PreProyecto_NAGORE_Lujan - Universidad Nacional de Mar

Área de Posgrado Ciencias de las Plantas y Recursos Naturales
Pre-proyectos de Tesis Ciclo 2009
Mecanismos ecofisiológicos involucrados en la tolerancia a condiciones hídricas limitantes en el
suelo en híbridos de maíz de comportamiento contrastante ante el estrés en general
Ing. Agr. Ma Luján Nagore
Palabras clave: estrés hídrico, consumo de agua, eficiencia de uso de agua, llenado de grano.
Introducción
En las últimas cuatro décadas, el rendimiento promedio de maíz en Argentina se incrementó a razón
de 123 kg ha-1 (SAGPYA, 2009). Este aumento en el rendimiento se debe, entre otras causas, al
mejoramiento genético, al uso de prácticas de manejo más apropiadas, ó a la interacción de estas variables
(Andrade, 1998). Por otro lado, el estrés hídrico es uno de los principales responsables de las pérdidas de
rendimiento del maíz (Zea mays L.) en Argentina; en particular en el sudeste bonaerense existe una
probabilidad del 75% de presencia de déficit hídrico durante el período crítico del cultivo de maíz (Della
Magiora et al., 2008).
El aumento en el rendimiento de maíz a través de los años ha sido asociado principalmente con el
incremento de la tolerancia a estreses diversos (Tollenaar y Wu, 1999). En distintos trabajos se demuestra
que híbridos modernos de reciente liberación en el mercado son más tolerantes que híbridos antiguos a
diversos estreses como: alta densidad de plantas (Echarte, et al, 2000; Tollenaar y Lee, 2002), baja
disponibilidad de nitrógeno en el suelo (Rajcan y Tollenaar, 1999; Echarte et al., 2008), competencia con
malezas (Tollenaar et al., 1997) y bajas temperaturas nocturnas (Dwyer y Tollenaar, 1989; Ying et al.,
2000). Echarte (2003) demostró para un set de híbridos de la empresa Monsanto liberados en Argentina
entre 1965 y 1993, que los híbridos modernos de maíz rindieron más que los antiguos ante ambientes de
diferente calidad. Son escasos los trabajos en la literatura que abordan el estudio de materiales liberados en
distintas décadas y su comportamiento ante el estrés hídrico en particular. Así, Edmeades et al. (2003,
citado por Campos et. al., 2004) demostraron para un set de híbridos liberados por Pioneer en Estados
Unidos entre 1953 y 2001, que los híbridos modernos de maíz rindieron más que los híbridos antiguos ante
disminuciones en la disponibilidad de agua en el suelo durante el llenado de granos; sin embargo no se
ahondó en los procesos ecofisiológicos involucrados en esta respuesta. Por otra parte, Nissanka et al.,
(1997) estudiaron un material antiguo en comparación a uno moderno ante estrés hídrico en un ensayo en
macetas en invernáculos que se limitó al estudio de la fotosíntesis instantánea ante estreses hídricos por
períodos cortos; sus resultados mostraron una mayor fotosíntesis del canopeo y transpiración en el híbrido
moderno que en el antiguo. Por lo tanto, se encuentran evidencias en la literatura que los híbridos modernos
de maíz tienen mayor tolerancia al estrés en general y al estrés hídrico en particular, que los híbridos
antiguos; la comparación entre un híbrido moderno (i.e. material tolerante al estrés en general) y uno
antiguo (i.e. material poco tolerante al estrés en general) brinda un modelo de estudio con el potencial de
distinguir los mecanismos más asociados con la tolerancia al estrés.
Un mayor consumo de agua y/o una mayor eficiencia en el uso del agua (EUA), durante el llenado
de granos, son mecanismos que pueden contribuir a explicar una mayor capacidad de producir biomasa
ante condiciones hídricas limitantes en el suelo, en el híbrido tolerante al estrés (i.e. híbrido moderno)
respecto del híbrido menos tolerante (i.e. híbrido antiguo).
Por otro lado, una mayor capacidad de producir biomasa ante condiciones de baja disponibilidad
hídrica puede estar asociada, entre otros, con una mayor tasa fotosintética de hoja en el híbrido moderno
que en el antiguo. Echarte et al., (2008) encontraron mayores disminuciones en la producción de biomasa
en un híbrido antiguo que en uno moderno ante reducciones en los niveles de N en el suelo; los mismos
autores concluyeron que esta respuesta se asoció con una mayor reducción en la tasa de fotosíntesis de
hoja en el híbrido antiguo que en el moderno ante baja disponibilidad de N. Para el caso de una baja
disponibilidad hídrica en el suelo, no se conoce la dinámica de la fotosíntesis de hoja durante el llenado de
granos en conjunto con la dinámica del consumo de agua en el mismo período, y de manera comparada en
híbridos con diferente comportamiento ante el estrés en general.
Objetivo general:
Determinar mecanismos ecofisiológicos involucrados en la tolerancia a la baja disponibilidad hídrica
en el suelo en híbridos de maíz con comportamiento contrastante ante el estrés en general (i.e. híbrido
moderno vs. antiguo ó híbridos modernos de comportamiento diferencial).
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Pre-proyectos de Tesis Ciclo 2009
Objetivos particulares:
En un híbrido de maíz moderno y en uno antiguo y en híbridos modernos de comportamiento
contrastante ante disminuciones en la calidad ambiental, en condiciones de alta y baja disponibilidad hídrica
en el suelo, cuantificar:
1. la producción de biomasa total y de grano,
2. el consumo de agua y la eficiencia en el uso del agua durante floración y llenado de granos,
3. la tasa fotosintética foliar durante el llenado de granos.
