universidad austral de chile - .: metrice :. ambientes alto... · rendimiento = granos m-2 peso de...
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Valdivia, noviembre de 2011
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
Daniel F. Calderini, Carolina Lizana, Ricardo Riegel y Javier Marín
Universidad Austral de Chile
Trigo y cebada en ambientes de alto potencial Productividad, captura de recursos y
sustentabilidad
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
Fuente: promedio
últimos 5 años ODEPA
265.000 – 280.000 Ha
Centro- norte
Araucania
Sur
17.000 – 21.000 Ha
Cebada Trigo pan
Superficie cultivada
Centro- norte
Araucania
Sur
Indicadores de calidad
Peso de 1000 granos
Gluten húmedo corregido
Fuente: COTRISA
Potencial
Alcanzable
Mg ha-1
- Radiación
- Temperatura
- CO2
Logrado
- Agua
- Nutrientes
- Malezas - Enfermedades - Plagas - Otros
6,3 Trigo
Cebada 5,1
Esquema del Rendimiento de Trigo y Cebada Zona Sur
Adaptado de van Ittersum y Rabbinge (1997)
Field Crops Research
Rendimientos de Trigo y Cebada (Experimentos en Valdivia)
Cultivo Genotipo Rendimiento
(Mg ha-1) Año Fuente
Trigo Dalcahue 11,6 2005 Valle et al, 2009
Otto 12,4 2005 Sandaña et al, 2009
Pandora 11,2 2010 Bustos, 2011
Bacanora 12,6 2009 Hasan et al., 2010
Cebada Acuario 11,0 2008 Quiroz, 2010
Acuario 11,5 2009 Quiroz, 2010
Scarlett 12,5 2010 Marín, 2011
Potencial
Alcanzable
Mg ha-1
- Radiación
- Temperatura
- CO2
Adaptado de van Ittersum y Rabbinge (1997)
Field Crops Research
Logrado
- Agua
- Nutrientes
- Malezas - Enfermedades - Plagas - Otros
6,3 12,5 Trigo
Cebada 5,1 12,5
Esquema del Rendimiento de Trigo y Cebada Zona Sur
9,5
9,5
Cultivo Genotipo Siembra Antesis Madurez
Trigo Domo 24 Ago 06 Dic 27 Ene
Otto 25 Ago 05 Dic 24 Ene
Pandora 01 Sep 03 Dic 18 Ene
Huayún 01 Sep 03 Dic 16 Ene
Bacanora 01 Sep 01 Dic 15 Ene
Cebada Acuario 23 Ago 02 Dic 19 Ene
Scarlet 22 Sep 13 Dic 16 Ene
Fenología de Trigo y Cebada Zona Sur
Adaptado de Slafer y Rawson (1994)
S Em At MP Esp Co Tiempo DL IF ET
130 días (4,2 meses)
Ciclo del Cultivo de Trigo
Bo
15 d
Cultivo Genotipo Siembra Antesis Madurez
Trigo Domo 24 Ago 06 Dic 27 Ene
Otto 25 Ago 05 Dic 24 Ene
Pandora 01 Sep 03 Dic 18 Ene
Huayún 01 Sep 03 Dic 16 Ene
Bacanora 01 Sep 01 Dic 15 Ene
Cebada Acuario 23 Ago 02 Dic 19 Ene
Scarlet 22 Sep 13 Dic 16 Ene
Fenología de Trigo y Cebada Zona Sur
881°Cd
835°Cd
1138°Cd
986°Cd
Otto 29 Sep 19 Dic 31 Ene
Acuario 13 Oct 25 Dic 22 Feb
Centro Norte
Centro Sur
Amplitud fotopériódica en la zona triguera de Chile
r = 0,97, P<0,001
0
1
2
3
4
5
6
7
32 34 36 38 40 42Am
plit
ud
Fo
top
erí
odo (
ho
ras)
Latitud Sur (grados) L
0
2
4
6
8
10
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Número de granos (10-3 m-2)
Re
nd
imie
nto
(M
g h
a-1
)
r= 0,88; p<0,001
Relación entre el Rendimiento y el Número de Granos
Calderini et al. (1999)
Wheat. Ecology and Physiology
Argentina
Australia
India
Italia
México
Reino Unido
RENDIMIENTOS de TRIGO
0
2
4
6
8
10
12
14
C. Obregón Bs. As. Valdivia
Bacanora
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
C. Obregón Bs. As. Valdivia
Número de Granos
