Jul 5-Sep 25-Oct 14-Dec 2-Feb 24-Mar 0 5 10 15 20 25 T/ha Biomasa total aérea (T/ha) Tr Mz Sj Rendimiento en grano (T/ha)
  • 7. 3 6 9 12 15 18 21 24 27 Radiación Solar; Temperatura 28-May 17-Jul 5-Sep 25-Oct 14-Dec 2-Feb 24-Mar kg N/ha; mm 0 100 200 300 400 500 600 700 Evapotranspiración del cultivo (mm) Tr N grano (kg/ha) Mz Sj N total parte aérea (kg/ha)
  • 8. Oferta Foto-termal Tiempo térmico NBA-Argentina Alta latitud (Francia) Temperatura Radiación Solar NBA-Argentina
  • 9. Oferta Fototermal En siembras de ppios Sept la temperatura >8ºC pero <15ºC, se prolonga la fase siembra-emergencia y el cultivo puede sufrir daños por heladas tardías. En siembras de ppios de Octubre las temperaturas son <15ºC, pero se reduce riesgo de heladas. Atrasos en la fecha de siembra (ppios Nov-Dic) acortan el largo del ciclo, exponen al período de floración (R1) a menores niveles de radiación y > temperatura y a daños por heladas tempranas (ciclo MR125).
  • 10. ¿De qué depende el nivel de rendimiento potencial de una localidad y fecha de siembra? Del valor de radiación solar (regula el crecimiento) y de la temperatura (modifica el largo de las etapas) alrededor de floración (R1+-15 días). En general, atrasos en la fecha de siembra implican menores Coef. Q y con ello menores rendimientos potenciales. Fecha de siembra: la estación de crecimiento
  • 11. Captura de recursos por parte de los cultivos: qué genera la demanda?
  • 12. Demanda de agua Evaporación desde las hojas Evaporación desde el suelo Intercambio de Energía R n Flujos de calor latente Flujos de calor sensible Uniones químicas Temperatura canopeo Temperatura suelo Fotosíntesis Respiración CO 2 CO 2
  • 13. Balance de Energía Cultivo de soja cobertura total Córdoba L*( T+E s ) -400 -200 0 200 400 600 Hora del día 5 10 15 20 R n W m -2 W m -2 -600 -400 -200 0 200 400 600 H
  • 14. Consumo de agua de los cultivos: factores que regulan T y E S 0 1.0 2.0 3.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 IAF 4.0 5.0 E / ET C T / ET C superficie del suelo húmeda superficie del suelo seca IAF Intercepción de radiación (%) 0 2 4 100 80 60 40 20 0 Alta cobertura Baja cobertura
  • 15. Consumo de agua de los cultivos: evolución en el ciclo T + ES Otegui (1992) 0 20 40 60 80 100 120 100 200 300 400 500 600 0 Consumo (mm) Maíz siembra temprana 0 20 40 60 80 100 120 100 200 300 400 500 600 0 Días desde emergencia Maíz siembra tardía Fl Fl ET C ET C T T E S E S ET c = Pp + R + Nf ± Esc ± D Alm– D
  • 16. Demanda atmosférica y Consumo de agua de los cultivos Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr Abr May Jun Jul Ago Sep Oct 0 2 4 8 ETP (mm/día) Gramínea perenne 1100 mm 6 Maíz 706 mm (813 mm) Remolacha azucarera 851 mm (953 mm) Tomate 648 mm (876 mm) Poroto 401 mm (569 mm) adaptado de Loomis y Connor (1992)
  • 17. Demanda atmosférica y Consumo de agua de los cultivos ET C : consumo de agua del cultivo Kc= ET C /ETP Kc : coeficiente de cultivo 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 0 50 100 150 200 Soja Trigo Días desde la siembra 0 Kc Cultivo K C Girasol 1.13 Maíz 0.99 Soja 1.04 Trigo 0.96 K c = f (cobertura, altura, rugosidad)
  • 18. Oferta de recursos: variaciones entre sitios y años.
  • 19. Oferta de agua: el clima Adecuar períodos críticos a la estación lluviosa
    • Diferentes estrategias según la especie:
    • Mantener alto nivel de agua o
    • Tolerar bajos niveles de agua transitorios
    100 0 S MF ADC (%) Climas mediterráneos con sequías terminales F S: siembra F: floración MF: madurez fisiológica climas monzónicos S F MF 100 0 ADC (%) Déficit hídrico en cualquier momento del ciclo 100 S F 0 MF ADC (%) IC= RG/BT Rendimiento Grano Biomasa Total Máximo RG 0 0.5 1.0 Proporción del ADC utilizada en prefloración Passioura (1992)
  • 20. Oferta de agua: el suelo Ratcliff et al. 1983 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Are Fran -are Fran Fran -limo Fran -arc -limo Arc Contenido Volumétrico (%) 5 20 25 40 Contenido Volumétrico (%) CC PMP ADC aprox. 120 mm por m de suelo
  • 21. Dinámica de extracción de agua: exploración del perfil Dardanelli et al. (2003) soja maíz trigo 200 girasol Días desde la siembra -250 -200 -150 -100 -50 0 0 50 100 150 Profundidad de suelo (cm) Sin impedancias físicas severas para la penetración de raíces (ej. tosca), la mayoría de los cultivos alcanza a explorar el perfil hasta ca. 2 m Contenido volumétrico de agua 0 . 05 0 . 15 0 . 25 0 . 35 CC -250 -200 -150 -100 -50 0 PMP Dicha profundidad representa al menos 200 mm de agua disponible, pero no necesariamente aprovechable por todas las especies.
