Claves para la determinación del rendimiento en los ambientes de alto potencial del sur de Chile

Transcripción

1 Red 110RT0394 METRICE Mejorar la eficiencia en el uso de insumos y el ajuste fenológico en cultivos de trigo y cebada Universidad Austral de Chile Claves para la determinación del rendimiento en los ambientes de alto potencial del sur de Chile Daniel F. Calderini Universidad Austral de Chile Valdivia, diciembre de 2013

2 Esquema de la Presentación Rendimientos comparativos entre el sur de Chile y otras regiones del mundo Análisis de variables del desarrollo y su impacto sobre la potencialidad del rendimiento Producción y partición de la biomasa: captura de radiación y conversión en biomasa, comparaciones con indicadores de otros sistemas productivos Análisis de los componentes numéricos del rendimiento y su relación con el potencial

3 Dear Daniel The exceptionally high DM and GY in experiments 1and 2 So why is yield so high in Valdivia? Tony Fischer

4 CLASIFICACIÓN DE RENDIMIENTO Y FACTORES LIMITANTES A LA PRODUCCIÓN Potencial Factores definitorios -Radiación -Temperatura -CO2 Logrado Alcanzable Medidas de Aumento del rendimiento Medidas de Protección del rendimiento L A P Factores limitantes Fertilización, Riego Factores reductores Control de malezas y plagas -Agua -Nutrientes Nitrógeno Fósforo -Malezas -Enfermedades -Plagas -Granizo, etc. t ha -1 Niveles de Producción de trigo adaptado de Rabbinge, 1993.

5 Trigos primaverales en Argentina, Inglaterra, México y Chile 2 cultivares y 105 líneas doble haploides Location Environments Latitude Longitude Altitude Sowing date Seed ratem- 2 Buenos Aires (ARG) BA_ 'S 58 29'W 26 July 5 th Norwich (UK) Cdad. Obregon (MEX) CF_ N 1 10 E 31 CF_ N 1 10 E 37 October 31 st 2007 October 30 th 2009 Ob_ 'N 'W Ob_ 'N 'W 38 Ob_ 'N 'W 38 Ob_ 'N 'W 38 December 2 nd Valdivia (CHI) Va_ S W 19 Va_ S W 19 Aug 23 rd 2008 Sep 4 th Griffiths (datos no publicados)

6 Trigos primaverales en Argentina, Inglaterra, México y Chile Genotype/ environment Rendimiento P1000 NG Weebill Bacanora Weebill x Bacanora Ob_ Ob_ Ob_ Ob_ CF_ CF_ Va_ Va_ BA_ Ob_ Ob_ Ob_ Ob_ CF_ CF_ Va_09 Va_10 BA_ Ob_ Ob_ Ob_ Ob_ CF_ CF_ Va_09 Va_10 BA_ Griffiths (datos no publicados)

7 PC 1 Trigos primaverales en Argentina, Inglaterra, México y Chile 2 cultivares y 105 líneas doble haploides Valdivia Rendimiento (t ha -1 ) Griffiths (datos no publicados)

8 Rendimientos de Trigo y Cebada (Experimentos en Valdivia) Cultivo Genotipo Rendimiento (Mg ha -1 ) Año Fuente Trigo Dalcahue 11, Valle et al, 2009 Otto 12, Sandaña et al, 2009 Pandora 11, Bustos et al., 2013 Bacanora 12, Hasan et al., 2010 Cebada Acuario 11, Quiroz, 2010 Acuario 11, Quiroz, 2010 Scarlett 12, Marín, 2011

9 Número de Granos (m -2 ) Peso de Granos (g) Rendimiento (Mg ha -1 ) RENDIMIENTOS de TRIGO Bacanora 100% C. Obregón Bs. As. Valdivia Número de Granos 60% C. Obregón Bs. As. Valdivia Peso de Granos 26% C. Obregón Bs. As. Valdivia

10 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%

11 No hojas IAF %RI Biomasa Rendimiento Rendimiento (e) Rendimiento de grano (f) (d) Biomasa Biomasa total Indice de cosecha I.C. (c) R.I. IAF Radiación interceptada acumulada Eficiencia de conversión Coeficiente de atenuación lumínico C4 - C3 Calidad de la biomasa (b) Indice de área foliar (a) No. hojas Aparición de hojas y macollos Expansión foliar Tiempo térmico Producción de Granos. Bases funcionales para su manejo (UBA)

12 Fases Ciclo del Cultivo de Trigo S Em IF DL ET Bota Esp At MP Co Tiempo Aparición de hojas Fase vegetativa Fase Reproductiva Llenado de grano Adaptado de Slafer y Rawson (1994)

