R equerimientos hídricos y nutricionales de los cultivos

Transcripción

1 R equerimientos hídricos y nutricionales de los cultivos Un enfoque ecofisiológico CEREALES Y OLEAGINOSAS FCA - UNC

2 REQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOS 1) Cuál es el consumo de agua durante el ciclo? 2) Qué factores determinan el consumo de agua? 3) Cuál es la eficiencia de uso del agua y por lo tanto la respuesta al riego? 4) Cómo se afecta el crecmiento y rendimiento ante deficiencias hídricas? Cuál es el impacto según el momento de ocurrencia? 5) Cuál es la pérdida de rendimiento debido a sequía? 6) Interaciones entre disponibilidad de agua y * Cultivar * Densidad de plantas * Fecha de siembra * Nutrientes

3 Cosecha Enfermedades Control de insectos, malezas y de semillas Fertilización Manejo del agua Densidad Fecha de siembra Variedad Regulan la pérdida de recursos del ambiente Modifican la oferta ambiental Estructura Elección del lote Período de crecimiento

4 REQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOS 1) Cuál es el consumo de agua durante el ciclo?

5 BRECHA AGUA barbecho eficiente cobertura de rastrojos siembra directa EFICIENCIA DE USO

6 Consumo de agua de cultivos manejados sin deficiencias de agua y nutrientes Cultivo Fecha de siembra Consumo (mm) BiomasaTotal (kg ha -1 ) Maíz 10 de octubre de diciembre Maní 10 de noviembre Girasol 1 de noviembre Soja 10 de noviembre Trigo 10 de junio

7 REQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOS 1) Cuál es el consumo de agua durante el ciclo? 2) Qué factores determinan el consumo de agua?

8 CONSUMO DE AGUA POR EL CULTIVO T P E Esc Alm z Tm D

9 Qué determina la ETP?

10 Consumo Agua del Cultivo en mm/día = ETP x Kc = ETC

11 Consumo Agua del Cultivo en mm/día = ETP x Kc = ETC

12 Precipitaciones promedio serie 1966/96 en Córdoba Precipitación (mm) DE Media -2DE E F M A M J J A S O N D

13 Rendimiento relativo al rendimiento potencial, considerando agua inicial y escurrimiento (RRSe); escurrimiento nulo (RRe0); capacidad de campo a la siembra (RRls) y ambas asunciones a la vez. Serie INTA Manfredi. Cultivo Fecha de siembra RRSe RRe0 RRls RRe0ls Potencial Trigo 01/ Soja 10/ Soja 10/ Maíz 10/ Maíz 10/ Girasol 20/ Girasol 20/

14 Profundidad de raíces a los 30 días de emergencia Adaptado de Andrade et al., Profundidad (m) Girasol Maíz Soja Disponibilidad de agua y nutrientes Compactación del suelo Temperatura Disponibilidad de asimilados

15 Profundización radical de diferentes especies cultivadas Dardanelli et al Cultivo Cultivar PR (cm) Estado Girasol Conti d. post antesis Girasol G d. post antesis Soja RA % R4 Soja A % R4 Soja A % R4 Maíz DK 3S d. post antesis Maní Florman % R5

16 Velocidad del frente de extracción de agua en distintas especies cultivadas Dardanelli et al Cultivo VFE (mm d -1 ) Girasol 44 ± 3 a Soja 34 ± 2 b Maíz 30 ± 3 bc Maní 23 ± 2 c

17 Contenido volumétrico de agua a la siembra ( ) y a madurez ( ) en tratamientos con sequía impuesta Contenido volumétrico de agua (cm 3 cm -3 ) Profundidad (cm)

18 REQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOS 1) Cuál es el consumo de agua durante el ciclo? 2) Qué factores determinan el consumo de agua? 3) Cuál es la eficiencia de uso del agua y por lo tanto la respuesta al riego?

