Clase Agua y Nutrientes 2004
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Requerim ientos hdricosRequerim ientos hdricosy nutricionales dey nutricionales de los loscultivoscultivos
Un enfoque ecofisiolgico
CEREALES Y OLEAGINOSASCEREALES Y OLEAGINOSAS
FCA - UNCFCA - UNC
-
REQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOSREQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOS
6) Interaciones entre disponibilidad de agua y* Cultivar* Densidad de plantas* Fecha de siembra* Nutrientes
5) Cul es la prdida de rendimiento debido a sequa?
1) Cul es el consumo de agua durante el ciclo?
2) Qu factores determinan el consumo de agua?
3) Cul es la eficiencia de uso del agua y por lo tanto la respuesta alriego?
4) Cmo se afecta el crecmiento y rendimiento ante deficienciashdricas? Cul es el impacto segn el momento de ocurrencia?
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Eleccin del lote
Perodo de crecimiento
Densidad
Fecha de siembra
Variedad
Estructura
Fertilizacin
Manejo del aguaModifican la oferta ambiental
Control de insectos,
malezas y de semillas
Enfermedades
Cosecha
Regulan la prdida derecursos del ambiente
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REQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOSREQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOS
1) Cul es el consumo de agua durante el ciclo?
-
barbecho eficiente cobertura de rastrojos siembra directa
EFICIENCIADE
USO
AGUABRECHA
-
Consumo de agua de cultivos manejados sindeficiencias de agua y nutrientes
Cultivo Fecha de siembra Consumo(mm)
BiomasaTotal(kg ha-1)
Maz 2400058010 de octubre
Man 1200069010 de noviembre
Girasol 1 de noviembre 650 13000
Soja 1300064010 de noviembre
Trigo 1500050010 de junio
10 de diciembre 500 24000
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REQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOSREQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOS
1) Cul es el consumo de agua durante el ciclo?
2) Qu factores determinan el consumo de agua?
-
zAlm
P
Esc
T
D
Tm
CONSUMO DE AGUA POR ELCULTIVO
E
-
Qu determina la ETP?
-
Consumo Agua del Cultivo enmm/da =
ETP x Kc = ETC
-
Consumo Agua del Cultivo en mm/da=
ETP x Kc = ETC
-
Precipitaciones promedio serie 1966/96 en Crdoba
0255075
100125150175200225250
E F M A M J J A S O N D
P
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p
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t
a
c
i
n
(
m
m
)
+2DE
-2DE
Media
-
Cultivo Fecha desiembra
RRSe RRe0 RRls RRe0ls Potencial
Trigo 01/06 0.33 0.36 0.76 0.76 1.00
Soja 10/11 0.52 0.74 0.96 0.97 1.00
Soja 10/12 0.59 0.74 0.99 0.99 1.00
Girasol 20/11 0.40 0.76 0.85 0.98 1.00
Maz 10/10 0.43 0.72 0.88 0.97 1.00
Girasol 20/09 0.35 0.57 0.84 0.90 1.00
Maz 10/12 0.48 0.83 0.92 0.99 1.00
Rendimiento relativo al rendimiento potencial, considerando agua inicial y escurrimiento(RRSe); escurrimiento nulo (RRe0); capacidad de campo a la siembra (RRls) y ambas
asunciones a la vez. Serie 1969-1994. INTA Manfredi.
-
Profundidad de races a los 30 das deemergencia
Disponibilidad de agua y nutrientes Compactacin del suelo Temperatura Disponibilidad de asimilados
-1-0.8-0.6-0.4-0.2
0
GirasolMaz
Soja
P
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(
m
)
Adaptado de Andrade et al., 2000
-
Profundizacin radical dediferentes especies cultivadas
Dardanelli et al. 1997
Cultivo Cultivar PR (cm) EstadoGirasol Conti 3 290 10 d. post antesisGirasol G-100 250 9 d. post antesisSoja RA-702 230 68% R4Soja A-5308 190 60% R4Soja A-3127Maz DK 3S41 190 12 d. post antesisMan Florman 150 68% R5
50% R4130
-
Velocidad del frente de extraccin deagua en distintas especies cultivadas
Dardanelli et al. 1997
Cultivo VFE(mm d-1)Girasol 44 3 a
SojaMazMan
30 3 bc 23 2 c
34 2 b
-
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
Contenido volumtrico de agua (cm3 cm -3)
P
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d
(
c
m
)
Contenido volumtrico de agua a la siembra ( ) y a madurez( ) en tratamientos con sequa impuesta
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REQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOSREQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOS
1) Cul es el consumo de agua durante el ciclo?