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
C. Obregón Bs. As. Valdivia
Peso de Granos
Rendim
iento
(M
g h
a-1
)
Núm
ero
de G
ranos (
m-2
)
Peso d
e G
ranos (
g)
100%
60% 26%
Sitio Genotipo Rendimiento NG PG
(Mg ha-1) (g)
Bs. As. Scarlet 7,2 17104 40,6
“ 9,2 24581 37,8
Valdivia “ 12,5 26773 46,6
Rendimientos de Cebada
74% 36%
57% 9%
15% 23%
Emergencia Madurez
Fisiológica
107 días (3,6 meses)
9 d
Siembra: 22 Sep
Adaptado de Slafer y Rawson (1994)
S Em At MP Esp Co Tiempo DL IF ET
Peso granos Granos por m-2
Fa
se
s Llenado de grano Fase Reproductiva
Fase
vegetativa
RENDIMIENTO
Ciclo del Cultivo de Trigo
Cociente Fototermal
Cociente Fototermal = Radiación
Temperatura
Temperatura media – Temperatura base (4,5ºC)
Periodo: 20 días pre-antesis – 10 días post-antesis
Relación entre el Cociente Fototermal
y el Número de Granos
5
9
11
7
13
1 1.4 1.8 2.2 2.6
Nú
mero
de g
ranos (
10
-3 m
-2)
Cociente fototermal (MJ m m-2 d Cº)
y= 1125 + 5409x
R2= 0,77
Magrin (1990)
Centro Norte
Centro Sur
Cociente Fototermal en la zona triguera de Chile
0
1
2
3
32 34 36 38 40 42
PT
Q
Latitud Sur (grados)
r= 0,65; p<0,01
Pe
so
de g
ran
o
Temperatura durante
el llenado de grano (°C)
Efecto de la temperatura sobre el peso de grano
18 13
Adaptado de Chowdhury & Wardlaw (1978)
Australian Journal of Agricultural Research
r = 0,65; P<0,01 0
200400600800
1000120014001600
32 34 36 38 40 42
Evapora
ció
n (
mm
)
Latitud Sur (º)
r² = 0,64; P<0,01 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
32 34 36 38 40 42Pre
cip
ita
ció
n (
mm
) Latitud Sur (º)
Precipitaciones y evaporación en la zona triguera de Chile
y = 0,54 x - 1,85
R2 = 0,83
Relación entre el rendimiento y la biomasa aérea
en trigo, cebada y triticale
Re
nd
imie
nto
(M
g h
a-1
)
Biomasa (Mg ha-1)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 5 10 15 20 25 30 35
Trigo
Cebada
Triticale
0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60 80 100 120 140 160
y= -0,01x3 + 1,81x2 – 127.1x + 3035.5
R2= 0,99
2150
1270
PRODUCCIÓN DE BIOMASA EN TRIGO
15% Biomasa
Total
50% Biomasa
Total
Bio
masa (
Mg h
a-1
)
Días desde emergencia
S E A MF
43 d 34 d 51 d
IET
Rto.= 10,8 t
Días desde emergencia
0
5
10
15
20
25
0 20 40 60 80 100 120 140 160
30
Bio
masa (
Mg h
a-1
)
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Trigo Cebada
Rto.= 10 Mg Rto.= 11 Mg
PRODUCCIÓN DE BIOMASA EN TRIGO Y CEBADA
15% Biomasa
Total
12% Biomasa
Total
y= -0,01x3 + 0,821x2 – 38,22x + 655,8
R2= 0,94
y= -0,01x3 + 0,91x2 – 48,47x + 955,5
R2= 0,98
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 20 40 60 80 100 120 140 160
Bio
masa (
Mg m
-2)
Días desde emergencia
Trigo Cebada
y= -0,01x3 + 1,631x2 – 107,5x + 2295,6
R2= 0,99
y= -0,01x3 + 2,99x2 – 214,4x + 4916,1
R2= 0,98
PRODUCCIÓN DE BIOMASA EN TRIGO Y CEBADA
8.3% Biomasa
Total
9.9% Biomasa
Total
Rto.= 9,5 Mg Rto.= 11,5 Mg
Tasa de crecimiento fase lineal = 300-320 kg ha-1 d-1
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
y = 0,0006 x - 1,09
R2 = 0,95
Trigo
Cebada
Triticale
Relación entre el rendimiento y el número de granos
en trigo, cebada y triticale
Re
nd
imie
nto
(M
g h
a-1
)
