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FECHA DE SIEMBRA Y CICLO DEL HÍBRIDO PARA EL CULTIVO DE MAÍZ EN
BALCARCE: II – SIMULACIÓN DEL RENDIMIENTO POTENCIAL, RIESGO DE
HELADAS Y CONDICIONES PARA EL SECADO DE LOS GRANOS
Bonelli, L. E.1,2; Monzon, J. P.1; Cerrudo, A.3; Rizzalli, R. H.2; Andrade, F. H1,2,3.
1CONICET. 2-Facultad de Ciencias Agrarias (UNMdP).
(Argentina). lbonelli58@gmail.com
3-
INTA. Ruta 266 km 73,5 - Balcarce, Buenos Aires
Abstract
Late sowings of maize (Zea mays L.) at Balcarce (37º45’S Buenos Aires, Argentina) present some
disadvantages for grain production that can be reduced or eliminated through the adjustment of the
hybrid cycle length. The objective of this work was to quantify the optimum hybrid cycle length
depending on the sowing date based on: i) grain potential yield; ii) frost risk during reproductive
period and iii) post-maturity grain drying rates. A simple mechanistic simulation model was designed
to evaluate the combined effects of sowing date and hybrid cycle length on a virtual experiment for
30 years of the 1982-2011 climatic series. Results obtained by simulation showed that optimum cycle
length of maize hybrids decreases with the delay in sowing date. This cycle length adjustment
increases grain potential yield, reduces the risk of frost during the reproductive period and improves
conditions for post-maturity grain drying.
Keywords: maize, sowing date, hybrid cycle length, simulation modeling
Palabras clave: maíz, fecha de siembra, ciclo del híbrido, modelo de simulación
Introducción
Diversas desventajas productivas han sido asociadas con el atraso de la fecha de
siembra del cultivo de maíz en combinación con el aumento de latitud (Otegui y López
Pereira, 2003): i) disminución del rendimiento en grano, ii) aumento del riesgo de heladas
durante el período de llenado de granos y iii) granos con mayor contenido de humedad
hacia la cosecha. Experimentos a campo han demostrado que la modificación del ciclo del
híbrido en función de la fecha de siembra puede ser una efectiva herramienta de manejo
para atenuar tales desventajas (Lauer et al., 1999; Nielsen et al., 2002, Bonelli et al. 2014,
este congreso). En este trabajo se propone modelar la información obtenida a campo en
Balcarce con el objetivo de simular el efecto a largo plazo de la fecha de siembra y la
duración del ciclo del híbrido de maíz, bajo condiciones hídricas y nutricionales no
limitantes.
Materiales y Métodos
Simulación de rendimiento potencial e incidencia de heladas
Se diseñó un modelo de simulación de rendimiento potencial basado en la duración
de etapas fenológicas y el crecimiento potencial durante la etapa reproductiva. La duración
de etapas fenológicas se simuló en función del tiempo térmico (TT), suponiendo un efecto
lineal de la temperatura media (Tm) sobre la tasa de desarrollo:
= ∑ − f(x)nº1
Tb= temperatura base. Para las etapas siembra-emergencia (S-E) y emergencia-floración
(E-R1) Tb=10ºC y, para la etapa floración-madurez fisiológica (R1-R6) Tb=0ºC. Los efectos
fotoperiódicos sobre el TT a floración no fueron considerados, dada la escasa respuesta al
fotoperíodo que presentan los híbridos modernos templados (Bonhomme et al., 1991).
El crecimiento potencial diario del cultivo, se simuló en función de la radiación
fotosintéticamente activa incidente diaria (PARinc; MJ m-2), la fracción de PARinc
interceptada por el canopeo (FRint) y la eficiencia de uso de la radiación para producción
de materia seca (EUR; g MJ-1) según el siguiente modelo multiplicativo (Monteith y Moss,
1977):
= ∗ ∗ f(x)nº2
La FRint se fijó en 0,95 (i.e. nivel mínimo de intercepción para lograr la máxima tasa
de crecimiento de maíz Andrade et al., 1996). La EUR se estimó en función de la
temperatura media diaria según la relación observada por Andrade et al. (1993):
= 0,27 ∗ − 1,8
f(x)nº3
El intervalo de aplicación de la
f(x)nº3 fue [0; 4,2] como valores
Simulación
Rendimiento potencial
mínimos
y máximos
de EUR
respectivamente. Valores similares
se utilizan en las versiones originales
de CERES-Maize 3.5 y 4.0 (LópezCedrón et al., 2005).
El
rendimiento
potencial
simulado surgió finalmente de la
integración del crecimiento durante
la etapa comprendida entre R1-R6 ó,
R1-ocurrencia de helada cuando,
previo al cumplimiento del TT para
R6, se evidenció una Tmín≤3ºC. En
la Fig. 1 se presenta el diagrama de
flujos del modelo completo para la
simulación de rendimiento potencial
en escala diaria.
