TALLER RED METRICE. Dr. Dante Pinochet 1 Dr. Daniel Calderini 1 Dr. Patricio Sandaña 1, 2 Dra. Susana Valle 1

Transcripción

1 TALLER RED METRICE IIAS Prácticas habituales de manejo para trigo y cebada bajo restricciones edáficas en suelos ácidos del Sur de Chile: Disponibilidad de P y Toxicidad por Al Dr. Dante Pinochet 1 Dr. Daniel Calderini 1 Dr. Patricio Sandaña 1, 2 Dra. Susana Valle 1 1 Universidad Austral de Chile, 2 INIA-Remehue METRICE, Valdivia. Noviembre 211

2 Dahlgren et al., 24

3 GRANDES GRUPOS DE SUELOS V-X R

4 GRANDES GRUPOS DE SUELOS V-X R

5 Problemática de los suelos Andisoles ALTA RETENCIÓN DE FÓSFORO (> 85%) ALTA DISPONIBILIDAD DE ALUMINIO FITOTÓXICO (Al +3 ) GRANDES APLICACIONES DE FERTILIZANTES APLICACIÓN DE ENCALANTES

6 Frecuencia relativa Frecuencia relativa Frecuencia relativa Distribución de frecuencia de muestras P-Olsen, LAS UACh,6,5 Agricultores particulares Agricultores SAG Agricultores INDAP,6, ,5,5,4,4,4,3,3,3,2,2,2,1,1,1, < >6, < >6, < >6 P-Olsen (mg/kg) P-Olsen (mg/kg) P-Olsen (mg/kg) Frecuencia Relativa (%) Rango P - Olsen Agricultores Agricultores Beneficiarios (mg/kg) Particulares SAG INDAP < 5 11, 3,9 49, , 32,9 28, ,5 18, 9, ,4 14, 9, ,7 3,7 2,5 > 6 1,4,5,9 Pinochet. ( 27)

7 Frecuencia relativa Frecuencia relativa Frecuencia relativa Distribución de frecuencia de muestras SatAl, LAS UACh.5.4 Agricultores particulares Agricultores SAG Agricultores INDAP < > 5. < > 5. < > 5 Saturación de Al (%) Saturación de Al (%) Saturación de Al (%) SatAl(%) Distribución de Frecuencia Relativa (%) Rango Agricultores Agricultores beneficiarios (%) Particulares SAG INDAP < 1 21, 9 23, 4 8, , 1 32, 4 33, , 7 17, 1 19, , 1 7, 6 1, , 9 1, 14, 3-5 3, 6, 5 9, 9 > 5, 4 3, 5, Pinochet. ( 27)

8 FÓSFORO

9 Modelo conceptual de las transformaciones del P en los suelos P Minerales Primarios [Pi HCl dil] P solución Reciclaje rápido P en plantas, fauna P Minerales Secundarios [Pi NaOH] [Pi Residual] P Lábil [P Resina] P Lábil [Po NaHCO 3 ] P Orgánico físicamente y químicamente protegido [Po HCl conc.] [Po Residual] P Ocluído [Pi HCl conc.] [Pi Residual] P ligeramente Lábil [Pi NaHCO 3 ] P ligeramente Lábil [Po NaOH] Lento Lento (adaptado desde Tiessen et al., 1984)

10 Distribución del Fósforo en un Andisol chileno (Malihue) Pi HCl dil 93 P solución Reciclaje Rápido 1893 mg/kg 2596 mg/kg 2572 mg/kg Pi NaOH P Resin Po NaHCO Po HCl conc Pi HCl conc. Pi Residual Pi NaHCO Po NaOH Lento Lento (Pinochet y Epple, no publicado)

11 Total Labile P (mg/kg) Relación entre el P Lábil y el P-Olsen disponible P Total Lábil = Pi Resina + Pi NaHCO 3 + Po NaHCO 3 Suelos evaluados: Andisoles, Ultisoles y Alfisoles Bosque nativo Pradera natural Roca P FMC 1 5 Y = X R 2 =.761 Sy.x = Olsen - P (mg/kg) Pinochet et al., no publicado

