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Alfredo Cirilo (Ing Agr, MSc, Dr)
Estación Experimental Agropecuaria Pergamino INTA
El cultivo de maíz y su respuesta al ambiente
Mejorando el rinde,manejando el riesgo
Contenido:
1. El escenario
2. Los desafíos para el maíz
3. La Ecofisiología como herramienta para
enfrentarlos
El escenario
Crecimiento demográfico (9 mil millones en 2050).
Demanda de alimentos en aumento (+mejora en la dieta).
Demanda de más energía (biocombustibles).
D
e
g
r
a
d
a
c
i
ó
n
a
m
b
i
e
n
t
a
l
(
a
l
e
r
t
a
s
)
.
Cambio climático (incertidumbres).
Otros usos en aumento (biomateriales).
Los desafíos para el maíz
Mayor presión sobre sistemas agrícolas.
Producir preservando el ambiente.
Mayor producción.
Mayor producción:
Los desafíos para el maíz
I- Destinar más superficie al cultivo de maíz
i- aumentar proporción de superficie actual
ii- incorporar tierras menos aptas
iii- intensificar (más de un cultivo por año)
. . . hacia dónde va la tecnología aplicada en el maíz
Los desafíos para el maíz
I
I
-
A
u
m
e
n
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a
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l
o
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u
n
i
t
a
r
i
o
s
.
j- aumentar el potencial de rinde y su estabilidad
jj- reducir las brechas ´posible vs logrado´(mejor
aprovechamiento de recursos)
Mayor producción:
Los desafíos para el maíz
Uso más eficiente de recursos e insumos (adaptación de cultivares a los
ambientes de producción, mayor estabilidad y potencial de rinde,
manejo agronómico ajustado, agricultura de precisión, etc).
Reducción de la contaminación química (transgénicos, control
biológico e integrado de plagas, uso racional de agroquímicos, uso
de productos menos nocivos, etc).
Los desafíos para el maíz
Avances biotecnológicos:
* aumento potencial de rinde y su estabilidad (mitigación de
estreses)
* disminución del uso de agroquímicos peligrosos por tolerancia
genética a plagas y enfermedades.
* mejora y diversificación de calidad alimenticia
* eventos ´apilados´ en materiales mejorados
Tecnologías de procesos y de conocimientos (costo de adopción 0)
La Ecofisiología como herramienta
El conocimiento de procesos y mecanismos determinantes
del crecimiento y rendimiento del cultivo contribuye al
aumento sustentable de la producción y a la adecuación
de los requerimientos del cultivo a la oferta ambiental:
i) Orienta en la elección de las prácticas agronómicas más
apropiadas para el manejo eficiente y adecuado de
recursos e insumos.
ii) Guía al mejorador y al biotecnólogo en la obtención de
cultivares de mayor potencial, más eficientes y mejor
adaptados.
La Ecofisiología como herramienta
El maíz se desarrolla en una amplia gama de ambientes:
variaciones en temperatura y oferta de recursos.
Producción de secano: restricciones asociadas a
deficiencias hídrico-nutricionales y temperaturas
extremas (... mayor frecuencia x cambio climático).
En condiciones normales de producción todos los cultivos
están
expue
stos a
estrés
(...
mome
nto,
intensi
dad y
duraci
ón).
Potencial
Alcanzable
Logrado
7 10 15
Nivel de Producción del Cultivo(para un sitio, año y fecha de siembra definida)
Ton.ha-1
Control de malezas y plagasMedidas de Protección del rendimiento
Factores reductoresMalezasEnfermedadesPlagasGranizo, etc.
