Desarrollo y crecimiento de los cultivos

1

26/08/2013

Ing. Agr. Rubén Toledo

Profesor Asistente

Dpto. Producción Vegetal

F. C. A. – U. N. C.

MP: 2818

rtoledoagro.unc.edu.ar

Diferenciación celular

Transición desde el crecimiento Vegetativo a

crecimiento Reproductivo

Sucesión de eventos órgano genéticos a través del

ciclo ontogénico del cultivo

La fenología agrícola establece las distintas fases del desarrollo por las

que atraviesa el cultivo, tomando en consideración variaciones de

aspecto que informan sobre cambios fundamentales en la morfología y

fisiología de las plantas, a medida que transcurre el tiempo.

2

26/08/2013

AMBIENTE

GENOTIPO

RENDIMIENTO

Ri x Ci x Ec x IC

DESARROLLO

Duración

3

26/08/2013

Factores ambientales

que influyen sobre el desarrollo

Temperatura

Fotoperíodo

Vernalización

Agua y nutrientes

4

26/08/2013

RADIACION SOLAR

Raíces Hojas Tallos Espigas

Kg MS REAL

INTERCEPCION

Kg MS POTENCIAL

AGUA en el

SUELO

Tipo de Suelo, Lluvia, Raíces, Riego, Laboreo

NUTRIENTES en el SUELO

Tipo de Suelo, Fertilización

Residuos Laboreo

Densidad de Planta, Tipo de Planta,

Fenología (Temperatura)

CO2

CR

ECIM

IEN

TO

DES

AR

RO

LLO

5

26/08/2013

15

20

25

30

35

10

5

3,3

2,5

2

0

2

4

6

8

10

12

0 10 20 30 40

Temperatura (°C)

Día

s d

esd

e s

iem

bra

a e

me

rge

nci

a

Temperatura

Du

raci

ón

de

fas

e

Temperatura

6

26/08/2013

Temperatura

Media(Cº)

Siembra –

Emergencia

(dias)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 10 20 30 40

Temperatura (°C)

Ve

loci

dad

de

de

sarr

ollo

(d

-1)

f = -0,2 + 0,02 T

Temperatura

Media(Cº)

Siembra –

Emergencia

(dias)

15

20

25

30

35

10

5

3,3

2,5

2

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

7

26/08/2013

Temperatura

Velocidad de

Desarrollo (1/dias)

Tiempo Térmico

(°Cd)

50

50

50

50

50

Tiempo térmico diario = Tas - Tb

Tiempo térmico = (Tas - Tb) x nº dias

Temperatura

Media(Cº)

Siembra –

Emergencia

(dias)

15

20

25

30

35

10

5

3,3

2,5

2

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Velocidad de

Desarrollo (1/dias) 10ºC

Filocrono (Phyllochron): Tiempo térmico entre la aparición de dos hojas

consecutivas.

Plastocrono (Plastochron): Tiempo térmico entre la diferenciación de dos hojas

consecutivas. 8

26/08/2013

Temperatura

Velocidad de desarrollo vs. Temperatura

Temperatura

Ve

loci

dad

de

des

arro

llo

Tollenaar et al., 1979

Especie

Mani

Sorgo

Maiz

Girasol

Soja

Trigo

11 – 13

8 – 10

8 – 10

5

6 -10

0 – 4,5

T° base

(°C)

8

32-35

40-42 Tº Base

Tº Optima

Tº Maxima

0

1

9

26/08/2013

Temperatura

Fotoperíodo

Tiempo

hasta

floración

PLANTAS DE DIAS LARGOS

Fotoperíodo

Velocidad de

Desarrollo

10

26/08/2013

Fotoperíodo

Tiempo

hasta

floración

PLANTAS DE DIAS CORTOS

Velocidad de

Desarrollo

Fotoperíodo

11

26/08/2013

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

-1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19

Temperatura en el ápice

Efe

ctiv

idad

re

lati

va d

e

Ve

rnal

izac

ión

Temperaturas con efecto vernalizante

(acumulación de hs de frío dentro de un rango de tº vernalizantes necesarias para progresar en el desarrollo)

Vernalización

12

26/08/2013

13

26/08/2013

FASE 1

Imbibición Germinación Crecimiento de plántula Diferenciación de hojas

FASE 2

Aparición y crecimiento de hojas Crecimiento de tallos Crecimiento de raíces Diferenciación de hojas y de flores

