PRINCIPIOS ASOCIADOS A LAS RESPUESTAS DE LOS CULTIVOS AL MEDIOAMBIENTE

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María del Pilar Soto Rojo
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1 PRINCIPIOS ASOCIADOS A LAS RESPUESTAS DE LOS CULTIVOS AL MEDIOAMBIENTE Edmundo Acevedo H. Profesor Titular Universidad de Chile Diciembre

2 1.- Los cultivos se pueden estudiar a diferentes niveles de organización: comunidad,plantas,órganos, célular y molécular. Las respuestas expresadas a un nivel pueden expresarse en forma diferente o más compleja a otro nivel.

3 Los estudios a niveles bajos de organización son útiles para descubrir mecanismos celulares o moleculares de adaptación y para desarrollar criterios de selección en mejoramiento ya que estan más cercanos a la acción de los genes. Estudios a niveles altos de organización son útiles para entender efectos de cultivares o prácticas de manejo sobre la productividad y sustentabilidad de los sistemas.(la productividad se determina a nivel de comunidad.) Ejemplos. Cambios en la apertura estomática (nivel de órgano) pueden tener poco efecto sobre la transpiración de un cultivo ya que la transpiración de las hojas influencia el medio de la canopia (aumenta la humedad del aire) y existe una capa límite del cultivo. La transpiración depende más de la incidencia de radiación solar.

Estudios a niveles altos de organización son útiles para entender efectos de cultivares o prácticas de manejo sobre la productividad y sustentabilidad de los sistemas.

4 Incorporación de un gen que da tolerancia al calor (A.E.Hall 2002). Nivel celular: mantención de la estabilidad de membrana a alta temperatura. Nivel órgano: mayor número de flores fecundadas a alta temperatura. Nivel planta: enanismo y mayor producción a altas temperaturas nocturnas. Nivel cultivo: mayor productividad con espaciamiento cercano de las plantas

Nivel órgano: mayor número de flores fecundadas a alta temperatura.

5 2. Las respuestas de los cultivos al medioambiente estan moduladas por factores limitantes y por efectos sinérgicos. FACTOR PRODUCCIÓN (Kg MS / ha año) Lluvia 500 mm Riego optimo Fertilización s / riego Riego + Fertilización

FACTOR PRODUCCIÓN (Kg MS / ha año) Lluvia 500 mm 2.

6 3. Al estudiar los efectos del medioambiente sobre los cultivos se debe tener claridad cual es la causa y cual es el efecto, la fuente y el destino. Es común, por ejemplo, que se piense que la producción de trigo está limitada por la fotosíntesis en la etapa de crecimiento del grano. Sin embargo es la magnitud del destino (número de granos cuajados) la que determina la producción de granos. Alta fotosíntesis durante el crecimiento de la espiga aumenta el destino y el rendimiento.

Es común, por ejemplo, que se piense que la producción de trigo está limitada por la fotosíntesis en la etapa de

7 4.-La adaptación de las plantas a diversos medioambientes esta determinada por complejos mecanismos de optimización que maximizan su eficiencia. Existen complejas optimizaciones y armonía entre los diferentes órganos y procesos de las plantas (lo mejor no es siempre lo más rápido ni lo más grande y en verdad estos caracteres tienen poca relevancia en el mejoramiento.ej. Tamaño de la espiga y rendimiento, magnitud del sistema radical, optimización de la abertura de los estomas). La adaptación (en particular a la situación de cultivo) requiere que los sistemas de las plantas sean eficientes en (término de las relaciones costo / beneficio). Ej.Teoría de optimización en la apertura de los estomas.

caracteres tienen poca relevancia en el mejoramiento.ej. Tamaño de la espiga y rendimiento, magnitud del sistema radical, optimización de la abertura de los estomas).

8 La expresión de caracteres adaptativos cuantitativos depende de: - Medioambiente de destino (ej. Profundidad de raices). - Características genéticas. - Plasticidad del carácter. (Adaptación amplia, ej. macollos)

Profundidad de raices). - Características genéticas.