12 Inorganic Labile P (mg/kg) Relación entre el P Lábil inorgánico y el P-Olsen disponible P Lábil inorgánico = Pi Resina + Pi NaHCO 3 Suelos evaluados: Andisoles, Ultisoles y Alfisoles Bosque nativo Pradera natural Roca P FMC Y = 4.45 X R 2 =.979 Sy.x = Olsen - P (mg/kg) Pinochet et al., no publicado

13 Aproximación general a la fertilización de agroecosistemas Nivel nutricional Salidas (S) Entradas (E) Deposiciones sólidas Aerosoles Fijaciones biológicas Fertilizantes Otros ingresos Reciclaje Interno Inmovilización Adsorción Precipitación Estabilización Suelo Sistema de Acumulación de Nutrientes Extracción exportada Lixiviación Transformación a gases Escurrimiento superficial Erosión Otras pérdidas Si E > S Acumulación E < S Desacumulación

14 Nivel nutricional deseado Mantención de reservas del suelo Dosis de Mantención (DmNte) Creación de Reservas en el suelo Suelo Dosis de Corrección (DcNte) Esquema general para la creación de un Estado Estacionario y la mantención del Estado Estacionario

15 Cálculo de Dosis de Fertilización Exportación Nutrientes Pérdidas inevitables Sistema de manejo Dosis de Fertilización Dosis = DcNte + DmNte Tipo de suelo Tecnología de uso fertilizante DcNte = Dosis de Corrección Tiempo DmNte = Dosis de Mantención

16 Clima Cultivo Suelo Fertilización Disponibilidad requerida Disponibilidad actual Déficit Versión esquemática del Modelo de fertilización

17 DOSIS = Disponibilidad Disponibilidad - Requerida Actual Eficiencia de Disponibilidad Disponibilidad Requerida: Disponibilidad del nutriente en el suelo que permite que se alcance la demanda del cultivo Disponibilidad Actual: Disponibilidad del nutriente medida por el indicador químico de suelo (análisis) Eficiencia de Disponibilidad: Cantidad de nutriente a aplicar para incrementar la disponibilidad en una unidad

18 Demanda en Disponibilidad Requerida Demanda (kg /ha) = Rendimiento a Alcanzar (1 kg/ha) * fdem Nte (kg/1 kg) Disponibilidad Requerida (mg kg -1 ) = Demanda * feabnte (kg ha -1 ) (mg kg -1 /kg ha -1 )

19 Factores de Demanda de cereales Factor de Demanda (fdem) Cultivos N P K (kg /1 kg de producto) Arroz Avena grano Cebada Centeno Maíz grano Trigo Triticale

20 garin P uptake (kg P/ha) Eficiencia de utilización de P en trigo C MCP ACT 62F ACT 97 ACT 12 ACT grain DM yield (kg/ha) Y =.266 X R 2 =.73 Sy.x = 1.6 n = kg grano/ha por kg P absorbido en los granos 2,32 kg P/ha per 1 kg de grano

21 Factores de Absorción de cultivos Grupo de cultivo Factor de absorción de P del cultivo ppm - Olsen/kg absorbido/ha Gramíneas forrajeras, arroz.357 Leguminosas forrajeras, lupino.54 Cereales.667 Remolacha, Brásicas y Leguminosas de grano.8 Papas, cebollas, lechugas, ajo, zanahoria 1.

22 Total P uptake (kg P/ha) Factor de Eficiencia de Absorción en Trigo C MCP ACT 62F ACT 97 ACT 12 ACT 15,631 mg/kg P-Olsen por kg P absorbido/ha 2 15 Y = X R 2 =.628 Sy.x = 2.3 n = Olsen-P (mg/kg)

23 Efecto Residual del P aplicado desde los fertilizantes Dosis de Fósforo = 7 mg P/kg of soil P aplicado como P principalmente soluble Fosfato de Potasio (FdK) Fosfato monocálcico como SFT (FMC) Dos métodos de extracción Resinas en Membranas (Saggar et al., 199) Método Olsen (Olsen, 1954) Tres tipos de suelos Ultisol (Cudico) Dos Andisoles (Valdivia y Malihue) Incubación suelo fertilizante Citrato, 5,58 Insoluble,,3 25 ºC 75% MCAA Fertilizantes usados Método FdK FMC Agua 22,76 16,29 Total 22,76 22,18 73%

