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Agro climatología Cristian Plaza_2007

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LAS PLANTAS EFECTO DE LAS TEMPERATURAS SOBRE EL CRECIMIENTO Uno de los factores que determinan el crecimiento vegetal son las temperaturas por su influencia en los sistemas enzimáticos del metabolismo. Todas las especies al evolucionar se fueron adaptando a las Tº de su lugar de origen. Estas temperaturas corresponden a mínimas, óptimas y máximas de crecimiento.

Tasa de Desarrollo

Temperaturas Figura 1. Relación entre la tasa de desarrollo y la temperatura (WMO, 1993) La Tº mínima o umbral de crecimiento, es la Tº a la cual comienza la actividad metabólica de la planta y por lo tanto el crecimiento. Bajo la Tº mínima y hasta antes de la Tº critica de helada el crecimiento permanece detenido temporalmente debido a un factor estresante externo, en este caso el frío. Si este periodo se extiende mucho en el tiempo, las plantas perennes, entraran en una fase de latencia debido a la síntesis de hormonas inhibidoras del crecimiento que preparan a la planta para el receso invernal. En las plantas anuales la llegada de las Tº mínimas durante el otoño, marca el inicio del periodo de senescencia que las llevara hasta la muerte. Si la Tº llega al rango de Tº critica de helada se dañan los tejidos por congelación y la planta puede morir Si las Tº se mantienen cercanas al optimo la planta crecerá en forma lineal, dado que la biosíntesis ocurre a la máxima velocidad. A medida que las Tº se vayan elevando el crecimiento se acelerara hasta un máximo que esta definido por la Tº máximas que tolera la especie, al llegar a este punto el metabolismo respiratorio, altamente sensible a la Tº, consume gran parte de los foto asimilados por lo que el crecimiento baja notoriamente. Si las Tº suben sobre las máximas los sistemas enzimáticos del metabolismo se destruyen, además ocurre una deshidratación violenta, lo que termina por matar a la planta.


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Los cultivos generalmente se desarrollan en aquellos climas en donde se encuentran los rangos de Tº requeridas por los cultivos. Sin embargo hacia el norte las Tº son mas elevadas que hacia el sur y esto provoca efectos en le desarrollo de los cultivos, acortando o largando su ciclo respectivamente. En los climas donde los cultivos se desarrollan entre las Tº mínima y optima el crecimiento es mas lento dada que la acumulación térmica es menor, esto prolonga el ciclo del cultivo, cosechándose después de lo normal. Este efecto provoca además un aumento del rendimiento, por que se mantiene el cultivo por más meses en el campo haciendo fotosíntesis, lo que redunda en mayores acumulaciones de materia seca en los granos, aumentando el rendimiento. En los climas mas calidos el efecto obtenido es inverso, es decir, al cultivar una especie en rangos de Tº sobre la optima y cercana alas máximas toleradas, la acumulación térmica es mayor y ciclo de desarrollo se completa antes. Esto significa que los cultivos se cosechan antes de lo normal, pero, en comparación con cultivos de zonas frías, su rendimiento es mucho menor dado que un ciclo mas corto supone menor acumulación de materia seca y un menor rendimiento. Este conocimiento sirve para entender que cuando se requiere la producción de altos rendimientos sin importar la fecha de cosecha, (trigo, remolacha), es deseable elegir como zona adecuada para la siembra aquellas donde se encuentren rangos de Tº moderadas cercanas o levemente inferiores a la exigencia de Tº optima del cultivo. Por el contrario cuando comercialmente convenga producir primores (productos que llegan antes al mercado que el grueso de la producción), mas que maximizar los rendimientos (vid de mesa, papa primor, poroto verde), se debe buscar una zona con Tº mas calidas que estén sobre el optimo de crecimiento, acortándose el ciclo de desarrollo y pudiéndose cosechan anticipadamente. EFECTO DE LAS TEMPERATURAS SOBRE EL DESARROLLO Fenología Agrícola En su ciclo de vida, los vegetales experimentan cambios visibles que están en estrecha relación con las condiciones ambientales y genéticas. Los eventos comúnmente observados en cultivos agrícolas y hortícolas son: germinación, floración, fructificación, senescencia, etc. La rama de la Bioclimatología Agrícola que conecta los elementos del clima con los fenómenos periódicos que exteriorizan los seres vivos se denomina Fenología, del griego phainomenon que significa aparecer o manifestar. Fenología: es el estudio de los cambios periódicos que presentan los organismos vivos y su reacción con el proceso meteorológico. Los cambios periódicos son las manifestaciones externas que se producen en los vegetales, con algunas variaciones, año tras año y en las mismas épocas: aparición de las hojas, floración, maduración, etc. El ciclo vital de un vegetal implica el nacimiento, crecimiento, desarrollo, reproducción y muerte. El nacimiento, en la visualización de una nueva planta, puede generarse a partir de una semilla denominándose en ese caso germinación, o a partir de una parte del vegetal y en tal caso será brotación.