13 Número de hojas en trigos primaverales (Valdivia) Valle & Calderini (2010) Crop & Pasture Science

14 Número de hojas y filocrono en cebada (Bs. As.) y trigos primaverales (Valdivia) Dalcahue Domo Abeledo et al. (2004) Field Crop Research Valle & Calderini (2010) Crop & Pasture Science

15 Ciclo del Cultivo de Trigo S Em IF DL ET Bo Esp At MP Co Tiempo 15 d 130 días (4,2 meses) Adaptado de Slafer y Rawson (1994)

16 Tiempo entre emergencia y floración en trigos primaverales 2 cultivares y 105 líneas doble haploides García et al. (2013) Crop Science

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

18 Amplitud Fotoperíodo (horas) Amplitud fotopériódica en la zona triguera de Chile Centro Sur Centro Norte r = 0,97, P<0, L Latitud Sur (grados)

19 Altura de planta en trigos primaverales 2 cultivares y 105 líneas doble haploides García et al. (2013) Crop Science

20 No hojas IAF %RI Biomasa Rendimiento Rendimiento (e) Rendimiento de grano (f) (d) Biomasa Biomasa aérea Indice de cosecha I.C. R= Biomasa x IC (c) R.I. IAF Radiación interceptada acumulada Eficiencia de conversión Coeficiente de atenuación lumínico C4 - C3 Calidad de la biomasa (b) Indice de área foliar (a) No. hojas Aparición de hojas y macollos Expansión foliar NO Tiempo térmico Producción de Granos. Bases funcionales para su manejo (UBA)

21 Biomasa e Índice de Cosecha Cultivar Biomasa IC (g m -2 ) (%) Bacanora Pandora Weebil Bustos et al. (2013) Field Crops Research Foulkes et al. (2009) Crop Physiology. Applications for.

22 Rendimiento y Biomasa Aérea en trigos primaverales Argentina, Inglaterra, México y Chile 2 cultivares y 105 líneas doble haploides García et al. (2013) Crop Science

23 Rendimiento (t ha -1 ) Relación entre el rendimiento y la biomasa aérea en trigo, cebada y triticale Trigo Cebada Triticale Biomasa (t ha -1 ) y = 0,54 x - 1,85 R 2 = 0, Quiroz (2010) Tesis de Magister

24 No hojas IAF %RI Biomasa Rendimiento Rendimiento (e) Rendimiento de grano (f) (d) Biomasa Biomasa aérea Indice de cosecha I.C. NO (c) R.I. IAF Radiación interceptada acumulada Eficiencia de conversión Coeficiente de atenuación lumínico C4 - C3 Calidad de la biomasa (b) Indice de área foliar (a) No. hojas Aparición de hojas y macollos Expansión foliar NO Tiempo térmico Producción de Granos. Bases funcionales para su manejo (UBA)

25 Biomasa (Mg ha -1 ) PRODUCCIÓN DE BIOMASA EN TRIGO Rto.= 10,8 Mg % Biomasa Total y= -0,01x 3 + 1,81x x R 2 = 0, Días desde emergencia S E IET A MF 51 d 34 d 43 d 50% Biomasa Total Trigos invernales en Inglaterra tiene una duración de aprox. 7 meses

26 Biomasa (Mg ha -1 ) PRODUCCIÓN DE BIOMASA EN TRIGO Y CEBADA Trigo Rto.= 10 Mg Cebada Rto.= 11 Mg 5 0 y= -0,01x 3 + 0,821x 2 38,22x + 655,8 y= -0,01x 3 + 0,91x 2 48,47x + 955,5 R 2 = 0,94 R 2 = 0, Días desde emergencia 15% Biomasa Total 12% Biomasa Total

27 Biomasa (Mg m -2 ) PRODUCCIÓN DE BIOMASA EN TRIGO Y CEBADA Tasa de crecimiento fase lineal = kg ha -1 d Trigo Rto.= 9,5 Mg Cebada Rto.= 11,5 Mg y= -0,01x 3 + 1,631x 2 107,5x ,6 y= -0,01x 3 + 2,99x 2 214,4x ,1 R 2 = 0,99 R 2 = 0, Días desde emergencia 8.3% Biomasa Total 9.9% Biomasa Total

28 No hojas IAF %RI Biomasa Rendimiento Rendimiento (e) Rendimiento de grano (f) (d) Biomasa Biomasa aérea Indice de cosecha I.C. NO (c) R.I. IAF Radiación interceptada acumulada Eficiencia de conversión Coeficiente de atenuación lumínico C4 - C3 Calidad de la biomasa B= RI x EUR (b) Indice de área foliar (a) No. hojas Aparición de hojas y macollos Expansión foliar NO Tiempo térmico Producción de Granos. Bases funcionales para su manejo (UBA)

29 Radiación interceptada (%) Intercepción de radiación en trigos primaverales y = -0.01x x R 2 = Días desde emergencia S E IET A MF 51 d 34 d 43 d