24 Resin Extracted P (mg/kg) Olsen Extracted P (mg/kg) Efecto residual del P aplicado como fertilizantes Dosis de Fósforo = 7 mg P/kg of soil Tres suelos diferentes: 1 Ultisol y 2 Andisoles Dos diferentes tipos de extractantes: Resin-P y Olsen-P 6 5 P- Resinas P- Olsen Ultisol (Cudico) 25 KDP MCP 2 Ultisol (Cudico) KDP MCP Efecto tiempo Incubation days at 25 ºC Incubation days at 25 ºC

25 P extracted from MCP (mg/kg) P extracted from MCP (mg/kg) Relación entre los tipos de fertilizantes FdK y FMC Extracción de Resin P Extracción de Olsen P Cudico Valdivia Malihue Cudico Valdivia Malihue P extracted from KDP (mg/kg) P extracted from KDP (mg/kg) Y =.72 X R 2 =.957 Sy.x = 19 n = 18 Y =.8 X R 2 = % 8% Sy.x = 4 n = 18

26 Olsen P (mg/kg) Factor de Eficiencia de Disponibilidad (fed) C MCP ACT 62F ACT 97 ACT 12 ACT 15 Segundo muestreo (Febrero 16, 21) P applied - P exported (kg P/ha)

27 Factor fed (kg P aplicado/ mg/kg Olsen-P) Segunda fecha de muestreo (Febrero 16, 21) Parámetros de ecuación lineal FED Fertilizante a b R 2 Sy.x 1/b FMC a.289 b ACT 62F a.336 a ACT a.364 a ACT a.355 a % ACT a.363 a

28 ALUMINIO

29

30 Distribución de los suelos ácidos del mundo von Uexkull and Mutert (1995)

31 Clasificación del grado de acidez de los suelos

32 Saturaci ph c y Saturación de Al en suelos chilenos ó n de Al (%) ph en CaCl 2,1 M Regiones I - IV V - VI - M VII - X XI - XII Ecuación Y = 1 / (1 + 1 (-1,75 * (4,17 ph)) ) -

33 Clasificación de los tipos de acidez de los suelos

34 Dinámica del Aluminio en el suelo Al -inorgánico No intercambiable (Al intercapas) (Difusión) Al -inorgánico precipitado no lábil Disolución Cristalinización Al -inorgánico intercambiable (Al adsorbido Al superficial) Al -inorgánico precipitado lábil (componentes minerales) Precipitación Al en solución (mono-poliméricos) complejos inorgánicos complejos orgánicos Al libre Especies vegetales Al - orgánico no lábil (Mat.Orgánica estabilizada) Desestabilización Estabilización Al - orgánico lábil (Mat.Orgánica adsorbida) animales

35 Manejo de suelos ácidos del Sur de Chile Corrección de la Acidez del Suelo Dosis Cal (t/ha) ph fct ph ph fct ph : Diferencia de ph (ph alcanzar - ph inicial) : Factor de la capacidad tampón del suelo

36 Grados de tolerancia a la acidez de los suelos

37 CT (gcaco3/kg/ph Cálculo de la capacidad tampón CT 8.4*(1 -exp( -.9*( MO -.9)) R 2 =.955 Sy.x =.49 N = Materia orgánica (%) fct ph =1/( 8.4 * (1 - exp(-.9 (MO -.9))* Dap * dm) Dap = densidad aparente (g/cm 3 ) dm = profundidad en decímetros

38 Eficiencia de Uso de Nutrientes kg MS producto/ha kg Nutriente/ha (suelo + fertilizante) (Wood, 1982) Producto Agronómico Indice de Cosecha Translocación Nutriente Absorbido Cultivo kg P absorbido ha -1 /ppm Eficiencia de Absorción Cultivo Interacciones Raíces-Suelo Nutriente disponible Suelo Eficiencia de Utilización kg MS ha -1 /kg P absorbido ha -1 Eficiencia de Disponibilidad ppm P /kg P aplicado/ha Tipo Suelo Tipo Fertilizante Fertilización