9 5. Las respuestas de los cultivos al medioambiente estan determinadas por influencias genéticas y ambientales. Genotipo. Determinado por un conjunto de caracteres heredables. define el rango de comportamiento de una planta. Fenotipo.Es la planta que produce un genotipo. Resulta de la Interacción de los caracteres genotípicos con el medio que la planta vive.

define el rango de comportamiento de una planta. Fenotipo.

10 Cuando se cultivan genotipos en diferentes medioambientes el rendimiento queda determinado por los siguientes efectos: - genéticos (g) - ambientales (a) - interacción (g x a)

11 EJEMPLO Rendimiento Kg / ha Sitio A Sitio B Media Nuevo Cultivar Cultivar Actual Diferencia (g) 200 Media Diferencia (a) 800 Interacción = 600

800 3.000 2.900 Diferencia (g) 200 Media 2.600 3.

12 PRINCIPIOS ASOCIADOS AL USO DEL AGUA POR LAS PLANTAS. 1.- Existe una relación lineal entretranspiración y Biomasa producida.la pendiente varía con el tipo de metabolismo (C 3 ~2.5 g / l ; C 4 ~4-5 g / l ; CAM ~ 25 g / L ) 2. - La transpiración es función de la fracción del suelo cubierta por las plantas. ET = E + T Una rápida cubierta del suelo por las plantas disminuye la evaporación directa desde el suelo.

$- La transpiración es función de la fracción del suelo cubierta por las plantas.$

13 3.- La eficiencia del uso del agua (EUA) es inversamente proporcional al déficit de presión de vapor (dpv) de la atmósfera. 4.- La EUA depende fundamentalmente del tipo de carboxilación y metabolismo (C 3, ; C 4 ; CAM ) y de la composición de los productos (Proteinas, lípidos, H de C ). 5.- El Indice de cosecha es función de la biomasa producida en pre y post antesis y de la remobilización de los asimilados de preantesis a la fracción cosechada

- La EUA depende fundamentalmente del tipo de carboxilación y metabolismo (C 3, ; C 4 ; CAM ) y de la

14 Principios asociados al rendimiento potencial de los cultivos anuales. El rendimiento depende fundamentalmente del número de estructuras reproductivas a cosecha. El número de estructuras reproductivas a cosecha se determina en un período que va de días antes de floración a días después de floración. En este período la formación de estructuras reproductivas está determinado por la fuente. Durante este período diferentes estreses abióticos actúan disminuyendo la eficiencia en el uso de la radiación, bajando el número de estructuras reproductivas y por lo tanto el rendimiento.

El número de estructuras reproductivas a cosecha se determina en un período que va de 20-30 días antes de floración a 10-20 días después de

15 TIPOS DE RESPUESTAS DE LOS PROCESOS DE LAS PLANTAS AL MEDIOAMBIENTE. 1. Cuantitativas reversibles. Ej Cambios en Ps ocacionados por cambios en radiación. 2. Fenológicas. 3. Irreversibles a estreses en medios extremos.ej.sequía, temperaturas extremas. La respuesta depende de la intensi dad, tasa de imposición del estrés y duración. 4. Aclimatación. El fenotipo se ajusta a cambios en el medio en una forma adaptativa. Ej. Un estrés suave hace que la planta se haga más resistente.

sequía, temperaturas extremas. La respuesta depende de la intensi dad, tasa de imposición del estrés y duración. 4.

16 APROXIMACIONES EXPERIMENTALES 1. Uso de medioambientes diferentes en ubicaciones y / o estaciones contrastantes (ensayos en multiples localidades). 2. Diferentes medioambientes en el mismo campo con tratamientos que cambian factores ambientales específicos (ej. Fechas de siembra, nivel de fertilización y riego). 3. Experimentos controlados en invernaderos o cámaras de crecimiento.

17 MECANISMOS ASOCIADOS A LA SOBREVIVENCIA DE LAS PLANTAS BAJO CONDICIONES DE ESCSEZ DE AGUA. 1.- Escape a la sequía (Ciclos cortos). 2.- Resistencia a la sequía: a)evitar la deshidratación. -Mantener la absorción de agua. -Reducir pérdidas de agua. b)tolerar la deshidratación. Cambiar las características del tejido a través de cambios en elasticidad de las paredes o bien ajuste osmótico

-Mantener la absorción de agua. -Reducir pérdidas de agua. b)tolerar la deshidratación.

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