Ʃ TT
f(x)n.º1 (Tb=10 ºC)
TT S- E
TT E-R1
TT acumulado
>TT a R1?
No
Sí
PARinc diaria
FRint=0,95
Crecimiento diario
f(x)n.º2
EUR f(x)n.º3
Ʃ TT
f(x)n.º1 (Tb=0 ºC)
TT R1-R6
TT acumulado
>TT a R6 ó
Tmín≤ 3ºC?
No
Sí
Rendimiento potencial = Ʃ crecimiento diario
0.8
P3
9B
77
Fig. 1. Diagrama de flujo para la simulación del rendimiento
potencial e incidencia de heladas durante la etapa
reproductiva del cultivo de maíz. Las funciones son
descriptas en el texto.
Dk
69
2
I55
0
Secado de granos
Las condiciones ambientales
para el secado de los granos se
cuantificaron en términos de la
demanda atmosférica de referencia
ET0, variable que presenta una
estrecha relación con la tasa de
secado media en cultivos de maíz
realizados en Balcarce (Fig. 2). Para
cada cultivo simulado se calculó el
promedio de ET0 durante los 30 días
posteriores a la finalización del
crecimiento reproductivo (ya sea por
madurez fisiológica o por helada).
Datos diarios
Tmáx; Tmín
Tasa de secado
(H% día -1)
Experimento virtual
0.7
El experimento de simulación
4-Oct
consistió en la evaluación de los
0.6
14-Nov
efectos combinados de dos factores:
15-Dic
0.5
i) fecha de siembra: se simularon 13
4-Ene
fechas de siembra desde el 31-Sep
0.4
al 1-Ene.
ii) duración de ciclo del híbrido: se
0.3
simularon 7 híbridos de diferente
0.2
duración de ciclo. El ciclo de cada
0
1
2
3
4
híbrido se simuló en función del
Fig. 2 Tasa media de ET
secado
0 (mm)de los granos en función de
máximo número de hojas (n.º la evapotranspiración de referencia (ET0). Datos
hojas). Las duraciones de cada obtenidos en Balcarce (Bonelli et al 2014, este congreso)
4 fechas de siembra y tres híbridos de ciclo
etapa se calcularon según las para
contrastantes. Modelo lineal ET0 p<0,001; híbrido
siguientes
relaciones
lineales p<0,001; R2=0,98); ET0 x híbrido NS p>0,19).
obtenidas a partir de la información
obtenida por Capristo et al. (2007) para 11 híbridos de ciclo contrastante en 2 campañas
agrícolas en Balcarce:
• TT (Tb=10ºC) E-R1 = 38,06 n.º hojas - 61,66 (modelo lineal p<0,0001; R2=0,92)
• TT (Tb=0 ºC) R1-R6 = 69,97 n.º hojas + 23,23 (modelo lineal p<0,0001; R2=0,81)
Para la etapa S-E se utilizó una única duración en TT de 80 ºC día. La simulación se realizó
con datos de 30 años (1982-2011) de la serie climática de la EEA INTA-Balcarce.
Rendimiento
(g m-2 )
Obse rvados
(g m -2)
Dk
69
2
I5
50
P3
9B
77
Resultados y discusión
Prueba del modelo
La simulación se comparó con datos de rendimiento reales de cultivos de maíz
conducidos en Balcarce bajo condiciones de elevada disponibilidad hídrica y nutricional
(Fig. 3). El modelo simuló con
3000
mayor precisión el rendimiento de
cultivos de siembras tardías vs
4-Oct
cultivos de siembras tempranas
14-Nov
2000
(Fig.
3).
Los
rendimientos
15-Dic
simulados
excedieron
los
4-Ene
rendimientos reales de cultivos de
Dk692 en 4 f echas de
siembras tempranas y más aún a
1000
siembra (Oct-Ene 2010-11)
Híbridos de ciclo largo
los obtenidos por híbridos de ciclo
sembrados en Oct (2011-12)
corto.
Dicha
sobrestimación
sugiere que tales cultivos no
0
0
1000
2000
3000
estarían aprovechando los recursos
ambientales disponibles para el
Simulados
crecimiento
reproductivo.
