Trigo y cebada en ambientes de alto potencial Productividad, captura de recursos y sustentabilidad

Transcripción

1 Red 11RT394 METRICE Mejorar la eficiencia en el uso de insumos y el ajuste fenológico en cultivos de trigo y cebada Universidad Austral de Chile Trigo y cebada en ambientes de alto potencial Productividad, captura de recursos y sustentabilidad Daniel F. Calderini, Carolina Lizana, Ricardo Riegel y Javier Marín Universidad Austral de Chile Valdivia, noviembre de 211

2 Esquema General de la Presentación Zonas de producción de trigo y cebada en Chile: rendimientos y algunos atributos de calidad Áreas de alto potencial (zona sur): fenología, rendimiento, componentes numéricos y características que determinan el alto potencial Producción y partición de la biomasa: captura de radiación y conversión en biomasa, comparaciones con indicadores de otros sistemas productivos Estrategias promisorias de manejo y mejoramiento genético para incrementar la productividad Consideraciones para incrementar la calidad de grano (trigos convencionales, púrpura y cebada) y la sustentabilidad del sistema productivo

3 Trigo pan Superficie cultivada Cebada Ha Ha Centro- norte Fuente: promedio últimos 5 años ODEPA Araucania Sur

4 Rendimientos Trigo pan Centro- norte Araucania Sur Cebada Fuente: ODEPA

5 Indicadores de calidad Peso de 1 granos Centro- norte Araucania Sur Gluten húmedo corregido Fuente: COTRISA

6 Esquema del Rendimiento de Trigo y Cebada Zona Sur Potencial - Radiación - Temperatura - CO 2 Alcanzable - Agua - Nutrientes Logrado - Malezas - Enfermedades - Plagas - Otros Trigo 6,3 Cebada 5,1 Mg ha -1 Adaptado de van Ittersum y Rabbinge (1997) Field Crops Research

7 Rendimientos de Trigo y Cebada (Experimentos en Valdivia) Cultivo Genotipo Rendimiento (Mg ha -1 ) Año Fuente Trigo Dalcahue 11,6 25 Valle et al, 29 Otto 12,4 25 Sandaña et al, 29 Pandora 11,2 21 Bustos, 211 Bacanora 12,6 29 Hasan et al., 21 Cebada Acuario 11, 28 Quiroz, 21 Acuario 11,5 29 Quiroz, 21 Scarlett 12,5 21 Marín, 211

8 Esquema del Rendimiento de Trigo y Cebada Zona Sur Potencial - Radiación - Temperatura - CO 2 Alcanzable - Agua - Nutrientes Logrado - Malezas - Enfermedades - Plagas - Otros Trigo 6,3 9,5 12,5 Cebada 5,1 9,5 12,5 Mg ha -1 Adaptado de van Ittersum y Rabbinge (1997) Field Crops Research

9 Fenología de Trigo y Cebada Zona Sur Cultivo Genotipo Siembra Antesis Madurez Trigo Domo 24 Ago 6 Dic 27 Ene Otto 25 Ago 5 Dic 24 Ene Pandora 1 Sep 3 Dic 18 Ene Huayún 1 Sep 3 Dic 16 Ene Bacanora 1 Sep 1 Dic 15 Ene Cebada Acuario 23 Ago 2 Dic 19 Ene Scarlet 22 Sep 13 Dic 16 Ene

10 Ciclo del Cultivo de Trigo S Em IF DL ET Bo Esp At MP Co Tiempo 15 d 13 días (4,2 meses) Adaptado de Slafer y Rawson (1994)

11 Fenología de Trigo y Cebada Zona Sur 1138 Cd 986 Cd Cultivo Genotipo Siembra Antesis Madurez Trigo Domo 24 Ago 6 Dic 27 Ene Otto 25 Ago 5 Dic 24 Ene Otto 29 Sep 19 Dic 31 Ene Pandora 1 Sep 3 Dic 18 Ene Huayún 1 Sep 3 Dic 16 Ene Bacanora 1 Sep 1 Dic 15 Ene Cebada Acuario 23 Ago 2 Dic 19 Ene Acuario 13 Oct 25 Dic 22 Feb Scarlet 22 Sep 13 Dic 16 Ene 881 Cd 835 Cd

