Unidad: Economía del Carbono. Segunda parte. Producción Vegetal FAUBA

1. Economía del Carbono – Parte 2
Producción Vegetal - FAUBA
María Elena Otegui

2. Contenidos
• Captura de luz y producción de biomasa
del cultivo: relación entre ambas
variables y efecto sobre la tasa de
crecimiento.
• Eficiencia en el uso de la radiación (EUR):
de la fotosíntesis de hoja a la producción
de biomasa del cultivo.
• Factores genéticos y ambientales que
afectan la EUR.

3. Radiación Solar (MJ/m2)
Temperatura media (ºC)
3
6
9
12
15
18
21
24
27
RadiaciónSolar;Temperatura
Mz Sj
0
2
4
6
8
10
12
14
IAF
Tr
IAF (m2 hojas/m2 suelo)
28-May 17-Jul 5-Sep 25-Oct 14-Dec 2-Feb 24-Mar
-2
-1
Profundidad Raíces (m)
Tr Mz Sj
Profundidad
Otegui et al. (Mundo Agro 2006)
Pergamino (33º, 56’ S)

4. Indicedeáreafoliar
(m2m-2)
20 40 60 80 100 1200
0
20
10
0
30
40
40
20
80
60
100
0
10
5
0
15
7
6
5
1
2
4
3
Días desde emergencia
IAF
Intercepción de luz y crecimiento del cultivo
Maíz latitud intermedia
Gardner et al. (1985)
floración
Eficienciade
Intercepción(%)
ei
Biomasaaérea
(Tha-1)
Biomasa
TasadeCrecimientodel
cultivo(gm-2día-1)
TCC
Pergamino

5. Intercepción de luz y crecimiento del cultivo
Trigo latitud intermedia
Adaptado de Fischer (IRRI, 1983)
Días desde siembra
TCC (g m-2 d-1)
IAF
Transmitancia
(1-ei)
Pergamino
floración

6. Intercepción de luz y crecimiento del cultivo
0 20 40 60 80 100
ei (%)
TCC(gm-2día-1)
2
4
6
8
10
12
Shibles y Weber (Crop Sci., 1965)
IAF
0 1 2 3 4 5 6
ei(%)
100
80
60
40
20
Soja, GM II
ei = 95%
1. IAFcrítico  ei = 95 %
IAF
0 1 2 3 4 5 6
TCC(%delmáximo)
100
80
60
40
20
2. TCCcultivo = constante   IAFcrítico
2.2 ↓ TCcultivo   IAFóptimo

7. Intercepción de luz y crecimiento del cultivo
2. TCC ↓ TCC al  el IAF sobre cierto valor  IAFóptimo
Repollo
Remolacha
azucarera
TCC
(gm-2día-1)
IAF
Watson (AOB, 1958)
Trébol
subterráneo
IAF
King y Evans (AJBS, 1967)
IAF
Alfalfa
Fotosíntesisneta
(mgCO2dm-2suelohora-1)
Baja Irr
Media Irr
Alta Irr

8. BIOMASA
RADIACION
INCIDENTE= ei EUR×
Eficiencia de Uso de la Radiación
RADIACION
INTERCEPTADA
×

9. Respiración
(CH2O)6 CO2 + NADH +ATP+ H2O
+Esqueletos carbonadosGlicólisis, Krebs
Fotorrespiración
RuDP + O2 TriosaP + Glicolato + CO2
Rubisco
Economía del Carbono:
•Luz
•agua
•nitrógeno
•temperatura
•edad de la
hoja
•actividad
metabólica
•C3-C4
CO2 + ATP + NADPH (CH2O) + H2O
• Fase fotoquímica
H2O+ ADP+Pi ATP+ NADPH+ O2
• Fase bioquímica
RFA, fotosistemas
Rubisco
Fotosíntesis
•Fotosíntesis
•temperatura
• contenido
de proteína
• edad de la
hoja
•calidad del
producto
•C3-C4
GANANCIAS
PERDIDAS

10. FN(gCO2m-2h-1)
Irradiancia (W m-2)
+ CO2 ambiente y temperatura óptima
400 800
C4
C3
2.5
5.0
7.5
0
Factores que regulan la fotosíntesis
0 400200 600 800 1000
0
10
20
30
Nivel
actual
× 2
C4
C3
FN(molCO2m-2s-1)
Concentración CO2 ambiente (ppm)
+ Elevada irradiancia y temperatura óptima
Wolf y Erickson (1993)
200100 300
100
200
0
300 ppm
840 ppm
1320 ppm
Irradiancia (W m-2)
FN(mgCO2cm-2s-1)
Remolacha azucarera
Loomis y Connor (1992)