39 CASO DEL FÓSFORO Captura y Eficiencia de uso de Recursos Dr. Dante Pinochet Dr. Patricio Sandaña

40 Radiación solar (MJ m -2 d -1 ) Temperatura (ºC) CONDICIONES CLIMATICAS EN EXPERIMENTOS Em Ant MF Em Ant MF Em Ant MF Em Ant MF Días desde Agosto Em Ant MF Em Ant MF

41 EFECTO DEL FOSFORO EN FENOLOGIA Exp. 1 Exp. 2 Exp. 3 Exp. 4 Exp. 5 +P -P +P -P +P -P P P 1 P 2 P P 1 P Días desde siembra Sandaña and Pinochet, 211. Field Crops Res. Sandaña et al,. Field Crops Res. (en prensa)

42 Rendimiento (g m -2 ) BIOMASA, PARTICION Y SU IMPACTO EN RENDIMIENTO ,,1,2,3,4,5,6 Biomasa total aérea (g m -2 ) Índice de cosecha (g g -1 ) Sandaña and Pinochet, 211. Field Crops Res. Sandaña et al,. Field Crops Res. (en prensa)

43 Rendimiento ( g m -2 ) Peso de granos (mg grano -1 ) NUMERO Y PESO DE GRANOS Número de granos ( nº m -2 )

44 Biomasa aérea total (g m -2 ) Tasa de crecimiento (g m -2 d -1 ) CAPTURA Y USO DE RADIACIÓN kg P 1 kg P 25 kg P Wheat = 74.9x 222 R 2 =.93; p<.1 5 Wheat =.22x +.83 R 2 =.97; p< Tasa de crecimiento (g m -2 d -1 ) Radiación total interceptada (MJ m -2 ) Sandaña et al,. Field Crops Res. (en prensa)

45 Índice de área foliar VARIACION DEL INDICE DE AREA FOLIAR kg P 1 kg P 25 kg P Experimento 4 Experimento Días desde emergencia Sandaña et al,. Field Crops Res. (en prensa)

46 Radiación interceptada (%) RADIACION INTERCEPTADA 1 8 kg P 1 kg P 25 kg P Experimento 4 Experimento Días desde emergencia

47 Fracción de radiación interceptada FRACCION DE LA RADIACION INTERCEPTADA y = 1. x (1- exp ( -.56x) ) R 2 =.82; p<.5 kg P 1 kg P 25 kg P Indice de área foliar Sandaña et al,. Field Crops Res. (en prensa)

48 Biomasa aérea (g m -2 ) EFICIENCIA DE USO DE LA RADIACION Y = 1,49X - 41 R 2 =, Radiación acumulada (MJ m -2 ) Sandaña and Pinochet, 211. Field Crops Res.

49 COMPONENTES DEL RENDIMIENTO Sandaña and Pinochet, 211. Field Crops Res.

50 P en biomasa (%) EFICIENCIA DE USO DE P kg P 1 kg P 25 kg P Biomasa aérea (g m -2 )

51 Biomasa aérea (g m -2 ) P en granos (g P m -2 ) EFICIENCIA DE UTILIZACION DE P Rendimiento (g m -2 ) kg P 1 kg P 25 kg P Y = 781.x Y = 354x Absorción de P ( g m -2 ) INDICE COSECHA DE P y =.74x P en biomasa (g P m -2 )

52 Largo específico (cm g -1 ) Densidad Raíz ( cm cm -3 ) Raíces (g m -2 ) Largo raíz ( m m -2 ) EFICIENCIA ABSORCION DEL FOSFORO 25 2 (a) (b) y Wheat =.75x R 2 =.92; p<.1 y Wheat = 4.12x R 2 =.93; p< (c) (d) y Wheat =.8x R 2 =.94; p< Biomasa aérea (g m -2 )