12 Amplitud Fotoperíodo (horas) Amplitud fotopériódica en la zona triguera de Chile Centro Sur Centro Norte r =,97, P<, L Latitud Sur (grados)

13 RESPUESTA FOTOPERIÓDICA DE DOS CULTIVARES DE TRIGO García et al. (datos no publicados)

14 RESPUESTA FOTOPERIODICA DE LÍNEAS DOBLE HAPLOIDES TRIGO García et al. (datos no publicados)

15 Rendimiento = Granos m -2 x Peso de Grano

16 Rendimiento (Mg ha -1 ) Relación entre el Rendimiento y el Número de Granos Argentina Australia India Italia México Reino Unido 2 r=,88; p<, Número de granos (1-3 m -2 ) Calderini et al. (1999) Wheat. Ecology and Physiology

17 Número de Granos (m -2 ) Peso de Granos (g) Rendimiento (Mg ha -1 ) RENDIMIENTOS de TRIGO Bacanora 1% C. Obregón Bs. As. Valdivia Número de Granos 6% C. Obregón Bs. As. Valdivia Peso de Granos 26% C. Obregón Bs. As. Valdivia

18 Rendimientos de Cebada Sitio Genotipo Rendimiento NG PG (Mg ha -1 ) (g) Bs. As. Scarlet 7, ,6 9, ,8 74% 57% Valdivia 12,5 36% % 46,6 15% 23% Siembra: 22 Sep 9 d 17 días (3,6 meses) Emergencia Madurez Fisiológica

19 Fases Ciclo del Cultivo de Trigo S Em IF DL ET Esp At MP Co Tiempo Fase vegetativa Fase Reproductiva Llenado de grano Granos por m -2 Peso granos RENDIMIENTO Adaptado de Slafer y Rawson (1994)

20 Cociente Fototermal Cociente Fototermal = Radiación Temperatura Temperatura media Temperatura base (4,5ºC) Periodo: 2 días pre-antesis 1 días post-antesis

21 Número de granos (1-3 m -2 ) Relación entre el Cociente Fototermal y el Número de Granos y= x R 2 =, Cociente fototermal (MJ m m -2 d C º ) Magrin (199)

22 PTQ Cociente Fototermal en la zona triguera de Chile 3 Centro Sur Centro Norte 2 1 r=,65; p<, Latitud Sur (grados)

23 Peso de grano Efecto de la temperatura sobre el peso de grano Temperatura durante el llenado de grano ( C) Adaptado de Chowdhury & Wardlaw (1978) Australian Journal of Agricultural Research

24 Evaporación (mm) Precipitación (mm) Precipitaciones y evaporación en la zona triguera de Chile r =,65; P<, Latitud Sur (º) r² =,64; P<, Latitud Sur (º)

25 Rendimiento = Biomasa x Índice de Cosecha

26 Rendimiento (Mg ha -1 ) Relación entre el rendimiento y la biomasa aérea en trigo, cebada y triticale Trigo Cebada Triticale Biomasa (Mg ha -1 ) y =,54 x - 1,85 R 2 =,

27 Biomasa (Mg ha -1 ) PRODUCCIÓN DE BIOMASA EN TRIGO 3 25 Rto.= 1,8 t % Biomasa Total 1 5 y= -,1x 3 + 1,81x x R 2 =, Días desde emergencia S E IET A MF 51 d 34 d 43 d 5% Biomasa Total

28 Biomasa (Mg ha -1 ) PRODUCCIÓN DE BIOMASA EN TRIGO Y CEBADA Trigo Rto.= 1 Mg Cebada Rto.= 11 Mg 5 y= -,1x 3 +,821x 2 38,22x + 655,8 y= -,1x 3 +,91x 2 48,47x + 955,5 R 2 =,94 R 2 =, Días desde emergencia 15% Biomasa Total 12% Biomasa Total

29 Biomasa (Mg m -2 ) PRODUCCIÓN DE BIOMASA EN TRIGO Y CEBADA Tasa de crecimiento fase lineal = 3-32 kg ha -1 d Trigo Rto.= 9,5 Mg Cebada Rto.= 11,5 Mg 5 y= -,1x 3 + 1,631x 2 17,5x ,6 y= -,1x 3 + 2,99x 2 214,4x ,1 R 2 =,99 R 2 =, Días desde emergencia 8.3% Biomasa Total 9.9% Biomasa Total