Medidas de Aumento del rendimiento
Fertilización, Riego
Factores limitantesAguaNutrientes Nitrógeno
Fósforo
Factores definitoriosCO2
RadiaciónTemperaturaGenotipo
En base a Rabbinge (1993)
Rendimiento potencial, alcanzable y logrado
HíbridoFecha de siembraArreglo espacial
Ambiente
TemperaturaFotoperíodo
Rendimiento grano
Desarrollo
Cambios morfológicos y
fisiológicos (estadíos) que definen las
diferentes etapas (fases fenológicas)
a lo largo del ciclo del cultivo
Momento y duración delas fases
Recursos
LuzAguaNutrientes
Limitantes bióticas y abóticas
Crecimiento
TemperaturaAgua y nutrientes
Temp. y Fotop.Densidad Arreglo espacialAgua y nutrientesGenotipo
LatitudFecha de sbraHeliofanía Genotipo ciclo
Cantidad de radiación solar
acumulada en el ciclo del cultivo
Marco conceptual para explicar el crecimiento(producción de biomasa)
Biomasa = = Σ Rincidente x ei x EUR
Día i = 0
n
Eficiencia para capturar la
radiación solar (área foliar verde)
Eficiencia uso radiación
(fotosíntesis activa y prolongada)
Rendimiento Rendimiento cultivo cultivo = = Biomasa Biomasa x ICx IC
Modelo simple de rendimientoModelo simple de rendimiento
IC maíz: IC maíz: ≅≅ 0.46 0.46
IC soja: IC soja: ≅≅ 0.37 0.37
IC girasol: IC girasol: ≅≅ 0.29 0.29
Partición delcrecimiento
La actividad de los distintos destinos metabólicos controlan la
asignación de fotoasimilados
Es necesario conocer los factores que determinan el número y actividad de los destinos metabólicos
de interés (granos).
Período CríticoConcepto clave para entender determinación del rendimiento
En el período crítico se fija el número de En el período crítico se fija el número de granos, principal componentegranos, principal componente del del
rendimientorendimiento
Floración Madurez
Número de granos
Efecto de un estrés sobre el número de granos en función Efecto de un estrés sobre el número de granos en función del momento de ocurrenciadel momento de ocurrencia
Fischer, 1985Andrade y Sadras, 2002
Mz
Momento del estrés
Tr
Gi
Sj
Vegetativo
Período crítico
Generación de destinos reproductivos en MaízGeneración de destinos reproductivos en Maíz
Adaptado de Otegui (1997)
-400 -200 0 200 400
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
100 0Cdía
227 0Cdía
600
Tiempo térmico desde silking (0Cdía)
Pro
po
rció
n d
e la
lon
git
ud
fin
al d
e la
esp
iga
100
200
300
400
PG (mg)
150-200ºCdía
-400 -200 0 200 400
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
100 0Cdía
227 0Cdía
600
Tiempo térmico desde silking (0Cdía)
Pro
po
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lon
git
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esp
iga
-400 -200 0 200 400
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
100 0Cdía
227 0Cdía
600
Tiempo térmico desde silking (0Cdía)
Pro
po
rció
n d
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lon
git
ud
fin
al d
e la
esp
iga
100
200
300
400
PG (mg)
150-200ºCdía
Período crítico
Crecimiento activo y Crecimiento activo y desarrollo de la espigadesarrollo de la espiga
Determinación del Determinación del número y viabilidad de número y viabilidad de flores (NGpotencial) flores (NGpotencial)
Se define prolificidadSe define prolificidadEmisión de estigmasEmisión de estigmas
Fecundación del óvuloFecundación del óvulo
División celular en el División celular en el granograno
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
0 2 4 6 8 10
Adaptado de Andrade et al. (2002)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
0 2 4 6 8 10Tasa de crecimiento de planta (g/d)
Nú
mer
o d
e g
ran
os
rel
ativ
o
DK 639 ( agua )A 777 ( N, agua )
˜ SPS 240 ( agua )DK 636 (N, agua )
DK 636 ( sombreo , densidad )
DK 639 ( agua )A 777 ( N, agua )
˜ SPS 240 ( agua )DK 636 (N, agua )
DK 636 ( sombreo , densidad )
Menos recursos Más recursos
Determinación del números de granos y rendimiento
Período crítico
= estado fisiológico de la planta
012345678
0 20 40 60 80 100 120 140
Dias desde la siembra
IAF
3pl m-2
9pl m-2
12pl m-2
0
20
40
60
80
0 20 40 60 80 100 120 140
Días desde la siembra
%I100
Respuesta de la captura de radiación a la densidad de siembra
Adaptado de Andrade, Cirilo, Uhart y Otegui (1996)
Densidad de plantas y captura de luz
Densidad de plantas (pl m2)
Ren
dim
ient
o (T
n h a
1)
0
12
8
4
107,55 15
Sensibilidad a reducciones en TCP
Poca plasticidad foliarBaja plasticidad reproductiva
Andrade, Cirilo, Uhart y Otegui (1996)
Densidad de plantas y rendimiento
sin deficiencia
300 mm
Densidad (pl ha1)
0
12
8
4
100.00075.00050.000
Ren
d im
ien t
o (T
n ha
1)
de Andrade, Cirilo, Uhart y Otegui (1996)
150 mm
floración
Densidad de plantas según ambientes
Respuesta esperable a surcos angostos
75 mil plan
tas ha-1
52 cm70 cmV10V10
75 mil plan
tas ha-1
52 cm70 cmV10V10
50 m
il pla
ntas h
a-1
52 cm70 cmV10V10
50 m
il pla
ntas h
a-1
52 cm70 cmV10V10
Fecha de siembra y la estación de crecimiento
Desde fechas tempranas la temperatura esta por encima de 8ºC.Fechas muy tempranas con mayores riesgos de heladas (luego de V7) y prolongan la fase siembra-emergencia.