53 Absorción de P (g m -2 ) EFICIENCIA ABSORCION DEL FOSFORO (a) 4. (b) 4. (c) P P1 P y wheat =.16x +.15 R 2 =.94; p< Biomasa de raíces (g m -2 ).5. y wheat = 1.45x -.46 R 2 =.94; p< Densidad de raíces (cm cm -3 ) Largo específico de raíz (cm g -1 )

54 Ef. Uso P (g rendimiento ppm P-Olsen -1 ) RELACION ENTRE LAS EFICIENCIAS y = 471x R 2 = Ef. Abosorción P (g P ppm P-Olsen -1 ) Ef. Utilización P (g rendimiento g P abs. -1 )

55 CASO DEL ALUMINIO Captura y Eficiencia de uso de Recursos Dr. Daniel Calderini Dr. Dante Pinochet Dra. Susana Valle

56 Fenología del cultivo de trigo bajo toxicidad por Al DR, doble lomo TS, espiguilla terminal Bo, bota An, antesis PM, madurez fisiológica Valle et al. (29). Field Crops Research

57 Generación del Rendimiento en trigo bajo toxicidad por Al Rendimiento de grano R B * IC Biomasa total Radiación interceptada acumulada Indice de área foliar?? Indice de cosecha? B Eficiencia de conversión Coeficiente de atenuación lumínico?? R e inc * i * EUR Nº de hojas Nº de macollos? Filocrono? Cárcova et al. (23)

58 Grain Yield (g m -2 ) Above-ground Biomass (g m -2 ) Rendimiento en función de la toxicidad por Al Grain Yield (g m -2 ) Harvest Index Valle et al., 29. Plant and Soil R 2 =.91 p<.1 GY = B x HI 25 R 2 =.95 p< Exchangeable soil Al (cmol (+) kg -1 ) 15 3 B = RI x RUE R 2 =.88 p< R 2 R 2 =.98 p<.1 =.9 p< Above-ground Biomass (g m -2 ) R 2 =.63 p<.1 R 2 =.98 p< Harvest Index (%) Exchangeable soil Al (cmol (+) kg -1 )

59 Intercepted radiation (%) Intercepción de Radiación Al-sensitive Al-tolerant S S2 Days after emergence Valle et al., 29. Field Crops Research

60 Captura de Radiación versus eficiencia de uso bajo toxicidad por Al Cumulated PARi (MJ m -2 ) Above-ground Biomass (g m -2 ) RUE (g MJ -1 ) R 2 =.91 p< R 2 =.95 p< Exchangeable soil Al (cmol (+) kg -1 ) R 2 =.93 p<.1 5 R 2 =.27 p< IPARa (MJ m -2 ) RUE (g MJ -1 ) Valle et al., 29. Field Crops Research

61 Root Biomass (g m -2 ) Crecimiento radical bajo toxicidad por Al Root Length Density (cm cm -3 ) Specific Root Length (cm g -1 ) Crecimiento Radical R 2 =.77 p<.1 R 2 =.96 p< R 2 =.71 p<.1 R 2 =.94 p< Exchangeable soil Al (cmol (+) kg -1 ) R 2 =.74 p< Valle et al., 29. Plant and Soil

62 Element Above-ground in Grain (g m -2 ) Element Root Uptake (g m -2 ) Absorción de nutrientes y Al (mg m -2 ) Valle et al., 211. Field Crops Research (mg m -2 ) (mg m -2 ) Element Yield N P K Ca R 2 S=.96*** R 2 T =.92*** R 2 S=.94*** R 2 T =.91*** R 2 S=.95*** R 2 T =.85*** R 2 S=.98*** R 2 T =.86*** Al R 2 S=.72** Uptake (g m -2 ) R 2 S=.93*** R 2 T =.89*** R 2 S=.92*** R 2 T =.93*** R 2 S=.82** R 2 T =.51* R 2 S=.83** R 2 T =.79*** R 2 S=.73** R 2 T =.71** Exchangeable soil Al (cmol (+) kg -1 ).4 P K Ca Al.3.2 R 2 S=.89*** R 2 T =.61**.15.1 R 2 S=.68* R 2 T =.61**.9.6 R 2 S=.88*** R 2 T =.62** 15 1 R 2 S=.89*** R 2 T =.89*** Exchangeable soil Al (cmol (+) kg -1 )