Esta
(g m-2 )
observación es atribuible a la Fig. 3. Rendimiento potencial de maíz, valores observados
limitada capacidad de los destinos vs simulados. Datos observados por Bonelli et al (2014,
este congreso) y otros experimentos de maíz conducidos
reproductivos durante el período de en Balcarce bajo condiciones no limitantes en la
llenado de granos (i. e. número, disponibilidad de agua y nutrientes.
tamaño y/o la actividad de los
granos en crecimiento). Maíces en
2250
ambientes de bajas latitudes y/o
Ciclo (n.º Máx. hojas)
sembrados en fechas de siembra
21
2000
tempranas,
frecuentemente
19
17
resultan limitados por la capacidad
15
1750
de los destinos reproductivos y más
aún cuando se emplean híbridos de
bajo nº. potencial de granos por
1500
planta (p. ej. híbridos de ciclo corto)
(Tollenaar and Lee, 2011). Cultivos
1250
de maíz limitados por fuente
durante dicho período, se observan
1000
en cambio, en fechas de siembra
tardías y/o en ambientes de altas
750
latitudes (p. ej. maíces del norte de
Europa, Canadá y sur de Nueva
500
Zelanda). Diferencias en la relación
fuente/destino durante la etapa
15-sep
oct
nov
dic
ene
reproductiva parecen así explicar, al
Fecha de siem bra
menos
en
parte,
la
mejor
performance que presentó el Fig. 4. Rendimiento potencial de maíz en Balcarce en
respuesta a la fecha de siembra y la duración de ciclo.
modelo
propuesto
para
la Datos simulados para 12 fechas de siembra y 4 híbridos de
simulación de rendimiento potencial ciclo contrastante. El ciclo de los híbridos se indica en
del número de hojas (n.º Máx. hojas). Medianas
de maíz en fechas de siembra función
(Q2=50) de 30 años simulados para la serie climática
tardías vs fechas de siembra 1982-2011 de la EEA INTA-Balcarce.
tempranas.
Resultados de la simulación
Los rendimientos potenciales obtenidos por simulación (Fig. 4) mostraron una notable
interacción entre duración de ciclo y fecha de siembra. Estos resultados indican que para
maximizar rendimiento potencial, el híbrido adecuado es progresivamente de menor
duración de ciclo ante atrasos en la fecha de siembra. La variación interanual de las
respuestas obtenidas por simulación de 30 años se muestra en la Fig. 5 tomando como
referencia tres fechas de siembra contrastantes. Los diagramas de dispersión en cajas,
permiten cuantificar magnitudes y probabilidad de respuesta a la modificación de ciclo en
cada fecha de siembra. Incrementos en la duración del ciclo del híbrido y atrasos en la
fecha de siembra resultaron en una mayor variación interanual de los rendimientos
potenciales y un incremento en la incidencia de heladas durante el período reproductivo.
La Et0 post-madurez fue decreciente con el atraso en la fecha de siembra y el incremento
en la duración del ciclo y, sus valores se relacionaron consistentemente con la fecha de
finalización del crecimiento. La utilización híbridos de menor duración ciclo ante atrasos de
la fecha de siembra mostró mayores rendimientos potenciales en la mayoría de los años
simulados. Por otra parte, la anticipación de la madurez ante la disminución del ciclo del
híbrido logra reducir el riesgo de heladas y posicionar el período de secado de granos bajo
condiciones de mayor ET0 (Fig. 5).
2000
15-Oct
*
**
**
*
**
**
1500
*
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**
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**
0,8
**
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1000
1,0
15-Dic
15-Nov
*
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*
*
*
**
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*
*
*
0,6
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*
*
*
*
0,4
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*
**
*
*
500
*
*
*
0,2
*
*
*
*
*
0,0
120
6
100
ET0 (mm)
*
3
2
1
*
*
**
*
*
*
***
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*
80
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60
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**
*
0
40
Fin crecimiento
(día juliano)
5
4
Riesgo de helada
Rendimiento (g m-2)
2500
20
0
15 16 17 18 19 20 21
15 16 17 18 19 20 21
15 16 17 18 19 20 21
n.º Máximo de hojas
Fig. 3. Rendimiento potencial simulado y demanda atmosférica de referencia (ET0) durante 30 días
posteriores a la finalización del crecimiento (en diagrama de cajas). Riesgo de heladas (círculos) y
día de finalización del crecimiento (triángulos). Datos simulados para 3 fechas de siembra (15-Oct,
15-Nov, 15-Dic) y 7 híbridos de diferente duración de ciclo (en función del n.º Máximo de hojas).
Simulación para la serie climática 1982-2011 de la EEA INTA-Balcarce. Las cajas indican cuartiles
superior Q3=75% e inferior Q1=25% (rectángulo gris); mediana Q2=50%, (línea central de la caja),
valores extremos (bigotes) y outliers (asteriscos).
Conclusión
A través de una metodología de simulación simple se cuantificó la utilidad de la
adecuación del ciclo del híbrido de maíz en función a la fecha de siembra. Estos resultados
complementan y extienden las conclusiones obtenidas en la experimentación a campo y
permiten orientar el diseño de estrategias de manejo del cultivo basadas en valores de
probabilidad de ocurrencia de eventos.
Referencias
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Nielsen, R.L., Thomison, P.R., Brown, G.A., Halter, A.L., Wells, J., Wuethrich, K.L., 2002. Delayed planting
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