Los daños por heladas tardías decrecen con el atraso de la fecha de siembra, pero pueden incrementarse los daños por heladas tempranas
Adaptado de Maddonni (2008)
Fecha de siembra: oferta de agua en el perfil
En Pergamino las precipitaciones durante el OtoñoInvierno, permiten recargar los perfiles a partir de siembras de Septiembre.
Adaptado de Maddonni (2008)
Fechas tardías tienen menor probabilidad de ubicar su período crítico con balances hídricos negativos
(menor potencial pero mayor estabilidad)
Fechas de siembra y balances hídricos
Períodos críticos MR 125
Ppio Sept: 7/12 al 31/12 (R1: 23/12)Ppio Oct 19/12 al 10/01 (R1: 2/01)Ppio Nov: 6/01 al 27/01 (R1: 19/01)Ppio Dic: 28/01 al 20/02 (R1: 11/02)
-150
-100
-50
0
50
100
150
1 11 21 1 11 21 1 11 21 1 11 21 1 11 21 1
mm
75%
50%
25%
oct nov dic ene feb
EX
CE
SO
SD
EF
ICIT
S
Probabilidad de deficiencias Pergamino
SO
ND
Adaptado de Maddonni (2008)Consumos: 550-600mm
475mm 525mm
Menores probabilidades de ubicar el período crítico con temperaturas >35 ºC en siembras a partir
de fines de noviembre.
Fecha de siembra y golpes de calor
Clima Pergamino
Adaptado de Maddonni (2008)
Probabilidades de estrés térmico según zonas
Las probabilidades de golpes de calor alrededor de
floración aumentan a menores latitudes y son siempre altas a partir de siembras de Octubre.
Adaptado de Maddonni (2008)
0
1500
3000
4500
0 20 40 60 80 100Máxima intercepción de radiación (%)
Nú
mero
de g
ran
os
(gr /
m2
)
Seco Húmedo Riego
Agua inicial en el perfil
Otegui, Mercau, Menéndez (2004)
(*) calculados con MSA
Con el perfil seco a la siembra, la cobertura a floración es muy baja en uno de cada tres años en siembras de segunda en la zona núcleo central.
Crecimiento en floración y rendimiento
Maíces de segunda
0
5000
10000
0 1500 3000 4500Número de granos (gr/m2)
Ren
dim
ient
o (K
g/ha
)
10-Dic 20-Dic30-Dic 10-Ene
Heladas 150 mg
300 mg
…pero en las fechas de segunda se reduce el peso de los granos
El número de granos es el componente
que mejor explica el
rendimiento…
Rendimiento y componentes
Otegui, Mercau, Menéndez (2004)
Una mejor comprensión de todas estas
interacciones entre el cultivo y el ambiente
permitirá orientar las decisiones de manejo
para asegurar los mejores valores de
productividad y rentabilidad de los cultivos
en cada situación de producción.
... Muchas gracias