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Los cambios, visibles o no, que experimentan los vegetales se dividen en: Crecimiento: es el aumento en número, tamaño o volumen de las células del vegetal e implica un cambio cuantitativo. Desarrollo: es la diferenciación de las células de la planta y significa un cambio cualitativo. Las observaciones fenológicas en la agricultura son de suma importancia ya que el conocimiento de las necesidades climáticas de una especie vegetal, permite una mejor elección del tipo de producción a implementar en una zona o región y permiten un uso racional del medio ambiente en beneficio de la producción. El ciclo biológico cambia con el genotipo y con los factores del clima, esto quiere decir, que las plantas del mismo genotipo sembradas bajo diferentes condiciones climáticas pueden presentar diferentes estados de desarrollo después de transcurrido el mismo tiempo cronológico. Por lo que cada vez cobra mayor importancia el uso de escalas fenológicas que permiten a la vez, referirse a las observaciones y prácticas de manejo del cultivo en una etapa de desarrollo determinado. Dado que el producto final de un cultivo, no es sino la consecuencia de un proceso derivado de las actividades agrícolas efectuadas durante todo el ciclo, para los investigadores y productores se hace necesario el conocimiento de la fenología agrícola y la posible duración de las diferentes etapas. Como es natural, estos fenómenos se relacionan con el clima de la localidad en que ocurre; y viceversa, de la fenología se puede sacar secuencias relativas al clima y sobre todo al microclima cuando ni uno, ni otro se conocen debidamente. Fase: La aparición, transformación o desaparición rápida de los órganos vegetales se llama fase. La emergencia de plantas pequeñas, la brotación de la vid, la floración del manzano son verdaderas fases fenológicas Etapa: Una etapa o estado fenológico esta delimitada por dos fases sucesivas. Dentro de ciertas etapas se presentan períodos críticos, que son el intervalo breve durante el cual la planta presenta la máxima sensibilidad a determinado elemento, de manera que las oscilaciones en los valores de este fenómeno meteorológico se reflejan en el rendimiento del cultivo; estos periodos críticos se presentan generalmente poco antes o después de las fases, durante dos o tres semanas. Una planta para avanzar en las fases de su desarrollo requiere de una acumulación de temperaturas que estén sobre su umbral de crecimiento.


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Fases Fenológicas del Trigo

- Germinación: inicio de la actividad del embrión de la semilla, la cual absorbe agua primero, luego comienza la actividad metabólica y finalmente el crecimiento de las estructuras del embrión que dan origen a la raíz y al tallo - Emergencia: aparición de la plántula sobre el suelo. - Plántula: etapa en la cual se forman las primeras hojas y comienza la fotosíntesis y el crecimiento - Macollaje: desarrollo o transformación de las yemas axilares en macollos. - Encañado: formación de la caña. Hasta aquí, las exigencias climáticas son de días cortos y temperaturas bajas. - Espigadura: la espiguilla emerge de la hoja bandera que la envolvía. Es de importancia económica puesto que el rendimiento del cultivo dependerá de las condiciones climáticas, si éstas son favorables o no. La espigadura es consecuencia de la acción combinada de la temperatura y la duración del día (días largos y altas temperaturas). La humedad del suelo no tiene importancia en la aparición de la espiga, sino en el rendimiento. Si el trigo ha crecido poco por no tener humedad adecuada, pero sí dispone de condiciones favorables de luz y temperatura, espigará cualquiera sea su altura. - Floración: las espiguillas se abren dejando paso a los estambres y anteras. La fecundación se produce con anterioridad y es una fase invisible. - Maduración: se distinguen tres subfases en el grano: *grano lechoso *grano pastoso *grano duro - Cosecha: esta fase es importante porque cualquier condición climática adversa determina una disminución en el rendimiento, proporcional al daño causado.