30 Rendimiento (t ha -1 ) Relación entre el rendimiento y el número de granos en trigo, cebada y triticale Trigo Cebada Triticale Radiación interceptada hasta antesis 720 MJ m MJ m -2 y = 0,0006 x - 1,09 R 2 = 0, Número de granos (m -2 ) Adaptado de Quiroz (2010) Tesis de Magister

31 Intercepción de Radiación en Trigo Cultivar RI hasta antesis (MJ m -2 ) Bs. As. Klein Favorito 1194 Pigue 952 Oasis 920 Valdivia Trigo 884 Cebada 960 Calderini et al. (1997) Field Crops Research Quiroz (2011) Tesis de Magister Miralles & Slafer (1997) Euphytica

32 Biomasa (Mg ha -1 ) Eficiencia de Uso de Radiación en Trigo y Cebada Zona Sur Trigo Cebada y = 3,0 x 55,3 y = 3,5 x 255,7 R 2 = 0,98 R 2 = 0, Radiación interceptada (MJ PAR m -2 )

33 RUE (g/mj PAR) Zona Sur Trigo ciclo = 3,0 Eficiencia de Uso de Radiación en Trigo (Otros estudios) Pre-antesis Post-antesis Argentina Australia Alto Semienano Dobleenano Year of release (from 1900) Calderini, Reynolds & Slafer (1995) Wheat. Ecology and Physiology of Yield Determination Miralles & Slafer (1997) Euphytica Cultivar EUR (g MJ -1 ) Pre-antesis Post-antesis Pandora 3,2 1,9 Invento 2,9 2,1 Bustos et al. (2013) Field Crops Research

34 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, 2006 Baronesse 2.4 Kemanian et al, 2004 Steptoe 2.5 Kemanian et al, 2004 Cebada invernal 6 localidades* 2.6 Bingham et al, 2007 Rendimiento 7.0 Mg ha -1 * Aberdeen, Edinburgh, High Mowthorpe, Rosemaund, Sutton Bonington y Knigs Lynn

35 No hojas IAF %RI Biomasa Rendimiento Rendimiento (e) Rendimiento de grano (f) (d) Biomasa Biomasa aérea Indice de cosecha I.C. NO (c) R.I. IAF Radiación interceptada acumulada Eficiencia de conversión NO Coeficiente de atenuación lumínico C4 - C3 Calidad de la biomasa (b) Indice de área foliar (a) No. hojas Aparición de hojas y macollos Expansión foliar NO Tiempo térmico Producción de Granos. Bases funcionales para su manejo (UBA)

36 Precipitaciones y evaporación en la zona triguera de Chile Precipitaciones Evaporación R² = R² = Latitud sur

37 Efecto del déficit de presión de vapor sobre la EUR (datos de trigo y cebada) Kemanian et al. (2004) Crop Science

38 Efecto de la radiación difusa sobre la EUR Trigo Stockle & Kemanian et al. (2009) Crop Stockle Physiology. & Kemanian Applications et al. (2009) for Crop Physiology. Applications for genetic Improvement and agronomy

39 Tasa de respiración (CO 2 g -1 d -1 ) El doble efecto de la temperatura - Aumenta la tasa de desarrollo del cultivo (reduce la duración) - Aumenta la tasa de respiración (reduce la biomasa) Lizana & Calderini (2013) Journal of Agricultural Science Temperatura ( C)

40 Efecto de las temperaturas nocturnas Valle & Calderini (2010) Crop & Pasture Science

41 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)

42 Rendimiento (Mg ha -1 ) Relación entre el Rendimiento y el Número de Granos Argentina Australia India Italia México Reino Unido Número de granos (10-3 m -2 ) r= 0,88; p<0,001 Calderini et al. (1999) Wheat. Ecology and Physiology

43 Numero de granos (% respecto del testigo sin sombra) Período crítico para el número de granos en trigo 50% Floración Periodo crítico en trigo se ubica aproximadamente 20 días previos y 10 días posteriores a la floración Días respecto del 50% floración Fischer (1985)

44 Número de granos (m -2 ) Período crítico para el número de granos en cebada Punto medio del sombreo (días desde antesis) Arisnabarreta & Miralles (2008) Arisnabarreta & Miralles (2008) Field Crops Research

45 Cuociente Fototermal Cuociente Fototermal = Radiación Temperatura Temperatura media Temperatura base (4,5ºC) Periodo: 20 días pre-antesis 10 días post-antesis

46 30000 Número de granos m Y = x R 2 = PTQ (MJ/ C) (T base 4.5)

47 PTQ Cociente Fototermal en la zona triguera de Chile 3 Centro Sur Centro Norte r= 0,65; p<0, Latitud Sur (grados)

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49 Spike and floret development in wheat Ferrante et al. (2010) Journal of Experimental Botany