Hipótesis de trabajo:
En condiciones de baja disponibilidad hídrica en el suelo:
1. la producción de biomasa en grano y total es mayor en el híbrido moderno que en el antiguo y
en el híbrido de mayor estabilidad a la disminuciones en la calidad ambiental que en el menos estable.
2. la eficiencia en el uso del agua durante el llenado de grano es mayor en el híbrido moderno
que en el antiguo y en el híbrido de mayor estabilidad a la disminuciones en la calidad ambiental que en el
menos estable.
3. la fotosíntesis es mayor y se mantiene durante más tiempo durante el llenado de granos en el
híbrido moderno que en el antiguo y en el híbrido de mayor estabilidad a la disminuciones en la calidad
ambiental que en el menos estable.
Materiales y métodos.
El trabajo se llevará a cabo en la Unidad Integrada Balcarce (EEA INTA Balcarce - Facultad de
Ciencias Agrarias, UNMdP), Buenos Aires, Argentina (37º45’S, 58º18’O y 130 m.s.n.m.). Previo a la siembra
del maíz se establecerá un cultivo de trigo de alta densidad para favorecer el comienzo del ciclo de
crecimiento del maíz con baja disponibilidad hídrica en el perfil del suelo. Los híbridos serán sembrados en
fecha recomendada para la zona, alrededor de mediados de octubre (Andrade y Cirilo, 2000) y en su
densidad optima, entre 7 y 8 plantas m -2 (Echarte, et. al. 2000). Los cultivos serán fertilizados con P antes
de la siembra y con N en V6. Malezas e insectos serán controlados. Los experimentos incluirán dos híbridos
de maíz simple con diferente año de liberación en el mercado (uno antiguo y uno moderno) y dos híbridos
modernos de alto potencial de rendimiento pero con respuestas contrastantes frente a disminuciones en la
calidad del ambiente (De Santa Eduviges, com. Personal). Los tratamientos a realizar serán: alta
disponibilidad hídrica durante todo el ciclo del cultivo y baja disponibilidad hídrica a partir de floración, de
manera de no afectar el número de granos fijados. Para asegurar la alta disponibilidad hídrica se contará
con un sistema de riego por goteo, de manera de asegurar un contenido hídrico en el suelo por encima del
60% de agua disponible. Se colocará cobertura plástica en los entresurcos de todos los tratamientos desde
el inicio del ciclo; de esta manera (i) se asegurará una baja disponibilidad hídrica en los tratamientos de bajo
contenido hídrico en el suelo y (ii) se reducirá al mínimo el componente de evaporación de agua desde el
suelo permitiendo suponer que la disminución de agua en el suelo se debe en su totalidad a transpiración
de los cultivos. Se realizará un diseño en bloques completos aleatorizados con un arreglo de los
tratamientos en parcelas divididas, donde la parcela principal será la disponibilidad hídrica y la subparcela
los híbridos de maíz. El diseño tendrá 3 repeticiones y cada unidad experimental contará con 6 surcos
espaciados a 0,7 m con una longitud total de 14 m.
El estado fenológico del maíz se registrará según la clave de Ritchie y Hanway (1982) de manera
semanal. Se determinará la humedad del suelo con una frecuencia semanal, empleando una combinación
de: el método gravimétrico (0-0,10 m de profundidad) extrayendo dos submuestras por parcela y el método
de atenuación de neutrones (0,10-1,6 m), realizando mediciones cada 0,10 m de profundidad hasta 0,4 m y
cada 0,2 m en el resto del perfil. La sonda que se utilizará contiene una fuente radioactiva que emite
neutrones rápidos; durante las mediciones la sonda es bajada a través de un tubo de acceso de aluminio
que es “transparente” a los neutrones rápidos, los cuales son dispersados hasta una distancia de 30 a 50
cm de la fuente, colisionan con los átomos de H, pierden energía y se vuelven lentos, de este modo se
estima el contenido de humedad del suelo. El consumo de agua se calculará para los intervalos de
medición de humedad sumando la precipitación y el riego y restando la variación de almacenaje de agua y
el drenaje en la capa de 0-1,6 m. La eficiencia en el uso de agua se calculará como la relación entre la
producción de biomasa de cada intervalo de muestreo y el consumo de agua.
Se realizarán tres muestreos de biomasa durante el ciclo del cultivo (i.e. ~10 días antes de floración,
~15 días después de floración, mitad de llenado de granos). En los mismos momentos se determinará el
Índice de área foliar (IAF), tomando dos plantas por parcela y midiendo el área de hoja verde con un
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integrados de área foliar (LI-3100; LICOR, Lincoln, Nebraska, USA). En madurez fisiológica se realizará
muestreo de biomasa y de rendimiento tomando 5 m² de los surcos centrales de la parcela. Se determinará
el peso de granos contando 500 granos por parcela y pesando, el número de granos se estimará con
rendimiento y peso de grano. En todas las determinaciones de biomasa se cortarán las plantas al ras del
suelo y se separará en hojas, tallos y espigas, se colocarán en estufa a 65°C hasta peso constante y se
pesará.
La fotosíntesis se determinará mediante un medidor de fotosíntesis LICOR 6400 en la hoja que
sostiene la espiga, con una frecuencia semanal a partir de una semana antes de floración, en 3 plantas por
parcela Se tratará de que coincida con la medición de humedad del suelo para poder estimar la capacidad
fotosintética por unidad de agua disponible en el suelo.
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