2) Qu factores determinan el consumo de agua?
3) Cul es la eficiencia de uso del agua y por lo tanto la respuesta alriego?
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EFICIENCIA DE USO DEL AGUA (EUA)
EUA Biomasa Totalmm agua consumida
kgmm =
EUA Rendimientomm agua consumida
kg granomm =
-
Consumo de agua de cultivos manejados sindeficiencias de agua y nutrientes
Cultivo Fecha de siembra Consumo(mm)
BiomasaTotal(kg ha-1)
EUA(kg mm-1)
Maz 41,42400058010 de octubre
Man 17,41200069010 de noviembre
Girasol 1 de noviembre 650 13000 20,0
Soja 20,31300064010 de noviembre
Trigo 30,01500050010 de junio
10 de diciembre 500 24000 48,0
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RIEGO vs SECANO
-
Cultivo Fecha desiembra
Ciclodas
Secanokg/ha
C.V.%
Riegokg/ha
C.V.%
Sec./Rie.%
Trigo 01/06 161 1850 77 5530 12 33
Soja 10/11 150 2740 51 5240 8 52
Soja 01/12 128 2474 47 4227 9 59
Soja 10/12 124 2430 46 3983 9 61
Soja 20/12 120 2200 53 3750 10 59
Girasol 20/11 103 2020 46 5060 18 40
Maz 10/10 122 5620 48 13040 13 43
Girasol 20/09 118 1970 47 5660 11 35
Maz 10/12 126 6490 47 12610 11 48
Rendimientos potenciales y su variabilidad bajo riego y secano, enManfredi. Resultados de la simulacin de modelos validados con
experimentos locales. Perodo 1969-1994
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REQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOSREQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOS
1) Cul es el consumo de agua durante el ciclo?
2) Qu factores determinan el consumo de agua?
3) Cul es la eficiencia de uso del agua y por lo tanto la respuesta alriego?
4) Cmo se afecta el crecmiento y rendimiento ante deficienciashdricas? Cul es el impacto segn el momento de ocurrencia?
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AREA FOLIARNUMERO
DEGRANOS
PESO PORGRANO
Macollaje Encaazn Floracin Llenado
Tiempo
-
EFECTO DEEFECTO DE LA SEQUIA LA SEQUIA
PERIODO DEPERIODO DEVEGETACIONVEGETACION
REDUCCION DE CRECIMIENTOREDUCCION DE CRECIMIENTO
REDUCCION DE RENDIMIENTOREDUCCION DE RENDIMIENTO
PERIODO CRITICOPERIODO CRITICODE FIJACIONDE FIJACIONDE GRANOSDE GRANOS
PERIODO CRITICOPERIODO CRITICO
NUMERO DE GRANOS
PESO DEPESO DE GRANO GRANO
PERIODOPERIODODE LLENADODE LLENADO DE GRANOS DE GRANOS
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REQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOSREQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOS
5) Cul es la prdida de rendimiento debido a sequa?
1) Cul es el consumo de agua durante el ciclo?
2) Qu factores determinan el consumo de agua?
3) Cul es la eficiencia de uso del agua y por lo tanto la respuesta alriego?
4) Cmo se afecta el crecmiento y rendimiento ante deficienciashdricas? Cul es el impacto segn el momento de ocurrencia?
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Intercepcin de radiacin
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 25 50 75 100 125 150Das desde emergencia
F
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p
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R
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A
TRIGO
Riego
Secano
-
CRECIMIENTO DEL CULTIVO
Das desde emergencia
0
4000
8000
12000
16000
20000
0 25 50 75 100 125 150 175
B
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m
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s
a
(
k
g
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a
-
1
) Riego
Secano
-
RENDIMIENTO Y COMPONENTESRadiacinintercept.
perodo crticoTCC
perodo crtico Rend. PG(Mj m-2) (kg ha-1 d-1) (kg ha-1) (mg)
Riego 232 210 5740 34.5Secano 166
Nmerode Granos
(m-2)
1431611274140 4150 31.6
-
RENDIMIENTORENDIMIENTO Y COMPONENTESY COMPONENTES
FS OptimaFS Tarda
Rend(kg ha-1)
57404440
NG(m-2)
1431612018
PG(mg)
34.532.0
RIEGO
FS OptimaFS Tarda
41502370
112747605
31.626.8
SECANO
EUA(kg mm-1)
10.27.3
13.98.6
Rad. Int. PCE(Mj m-2)
232191
166128
Cantarero, 2000
-
Trigo: Efecto del DPV sobre la EUA
0
20
40
60
80
100
120
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
DPV (kPa)
E
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A
(
k
g
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a
-
1
m
m
-
1
)
BalcarceCrdobaParanPergamino
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REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS CULTIVOS
3.- Cmo se absorben, acumulan y removilizan el N y P?.