11. Factores que regulan la fotosíntesis
FN(gCO2m-2h-1)
0 10 20 30 40
2.5
5.0
7.5
Temperatura (ºC)
+ Elevada irradiancia y CO2 ambiente
C3
C4
Loomis y Connor (1992)
TEMPERATURA AGUA NITROGENO
FN(molCO2m-2s-1)
Maíz
Soja
Girasol
Potencial agua hoja (MPa)
Boyer (1970)
N foliar (g m-2)
+CO2 ambiente
FN(molCO2m-2s-1)
Arroz
RFA (W m-2)
FN(gCO2m-2h-1)
Arroz: Taylaran et al. (2011)
Trigo: Gregory et al. (1981)
Trigo
N0
N150
N0
N150
Antesis
Ant + 21 d

12. Factores que regulan la fotosíntesis
ONTOGENIA
Trigo
Fotosíntesis
Transporte
desacoplado
de electrones
Clorofila
Proteínas solubles
Rubisco
NADP
deshidrogenasa
Porcentajedelmáximoporunidaddesuperficiefoliar
Días desde emergencia
Camp et al. (1982)

13. )m(MJRFA
)m(gMS
)MJ(gEUR 2-
acumulada
-2
acumulada1-

0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100
RFAinterceptada (MJ m-2)
MSacumulada(gm-2)
EUR
Eficiencia de uso de la radiación
FN(gCO2m-2h-1)
Irradiancia (W m-2)
+ CO2 ambiente y temperatura óptima
400 800
2.5
5.0
7.5
0
Loomis y Connor (1992)
Alta eficiencia
Baja eficiencia

14. Especies EUR (g MJRFA
-1)
C4 Maíz 3.6 - 3.8
Sorgo 2.7 – 3.1
Caña de azúcar 3.8 – 4.4
C3 Trigo 2.4 – 3.1
Cebada 2.2 – 2.9
Girasol 2.7 – 3.6
Soja 1.8 – 2.7
Factores que afectan la EUR: fotosíntesis
3.6
2.7

15. Factores que afectan la EUR: costos de síntesis
(g glucosa / g compuesto)
Lípidos 3.03
Proteína 2.47
Hidratos de Carbono 1.21
Lignina 2.12
Producir 1 gramo de
Se necesitan
(g de glucosa)
Maíz 1.39
Soja 1.93
Girasol 2.22

16. Andrade et al. (1993, FCR)
Maíz
Factores que afectan la EUR: temperatura
Temperatura (°C)
16 18 20 22
3.6
2.8
2.0
EUR(gMJ-1deRFA)
3.2
2.4
4.0

17. Maíz
Arroz
Soja
Nitrógeno foliar (g m-2)
EUR(gMJ-1)
Sinclair y Horie (1989, Crop Sci.)
Factores que afectan la EUR: Nitrógeno

18. Trapani et al. (FCR, 1992)
g/MJ RFAint
BIOMASA AEREA
Establecim.(ei) 1.10
Crecim. Activo (e2-e3) 3.05
Postantesis (e4) 1.20
BIOMASA TOTAL
Establecim.(ei) 1.48
Crecim. Activo (e2-e3) 3.26
BIOMASA AEREA CORREGIDA
Postantesis(e4) 2.20
Factores que afectan la EUR: Ontogenia
Girasol
e1
e2
e3
e4
Biomasaaérea(gm-2)
RFA interceptada (MJ m-2)

19. Cárcova et al. (2003)
Rendimiento en
grano
Biomasa Aérea
Total
RFAi
IAF
Aparición de
hojasFloración
TT desde siembra
Hojas
visibles
Fecha de siembra
24-Sep
26-Oct
28-Nov
a
Expansión foliar
Número de hojas
IAF
Fecha de siembra
24-Sep
26-Oct
28-Nov
8 plantas m-2
b
IAF
ei
fIPAR= 1 – e (-k IAF)
k= 0.53
Coeficiente de
atenuación de luz
(k)
c
Eficiencia en el uso de
la Radiación
(EUR)
pendiente= EUR
RFAi
Biomasaaérea
(gm-2)
Floración
d
Indice de cosecha
(IC)
Rendimiento
(gm-2)
e
pendiente= IC
Biomasa aérea
(g m-2)
MODELO CONCEPTUAL 1: Producción de biomasa y partición