19 EFICIENCIA DE USO DEL AGUA (EUA) EUA kg mm = Biomasa Total mm agua consumida EUA kg grano mm = Rendimiento mm agua consumida

20 Consumo de agua de cultivos manejados sin deficiencias de agua y nutrientes Cultivo Fecha de siembra Consumo (mm) BiomasaTotal (kg ha -1 ) EUA (kg mm -1 ) Maíz 10 de octubre ,4 10 de diciembre ,0 Maní 10 de noviembre ,4 Girasol 1 de noviembre ,0 Soja 10 de noviembre ,3 Trigo 10 de junio ,0

21 RIEGO vs SECANO

22 Rendimientos potenciales y su variabilidad bajo riego y secano, en Manfredi. Resultados de la simulación de modelos validados con experimentos locales. Período Cultivo Fecha de siembra Ciclo días Secano kg/ha C.V. % Riego kg/ha C.V. % Sec./Rie. % Trigo 01/ Soja 10/ Soja 01/ Soja 10/ Soja 20/ Maíz 10/ Maíz 10/ Girasol 20/ Girasol 20/

23 REQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOS 1) Cuál es el consumo de agua durante el ciclo? 2) Qué factores determinan el consumo de agua? 3) Cuál es la eficiencia de uso del agua y por lo tanto la respuesta al riego? 4) Cómo se afecta el crecmiento y rendimiento ante deficiencias hídricas? Cuál es el impacto según el momento de ocurrencia?

24 AREA FOLIAR NUMERO DE GRANOS PESO POR GRANO Macollaje Encañazón Floración Llenado Tiempo

25 PERIODO DE VEGETACION EFECTO DE LA SEQUIA PERIODO CRITICO DE FIJACION DE GRANOS PERIODO DE LLENADO DE GRANOS REDUCCION DE CRECIMIENTO PERIODO CRITICO NUMERO DE GRANOS PESO DE GRANO REDUCCION DE RENDIMIENTO

26 REQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOS 1) Cuál es el consumo de agua durante el ciclo? 2) Qué factores determinan el consumo de agua? 3) Cuál es la eficiencia de uso del agua y por lo tanto la respuesta al riego? 4) Cómo se afecta el crecmiento y rendimiento ante deficiencias hídricas? Cuál es el impacto según el momento de ocurrencia? 5) Cuál es la pérdida de rendimiento debido a sequía?

27 Intercepción de radiación Fracción de intercepción de RFA Riego Secano TRIGO Días desde emergencia

28 CRECIMIENTO DEL CULTIVO Biomasa (kg ha -1 ) Riego Secano Días desde emergencia

29 RENDIMIENTO Y COMPONENTES Radiación intercept. período crítico TCC período crítico Rend. Número de Granos PG (Mj m -2 ) (kg ha -1 d -1 ) (kg ha -1 ) (m -2 ) (mg) Riego Secano

30 RENDIMIENTO Y COMPONENTES RIEGO FS Optima FS Tardía Rend (kg ha -1 ) NG (m -2 ) PG (mg) Rad. Int. PCE (Mj m -2 ) EUA (kg mm -1 ) SECANO FS Optima FS Tardía Cantarero, 2000

31 Trigo: Efecto del DPV sobre la EUA 120 EUA (kg ha -1 mm -1 ) Balcarce Córdoba Paraná Pergamino DPV (kpa)

32 REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS CULTIVOS 1.- Demanda de nutrientes en la agricultura actual. 2.- Dinámica de N y P en los sistemas agrícolas. 3.- Cómo se absorben, acumulan y removilizan el N y P?. 4.- Cómo afectan las deficiencias de N y P el crecimiento y rendimiento?. 5.- Diagnóstico de la fertilización N y P Suelo: Balance oferta-demanda Planta: curva de dilución, conc. en planta y sus órganos; clorofila en hoja. Suelo: nitratos a la siembra y a la escardillada (5h) 6.- Interacciones entre disponibilidad de nutrientes y: Cultivar Densidad de plantas Fecha de siembra Agua

33 REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS CULTIVOS 1.- Demanda de nutrientes en la agricultura actual.

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36 Evolución de la superficie sembrada de trigo, soja y maíz en la Provincia de Córdoba Superficie sembrada (miles ha) /73 96/98 99/01 0 Trigo Soja Maíz

37 Evolución de la superficie sembrada con soja para la Provincia de Córdoba Superficie sembrada (miles ha) ha año ha año Año

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39 Disponibilidad de P en suelos de la región Pampeana Argentina Area I : Baja disponibilidad de P (< 10 ppm) Area II : Disponibilidad media de P (10-20 ppm) Area III : Buena disponibilidad de P (> 20 ppm)

40 Requerimientos de nutrientes (kg/ton de grano producido) Nutriente N P K Ca Mg S B Cl Cu Fe Mn Mo Zn Maíz Requerimiento kg/ton grano Girasol Soja

41 Nitrógeno fijado simbióticamente en distintos cultivos de leguminosas Fuente: Shepers y Mosler, 1991; Tisdale et al Cultivo N fijado kg N ha -1 Alfalfa Trebol rojo 115 Trebol Blanco Vicia 80 Soja Arveja 70 Maní 40

42 REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS CULTIVOS 1.- Demanda de nutrientes en la agricultura actual. 2.- Dinámica de N y P en los sistemas agrícolas.