63 Element uptake in grains (g m -2 ) Al concentration in grains (mg kg -1 ) Absorción y concentración en parte aérea Al concentration in vegetative tissues (mg kg -1 ) R 2 GY=.99*** N P K Ca Al R 2 V=.95*** R 2 GY=.98*** R 2 V=.75*** R 2 GY=.99*** 1 1 R 2 V=.88*** Grain yield or vegetative biomass (g m -2 ) R 2 GY=.97*** R 2 V=.96*** Values in mg m -2 R 2 V=.82*** 5 R 2 GY=.5*** Element uptake in vegetative tissues (g m -2 ) R 2 S=.96*** 1 R 2 S=.99*** Exchangeable soil Al (cmol (+) kg -1 ) Valle et al., 211 Field Crops Research

64 Uptake in root biomass (g m -2 ) Absorción y concentración en parte radical (mg m -2 ) P K Ca Al R 2 =.88***.15 R 2 =.74*** R 2 =.85*** 15 R 2 =.87*** Root Biomass (g m -2 ) Valle et al., 211 Field Crops Research

65 Above-ground biomass (g m -2 ) UPE (kg kg -1 ) UTE (g g -1 ) Eficiencia de Absorción (UPE) y de Utilización (UTE) de Nutrientes N P K Ca R 2 S=.88*** R 2 T =.78*** R 2 S=.87*** R 2 T =.88*** R 2 S=.75* R 2 T =.62**.4.3 R 2 S=.98*** R 2 T =.58* R 2 S=.91*** R 2 T =.54* R 2 S=.93** Exchangeable soil Al (cmol (+) kg -1 ) R 2 S=.99*** R 2 S=.98*** R 2 S=.93*** R 2 S=.82*** N uptake efficiency (kg kg -1 ) P uptake efficiency (kg kg -1 ) K uptake efficiency (kg kg -1 ) Ca uptake efficiency (kg kg -1 ) Valle et al., 211 Field Crops Research

66 Modelo de Generación del Rendimiento en trigo bajo toxicidad por Al IC Rendimiento de grano Absorción Nutrientes UT E UPE B aérea Concentración de Nutrientes Relación A/R S T B radical EUR k Filocrono RI acumulada IAF NFH Nº macollos Longitud específica S T Captura de Nutrientes Captura de Radiación

67 CONCLUSIONES Considerando ambas restricciones edáficas (P y Al), la fenología del cultivo fue ligeramente afectada por los distintos niveles evaluados. En general, bajo ambas restricciones de suelo el ciclo de cultivo fue extendido. Tanto la deficiencia de P como la toxicidad de Al afectan de forma similar los determinantes ecofisiológicos del rendimiento. Las respuestas en rendimiento estuvieron relacionadas con la producción de biomasa y solo en casos extremos se afecto la partición (Al). Las restricciones edáficas afectaron la producción de biomasa principalmente a través de su efecto sobre la captura de radiación (reducción del IAF y fracción de radiación interceptada). La eficiencia de uso de radiación mostró ser un carácter bastante estable bajo estas restricciones.

68 CONCLUSIONES El crecimiento radical fue afectado por ambas restricciones de suelo, disminuyendo la biomasa, longitud y densidad radical. Además, estas variables del crecimiento radical resultaron ser buenos descriptores de la producción de biomasa aérea. La absorción de nutrientes estuvo relacionada con la producción de biomasa, en cambio, la concentración de nutrientes fue poco afectada por las restricciones edáficas evaluadas. La determinación de la eficiencia de uso de nutrientes (Rendimiento/Disponibilidad de nutriente) fue principalmente asociada a la eficiencia de absorción (absorbido/disponible) y en menor medida a la eficiencia de utilización de nutrientes (rendimiento/absorbido), considerando ambas restricciones de suelo.

69 Reconocimientos Jermán Carrasco Ensayos de campo Ruth Espinoza Análisis de Laboratorio Gracias! ChileLáctero, Valdivia. Junio de 211