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Unidades Térmicas Acumuladas o días grado La temperatura controla la tasa de desarrollo de muchos organismos, que requieren de la acumulación de cierta cantidad de calor para pasar de un estado en su ciclo de vida a otro. La medida de este calor acumulado se conoce como Tiempo Fisiológico, y teóricamente este concepto que involucra la combinación adecuada de grados de temperatura y el tiempo cronológico, es siempre el mismo. En términos generales, debajo de una temperatura umbral mínimo, determinado genéticamente para cada organismo, el desarrollo no ocurre o es insignificante. Sobre dicha temperatura, el desarrollo se incrementa hasta llegar a un pico o intervalo, donde la velocidad del desarrollo es máxima. A partir de ahí, el desarrollo decrece nuevamente hasta llegar a ser nulo en una temperatura umbral máxima, estos valores se conocen como Temperaturas Cardinales. El crecimiento y desarrollo de las plantas e insectos puede ser caracterizado por el número de días entre eventos observables, tales como floración y madurez de frutos, etc. El número de días entre eventos, sin embargo, puede constituir una mala herramienta porque las tasas de crecimiento varían con las temperaturas. La medición de eventos puede ser mejorada si se expresan las unidades de desarrollo en términos de tiempo fisiológico en lugar de tiempo cronológico, por ejemplo en términos de acumulación de temperatura. Es así como surge el término de días grado o Grados Día (GD) que puede ser definido como días en términos de grado sobre una temperatura umbral. De manera que para completarse una etapa fenológica es necesario la acumulación del Requerimiento Térmico, RT; este se mide en grados-días sobre la temperatura base. El concepto de GD al aplicarse a observaciones fenológicas ha sido de gran utilidad en la agricultura. Entre las múltiples aplicaciones de este parámetro: 1. Programación de fechas de siembra o ciclos de cultivo 2. Pronóstico de fechas de cosecha 3. Determinar el desarrollo esperado en diferentes localidades 4. Determinar el desarrollo esperado en diferentes fechas de siembra o inicio del ciclo de cultivo 5. Determinar el desarrollo esperado de diferentes genotipos 6. Pronosticar coeficientes de evapotranspiración de cultivos 7. Pronóstico de plagas y enfermedades El calculo de los días grado se realiza con las Tº medias diarias o mensuales con la siguiente formula

DG = Tº MEDIA DIARIA – Tº UMBRAL ESPECIE

EL RECESO DE LOS FRUTALES Los árboles frutales de hoja caduca responden de diversas maneras a los cambios estacionales, estos cambios inducen respuestas fisiológicas, permitiéndoles sobrevivir durante una estación determinada y prepararse para la siguiente.