FASE 3

Aparición de flores Fecundación Fertilización Formación de cubiertas seminales Diferenciación del embrión

FASE 4

Acumulación de sustancias de reserva en la semilla

ESTADOS:

PROCESOS

Siembra Emergencia Comienzo de llenado Madurez

Fases del desarrollo de una especie anual y estados de desarrollo que las limitan

Floración

14

26/08/2013

0 GERMINACION

1 CRECIMIENTO DE PLANTULA *

2 MACOLLAJE **

3 ELONGACION DE TALLO

4 ESTADO DE BOTA

5 EMERGENCIA DE INFLORESCENCIA

6 ANTESIS

7 GRANO EN ESTADO LECHOSO

8 GRANO EN ESTADO PASTOSO

9 MADUREZ

Estados vegetativos y reproductivos de una planta de TRIGO Escala Zadock et al

*11 a 19 refleja el número de hojas expandidas en el vástago principal

**21 al 19 refleja el número de macollos visibles en la plana

15

26/08/2013

R1 emergencia de estigmas (silking)

R6 madurez fisiológica

R5 grano dentado

R4 grano pastoso

R3 grano lechoso

R2 ampolla (blister)

Estados reproductivos

VE emergencia

V1 primera hoja

V2 segunda hoja

V3 tercera hoja

V(n) “n” ésima hoja

VT panojamiento

Estados vegetativos

Estados vegetativos y reproductivos de una planta de MAIZ Escala Ritchie y Hanway, 1982

16

26/08/2013

Estados vegetativos y reproductivos de una planta de SOJA Escala Fehr y Caviness, 1971

Estados Vegetativos

VE: Emergencia de los cotiledones

VC: Cotiledones expandidos

V1: 1er Nudo, Hojas unifoliadas expandidas

V2: 2do Nudo, 1er hoja trifoliada expandida

V3: 3er Nudo, 2da hoja trifoliada expandida

Vn: No de nudos, hojas totalmente expandida

Estados Reproductivos

R1: Comienzo floración

R2: Fin floración

R3: Inicio formación vainas

R4: Fin formación de Vainas

R5: Inicio formación de semillas

R6: Fin formación de semillas

R7: Inicio madurez

R8: Fin de madurez 17

26/08/2013

R1: Inflorescencia rodeada de brácteas inmaduras comienza a ser visible, apareciendo como una estrella de varias puntas

R2: El botón floral inmaduro se elonga 0,5-2 cm encima de la hoja más cercana

R3: El botón floral se elonga más de 2 cm de la hoja más cercana

R4: La Inflorescencia comienza a abrirse

R5: 1-9: Comienza la floración. Este estado se subdivide según porcentaje de área que completó floración o está floreciendo.

R6: Se completó floración y se marchitan las flores liguladas

R7: El revés del capítulo comienza a colorearse amarillo pálido

R8: El revés del capítulo es amarillo pero las brácteas permanecen verdes

R9: Las brácteas se tornan amarillas y marrones. Se alcanza la madurez fisiológica

VE: La plántula ha emergido y la primera hoja verdadera tiene una longitud menor a 4 cm. V(número): Se determina contando el número de hojas verdaderas de longitud superior a 4 cm….ej.: V1, V2, V3, etc.

Estados Reproductivos Estados Vegetativos

Estados vegetativos y reproductivos de una planta de GIRASOL Escala Schneiter y Miller, 1981

18

26/08/2013

Estado

0 Emergencia. Coleoptilo visible sobre la superficie del suelo

1 3ra hoja completamente expandida.

2 5ta hoja completamente expandida.

3 Diferenciación del ápice de crecimiento.

4 Hoja bandera visible en el cogollo.

5 Estado de bota. La panoja se extiende dentro de la vaina de la hoja bandera

6 50 % de plantas en floración.