43 Suelo M.O. NH + 4 NO - NO Proteólisis Amonificación Nitrosomonas Nitrobacter Planta NR NO 3 - NO 2 - NH 4 + NADH NIR Fd Enzimas ATP, Fd Glutamina Glutamato

44 N mineralizado por suelos con distinto N 0 durante el ciclo de los cultivos de verano (19 semanas), en función del agua útil N mineralizado (kg ha -1 ) Agua Util (%) Echeverría y Bergonzi, 1995 N 0 =300 N 0 =180 N 0 =120 N 0 =60

45 FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA VOLATILIZACION DE AMONIO DISPONIBLIDAD DE AGUA EN EL SUELO CAPACIDAD BUFFER DEL SUELO CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO TEMPERATURA VELOCIDAD DEL VIENTO ACTIVIDAD UREASICA CANTIDAD DE RASTROJOS EN SUPERFICIE DOSIS DE N FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DESNITRIFICACION PRESENCIA DE NITRATOS PRESENCIA DE BACTERIAS DESNITRIFICADORAS CONCENTRACION DE OXIGENO CARBONO SOLUBLE TEMPERATURA ph

46 NITROGENO EFECTOS DE LA SIEMBRA DIRECTA SOBRE LA DINAMICA DE LOS NUTRIENTES Mayor desnitrificación (mayor anaerobiosis por mayor contenido de agua por más tiempo y por mayor consumo de oxígeno debido a la mayor actividad biológica). Mayor pérdida por lavado (mejor infiltración de agua). Mayor inmovilización y menor tasa de mineralización neta en los primeros años. APLICACIONES DE UREA En aplicaciones de urea en SD se observaron mayores pérdidas debido a los residups (> Ureasa, ph alcalino, no llega al suelo). Se midieron pérdidas de hasta 12-13% en maíz, en aplicaciones en 5-6 hojas (Sainz Rosas, 1997). Alternativas para reducir pérdidas: aplicación en banda, debajo del rastrojo, fertilizantes no amoniacales y/o líquidos, inhibidores de la ureasa. FOSFORO Acumulación en superficie (> concentración y > contenido de agua favorecen su difusión y absorción). < Temperatura reduce su difusión, esto puede reducir la disponibilidad para el cultivo en etapas tempranas.

47 ABSORCION Y DISPONIBILIDAD DE FOSFORO TEMPERATURA AGUA CONCENTRACION DEL NUTRIENTE ph TENSION DE OXIGENO TORTUOSIDAD CAPACIDAD BUFFER DEL SUELO CANTIDAD Y FORMA DE NITROGENO DISPONIBLE

48 REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS CULTIVOS 1.- Demanda de nutrientes en la agricultura actual. 2.- Dinámica de N y P en los sistemas agrícolas. 3.- Cómo se absorben, acumulan y removilizan el N y P?.

49 REQUERIMIENTO DEL NUTRIENTE Kg/ha FLOR 4kg/ha día NITROGENO FOSFORO 1kg/ha día Maíz CICLO DEL CULTIVO 25d 40d

50 REQUERIMIENTO DEL NUTRIENTE Kg/ha FLOR 4kg/ha día 25d 40d soja NITROGENO FOSFORO 0,3kg/ha día CICLO DEL CULTIVO

51 Acumulación del nutriente en floración ESPECIE N % Maíz Girasol Soja Trigo P

52 REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS CULTIVOS 1.- Demanda de nutrientes en la agricultura actual. 2.- Dinámica de N y P en los sistemas agrícolas. 3.- Cómo se absorben, acumulan y removilizan el N y P?. 4.- Cómo afectan las deficiencias de N y P el crecimiento y rendimiento?.

