Seminario: Es posible continuar incrementando el rendimiento en el 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 Seminario: Es posible continuar incrementando el rendimiento en el sur de Chile? Daniel F. Calderini Universidad Austral de Chile Valdivia, diciembre de 2013

2 Esquema de la Presentación Desafíos de la demanda de alimentos y producción de trigo Necesidad de incrementar el rendimiento potencial Análisis de la mejora genética del rendimiento y su impacto sobre los caracteres ecofisiológicos Alternativas para continuar incrementando el rendimiento potencial

3 Población mundial y producción de trigo

4 Escenario de demanda mundial de alimentos ( ) El incremento poblacional ha sido estimado en cerca del 40% de la línea base de FAO del año 2006 hasta el 2050 En ese contexto, y considerando que la cantidad de calorías podría incrementarse a 3130 kcal persona -1 día -1, la producción agrícola mundial debería aumentar entre el 50 y 60% desde 2006 hasta 2050 Se ha estimado que la cosecha de cereales debería aumentar en un rango entre 1,16 y 1,31% año -1, dependiendo de la demanda de bio-comustibles Bruinsma (2009); Fischer (2009); Hall & Richards (2013)

5 World population (billions) Entorno del crecimiento poblacional ( ) segura Cambio climático Naciones Unidas (2009)

6 Producción (M t) Producción mundial de trigo ( ) 1000 Tasa últimos 20 años: 1,05% año -1 (<1,16% año-1) y = 11,49x R² = 0,97 y= 5,98x R 2 = 0, Años FAO (2013)

7 Área cosechada de trigo (M ha) Superficie mundial de trigo ( ) Años FAO (2013)

8 Rendimiento (kg ha- 1 ) Rendimiento mundial de trigo ( ) 4000 Tasa últimos 20 años: 1,17% año -1 (1,16% año-1) y = 46,14x R² = 0,97 y= 30,06x R 2 = 0, Años FAO (2013)

9 Aumento de rendimiento (% año -1 ) Tasa de incremento del rendimiento mundial de trigo , , , (estimado) Años Adaptado de Fischer et al. (2009)

10 Evolución del rendimiento de trigo en Chile

11 FACTORES LIMITANTES A LA PRODUCCIÓN Alcanzable Potencial Factores definitorios Localidad, fecha de siembra Factores limitantes Fertilización, Riego -Radiación -Temperatura -CO2 -Genotipo -Agua -Nutrientes Nitrógeno Fósforo Logrado Factores reductores -Malezas -Enfermedades -Plagas -Granizo, etc. Control de malezas y plagas t ha -1 Niveles de Producción de trigo adaptado de Rabbinge, 1993.

12 Rendimiento (t ha -1 ) Rendimiento potencial y rendimiento promedio país 4 8 Argentina Años Reino Unido Slafer & Calderini (2005) Food Product Press El impacto positivo del incremento del rendimiento potencial sobre los rendimientos de los productores ha sido demostrado en trigo y otros cultivos (e.g., Rajaram, 1996; Reynolds et al., 1996; Abeledo et al., 2005; Foulkes et al., 2009; Reynolds et al., 1996; Fischer & Edmeades, 2010)

13 Rendimiento relativo (%) El mejoramiento de trigo ha mostrado tendencias similares en diferentes países del mundo Argentina Australia Italy U.K. r=0.91; p< Año de liberación Calderini & Slafer (1999) Euphytica

14 Determinantes fisiológicos del rendimiento Rendimiento = Biomasa x Índice de cosecha

15 Rendimiento (t/ha) 8 6 El incremento del índice de cosecha fue la principal causa del aumento del rendimiento Argentina Australia 4 Canada r=0.95; p<0.001 r=0.93; p<0.001 r=0.68; p<0.05 (Calderini et al., 1995a) (Siddique et al., 1989b) India 5 Italia 8 (Hucl & Baker, 1987) Inglaterra 4 2 r=0.99; p<0.01 (Kulshrestha & Jain, 1982) r=0.97; p< Índice de cosecha (%) 6 (Canevara et al., 1994) (Austin et al., 1989) 4 r=0.97; p<

16 Materia seca de espigas Materia seca de tallos Determinantes fisiológicos del impacto del mejoramiento sobre el rendimiento potencial Antesis cv. Antiguos cv. Modernos cv. Modernos cv. Antiguos Mayor índice de cosecha Mayor número de granos Tiempo

17 Cambios en la partición de biomasa de cultivares argentinos liberados en distintos años Año de Rendimiento Tallos liberación (g m -2 ) (g m -2 ) Diferencia Calderini et al. (1995) Plant Breeding

18 No hojas IAF %RI Biomasa Rendimiento Rendimiento (e) Rendimiento de grano (f) (d) Biomasa Biomasa aérea Índice de cosecha NO I.C. (c) R.I. IAF Radiación interceptada acumulada Eficiencia de conversión Coeficiente de atenuación lumínico (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)

19 Grain yield (g m -2 ) El número de granos fue el componente mejor asociado con el rendimiento Argentina Australia India Italy Mexico UK r= 0,88; p<0, Grain number (N *1000 m -2 ) Calderini et al. (1999) Food Product Press

20 Plant height (cm) Plant height (cm) Plant height (cm) Plant height (cm) Altura de planta de cultivares de trigo liberados en distintos años (a) Argentina (b) Reino Unido Year of release (from 1900) Year of release (from 1900) (c) Italia (d) India Year of release (from 1900) Year of release (from 1900) Calderini et al. (1999) Wheat. Ecology and Physiology