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Al comienzo del otoño, los árboles caducifolios comienzan a detener su crecimiento, botan sus hojas, y se preparan para resistir el frío del invierno. Con el acortamiento de los días se producen inhibidores del crecimiento en las hojas, los cuales se acumulan en las yemas antiguas y nuevas, evitándose la brotación y crecimiento de éstas. Por otro lado, los crecimientos vegetativos también detienen su desarrollo afectados por las altas concentraciones de inhibidores. Ya en invierno, se puede afirmar que los árboles entran en un período de reposo o receso profundo aunque hayan días en que las condiciones ambientales sean favorables para el desarrollo. El receso es una adaptación ecológica de las especies caducifolias para desarrollarse en zonas con inviernos fríos, presentándose como una suspensión temporal del crecimiento visible de cualquier estructura de la planta que posea meristemas. Simultáneamente se desarrollan mecanismos fisiológicos adaptativos para adquirir resistencia a los posibles daños por frío, es así como estos árboles casi nunca son dañados por este efecto en sus hábitats naturales, esto es porque han desarrollado una forma de adaptación, como el receso, para cuando comienza el invierno. Los frutales de hoja caduca comienzan a detener su crecimiento en otoño, y ya están en receso en invierno. Luego, en primavera, el crecimiento comienza nuevamente; esta sincronización entre planta y medio ambiente asegura su supervivencia durante el ciclo de vida. ACLIMATACION AL FRIO Antes y durante el receso, se producen ciertos cambios internos en las plantas caducifolias que les permiten sobrevivir al clima invernal. La aclimatación al frío involucra cambios fisiológicos que se manifiestan principalmente en un reordenamiento celular. Es así como ocurren cambios a nivel de hidratos de carbono, proteínas, lípidos, hidratación de tejidos, como también se estimula la producción de promotores de la tolerancia al frío. La aclimatación responde a dos señales climáticas; primero a la baja sistemática de las temperaturas, y luego al acortamiento de los días. La baja en las temperaturas al inicio del otoño trae como consecuencia una reducción generalizada en el metabolismo de la planta, lo que se resume en la reducción en: la actividad enzimática, la intensidad respiratoria, la actividad fotosintética, la actividad transpiratoria, disminución de la velocidad de absorción de agua y de soluciones nutritivas. Todos los cambios en el metabolismo del vegetal al enfrentarse al advenimiento del invierno, hacen que éste sea más pasivo, de esta manera la planta puede resistir mejor las heladas invernales. Se produce una acumulación de azucares (reservas) en los tejidos permanentes provenientes de la actividad fotosintética del verano, desciende la absorción radicular, y por tanto disminuye el contenido de agua libre, con lo cual la planta se hace más resistente al frío. Por lo anterior, se produce una concentración del contenido celular, disminuyendo el punto de congelación de la célula. El agua libre es el factor más importante para predisponer la planta al daño por frío; limitándose el contenido de ella, puede estimularse la resistencia al frío. Por otro lado, a medida que avanza la primavera y el verano, los nuevos brotes comienzan a madurar, obteniéndose al final del verano, un tejido externo relativamente endurecido y más resistente al daño por frío. De esta manera, al comenzar el invierno, los nuevos crecimientos ya se encuentran preparados para resistirlo.


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TERMINO DEL RECESO Mientras más se acerca la primavera, la planta debe eliminar la acción de todos los inhibidores que se sintetizaron en otoño e invierno, para así poder salir del receso y comenzar nuevamente su desarrollo. Existen dos vías complementarias por las cuales las yemas durmientes son capaces de despertar; una es a través de la acción del frío estimulador, y la otra es debido a la acción del fitocromo. El frío, durante el reposo, es capaz de disminuir las concentraciones de ácido absícico y de otros inhibidores. Son entonces, las bajas temperaturas invernales las que juegan un papel preponderante en la salida del receso, pero también se ha comprobado que en esta etapa existe una importante influencia del fotoperíodo. Como es sabido, el sistema fitocromo se halla principalmente en las hojas de los vegetales, sin embargo, se ha detectado en ciertas especies la existencia de fitocromos activos en sus yemas en receso, por lo cual éstos son capaces de recibir el estímulo fotoperíodico, y así provocar también el despertar. Cuando los días comienzan a alargarse se estaría induciendo la síntesis de promotores del crecimiento. Por otra parte, en forma paralela, comienza a aumentar la actividad respiratoria, la cual provee de energía a los distintos procesos que estimulan la brotación. Es interesante recalcar que el efecto de las bajas temperaturas invernales provoca la inactivación de la catalasa y por tanto, el aumento en la respiración. La causa final del término del receso se debe a la respiración anaeróbica de los azúcares que actúan como sustratos principales, siendo éstos las reservas que el árbol mantuvo en su estructura durante el invierno. La ausencia de oxígeno y el efecto del frío son sinérgicos en la remoción de la dormancia, sin embargo, la falta de oxígeno por sí sola no gatilla la brotación de las yemas. Durante el invierno, el metabolismo predominante en las yemas es anaeróbico y cambia a una condición aeróbica después que la dormancia endógena de la yema ha finalizado. Por último, un aspecto interesante de considerar en la salida del receso es la acción que puede ejercer la morfología de las yemas de un frutal. Las escamas, a parte de proteger los tejidos internos de la yema, impiden la oxigenación de ella, con lo cual se favorecería un ambiente anaeróbico favorable para la respiración. REQUERIMIENTOS DE FRIO Las exigencias de frío de los diferentes frutales de hoja caduca de las zonas templadas para poder salir del estado de receso, varían según la especie y también según la variedad. El requerimiento de frío de una determinada especie se mide en unidades de tiempo en que ocurren las bajas temperaturas estimuladoras, las cuales se han definido como menores a 7ºC y superiores a 3ºC, las temperaturas cercanas a 0ºC o inferiores resultan ineficaces para promover la salida del receso, esto es en parte, porque estarían inhibiendo la acción de las hormonas positivas. La unidad de tiempo es la “hora-frío”, definiéndose ésta como 1 hora en que deben ocurrir ininterrumpidamente las temperaturas adecuadas (3ºC-7ºC). Los frutales caducifolios requieren de una acumulación de estas horas para salir del reposo, empleándose esta acumulación como un mecanismo de defensa; esto es para evitar la brotación cuando las condiciones ambientales sean favorables por un período en el invierno, con lo cual los brotes jóvenes quedarían muy indefensos a la acción de las posteriores heladas de invierno. Por otro lado, las altas temperaturas durante el invierno ( >= 20ºC ) pueden reducir o anular los efectos de la acumulación previa de frío. El efecto de estas temperaturas depende de una interacción entre ellas y la duración de su exposición, ya que mientras más alta es la temperatura, menor es el período necesario para obtener reducción en las horas-frío acumuladas.