53 CLIMA NUTRIENTES DESARROLLO CRECIMIENTO duración PARTICION RENDIMIENTO ESTRATEGIAS Manejo - Mejoramiento

54 Evolución del área foliar (IAF) a partir de la emergencia del cultivo para un híbrido de maíz a diferentes niveles de N disponible Uhart y Andrade, IAF N0 N1 N Días después de emergencia

55 Evolución de la intercepción de la RFA a partir de la emergencia del cultivo para un híbrido de maíz a diferentes niveles de N disponible Uhart y Andrade, 1995 Intercepción de radiación (%) N0 N1 N Días después de emergencia

56 Evolución de la materia seca aérea total a partir de la emergencia del cultivo para un híbrido de maíz a diferentes niveles de N disponible Biomasa aérea total (g m-2) N0 N1 N2 Uhart y Andrade, Días después de emergencia

57 REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS CULTIVOS 1.- Demanda de nutrientes en la agricultura actual. 2.- Dinámica de N y P en los sistemas agrícolas. 3.- Cómo se absorben, acumulan y removilizan el N y P?. 4.- Cómo afectan las deficiencias de N y P el crecimiento y rendimiento?. 5.- Diagnóstico de la fertilización N y P Suelo: Balance oferta-demanda Planta: curva de dilución, conc. en planta y sus órganos; clorofila en hoja. Suelo: nitratos a la siembra y a la escardillada (5h)

58 Diagnóstico por síntomas visuales

59 Nitrógeno Trigo Maíz

60 Fósforo Trigo

61 Diagnóstico por análisis de suelo

62 OFERTA DE NUTRIENTES Características climáticas y edáficas Tipo y oportunidad de labranzas Naturaleza de los residuos incorporados N mineral + N mineralizado

63 Balance de N Maíz Rendimiento objetivo: kg/ha N en el suelo a la siembra: 60 kg/ha N mineralizado durante el ciclo: 120 kg/ha Req. de fertilizante = Oferta Demanda Req. de fertilizante = (60 kg/ha x 0,6) + (120 kg/ha x 0,8) (10 tn/ha x 20 kg N/tn) Req de fertilizante = 36 kg N/ha + 96 kg N/ha 200 kg N/ha Req. de fertilizante = 68 kg N/ha / 0,6 = 113 kg N/ha = 246 kg/ha de urea

64 Rendimiento relativo de maíz en función del nivel de N-NO3 a 0-30 cm de profundidad, en el estado de 5-6 hojas 15 ppm 1 Rendimiento Relativo 0.9 0, N-NO3 (ppm)

65 Respuesta a la fertilización fosfatada de maíz en función del nivel de P disponible a 0-20 cm de profundidad en pre-siembra. 15 ppm 2200 Respuesta (kg/ha) Kg/ha P suelo (ppm)

66 Umbrales de respuesta para la fertilización con P para diferentes cultivos. P disponible Bray y Kurtz (0-20 cm) Cultivo P (ppm) Maíz Girasol Soja Sorgo Trigo 15 22

67 Diagnóstico por análisis de planta

68 N en planta entera (%) Curvas de dilución del nutriente (Uhart y Andrade, 1997). 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, Biomasa aérea (tn/ha)

69 Tenores críticos de nutrientes en hojas de soja según distintos autores. Muestras de hojas del primer trifolio superior maduro al inicio o plena floración (Estado R1-R2). Nutriente EMBRAPA (1998) Martins (1998) 3600 kg/ha Flannery (1989) 7963 kg/ha g/kg Nitrógeno Fósforo Potasio Calcio Magnesio Azufre mg/kg Boro Cobre Hierro Manganeso Molibdeno Zinc

70 Rendimiento relativo en función de los N-NO 3 en base del tallo de maíz determinados sobre base seca (Herfurth et al, 1997) 1 Rendimiento relativo 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0, N-NO3 en base de tallo sobre base seca (ppm)

71 Índice de suficiencia de clorofila 100 Rendimiento relativo ,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 Ind. de suficiencia clorofila (estresado/fertilizado)

72 Rendimiento relativo en función de la concentración de nitrógeno en grano de maíz a cosecha. (Uhart, 1995). 1 Rendimiento relativo 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 N en grano a cosecha (%)

73 Lectura del medidor de clorofila (SPAD) en función de los días desde la emergencia del cultivo en maíz para diferentes disponibilidades de N (Sainz Rosas y Echeverría, 1997) LECTURA DEL SPAD Dosis de N TESTIGO DIAS LUEGO DE LA EMERGENCIA

74 Categorías de concentración de nitratos en la base de los tallos de maíz en madurez (Adaptado de Blackmer y Mallarino, 1997 y Herfurth et al., 1997) Categoría de concentración Concentración Rendimiento de nitratos relativo Mg/kg % Probabilidad de respuesta a N Baja < Elevada Marginal Escasa Optima Nula Exceso > Nula