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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

Fuente: ODEPA

Centro- norte

Araucania

Sur

Rendimientos

Trigo pan

Cebada

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)


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

RESPUESTA FOTOPERIÓDICA DE DOS

CULTIVARES DE TRIGO

García et al. (datos no publicados)

RESPUESTA FOTOPERIODICA DE LÍNEAS

DOBLE HAPLOIDES TRIGO

García et al. (datos no publicados)

Rendimiento Granos m-2 = Peso de

Grano x

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


Número de Granos

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


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

Rendimiento Biomasa = Índice de

Cosecha x

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


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)


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

Biomasa Radiación

Interceptada =

Eficiencia

de Uso de

Radiación

x

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 (

%)


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)


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 (

%)


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 (

%)


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)

Convencional 45 pl m-2

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

)


* *

Convencional

45 pl m-2

Rendimiento y biomasa en respuesta a la densidad

y arreglo espacial en trigo

Rendimiento Biomasa


0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Radia

ció

n inte

rcepta

da (

%)


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


Kambara Bacanora

Nitró

geno e

n g

rano (

%)

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0


* * *

Peso d

e g

rano (

g)

Kambara Bacanora

0

10

20

30

40

50

60 * * * *


Convencional

45 pl m-2

P1000 Proteína

Indicadores de calidad de grano en respuesta



Absorción de N y P en respuesta


0

10

20

30

40

50

Kambara Bacanora


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


P a

bsorb

ido (

g m

-2)

Nitrógeno Fósforo


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

¡Muchas gracias!

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