4.- Cmo afectan las deficiencias de N y P el crecimiento y rendimiento?.
5.- Diagnstico de la fertilizacin N y P Suelo:" Balance oferta-demanda" Planta: curva de dilucin, conc. en planta y sus rganos; clorofilaen hoja." Suelo: nitratos a la siembra y a la escardillada (5h)
6.- Interacciones entre disponibilidad de nutrientes y:" Cultivar" Densidad de plantas" Fecha de siembra" Agua
1.- Demanda de nutrientes en la agricultura actual.
2.- Dinmica de N y P en los sistemas agrcolas.
-
REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS CULTIVOS
1.- Demanda de nutrientes en la agricultura actual.
-
0500
1000
1500
2000
2500
3000
Trigo Soja Maz
S
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(
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)
71/7396/9899/01
Evolucin de la superficie sembrada de trigo,soja y maz en la Provincia de Crdoba
-
0500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1970 1980 1990 2000 2010
Ao
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)
120000 ha ao-1
182000 ha ao -1
Evolucin de la superficie sembrada con sojapara la Provincia de Crdoba
-
Area I : Baja disponibilidad de P (< 10 ppm)Area II : Disponibilidad media de P (10-20 ppm)Area III : Buena disponibilidad de P (> 20 ppm)
Disponibilidad de P en suelos de la regin PampeanaArgentina
-
Nutriente
NPKCaMgS
BClCuFeMnMoZn
Maz22419334
0.0200.4440.0130.1250.1890.0010.053
Soja808331697
0.0250.2370.0250.3000.1500.0050.060
Girasol4052818115
0.165
0.0190.2610.0550.0290.099
Requerimientokg/ton grano
Requerimientos de nutrientes (kg/ton de grano producido)
-
Nitrgeno fijado simbiticamente endistintos cultivos de leguminosas
CultivoN fijadokg N ha-1
Alfalfa 114 - 300Trebol rojo 115Trebol Blanco 93 - 143Vicia 80Soja 51 - 195Arveja 70Man 40
Fuente: Shepers y Mosler, 1991; Tisdale et al. 1993
-
REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS CULTIVOS
1.- Demanda de nutrientes en la agricultura actual.
2.- Dinmica de N y P en los sistemas agrcolas.
-
SueloM.O. NH4+ NO3-NO2-Protelisis
AmonificacinNitrosomonas Nitrobacter
PlantaNO3- NO2- NH4+
Glutamina
GlutamatoNADHNR NIR
FdEnzimasATP, Fd
-
050
100
150
200
250
300
0 25 50 75 100
Agua Util (%)
N
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(
k
g
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1
)
N0=60
N0=120
N0=180
N0=300
Echeverra y Bergonzi, 1995
N mineralizado por suelos con distinto N0 durante elciclo de los cultivos de verano (19 semanas), en
funcin del agua til
-
FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA VOLATILIZACION DE AMONIO
DISPONIBLIDAD DE AGUA EN EL SUELO CAPACIDAD BUFFER DEL SUELO CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO TEMPERATURA VELOCIDAD DEL VIENTO ACTIVIDAD UREASICA CANTIDAD DE RASTROJOS EN SUPERFICIE DOSIS DE N
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DESNITRIFICACION
PRESENCIA DE NITRATOS PRESENCIA DE BACTERIAS DESNITRIFICADORAS CONCENTRACION DE OXIGENO CARBONO SOLUBLE TEMPERATURA pH
-
EFECTOS DE LA SIEMBRA DIRECTA SOBRE LADINAMICA DE LOS NUTRIENTES
NITROGENO
Mayor desnitrificacin (mayor anaerobiosis por mayor contenido de agua por ms tiempoy por mayor consumo de oxgeno debido a la mayor actividad biolgica).
Mayor prdida por lavado (mejor infiltracin de agua). Mayor inmovilizacin y menor tasa de mineralizacin neta en los primeros aos.
APLICACIONES DE UREA
En aplicaciones de urea en SD se observaron mayores prdidas debido a los residups(> Ureasa, pH alcalino, no llega al suelo). Se midieron prdidas de hasta 12-13% enmaz, en aplicaciones en 5-6 hojas (Sainz Rosas, 1997).