Número de granos (m-2)
935 MJ m-2
720 MJ m-2
Radiación interceptada
hasta antesis
y = -0.01x 2 + 1.80x + 7.38
R 2 = 0.86
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120 140 160
S E A MF
43 d 34 d 51 d
IET
Radia
ció
n inte
rcepta
da (
%)
Días desde emergencia
INTERCEPCIÓN DE RADIACIÓN DE TRIGOS
PRIMAVERALES EN LA ZONA SUR
Biomasa Radiación
Interceptada =
Eficiencia
de Uso de
Radiación
x
Bio
masa (
g m
-2)
Radiación interceptada (MJ m-2)
EUR
0
5
10
15
20
25
30
0 200 400 600 800 1000
y = 3,0 x – 55,3
R2 = 0,98
0 200 400 600 800 1000
y = 3,5 x – 255,7
R2 = 0,97 Bio
masa (
Mg h
a-1
)
Radiación interceptada (MJ PAR m-2)
Eficiencia de Uso de Radiación en Trigo y Cebada Zona Sur
Trigo Cebada
Miralles & Slafer (1995)
Field Crops Research
1.2
1.5
1.7
2.0
2.2
2.5
0 20 40 60 80 100
Year of release (from 1900)
RU
E (
g/M
J P
AR
)
Calderini, Reynolds & Slafer (1995)
Wheat. Ecology and Physiology of Yield Determination
Alto Semi-
enano Doble-
enano
Eficiencia de Uso de Radiación en Trigo (Otros estudios)
Zona Sur
Trigo ciclo= 3,0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
Argentina
Australia
Pre-antesis
Post-antesis
* Aberdeen, Edinburgh, High Mowthorpe, Rosemaund, Sutton Bonington y Knigs Lynn
Cultivo Cultivar o localidad RUEpre 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
Zona Sur
Cebada ciclo= 3,5
Eficiencia de Uso de Radiación en Cebada (Otros estudios)
Estrategias promisorias de manejo y
mejoramiento genético para incrementar
la productividad de trigo y cebada en
áreas de alto potencial (zona sur)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Rad
iació
n inte
rcepta
da (
%)
Días desde emergencia
Trigo Cebada
S2
S1
Cultivo Siembra RI Biomasa Rendimiento
(MJ m-2) (Mg m-2) (Mg m-2)
Trigo S1 1619 21,6 9,5
S2 1232 18,2 8,4
Cebada S1 1793 25,2 11,5
S2 1472 20,1 9,8
Intercepción de radiación y fecha de siembra en trigo y cebada
EXISTE VARIABILIDAD EN LA CAPACIDAD DE INTERCEPCIÓN
DE RADIACIÓN EN TRIGO
Ra
dia
ció
n in
terc
ep
tad
a (
%)
Días desde emergencia
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Antesis
Otto Quijote
Pumafén
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 10000 20000 30000 40000
Número de granos (m-2)
Re
nd
imie
nto
(M
g h
a-1
)
Es posible incrementar el número y el peso de los granos
en trigo con consecuencias positivas sobre el rendimiento
106 DH (Bacanora x Weevil)
Hasan & Calderini (datos no publicados)
Rendimiento potencial
POSIBILIDAD DE INCREMENTAR LA BIOMASA Y LA EUR
0
5
10
15
20
cv. 1 cv. 2 DH
Rendim
iento
(M
g h
a-1
)
a
b b
Rendimiento
Bio
masa (
Mg h
a-1
)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
cv. 1 cv. 2 DH
b b
a
Biomasa
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
cv. 1 cv. 2 DH
b b
a
EU
R (
g M
J-1
)
EUR
Ver poster de Daniela Bustos
Estrategias de manejo que mejoran
indicadores de calidad y sustentabilidad
en áreas de alto potencial (zona sur)
0
5
10
15
Kambara Bacanora
Rendim
iento
(M
g h
a-1
)
Año 1 Año 2 Año 1 Año 2
* *
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Kambara Bacanora
Bio
masa (
Mg h
a-1
)
Año 1 Año 2 Año 1 Año 2
* *
Convencional
