el cultivo de maíz y su respuesta al ambiente - … · medidas de protección control de malezas y...

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

t

a

r

l

o

s

r

e

n

d

i

m

i

e

n

t

o

s

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

rció

n d

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lon

git

ud

fin

al d

e la

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

e la

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