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Los frutales de la zona templada, sin embargo, no son capaces de brotar inmediatamente después del cumplimiento de horas-frío; se requieren de “días-grado” para provocar la brotación, definiéndose este concepto como “el número de horas a una temperatura determinada multiplicada por el número de grados por encima de una temperatura umbral”. Este mecanismo de las horas-grado permite a la planta encontrarse aún en estado latente cuando todavía hay riesgo de heladas primaverales después de haberse cumplido las horasfrío necesarias para la brotación. En ciertas zonas agroclimáticas, donde las necesidades de bajas temperaturas de los árboles no son plenamente satisfechas, las plantas presentan síntomas de receso prolongado, el cual se caracteriza por una brotación y floración deficiente e irregular, y finalmente en una disminución en la producción y calidad de la fruta. Para superar estos problemas, se han adoptado distintas medidas, como la selección de variedades de menores requerimientos de frío y la aplicación de varios productos químicos capaces de producir el quiebre del receso. Los frutales de las zonas templadas tienen distintos requerimientos de frío según sea la región del planeta en que ellos se originaron. Se deduce así que los frutales, desde su origen, se han adaptado genéticamente a las condiciones climáticas de las regiones de que provienen. Es por esta razón, que al tratar de introducir una especie a una región de diferente latitud de la cual procede, es muy posible que ésta pueda presentar una fenología distinta a la normal; esto sucede porque el clima del hábitat natural de la especie puede ser tan distinto, por ejemplo el trópico, que la planta no es capaz de detectar el acortamiento de los días, esto significa que no desarrolla el sistema fitocromo, y de esta manera no es capaz de realizar la abscisión foliar, ni de entrar en reposo. Así la especie, al no estar adaptada al medio, vegeta en épocas en que la ocurrencia de heladas es muy común, con lo cual la planta y la producción sufrirá graves consecuencias. Es por lo anterior que en Chile, las plantas originarias de regiones tropicales o subtropicales deben ser cultivadas en mesoclimas que les permitan vegetar con el mínimo de riesgos durante el invierno (Quillota). En cuanto a requerimientos de frío, los frutales caducos se pueden dividir en dos grupos: los provenientes de regiones de altas latitudes y de latitudes medias. En las regiones de altas latitudes, los inviernos son largos y con temperaturas muy extremas (-40ºC), por lo cual las exigencias de frío de los frutales originarios de estas zonas son reducidas. Esto se explica porque la mayoría de las temperaturas invernales son tan bajas que no satisfacen las necesidades del frutal para salir del receso, sólo recién a inicios de primavera, cuando las temperaturas comienzan a aumentar pero aún siendo frías (3 – 7ºC), se cumplen las horas-frío. Como el período en que ocurren estas temperaturas óptimas es tan breve, los requerimientos en horas-frío de estos frutales deben ser bajos. Por otro lado, las plantas originarias de regiones de latitudes medias, tienen las mayores exigencias en frío invernal debido a que los inviernos son muy fluctuantes, existiendo períodos en que las temperaturas son moderadas y otros en que se suceden las heladas. Las especies adaptadas a estas regiones demandan muchas horas-frío para que así no exista el riesgo de que broten cuando aún hay posibilidades de heladas