30 Biomasa = Radiación Interceptada x Eficiencia de Uso de Radiación

31 Rendimiento (Mg ha -1 ) Relación entre el rendimiento y el número de granos en trigo, cebada y triticale Trigo Cebada Triticale Radiación interceptada hasta antesis 72 MJ m MJ m -2 y =,6 x - 1,9 R 2 =, Número de granos (m -2 )

32 Radiación interceptada (%) INTERCEPCIÓN DE RADIACIÓN DE TRIGOS PRIMAVERALES EN LA ZONA SUR y = -.1x x R 2 = Días desde emergencia S E IET A MF 51 d 34 d 43 d

33 Biomasa (g m -2 ) Biomasa = Radiación Interceptada x Eficiencia de Uso de Radiación EUR Radiación interceptada (MJ m -2 )

34 Biomasa (Mg ha -1 ) Eficiencia de Uso de Radiación en Trigo y Cebada Zona Sur Trigo Cebada y = 3, x 55,3 y = 3,5 x 255,7 R 2 =,98 R 2 =, Radiación interceptada (MJ PAR m -2 )

35 RUE (g/mj PAR) Zona Sur Trigo ciclo = 3, Eficiencia de Uso de Radiación en Trigo (Otros estudios) Pre-antesis Post-antesis Argentina Australia Alto Semienano Dobleenano Year of release (from 19) Calderini, Reynolds & Slafer (1995) Wheat. Ecology and Physiology of Yield Determination Miralles & Slafer (1995) Field Crops Research

36 Zona Sur Cebada ciclo = 3,5 Eficiencia de Uso de Radiación en Cebada (Otros estudios) Cultivo Cultivar o localidad RUE pre Fuente Cebada Scarlett 2.1 Muurinen y Peltonen-Sainio, 26 Baronesse 2.4 Kemanian et al, 24 Steptoe 2.5 Kemanian et al, 24 Cebada invernal 6 localidades* 2.6 Bingham et al, 27 Rendimiento 7. Mg ha -1 * Aberdeen, Edinburgh, High Mowthorpe, Rosemaund, Sutton Bonington y Knigs Lynn

37 Estrategias promisorias de manejo y mejoramiento genético para incrementar la productividad de trigo y cebada en áreas de alto potencial (zona sur)

38 Radiación interceptada (%) Intercepción de radiación y fecha de siembra en trigo y cebada Trigo S 1 S 2 Cebada Días desde emergencia Cultivo Siembra RI Biomasa Rendimiento (MJ m -2 ) (Mg m -2 ) (Mg m -2 ) Trigo S ,6 9,5 S ,2 8,4 Cebada S ,2 11,5 S ,1 9,8

39 Radiación interceptada (%) EXISTE VARIABILIDAD EN LA CAPACIDAD DE INTERCEPCIÓN DE RADIACIÓN EN TRIGO 1 8 Otto Quijote Pumafén Antesis Días desde emergencia

40 Rendimiento (Mg ha -1 ) Es posible incrementar el número y el peso de los granos en trigo con consecuencias positivas sobre el rendimiento DH (Bacanora x Weevil) Rendimiento potencial Número de granos (m -2 ) Hasan & Calderini (datos no publicados)

41 Biomasa (Mg ha -1 ) EUR (g MJ -1 ) Rendimiento (Mg ha -1 ) POSIBILIDAD DE INCREMENTAR LA BIOMASA Y LA EUR b Rendimiento b a 5 cv. 1 cv. 2 DH Biomasa a b b cv. 1 cv. 2 DH EUR a b b cv. 1 cv. 2 DH Ver poster de Daniela Bustos

42 Estrategias de manejo que mejoran indicadores de calidad y sustentabilidad en áreas de alto potencial (zona sur)

43 Convencional 45 pl m-2

44 Rendimiento (Mg ha -1 ) Biomasa (Mg ha -1 ) Rendimiento y biomasa en respuesta a la densidad y arreglo espacial en trigo Rendimiento Convencional 45 pl m -2 Biomasa 15 * * 3 25 * * Año 1 Año 2 Año 1 Año 2 Año 1 Año 2 Año 1 Año 2 Kambara Bacanora Kambara Bacanora Hasan & Calderini (datos no publicados)