Alternativas para reducir prdidas: aplicacin en banda, debajo del rastrojo,fertilizantes no amoniacales y/o lquidos, inhibidores de la ureasa.
FOSFORO
Acumulacin en superficie (> concentracin y > contenido de agua favorecen su difusiny absorcin).
< Temperatura reduce su difusin, esto puede reducir la disponibilidad para el cultivo enetapas tempranas.
-
ABSORCION Y DISPONIBILIDADDE FOSFORO
TEMPERATURA AGUA CONCENTRACION DEL NUTRIENTE pH TENSION DE OXIGENO TORTUOSIDAD CAPACIDAD BUFFER DEL SUELO CANTIDAD Y FORMA DE NITROGENO DISPONIBLE
-
REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS CULTIVOS
3.- Cmo se absorben, acumulan y removilizan el N y P?.
1.- Demanda de nutrientes en la agricultura actual.
2.- Dinmica de N y P en los sistemas agrcolas.
-
RE
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N
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N
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E
CICLO DEL CULTIVO0
300
NITROGENO
FOSFORO
200
100
Kg/ha
25d 40d
4kg/ha da
1kg/ha da
MazFLOR
-
RE
Q
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M
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E
N
T
O
D
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L
N
U
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R
I
E
N
T
E
CICLO DEL CULTIVO
0
300
NITROGENO
FOSFORO
200
100
Kg/ha
25d 40d
4kg/ha da
0,3kg/ha da
sojaFLOR
-
Acumulacin del nutriente en floracin
N P--------------------- % ---------------------
Maz 55 70 50Girasol 65 70 40 50Soja 20 15 20Trigo 80 50
ESPECIE
-
REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS CULTIVOS
3.- Cmo se absorben, acumulan y removilizan el N y P?.
4.- Cmo afectan las deficiencias de N y P el crecimiento y rendimiento?.
1.- Demanda de nutrientes en la agricultura actual.
2.- Dinmica de N y P en los sistemas agrcolas.
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CLIMA
NUTRIENTES
DESARROLLO CRECIMIENTO
duracin PARTICION
RENDIMIENTO
ESTRATEGIAS
Manejo - Mejoramiento
-
Evolucin del rea foliar (IAF) a partir de la emergencia del cultivopara un hbrido de maz a diferentes niveles de N disponible
Uhart y Andrade, 1995
0
1
2
3
4
5
0 20 40 60 80 100Das despus de emergencia
I
A
F
N0N1N2
-
0102030405060708090
100
0 20 40 60 80 100 120Das despus de emergencia
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(
%
)
N0N1N2
Evolucin de la intercepcin de la RFA a partir de la emergencia delcultivo para un hbrido de maz a diferentes niveles de N disponible
Uhart y Andrade, 1995
-
0500
1000
1500
2000
2500
0 20 40 60 80 100 120 140 160Das despus de emergencia
B
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(
g
m
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2
)
N0N1N2
Uhart y Andrade, 1995
Evolucin de la materia seca area total a partir de la emergenciadel cultivo para un hbrido de maz a diferentes niveles de N
disponible
-
REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS CULTIVOS
3.- Cmo se absorben, acumulan y removilizan el N y P?.
4.- Cmo afectan las deficiencias de N y P el crecimiento y rendimiento?.
5.- Diagnstico de la fertilizacin N y P Suelo:" Balance oferta-demanda" Planta: curva de dilucin, conc. en planta y sus rganos; clorofilaen hoja." Suelo: nitratos a la siembra y a la escardillada (5h)
1.- Demanda de nutrientes en la agricultura actual.
2.- Dinmica de N y P en los sistemas agrcolas.