21 Evaluaciones recientes de la ganancia genética del rendimiento en trigo Desvío del rendimiento (kg ha -1 ) Australia Año de liberación Sadras & Lawson (2011) Crop & Pasture Science

22 Rendimiento (t ha -1 ) Evaluaciones recientes de la ganancia genética del rendimiento en trigo España Chile Acreche et al. (2012) European Journal of Agronomy Matus et al. (2012) Chilean Journal of Agricultural Research

23 Es posible continuar incrementando el IC? Rendimiento = Biomasa x Índice de cosecha

24 Adaptado de Foulkes et al. (2009) Crop Physiology Partición de la biomasa en el cultivo de trigo Órgano Máximo Reino Unido teórico cv. 70 cv. Consort (%) (%) (%) Granos (IC) Capotillo Hojas Tallos

25 Rendimiento (g m -2 ) Relación entre el rendimiento y la biomasa IC: 62% (Austin et al., 1980) IC: 50% IC: 44% y = 0.45x R² = Biomasa (g m -2 )

26 Rendimiento Altura óptima de planta Richards (1992) Field Crops Research Miralles & Slafer (1995) Plant Breeding DE SE A Altura de planta (cm)

27 Desvío de la biomasa (kg ha -1 ) Biomasa aérea (t ha -1 ) La biomasa como el motor de la ganancia genética en trigo? Inglaterra Australia Año de liberación Shearman et al. (2005) Crop Science Año de liberación Sadras & Lawson (2011) Crop & Pasture Science

28 Rendimiento, biomasa e IC en líneas doble haploide, parentales y Pandora Bustos et al. (2013) Field Crops Research

29 Rendimiento (g m -2 ) Relación entre el rendimiento y la biomasa en las líneas doble haploide Biomasa (g m -2 ) y = 0,56x - 178,26 R² = 0, Bustos et al. (2013) Field Crops Research

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

31 Rendimiento, biomasa e IC en las mejores líneas doble haploide, Pandora e Invento Bustos et al. (2013) Field Crops Research

32 Rendimiento y caracteres fisiológicos de 105 líneas DH comparadas con sus padres y cultivares locales Biomasa (g m -2 ) Rendimiento (g m -2 ) Índice de cosecha (%) % 44% DH Bacanora & Weebil Pandora & Invento DH Bacanora & Weebil Pandora & Invento % 19% 21% DH Bacanora & Weebil Pandora & Invento Adaptado de Bustos et al. (2013) Field Crops Research

33 Bases fisiológicas de la mayor producción de biomasa de las mejores líneas doble haploide Bustos et al. (2013) Field Crops Research

34 No hojas IAF %RI Biomasa Rendimiento Rendimiento (e) Rendimiento de grano (f) (d) Biomasa Biomasa aérea 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)

35 El aumento del rendimiento mediante el índice de cosecha no tuvo mayores implicancias sobre la demanda de los recursos (agua, nutrientes, etc.) mientras que un mayor potencial de rendimiento debido al incremento de la biomasa sí podría tenerlas dependiendo de las diferentes eficiencias de captura y conversión de los recursos

36 Se generaron 2 poblaciones DH derivadas de los cruzamientos Kambara x Bacanora (125) y Bacanora x Kambara (111) en INIA Carillanca por Javier Zúñiga Las poblaciones fueron evaluadas junto a sus padres en un experimento realizado en la Estación Experimental de la UACh mediante un DBCA con 3 repeticiones

37 Número de observaciones Días a floración de las líneas DH y sus padres Bacanora Kambara Días entre siembra y antesis

38 Rendimiento y componentes de las diez mejores líneas DH y los cultivares utilizados como padres Genotipo Rendimiento (kg ha -1 ) Rendimiento relativo (%) Número de granos P 1000 KxB , ,0 KxB , ,8 KxB , ,3 BxK , ,2 KxB , ,2 KxB , ,6 KxB , ,2 KxB , ,2 KxB , ,8 KxB , ,8 Kambara ,7 Bacanora , ,4

39 Rendimiento (kg ha -1 ) Relación entre rendimiento y biomasa aérea en las líneas DH KxB y BxK KxB y = 0.51x R² = Biomasa aérea (kg ha -1 ) 0 BxK Bacanora Kambara y = 0.46x R² = Índice de cosecha KxB: Relación Rendimiento-IC: R 2 = 0,14 BxK: : R 2 = 0,11

40 Rendimiento (kg ha -1 ) Relación entre rendimiento y número de granos en las líneas DH KxB y BxK KxB y = 0,39x R² = 0, BxK Número de granos (m -2 ) 0 Bacanora Kambara y = 0,31x R² = 0, P1000 KxB: Relación Rendimiento-P1000: R 2 = 0,0027 BxK: : R 2 = 0,0033

41 Peso G3 desespiguillado (mg) No se encontraron limitaciones importantes de fuente durante el llenado en las líneas DH KxB y BxK KxB 80 1:1 1:1 60 BxK Peso G3 testigo (g) Mayor incremento de peso G3 KxB: 12,3% BxK: 10,2%

42 Conclusiones El aumento poblacional constituye un desafío para la agricultura en un escenario de cambio climático y una agricultura de bajo impacto ambiental El aumento de rendimiento se ve como la vía más efectiva de aumento de la producción de trigo El incremento del rendimiento deberá lograrse a través de una mayor producción de biomasa pero en algunos casos sería posible incrementar el IC

43 Conclusiones Los resultados obtenidos con líneas DH resultan promisorios para incrementar el rendimiento en ambientes de alto potencial como los del sur de Chile

44 Muchas gracias!

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