  • 22. Dinámica de extracción de agua: variación entre horizontes Déficit hídrico alrededor de floración Argiudol típico Arg iudol vé rt ico H apl udol Soja Extracción de agua (%) Riego 0 - 90 20 60 Maíz Profundidad de suelo (cm) - 18 0 - 45 - 135 Otegui et al (1995) -250 -200 -150 -100 -50 0 0.00 0.03 0.06 0.09 0.12 Tasa de extracción (mm/mm d ía) Dardanelli et al. (2003) Pues la textura condiciona fuertemente la tasa de extracción.
  • 23. Aportes de napa
  • 24. Relación Oferta - Demanda
  • 25. Consumo de agua en función de la relación Oferta-Demanda 20 40 60 80 0.2 0.4 0.6 0.8 0 CC 1.0 Agua disponible para el cultivo (%) suelo Haplustol Transpiración relativa al regado PMP ADC U (4 mm/día) ADC U (8 mm/día)
  • 26. Disponibilidad hídrica y Producción Boyer (1970) Elongación (%) 0 10 20 30 0 -4 -8 -12 -16 Girasol Soja Potencial agua hoja decreciente (bares) Maíz 0 -4 -8 -12 -16 -4 -8 -12 -16 0 20 40 60 Fotosíntesis neta (mg/hora en 100 cm 2) 0 Los umbrales de sensibilidad difieren según el proceso analizado ....
  • 27. A campo ... y su impacto sobre el rendimiento en grano se acentúa en función de la oportunidad del déficit... Tasa a la que ocurre el proceso (%) Agua disponible para las plantas (%) 0 0 100 100 Transpiración (Expansión) Fotosíntesis (Biomasa)
  • 28. Consumo de agua de los cultivos y Producción de biomasa Andrade et al. (1996) 0 100 200 300 400 500 600 0 5000 10000 15000 20000 25000 Biomasa (kg/ha) Consumo (mm) EUA B,T Fl E S 0 100 200 300 400 500 500 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 20 40 60 80 100 120 140 Días desde emergencia Biomasa (kg/ha) Consumo (mm) Maíz
  • 29. Factores que modifican la EUA T CO 2 H 2 O Superficie hoja Cámara subestomática Atmósfera Planta 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 1 2 3 4 5 Transpiración (g/planta) Trigo (Heitholt, 1989) Biomasa total (g/planta) No Fertilizado Biomasa= 0.015 + 0.002 T Fertilizado Biomasa= -0.018 + 0.0034 T 20 30 40 50 60 70 80 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 DPV (kPa) EUA (B,T,c) (kg/mm) B alcarce Có rdoba P aran á P ergamino Trigo (Abbate et al. 2004) Córdoba EUA= 36 kg/mm Balcarce EUA= 73 kg/mm 0 3000 6000 9000 12000 15000 0 100 200 300 400 T C (mm) Biomasa aérea (kg/ha ) EUA DPV = 35 kg kPa/mm 0 3000 6000 9000 12000 15000 0 100 200 300 400 T C /DPV (mm/kPa)
  • 30. Déficit alrededor de floración (mm) Rinde (Tn/ha) Disponibilidad hídrica y Rendimiento en Grano Hall, 1984 Sadras y Calviño, 2001
  • 31. Disponibilidad hídrica y Rendimiento en Grano Maní déficit hídrico (Haro et al. 2008) Maíz déficit hídrico (Otegui et al. 1995; Eck 1986) Girasol déficit hídrico (Cox y Jolliff, 1986) Soja déficit hídrico (Cox y Jolliff, 1986) Cultivos Regados 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Número de Granos Relativo Rendimiento Relativo
  • 32. Ambiente, manejo y uso de los recursos
  • 33. Cuán limitada por agua está la producción? Trigo , Australia Passioura (2002) Lluvia durante la estación de crecimiento (mm) 0 200 400 600 800 0 2 4 6 8 Rendimiento en grano (T/ha) Lluvia durante la estación de crecimiento (mm) 0 200 400 600 800 0 2 4 6 8 Rendimiento en grano (T/ha)
  • 34. Caso de estudio local: girasol Grassini, Hall, Mercau (FCR, 2008) ADC i + lluvia durante el ciclo (mm) Zona abarcada en el estudio Rendimiento en grano (kg ha -1 )
    • Fuente de datos:
    • AACREA (n= 169), lotes de producción (símbolos negros)
    • Bono et al. (n= 231), microparcelas ensayos fertilización (símbolos blancos)
    EUA (RG, T) = 8 kg ha -1 mm -1 75 mm Respuesta del RG al agua disponible
  • 35. Re-análisis de resultados: Vías de pérdida de agua estimadas por simulación Evaporación del suelo (mm) Drenaje profundo (mm) Agua residual (mm) Escorrentía superficial (mm) Frecuencia estimada