-
Diagnstico porsntomas visuales
-
Nitrgeno
Trigo
Maz
-
FsforoTrigo
-
Diagnstico poranlisis de suelo
-
N mineral + N mineralizado
OFERTA DE NUTRIENTES
Caractersticas climticas y edficasTipo y oportunidad de labranzas
Naturaleza de los residuos incorporados
-
Balance de N Maz
Rendimiento objetivo: 10.000 kg/ha
N en el suelo a la siembra: 60 kg/ha
N mineralizado durante el ciclo: 120 kg/ha
Req. de fertilizante = Oferta DemandaReq. de fertilizante = Oferta Demanda
Req. de fertilizante = (60 kg/ha x 0,6) + (120 kg/ha x 0,8) (10 tn/ha x 20 kg N/tn)
Req de fertilizante = 36 kg N/ha + 96 kg N/ha 200 kg N/ha
Req. de fertilizante = 68 kg N/ha / 0,6 = 113 kg N/ha = 246 kg/ha de urea
-
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 5 10 15 20 25 30 35 40
N-NO3 (ppm)
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R
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t
i
v
o
15 ppm
0,90
15 ppm
0,90
Rendimiento relativo de maz en funcindel nivel de N-NO3 a 0-30 cm de
profundidad, en el estado de 5-6 hojas
-
-200
200
600
1000
1400
1800
2200
0 10 20 30 40P suelo (ppm)
R
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s
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u
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s
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a
(
k
g
/
h
a
)
Respuesta a la fertilizacin fosfatada de mazen funcin del nivel de P disponible a 0-20 cm
de profundidad en pre-siembra.15 ppm
500 Kg/ha
-
Umbrales de respuesta para la fertilizacin con P para diferentescultivos.
P disponible Bray y Kurtz (0-20 cm)
P(ppm)
Maz 15 20Girasol 12 - 15Soja 11 13Sorgo 10 12Trigo 15 22
Cultivo
-
Diagnstico poranlisis de planta
-
00,51
1,5
2
2,53
3,5
4
0 5 10 15 20
Biomasa area (tn/ha)
N
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(
%
)
Curvas de dilucin del nutriente(Uhart y Andrade, 1997).
-
Tenores crticos de nutrientes en hojas de soja segn distintos autores.Muestras de hojas del primer trifolio superior maduro al inicio o plena
floracin (Estado R1-R2).
Nutriente EMBRAPA (1998) Martins (1998)3600 kg/ha
Flannery (1989)7963 kg/ha
--------------------- g/kg ---------------------Nitrgeno 45-55 46.4 53.3Fsforo 2.6-5.0 2.5 3.6Potasio 17-25 18.7 21.9Calcio 3.6-20.0 7.9 10.2
Magnesio 2.6-10.0 3.3 3.3Azufre 2.1-4.0 2.5 2.4
-------------------- mg/kg --------------------Boro 21-55 51 46Cobre 10-30 8 12Hierro 51-350 100 144
Manganeso 21-100 35 30Molibdeno 1-5 - -
Zinc 21-50 45 48
-
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 200 400 600 800 1000 1200N-NO3 en base de tallo sobre base seca (ppm)
R
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v
o
Rendimiento relativo en funcin de los N-NO3 en base del tallo demaz determinados sobre base seca
(Herfurth et al, 1997)
-
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1Ind. de suficiencia clorofila
(estresado/fertilizado)
R
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t
i
v
o
ndice de suficiencia de clorofila
-
00,2
0,4
0,6
0,8
1
0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5
N en grano a cosecha (%)
R
e
n
d
i
m
i
e
n
t
o
r
e
l
a
t
i
v
o
Rendimiento relativo en funcin de la concentracin de nitrgeno engrano de maz a cosecha.
(Uhart, 1995).
-
25
30
35
4045
50
55
60
65
20 40 60 80 100DIAS LUEGO DE LA EMERGENCIA
L
E
C
T
U
R
A
D
E
L
S
P
A
D
TESTIGO70210
Dosis de N
Lectura del medidor de clorofila (SPAD) en funcin de los dasdesde la emergencia del cultivo en maz para diferentes
disponibilidades de N
(Sainz Rosas y Echeverra, 1997)
-
Categoras de concentracin de nitratos en la base de los tallos demaz en madurez
(Adaptado de Blackmer y Mallarino, 1997 y Herfurth et al., 1997)
Categora deconcentracin
Concentracinde nitratos
Rendimientorelativo
Probabilidad derespuesta a N
Mg/kg %Baja < 250 60 Elevada
Marginal 250-700 90 Escasa
Optima 700-2000 96 Nula
Exceso > 2000 98 Nula
Requerimientos hdricos y nutricionales de los cultivosQu determina la ETP?Consumo Agua del Cultivo en mm/da =ETP x Kc = ETCConsumo Agua del Cultivo en mm/da =ETP x Kc = ETCProfundidad de races a los 30 das de emergenciaProfundizacin radical de diferentes especies cultivadasVelocidad del frente de extraccin de agua en distintas especies cultivadasRIEGO vs SECANOEFECTO DE LA SEQUIAIntercepcin de radiacinCRECIMIENTO DEL CULTIVORENDIMIENTO Y COMPONENTESRENDIMIENTO Y COMPONENTESTrigo: Efecto del DPV sobre la EUAABSORCION Y DISPONIBILIDAD DE FOSFORO