45 Radiación interceptada (%) Intercepción de radiación de trigos con diferente densidad y arreglo espacial 1 8 Convencional 45 pl m Antesis Días desde emergencia EUR Convencional = 3,6 g MJ -1 EUR 45pl m -2 = 4,8 g MJ -1 Ver poster de Daniela Bustos

46 Índice de cosecha (%) Altura de planta (cm) Partición de biomasa y altura en respuesta a la densidad y arreglo espacial Índice de cosecha * * * * Convencional 45 pl m Altura * * * * Año 1 Año 2 Año 1 Año 2 Año 1 Año 2 Año 1 Año 2 Kambara Bacanora Kambara Bacanora Hasan & Calderini (datos no publicados)

47 Peso de grano (g) Nitrógeno en grano (%) Indicadores de calidad de grano en respuesta a la densidad y arreglo espacial 6 5 * * P1 * * Convencional 45 pl m Proteína * * * Año 1 Año 2 Año 1 Año 2 Kambara Bacanora Año 1 Año 2 Año 1 Año 2 Kambara Bacanora Hasan & Calderini (datos no publicados)

48 N absorbido (g m -2 ) P absorbido (g m -2 ) Absorción de N y P en respuesta a la densidad y arreglo espacial 5 4 Nitrógeno Fósforo Año 1 Año 2 Año 1 Año 2 Kambara Bacanora 1..5 Año 1 Año 2 Año 1 Año 2 Kambara Bacanora Hasan & Calderini (datos no publicados)

49 Rendimiento (Mg ha -1 ) Respuesta del rendimiento de cebada a la disponibilidad de N, la densidad y el arreglo espacial Convencional 44 pl m N disponible (kg ha -1 ) Marín & Calderini (datos no publicados)

50 Efecto de la densidad y el arreglo espacial sobre el peso de mil granos y en posiciones de cebada Peso de grano Disponibilidad de N (kg ha -1 ) Convencional 45 pl m -2 P 1 (g) 2 47,7 8 47, 14 47, ,6 53,5 47,9 48, 44,7 Espiguilla central 35 53,6 61,1 Marín & Calderini (datos no publicados)

51 Trigos púrpura una alternativa productiva para la zona sur Trigo blanco Trigo rojo Trigo púrpura Cyanidin 3-glucoside Peonidin-3-glucoside

52 Concentración de antocianinas (mg kg -1 ) Respuesta de la concentración de antocianinas a prácticas de manejo 16 Anthocyanins concentration (mg kg - 1 ) Control Halving Pre- Halving Post- Shading + Mg Early harvest Bustos, Riegel & Calderini J. Cereal Sci. (en revisión)

53 Change Cambio in en anthocyanins el contenido yield de per antocianinas spikelet de los (%) granos (%) Respuesta de la concentración de antocianinas a cambios en la relación Fuente:Destino 6 4 1:1 45 pl m y=2.82x R 2 =.96; p< Change Cambio in en grain el peso yield per de grano spikelet (%) Bustos, Riegel & Calderini J. Cereal Sci. (en revisión)

54 Conclusiones Los rendimientos potenciales de trigo y cebada primaverales en la zona sur de Chile alcanzan las 12 t ha -1 Las variables ambientales que permiten esta potencialidad son un alto coeficiente fototermal (relación R/T ) alrededor de floración y temperaturas próximas al óptimo durante el llenado de los granos El período de acumulación lineal de biomasa es corto (4 meses) con tasas de crecimiento que superan los 3 kg ha -1 d -1 La Eficiencia en el Uso de la Radiación es una de las claves del alto potencial de producción de biomasa de la zona sur

55 Conclusiones Un factor importante para aprovechar la potencialidad de la zona sur es la intercepción de radiación (cobertura del suelo) en la etapa previa a la antesis Existe variabilidad en el arreglo entre número y peso de ganos (líneas DH), en la intercepción de radiación y en la EUR para ser utilizada en programas de mejoramiento La densidad de siembra y el arreglo espacial permitiría incrementar los indicadores de calidad de grano y disminuir la sensibilidad a la tendedura La captura de recursos del suelo (N y P) podría ser mejorada a través de la densidad de siembra y el arreglo espacial, contribuyendo a la sustentabilidad de los sistemas de producción

56 Muchas gracias!