Curso Procesos fisiolgicos del crecimiento y desarrollo de los cultivos

Economa del Carbono Parte 1Produccin Vegetal - FAUBA

Mara Elena Otegui

Esta entrega est dedicada a la primera parte de la unidad Economa del Carbono de la materia Produccin Vegetal de la carrera de Agronoma.1

ContenidosNiveles de Produccin. Factores que limitan el crecimiento en cada nivel.Modelo ecofisiolgico para interpretar la produccin: oferta, captura y uso de recursosCaptura de luz por los cultivos: Generacin y senescencia del rea foliar rea foliar y eficiencia de intercepcin de luz

Para su desarrollo utilizaremos como material de referencia la Gua de TP titulada Economa del Carbono, que se encuentra disponible en la cartelera de la asignatura.En esta primera parte abordaremos los siguientes contenidos: en primer lugar definiremos conceptualmente los niveles de produccin y los factores que limitan el crecimiento en cada nivel.luego definiremos el modelo ecofosiolgico que utilizaremos para interpretar la produccin, basado en la captura y uso de recursosY para cerrar esta entrega analizaremos la generacin y senescencia del rea foliar por parte de los cultivos, discutiendo los factores que afectan estos procesos y el modelo que utilizaremos para predecir la eficiencia de intercepcin de luz a partir del rea foliar.En prximas entregas continuaremos con la eficiencia en el uso de la luz para producir biomasa y la distribucin de esta ltima entre los distintos rganos en crecimiento.2

PotencialAlcanzableLogrado

3.65.07.5Niveles de Produccin de trigoMedidas de Proteccin del rendimiento

Medidas de Aumento del rendimiento

Factores reductores

Factores limitantes

Factores definitorios-Malezas-Enfermedades-Insectos-Granizo, etc.- Antecesor-Agua-Nutrientes Nitrgeno FsforoTon.ha-1-CO2-Radiacin-Temperatura-Genotipo-Fecha de sbraVan Ittersum y Rabbinge (FCR 1997)Niveles de produccin y factores limitantes

3Hace algunos aos, van Ittersum y Rabbinge propusieron interpretar la determinacin del rendimiento de un cultivo (en este caso de trigo) segn niveles de produccin. Distinguieron as tres niveles (potencial, alcanzable y logrado), cada uno regulado por un conjunto diferente de factores (definitorios, limitantes y reductores), ms o menos modificables por los productores. As, el rendimiento potencial es el que se alcanza sembrando en fecha recomendada un genotipo adaptado a la regin de inters y en ausencia de restricciones biticas y abiticas. En estas condiciones, el rendimiento depender de la combinacin particular de radiacin y temperatura de cada ambiente, ya que el dixido de carbono no se considera una variable manipulable. Estos factores se describen como definitorios.En general, la mayora de los productores no exploran este nivel de rendimiento, ya que la mayor parte de la produccin agropecuaria se realiza en condiciones de secano (es decir sin riego). Consecuentemente, los rendimientos mximos se ubican en el nivel descripto como alcanzable, el cual se halla modulado por la oferta de agua y nutrientes. En condiciones reales de produccin pueden existir mermas adicionales del rendimiento provocadas por factores biticos no controlados o por otros factores que escapan al control del productor (como granizo o sustancias contaminantes). Estas mermas dan lugar a rendimientos reales o logrados por debajo de los alcanzables.

En cualquiera de los tres niveles, el rendimiento del cultivo depender de la biomasa area total producida y de la proporcin de la misma que se encuentre en los rganos de cosecha al llegar la madurez. Esta proporcin se conoce como Indice de Cosecha.RENDIMIENTOen GRANOBiomasa Total Area a MadurezINDICE DE COSECHA

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Cmo se modula la produccin de biomasapor parte del cultivo?

CRECIMIENTO Eficiencia de captura

Eficiencia en el usoCon las prcticas de manejo afectamosestas variablesRecursos disponibles

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CRECIMIENTO RADIACION INCIDENTE= eiEURxx latitud poca del ao heliofana genotipo (largo de ciclo)TemperaturaFotoperodoRendimiento potencial: crecimiento modulado por el recurso luz

6En ausencia de restricciones hdrico nutricionales, entendemos al crecimiento modulado por la oferta del recurso luz, o sea por la radiacin solar disponible en un ambiente determinado, Por la eficiencia del cultivo para interceptarla y Por la eficiencia para utilizar la radiacin interceptada en la produccin de biomasa (representativa de la capacidad fotosinttica del canopeo).

En cuanto a la oferta del recurso radiacin, la misma se encuentra afectada por numerosos factores..

Distribucin de la radiacin solar incidente sobre la superficie terrestre(en kcal cm-2 ao-1)

7Comencemos por algunos aspectos generales pero muy importantes de recordar para entender las variaciones zonales y temporales en la oferta del recurso radiacin.La posicin de la tierra respecto al sol, tanto por la latitud como por su movimiento de translacin, condicionan la oferta de radiacin sobre la superficie terrestre, siendo en trminos generales superior en las bajas latitudes (es decir en la zona intertrpicos) que en altas latitudes (es decir hacia los polos terrestres). No obstante, como se puede observar en este esquema, los sitios de mxima cantidad de radiacin solar acumulada durante el ao corresponden a algunos desiertos que se ubican en zonas inmediatamente aledaas a los trpicos.