7 Grano lechoso. Se acumulo aproximadamente el 50% de materia seca del grano

8 Grano pastoso. Se acumulo aproximadamente el 75% de materia seca del grano

9 Madurez fisiológica. Se alcanza el máximo peso seco del grano.

Estados vegetativos y reproductivos de una planta de SORGO Escala Vanderlip, 1993

19

26/08/2013

VE: emergencia

V1: primera hoja tetrafoliada

Vn: n-nudos sobre el tallo principal

R1: comienzo floración El 50% de las plantas tienen o han tenido una flor abierta

R2: comienzo de enclavado El 50% de las plantas tienen un clavo elongado haya o no

penetrado al suelo

R3: comienzo formación de cajas El 50% de las plantas tienen un clavo elongado con el

extremo hinchado por lo menos el doble del diámetro del clavo

R4: caja completa El 50% de las plantas tienen la primer caja que ha llegado a su máximo

tamaño R5: comienzo de llenado de semillas El 50% de las plantas tienen por lo menos un fruto

(al seccionar se puede observar los cotiledones)

R6: Semilla completa El 50% de las plantas tienen por lo menos un fruto con las semillas que

ocupan el volumen total de las cavidades de la caja

R7: Comienzo de madurez El 50% de las plantas tienen por lo menos un fruto con la parte

interna del pericarpo manchada

R8: Madurez de cosecha Cuando un determinado porcentaje de frutos llega a su madurez

(varia según G y A)

Estados vegetativos y reproductivos de una

planta de MANI Boote, 1980

20

26/08/2013

AMBIENTE

GENOTIPO

CRECIMIENTO

Partición

RENDIMIENTO

Ri x Ci x Ec x IC

DESARROLLO

Duración

21

26/08/2013

Expansión celular

División celular

Células de mayor tamaño y mayor cantidad de células

CRECIMIENTO:

Aumento en el número y /o tamaño de las

células que constituyen los tejidos vegetales

diferenciados.

22

26/08/2013

ECUACIÓN DEL RENDIMIENTO =

Partición

Ef. conversión X R. incidente X Ef. Intercepcion X IC

Rendimiento = Biomasa x Indice de Cosecha

Biomasa

23

26/08/2013

• época del año • latitud

• heliofanía •FS y ciclo de cultivo

X X

DURACION DEL

CRECIMIENTO

TEMPERATURA

Marco conceptual: Según componentes ecofisiológicos

BIOMASA =

Radiación Incidente

Eficiencia Intercepción

Eficiencia Conversion

24

26/08/2013

Usada para la fijación bruta del CO2 (±14%)

Reflejado por las hojas (5%)

Transmitida por las hojas (5%)

Absorción inefectiva debido a saturación de la luz (20 - 40%)

Longitud de onda no absorbida por pigmentos fotosintéticos (50 - 55%) UV/IR

PAR

Radiación global anual

No interceptada debido al crecimiento temprano o incompleta cobertura (60 - 70%)

Las plantas absorben

longitudes de onda entre

400 – 700 nm

Crecimiento= RI X Ei X EUR Adaptado de Gifford et al., 1984

25

26/08/2013


• Densidad • EES • Foliosidad y estructura de planta • Estructura del canopeo • Duración del cultivo • Dinámica de intercepción (IAF)

X X BIOMASA =




26

26/08/2013

Ei Será máxima cuando se alcance el IAF crítico

Factores que la afectan:

• Especie y cultivar

• Desarrollo del cultivo (temperatura)

• Arquitectura del canopeo (densidad y arreglo espacial)

• Agua y nutrientes

Canopeo planofilo Canopeo erectofilo

Esquema de la RI (linea continuas) y transmitida

(linea punteadas) en un canopeo planòfilo o erectòfilo

Crecimiento= RI X Ei X EUR

27

26/08/2013

Ta

sa

de

cre

cim

ien

to

de

l cu

ltiv

o (

g m

-2 d

-1)

TC

C

Ma

teri

a s

eca

a

cu

mu

lad

a (

g m

-2 d

-1)

Índ

ice

de

áre

a f

oli

ar

Gardner et al., 1985

% d

e i

nte

rce

pció

n

de

ra

dia

ció

n

max 95 %

IAF crítico

Días desde emergencia

28

26/08/2013

• Arquitectura canopia • Tipo de metabolismo

• Composición química de los compuestos almacenados

•Estado fenológico • Estado hídrico y nutricional


Radiación interceptada (Mj m-2)

Mat

eri

a se

ca (

g m

-2)

Maíz

Girasol

Soja

Andrade, 1993

Biomasa producida (g m-2)

Radiación absorbida (Mj m-2)

X X BIOMASA =




29

26/08/2013

Ec : Eficiencia en el Uso de la Radiación

Sorgo 1,20 a 1,40

Soja 1,15 a 1,26

Maíz 1,60 a 1,70

Cultivo Rango (g/Mj)