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manzano duraznero almendro olivo ciruelo cerezo kivi peral vid

800 – 1500 600 – 800 300 – 400 300* 800 800 400 – 600 800 – 1000 400 – 600

El olivo es una especie criofila facultativa, dado que se puede cultivar en zonas sin frío invernal pero se reduce el rendimiento y árbol entra en ciclos de añerismo. CIANAMIDA HIDROGENADA (DORMEX) El uso de Dormex en vides y otros frutales, ha sido, una herramienta normal en la producción de uva de mesa en el norte de nuestro país. Las condiciones climáticas de la II y IV regiones dificultan el normal desarrollo de este cultivo, debido a la insuficiente acumulación de frío invernal, lo que provoca una brotación escasa y desuniforme. En esta condición, las aplicaciones de Dormex han permitido regularizar las brotaciones, obteniendo mayor producción en épocas precoces. Dormex es un regulador de crecimiento para uso agrícola que se utiliza actualmente en gran parte de nuestro país en diversas especies frutales como vides, kiwi, cerezos, perales y otras. El mecanismo de acción exacto de Dormex se desconoce hasta la fecha, pero se sabe que está relacionado con la capacidad de reemplazar parte del requerimiento de frío invernal de las plantas, el que se utiliza como un indicador del término del receso invernal. De esta forma, las aplicaciones de Dormex pueden provocar en las plantas tres efectos básicos: • Aumento de los porcentajes de brotación, • Uniformación de la brotación y • Adelanto de la fecha en que esta ocurre. En zonas donde existe riesgo de heladas tempranas, se puede evitar el efecto de adelanto de la fecha de brotación, modificando la fecha de aplicación de Dormex. En general, cuanto más temprano en la temporada se aplica Dormex, mayor es el adelanto de la brotación que se obtiene y por el contrario, cuando no se desea que la brotación se adelante, las aplicaciones deben realizarse entre 25 y 30 días antes de la fecha normal de inicio de brotación de la especie y variedad que se esté tratando. TERMOPERIODO Además de producir óptimamente interesa que las substancias producidas por la fotosíntesis (fotosintatos, foto asimilados) se polaricen (transporten y transformen) a los granos si es trigo o las raíces si es remolacha.


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Para que ocurra la tras locación de los foto asimilados hacia los órganos de reserva es fundamental que ocurran Tº adecuadas durante la noche que es cuando las plantas movilizan y transforman parte de los foto asimilados. Si las Tº se mantienen cercanas o sobre el optimo de crecimiento la planta invertirá los foto asimilados en crecimiento, es decir formación de tallos y hojas, sin acumular reservas. Si las Tº se mantienen bajo la Tº optima la planta dejara de crecer y los foto asimilados serán enviados hacia los órganos de reserva. Las Tº que provocan deben ocurrir durante las noches. Los rangos que marcan las diferencias están dentro de los siguientes intervalos:  Tº nocturnas mayor a 15º: la planta sigue creciendo.  Tº nocturna menor a 8º: la tras locación es difícil dado que las Tº están cercanas a la mínimas de crecimiento deteniéndose el metabolismo.  Tº nocturnas entre 8 y 15º: la tasa de respiración es mínima y la biosíntesis es baja, las fotos asimiladas que no se ocuparan serán trasladados a los órganos de reserva. Los cultivos termo periódicos son todos aquellos que produzcan granos, frutos, raíces, tubérculos, como cereales, leguminosas, papa, remolacha, frutales, etc. Los cultivos no termo periódicos son aquellos que producen y se aprovechan sus hojas y tallos, en general son las hortalizas de hoja y tallo como lechuga, repollo, apio, etc. Las especies de origen tropical son no termo periódico.

A. Cristian Plaza_2007


08 Agroclima: Efecto Temperatura Sobre Plantas