05101520253035400102030405060Latitud SurRadiacin directa (MJ m-2 d-1)

Jun-22

May-21

Abr-16

Mar-21

Feb-23

Ene-21

Dic-22Variacin de la radiacin solar con la latitud y la estacin del ao

8No obstante, cuando se analizan los valores en forma diaria o instantnea, los mayores niveles de radiacin solar incidente sobre la superficie terrestre corresponden a latitudes intermedias (30-50 ) durante el solsticio de verano, como se observa en esta figura para el hemisferio sur.Esto se debe al resultado final entre cantidad de radiacin incidente, ngulo solar y duracin del da.A medida que transcurre el tiempo hacia el solsticio de invierno y aumenta la latitud, los valores de radiacin solar incidente diaria se desploman hacia niveles muy bajos.

Oferta de radiacin solar para el territorio de Argentina

A una misma latitud, sin embargo, existen variaciones importantes en la cantidad de radiacin percibida por la superficie terrestre, provocadas por la mayor o menor nubosidad de cada ambiente. Este efecto es capturado por la heliofana, que mide la cantidad de horas con radiacin solar directa. Como se observa en esta figura para nuestro pas, el promedio anual de horas de sol aumenta de este a oeste.9

Tollenaar (1983)Canad (42N)

12345Radiacin Solar Incidente (cal cm-2 da-1)Temperatura (C)0

IAF (m2 m-2)

TrigoprimaveralE F M A M J J A S O N DOferta del recurso y rendimiento potencial

Maz

An sin considerar limitaciones hdricas ni nutricionales, los aspectos mencionados, en combinacin con los requerimientos trmicos propios de cada especie, establecern en cada sitio las posibilidades para un mayor o menor aprovechamiento posible del recurso radiacin solar.As, en un ambiente de alta latitud como el aqu representado, un trigo primaveral sembrado temprano en primavera generar una superficie foliar (en m2 de hojas por m2 de suelo) cuyo valor mximo se alcanzar en floracin y coincidir con la mxima oferta de radiacin solar durante el soslticio de verano. Consecuentemente, el llenado de los granos tendr lugar con niveles altos de radiacin incidente.Un cultivo estival como el maz, en cambio, que en estos ambientes recin puede sembrarse cuando la temperatura alcanza un nivel adecuado tarde en primavera, ubicar la floracin y consecuentemente su mayor superficie foliar una vez superado el solsticio de verano, dando lugar al llenado de los granos con radiaciones solares fuertemente declinantes.10

Oferta del recurso y rendimiento potencialE F M A M J J A S O N D

Radiacin Solar Incidente (cal cm-2 da-1)FloracinTrigoInvernalTrigoPrimaveral

123450

IAF (m2 m-2)

En estos ambientes, la situacin es an ms ventajosa para las versiones invernales de cultivos inverno-primaverales como trigo, colza o cebada, que se siembran temprano en otoo y retoman rpido el crecimiento al terminar el invierno. En estos casos, las etapas de floracin y llenado de los granos se superpone an mejor con las altas ofertas de radiacin. Es importante destacar que esta estrategia de produccin es posible por la ausencia de temperaturas elevadas al final de la primavera y ppio del verano que puedan representar una restriccin al cuaje y llenado de los granos.11

Radiacin Solar (MJ/m2)Temperatura media (C)

Radiacin Solar; TemperaturaIAF

IAF (m2 hojas/m2 suelo)Otegui et al. (Mundo Agro 2006)

69121518212427

024628-May17-Jul5-Sep25-Oct14-Dec2-Feb24-Mar

Tr//

MzSj Oferta del recurso y rendimiento potencial

12En las condiciones del hemisferio sur, como nuestro pas o Australia, la marcha de la temperatura modifica sustancialmente los perodos para la realizacin de los cultivos as como los cultivares a utilizar.En el caso de trigo, como ya habamos comentado en la unidad Fenologa, se utilizan predominantemente cultivares de tipo mediterrneo, que se siembran a fin del otoo o ppio del invierno y ubican su mayor rea foliar y la fecha de floracin en primavera, variando latitudinalmente esta fecha hacia ms temprano al norte y ms tarde al sur en relacin con el riesgo de heladas tardas. Esta estrategia no explora los mayores niveles de radiacin, pero floraciones ms tardas ubicaran las etapas definitorias del rendimiento y el llenado de los granos con temperaturas demasiado elevadas, que acortan las etapas del ciclo (disminuyendo entonces el tiempo para capturar luz) y expondran al cultivo a un mayor riesgo de mermas de rendimiento por temperaturas supra-ptimas.Los cultivos de verano, en cambio, se pueden sembrar desde muy temprano en primavera, lo cual les permitir ubicar los mayores niveles de superficie foliar y los momentos de determinacin del rendimiento en coincidencia con las mayores ofertas del recurso radiacin.Las diferencias descriptas entre regiones explican el por qu de las diferencias en rendimiento potencial entre ambientes, que es muy superior para los cultivos de invierno en ambientes de alta latitud como los europeos respecto a los de ms baja latitud del hemisferio sur (como Argentina o Australia), mientras lo opuesto ocurre entre estos sitios para los cultivos de verano.

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