Girasol 1,27 a 1,56

Trigo 1,20 a 1,60

Crecimiento= RI X Ei X EUR

30

26/08/2013

RENDIMIENTO CRECIMIENTO

INDICE DE

COSECHA

Manejo

Partición de materia seca

31

26/08/2013

EL INDICE DE COSECHA depende de la cantidad y actividad de los destinos reproductivos

Factores que lo afectan:

1. Ambientales

a. Radiación (mayor fotosíntesis)

b. Temperatura: mayor velocidad de desarrollo

c. Disponibilidad hídrica y nutricional

2. Competencia intraplanta

a. Vegetativa vs reproductiva

b. Dominancia apical

3. Competencia entre plantas (densidad poblacional)

4. Fecha de siembra

5. Interacción fecha de siembra y densidad de siembra

Rendimiento= RI X Ei X EUR X IC

32

26/08/2013

ÍNDICE DE COSECHA

Maíz = 0,45

Sorgo = 0,40

Trigo = 0,40

Soja = 0,37

Maní = 0,33

Girasol = 0,29

33

26/08/2013

Componentes numéricos del rendimiento

RTO: número de granos por unidad de superficie x peso promedio unitario de los granos

FASE REPRODUCTIVA FASE VEGETATIVA

Pl/m2

ER/pl

Gr/ER

Gr/m2

PMG

RENDIMIENTO

34

26/08/2013

Componentes del rendimiento Toledo, 2013

35

26/08/2013

50 606 1163 1719 2275 2831 3388 3944 4500

Numero de granos mt-2

500

1375

2250

3125

4000

4875

5750

6625

7500

Rendim

iento

(kg h

a-1

)

80 95 110 125 140 155 170 185 200

Peso 1000 granos (g)

500

1375

2250

3125

4000

4875

5750

6625

7500

Rendim

iento

(kg h

a-1

)GM IV largo (p<0,001; R2 = 0,76)

GM V corto (p<0,001; R2 = 0,64)

GM VI (p<0,001; R2 = 0,69)

GM IV largo (p<0,001; R2 = 0,23)

GM V corto (p<0,001; R2 = 0,26)

GM VI (p<0,001; R2 = 0,25)

F.H. Andrade et al. 2005

Número de granos por planta en función de la tasa de crecimiento por planta durante el período crítico para el fijado

de los granos

36

26/08/2013

PERIODO CRÍTICO

Periodo en el cual se fija el

número real de granos

37

26/08/2013

Rendimiento

Radiación Incidente en el período crítico

Radiación interceptada en el período crítico

Crecimiento en el período crítico

Eficiencia de Intercepcion o captura

Cantidad y disposición del área foliar

EUR

Partición

IC

Kantolic, 2006

38

26/08/2013

20 días antes y 10 días después de antesis!!!

TRIGO

26/08/2013

Z6: Antesis

Período Crítico de determinación del

número de granos/m2

39

26/08/2013

Periodo crítico -15 a +20

de aparición estigmas



MAIZ

40

26/08/2013

R1: Aparición de estigmas



SOJA R4: Fin formación de vainas

R6: Fin formación de semillas

R4,5 – R5,5

R4

R6

R5

41

26/08/2013

PERIODO CRITICO Girasol: R3-R6

42

26/08/2013

- 10 a 20 días de la floracion



SORGO

ESTADO 6

(inicio en panoja embuchada) 43

26/08/2013

PERIODO CRITICO: R3 – R6



MANI

44

26/08/2013

RE

ND

IMIE

NT

O

RADIACION TEMPERATURA

RE

ND

IMIE

NT

O

Rendimiento vs. ambiente

Q

RE

ND

IMIE

NT

O

Cociente fototérmico

Q = Rad / (Tmed - Tb)

45

26/08/2013

47

26/08/2013

Genotipo

Densidad Fecha de siembra

48

26/08/2013

Factores a tener en cuenta:

TEMPERATURA Y HUMEDAD

LONGITUD DEL DIA

DISTRIBUCION DE LAS LLUVIAS

SECUENCIA DE CULTIVOS

49

26/08/2013

10

5

0

15

Tempranas Semi tardías Tardías Semi tempranas

NOA

Rafaela

Pergamino

Balcarce

CÓRDOBA

Epoca de siembra

Re

nd

imie

nto

(tn

ha-1

)

Rendimiento y fecha de siembra

50

26/08/2013

R² = 0,2742

R² = 0,5420

R² = 0,8804

R² = 0,5136

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

24-sep 14-oct 02-nov 23-nov 14-dic 12-ene

Ren

dim

ien

to (

kg

ha

-1)

FS

Tendencia GM III largo

Tendencia GM IV largo

Tendencia GM V ind

Tendencia GM VI det

Rendimiento y fecha de siembra Toledo, 2011

SOJA

51

26/08/2013

Cómo manejar la fecha de siembra??