  • 36. La presencia de las napas pueden tener efectos negativos o positivos sobre el rendimiento, en función de su profundidad. Oferta de Napas Nosseto et al. (2009, FCR) Profundidad de napa (m) Rendimiento relativo Rendimiento relativo Maíz Soja Trigo 2006-07 2007-08
  • 37. Interacción factores a campo: Diferencias entre ambientes y sitios Fuente: Satorre et al. , Maicero 2007 Médanos: bajo contenido hídrico inicial 0.5% de C y restricción de P Médanos Pie de loma 0 100 150 200 250 0 4000 8000 12000 16000 50 100 150 200 250 50 20% 50% 80% N disponible (kg/ha) Rendimiento en grano (kg/ha) América Junín, serie Sta. Isabel Maíz
  • 38. Las precipitaciones durante el barbecho, que anteceden a las fechas de Septiembre, lograrían cargar los perfiles sólo en años medios y húmedos ( P =47% y 72% para Argiudol-Hapludol y Haplustoles). En Octubre, P de perfil cargado : 63% y 95% para Argiudol-Hapludol y Haplustol. Fechas tardías alta probabilidad ( P >95%) de partir con perfiles cargados. (Capacidad de almacenamiento Haplustol: 211 mm y Argiduol 280mm) Barbechos Fecha de siembra y balances de agua en Pehuajo Tipos de suelo y almacenamiento de agua util
  • 39. Fecha de siembra y balances de agua en Pehuajo Oferta y demanda de agua Fechas de siembra mas tardías que ubican la floración hacia principios de Febrero presentan mejor oferta de agua alrededor de floración y menores demandas atmosféricas.
  • 40. Fecha de siembra y balances de agua en Pehuajo Consumo=T+Es= Pp +   Alm (Agua final-Agua inicial) Agua final = Consumo- Pp +Agua inicial. Agua útil = (Agua final-agua pmp )/capacidad de almacenamiento En años secos, maíces de ppios de Octubre tienen mejor alimentación hídrica que los de ppios de Septiembre. Los maíces tardíos de principios de Diciembre con floraciones en los primeros días de Febrero, tiene una menor probabilidad de déficit hídrico.
  • 41. En Pehuajó los rendimientos decrecen fuertemente hacia fin de Diciembre Maíces de secano tardíos DK 752MG 65.000pl/ha y 130 kg N/ha Maíces tardíos: ¿Hasta que fecha demorar? Otegui et al. (2002, MA)
  • 42. DK 752MG, 20/12, 65000 pl/ha Maíces tardíos vs maíz de segunda Potencial Perfil húmedo +130 kg N /ha Pehuajó 0 4000 8000 12000 16000 Rendimientos (kg/ha) Frecuencia acumulada 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Perfil húmedo sólo en sup erficie + 130 kg N /ha Perfil seco + 130 kg N /ha Rindes potenciales maíz tardío (solo limitados por radiación, temperatura) Maíz tardío (100% AU siembra) Maíz de segunda (30% AU siembra todo el perfil) Maíz de segunda (100% AU primeros 60cm y 30% profundidad) Otegui et al. (2002, MA)
  • 43. Clima Pehuajó Sep Oct Nov Dic Daño por Heladas 3% 37% Rinde Pot. (q/ha) frec.50% 160 157 145 125 Días a 27 17 12 8 emergencia Agua para sa>10mm 57%(3ra) >60% >60% >60% Perfil cargado a la sa en un Argiudol 40% 60% 100% 100% Golpe de calor (%) TempMax>35ºC 5 11 5 0.5 Consideraciones Fechas de siembra Déficit p. critico >>> >> >
  • 44. En suelos con baja carga de AU, reducir la densidad de siembra Estrategias año 2008: manejo de la densidad
  • 45. Conclusiones
    • En condiciones normales de producción, todos los cultivos extensivos se ven expuestos en algún momento de su ciclo a condiciones de demanda atmosférica que normalmente determinan una absorción de agua insuficiente para compensar las pérdidas por transpiración, dando lugar a deficiencias hídricas.
    • Estas deficiencias penalizarán más fuertemente el rendimiento en la medida que coincidan con períodos críticos para la determinación del número de granos
    • Salvo situaciones muy extremas, la productividad de los cultivos raramente está condicionada por un único factor. Por el contrario, factores múltiples interactúan de un modo complejo, determinando que los estreses operen secuencial o simultáneamente.