50 González FG (2003) González FG (2003) González FG (2003) González FG (2003) González FG (2003) González FG (2003) González FG (2003) DESARROLLO FLORAL DURANTE EL PERIODO DE CRECIMIENTO DE ESPIGA Waddington et al., 1983 Prominent style Style elongating Stigmatic branches elongating W6.0 W7.0 W8.0 W8.5 Hairs in the ovary wall Foto 2.5 Foto 2.6 Foto 2.7 Foto 2.8 Pollen grains Stigmatic branches W10 W9.25 W8.75 Foto 2.11 Foto 2.10 Hairs in the ovary wall Foto 2.9 González et al. 2003b Floret development and spike growth as affected by photoperiod during stem elongation in wheat. FCR 81, Fernanda González Facultad de Agronomía Univ. de Buenos Aires

51 Photos by Fernanda G. Gonzalez (2003) Living or degenerating florets Anthers dehydration Complete dehydration Degenerating floret Degenerating floret Styles elongating Anthers (turning green) Living floret W7.0 Stigmatic branches elongating Fernanda Gonzàlez Facultad de Agronomía Univ. de Buenos Aires Living floret W8.0 Hairs just differentiating on ovary wall Living floret W8.5

52 Flores fértiles (No x 100 m -2 ) Flores fértiles y peso de espigas en antesis Peso seco de espigas en antesis (g m -2 ) Miralles et al. (2000) Australian journal of Plant Physiology

53 El número de granos de los cereales de zonas templadas puede calcularse: NG = RAD RI EUR PE ER NG: granos por metro cuadrado RAD: radiación incidente desde inicio de encañado hasta antesis RI: fracción de RAD interceptada (%) EUR: eficiencia de uso de la radiación PE: coeficiente de partición a espigas ER: eficiencia reproductiva (NG/peso de espigas en antesis) ER Pandora: ER Huayun: 11.1

54 Número de granos (m -2 ) Peso seco de espigas (g m -2 ) Relaciones Funcionales con el Número de Granos Sandaña & Pinochet (2011) Lázaro et al. (2009) y = 64.6x R 2 = 0.97; p< Peso seco de espigas (g m -2 ) y = 9.54x R 2 = 0.93, p< Tasa de crecimiento del cultivo ( g m -2 d -1 ) Lázaro et al. (2009) Field Crops Research Sandaña & Pinochet (2011) Field Crops Research

55 Rendimiento = Granos m -2 x Peso de Grano

56 Número de Granos (m -2 ) Peso de Granos (g) Rendimiento (Mg ha -1 ) RENDIMIENTOS de TRIGO Bacanora 100% C. Obregón Bs. As. Valdivia Número de Granos 60% C. Obregón Bs. As. Valdivia Peso de Granos 26% C. Obregón Bs. As. Valdivia

57 Trigos primaverales en Argentina, Inglaterra, México y Chile Genotype/ environment Rendimiento P1000 NG Weebill Bacanora Weebill x Bacanora Ob_ Ob_ Ob_ Ob_ CF_ CF_ Va_ Va_ BA_ Ob_ Ob_ Ob_ Ob_ CF_ CF_ Va_09 Va_10 BA_ Ob_ Ob_ Ob_ Ob_ CF_ CF_ Va_09 Va_10 BA_ Griffiths (datos no publicados)

58 Líneas isigénicas de altura G1 G2 G1 G4 G3 G2 altura estandar (rht 1 rht 2 ) Semienano (Rht 1 rht 2 ) Miralles & Slafer (1995) Field Crops Research

59 Respuesta del Peso de Grano a la Temperatura Chowdhury & Wardlaw (1978) Aust. J. Agric. Res.

60 Temperatura media durante el llenado de granos Sandaña et al. (2009) Field Crops Research Hasan et al. (2011) Field Crops Research

61 Peso de grano (mg) Determinantes del peso de grano Duración del llenado Tasa de llenado Tiempo (días después de espigadura)

62 Relación del peso de grano y la tasa o la duración del llenado de trigo y cebada en ambientes de distinto potencial Trigo: Cebada: Valdivia tasa entre 1,3 y 1,7 mg d -1 duración entre 40 y 45 d Serrago et al. (2013) Field Crops Research

63 Peso de grano y relaciones fuente-destino en ambientes Mediterráneos Cartelle et al. (2006) Field Crops Research

64 Conclusiones Los rendimientos potenciales de trigo y cebada primaverales en la zona sur de Chile alcanzan las 12 t ha -1 pero podrían superar las 15 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 300 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

65 Muchas gracias!

66 Esquema del Rendimiento de Trigo Potencial - Radiación - Temperatura - CO 2 Alcanzable - Agua - Nutrientes Logrado Brechas - Malezas - Enfermedades - Plagas - Otros 5,1 Mg ha -1 from van Ittersum y Rabbinge (1997) Field Crops Research