2) Asegurar un buen crecimiento y captación de radiación solar minimizando los riesgos de vuelco.

1) Lograr la coincidencia del periodo crítico con alta oferta de radiación, temperaturas ubicadas dentro del rango óptimo para el cultivo y las menores probabilidades de estrés hídrico.

3) Minimizar la incidencia de enfermedades.

4) Minimizar la probabilidad de daños por heladas.

5) Ubicar la cosecha en momentos donde las probabilidades de condiciones meteorológicas adversas para la calidad del grano sean mínimas.

52

26/08/2013

Relación rendimiento / índice ambiental

4 genotipos hipotéticos

0

500

1000

1500

2000

2500

0 500 1000 1500 2000 2500

Indice Ambiental

Re

nd

imie

nto

s

A

D

C

B

Relación rend. Rel / C.V.

4 genotipos hipotéticos

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20

Coeficiente de Variación (%)

Re

nd

imie

nto

Re

lati

vo

(%

)

AD

CB

53

26/08/2013

La densidad de plantas óptima depende de:

• La fecha de siembra

• La latitud

• Condiciones ambientales

• Características del cultivar

• Espaciamiento entre hileras

Nº de plantas m2

Distribución espacial

54

26/08/2013

DENSIDAD

0

40

60

80

100 R

en

dim

ien

to R

ela

tivo

1 2 3 4

Densidad

Cober et al., 2001

Mayor

cobertura

Mayor

RTO

Igual

cobertura

Mayor

RTO

Igual

cobertura

Igual

RTO

Vuelco

Menor

RTO

55

26/08/2013

DENSIDAD

REN

DIM

IEN

TO

DENSIDAD DE PLANTAS

MAX

Kg/ha

OPTIMA

MAIZ

56

26/08/2013

Nuevas tecnologías incorporadas a las semillas …..MAIZ

Maíces resistentes a insectos

Maíces BT: (todos los eventos transgénicos que poseen el evento MON810 o BT11) control de Diatraea saccharalis.

Maíces TD MAX o TDM: (Syngenta) control de Diatraea saccharalis, Heliothis zea. y control

parcial de Spodoptera frugiperda. Utilización del gen BT11.

Maíces MG o MAIZGARD: (Monsanto) control de Diatraea saccharalis, control parcial de

Helicoverpa zea (isoca de la espiga) y de Spodoptera frugiperda (gusano cogollero)

Maíces HX o HERCULEX: (Dow Agro Sciences) control de Diatraea saccharalis y de

Spodoptera frugiperda (gusano cogollero)

57

26/08/2013

Maíces IT: Tolerante a herbicidas pertenecientes a la familia de las imidazolinonas.

Maíces CL o Clearfield: Genotipos con tolerancia a herbicidas pertenecientes a la familia

de las imidazolinonas tales como On Duty o Lighthning.

Maíces RR: Genotipos resistentes al herbicida glifosato.

Maíces LL o Liberty Link: Tolerancia al herbicida glufosinato de amonio.

Maíces resistentes a herbicidas


58

26/08/2013

Maíces RR 2 MG: Combinación a la resistencia al herbicida glifosato y la resistencia a Diatraea saccharalis.

Maíces HX LL: Combina la resistencia a Diatraea saccharalis y Spodoptera frugiperda con

la tolerancia al herbicida Glufosinato de amonilo (Liberty)

Maíces RR 2 MG LL: (Dow Agrosciences y Pionner) Combinan tolerancia a glifosato y a

glufosinato de amonio ccon la resistencia a Diatraea saccharalis.

Maíces CL - MG: Maíz con el evento BT MON810 incorporado junto con tecnología

Clearfield.

Maíces resistentes a insectos y herbicidas


59

26/08/2013

Objetivos a lograr:

Mejorar la cobertura del suelo para maximizar la captación de la radiación solar

Distancia entre surco

52 cm 26 cm

26/08/2013

60

26/08/2013

Desarrollo y crecimiento de los cultivos

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