45 pl m-2
Rendimiento y biomasa en respuesta a la densidad
y arreglo espacial en trigo
Rendimiento Biomasa
Hasan & Calderini (datos no publicados)
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Radia
ció
n inte
rcepta
da (
%)
Días desde emergencia
Antesis
Intercepción de radiación de trigos con
diferente densidad y arreglo espacial
Convencional
45 pl m-2
Ver poster de Daniela Bustos
EURConvencional = 3,6 g MJ-1
EUR45pl m-2 = 4,8 g MJ-1
Kambara Bacanora
Año 1 Año 2 Año 1 Año 2 0
20
40
60
80
100
Altura
de p
lanta
(cm
)
* * * *
Kambara Bacanora
Año 1 Año 2 Año 1 Año 2 0
10
20
30
40
50
60
70 * * * *
Índic
e d
e c
osecha (
%)
Partición de biomasa y altura en respuesta
a la densidad y arreglo espacial
Índice de cosecha Altura
Convencional
45 pl m-2
Hasan & Calderini (datos no publicados)
Kambara Bacanora
Nitró
geno e
n g
rano (
%)
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Año 1 Año 2 Año 1 Año 2
* * *
Peso d
e g
rano (
g)
Kambara Bacanora
0
10
20
30
40
50
60 * * * *
Año 1 Año 2 Año 1 Año 2
Convencional
45 pl m-2
P1000 Proteína
Indicadores de calidad de grano en respuesta
a la densidad y arreglo espacial
Hasan & Calderini (datos no publicados)
Absorción de N y P en respuesta
a la densidad y arreglo espacial
0
10
20
30
40
50
Kambara Bacanora
Año 1 Año 2 Año 1 Año 2
N a
bsorb
ido (
g m
-2)
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Kambara Bacanora
Año 1 Año 2 Año 1 Año 2
P a
bsorb
ido (
g m
-2)
Nitrógeno Fósforo
Hasan & Calderini (datos no publicados)
Respuesta del rendimiento de cebada a la disponibilidad
de N, la densidad y el arreglo espacial
0
2
4
6
8
10
12
14
0 100 200 300 400
Re
nd
imie
nto
(M
g h
a-1
)
N disponible (kg ha-1)
Convencional
44 pl m2
Marín & Calderini (datos no publicados)
Disponibilidad de N
(kg ha-1) Convencional 45 pl m-2
20 47,7 47,0
47,6
Efecto de la densidad y el arreglo espacial sobre
el peso de mil granos y en posiciones de cebada
Peso de grano
80
140
350
P 1000 (g)
46,6
53,5 47,9
48,0
44,7
350 53,6 Espiguilla central 61,1
Marín & Calderini (datos no publicados)
Trigo blanco Trigo rojo Trigo púrpura
Cyanidin 3-glucoside
Peonidin-3-glucoside
Trigos púrpura una alternativa productiva para la zona sur
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Control HalvingPre-
HalvingPost-
Shading + Mg Earlyharvest
An
tho
cya
nin
s co
nce
ntr
atio
n (
mg
kg
-
1)
Concentr
ació
n d
e a
nto
cia
nin
as (
mg k
g-1
)
Bustos, Riegel & Calderini
J. Cereal Sci. (en revisión)
Respuesta de la concentración de antocianinas
a prácticas de manejo
Respuesta de la concentración de antocianinas
a cambios en la relación Fuente:Destino
-60
-40
-20
0
20
40
60
-60 -40 -20 0 20 40 60
Change in a
nth
ocyanin
s y
ield
per
spik
ele
t (%
)
Change in grain yield per spikelet (%)
y=2.82x - 5.72
R2=0.96; p<0.001
1:1
Cambio en el peso de grano (%)
Ca
mbio
en e
l con
ten
ido
de
an
tocia
nin
as d
e los g
ran
os (
%)
Bustos, Riegel & Calderini
J. Cereal Sci. (en revisión)
45 pl m-2
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 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
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