CARACTERISTICAS
DEL DOSEL ASOCIADAS AL RENDIMIENTO AGRICOLA DE LA CAÑA DE AZUCAR (Saccharum spp.)
CHARACTERISTICS OF THE CANOPY
ASSOCIATED WITH THE AGRICULTURAL YIELD OF SUGAR CANE
Maira Ferrer Reyes, Lázaro Pardo Mora, Javier Delgado PadrónInstituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar Carretera a la CUJAE, Km11/2 Boyeros, CP19390
email:maira.ferrer@inica.azcuba.cu
Resumen
Gran interés
despierta en Cuba, la estimación por teledetección del índice de área foliar de
la caña de azúcar por su estrecha relación con los rendimientos agrícolas, sin
embargo, se desconoce el momento apropiado para su estimación (edad fenológica)
así como la influencia del área foliar específica en la variabilidad de este indicador. El objetivo del presente trabajo es conocer
la relación del indice de área foliar y el area foliar específica con el
rendimiento agrícola de la caña de azúcar. Los datos para correlacionar el índice
de área foliar con los rendimientos agrícolas fueron obtenidos a partir de
treinta experimentos desarrollados con anterioridad a la ejecución del presente
trabajo. La relación entre el área foliar específica y el índice de área foliar
se estudió en seis cultivares que ocupaban el mayor porcentaje del área
agrícola cañera en Cuba. Se obtuvo una correlación significativa positiva entre
el índice de área foliar y los rendimientos agrícolas en la etapa comprendida
entre finales del periodo de gran crecimiento y los inicios de la maduración de
las plantaciones. La edad fenológica no aportó diferencias significativas en el
índice de área foliar entre los cultivares en los meses finales del periodo de
gran crecimiento. Los valores bajos del área foliar específica tuvieron
correspondencia con bajos valores del índice de
área foliar. Se estima que los cultivares pueden presentar relaciones similares
entre el índice de área foliar y los rendimientos agrícolas, teniendo en cuenta
el desarrollo del área foliar específica
Palabras
claves: índice de área foliar, área foliar específica, rendimientos agrícolas
Abstract
Estimation by remote sensing of the sugarcane leaf area index arouses great
interest in Cuba due to its close relationship with agricultural yields,
however, the appropriate moment for its estimation (phenological age) is
unknown, as well as the influence of the area. specific foliar in the
variability of this indicator. The objective of this work is to know the
relationship of the leaf area index and the specific leaf area with the
agricultural yield of sugarcane. The data to correlate the leaf area index with
the agricultural yields were obtained from thirty experiments carried out prior
to the execution of of the present work. The relationship between the specific
leaf area and the leaf area index was studied in six cultivars that occupied
the highest percentage of sugarcane agricultural area in Cuba. A significant
positive correlation was obtained between the leaf area index and the
agricultural yields in the stage between the end of the period of great growth
and the beginning of the maturation of the plantations. The phenological age
did not contribute significant differences in the leaf area index among the
cultivars in the final months of the period of great growth. The low values
of the specific leaf area corresponded with low values of
the leaf area index. It is estimated that cultivars may present similar
relationships between the leaf area index and agricultural yields, taking into
account the development of the specific leaf area.
Keywords: leaf area index, specific leaf area, agricultural yields.
Introducción
En las últimas décadas, la teledetección se ha convertido en una
herramienta fundamental para el desarrollo de la agricultura de precisión. Por
medio de ella se puede censar el estado de los cultivos a través de imágenes
capturadas desde sensores remotos ubicados en plataformas satelitales o
vehículos aéreos tripulados y no tripulados (Rodríguez et al., 2019, Apolo et al.,
2019, Álvarez, 2022)
Entre los índices espectrales
que estudian diferentes aspectos de la cubierta vegetal se encuentran, el
índice de área foliar (LAI, por sus siglas en inglés) (Valverde et al., 2020), el índice de vegetación
de diferencias normalizadas (NDVI, por sus siglas en inglés) (Robinson et al.,
2017) y el índice de estrés hídrico en cultivo (CWSI, por sus siglas en inglés)
(Camino et
al., 2018) El LAI es una variable útil para
caracterizar la dinámica, productividad y requerimientos hídricos de cultivos (Mendoza
et al., 2017)
En Cuba existe
gran interés en utilizar la teledetección para estimar el LAI de la caña de azúcar
por su conocida relación con los rendimientos agrícolas. Sin embargo, no existen
estudios previos donde se haya relacionado el LAI con el rendimiento agrícola
de las plantaciones cañeras. Por lo general, el LAI y los rendimientos
agrícolas han sido tratados por separado en las investigaciones cañeras. A
excepción se reportan correlaciones positivas entre duración
de la biomasa, tasa de asimilación neta, tasa de crecimiento del cultivo y
duración del área con el rendimiento agrícola y negativas entre la razón de
área foliar, la razón de peso foliar con el porcentaje de pol en caña (Torres et al., 2017)
Otro
indicador de trascendencia funcional y ecológica es el área foliar específica (SLA,
por sus siglas en inglés) (Blasiak
et al., 2021). Este rasgo
aparentemente simple de la planta, es el cociente entre la superficie y el peso
de la hoja, caracteriza la utilización de las sustancias plásticas en la
formación de la hoja y puede explicar en ocasiones hasta el 80% de la variación
en las tasas de crecimiento (Valladares F., 2008).
El
objetivo del presente trabajo es conocer la relación del LAI y el SLA con el
rendimiento agrícola de la caña de azúcar (Sacharum,spp)
Materiales
y Métodos
Se realizaron dos estudios: El primero consistió en la búsqueda de
datos de experimentos realizados en el Instituto de
Investigaciones de la Caña de Azúcar que aportaran resultados sobre el índice
de área foliar y los rendimientos agrícolas
El
otro estudio se llevó a cabo en la Caña Planta de Agosto de 2018 en áreas de la
Estación Experimental de la Caña de Azúcar Mayabeque- Artemisa, donde se
utilizaron los seis cultivares que ocupan actualmente el mayor porcentaje del
área cañera en Cuba, C1051-73, CP52-43, C90-469, C86-12, C86-56 y C323-68
Las determinaciones del LAI se realizaron en dos metros al azar
por cultivar a los 120, 240, 300, 360 y 480 días de plantación, por la
expresión propuesta por Escalante & Kohashi (1993),
LAI=
Primeramente se determinó el área foliar, que representó la suma
del área de cada tallo presente en el metro lineal, por lo que el área
individual de los tallos se determinó mediante el método propuesto por Ferrer M
(2018).
Aft=
Donde Aft-área foliar del tallo
Afh+1-área foliar de la hoja +1
Afhn-área foliar de la última hoja verde
N0 hojas- número de hojas del
tallo
0.995- coeficiente de corrección
La
Densidad de población es el número de tallos presente en el metro y el Área de
siembra fue de 1.6 m2
Para el estudio del Área específica de la hoja +1 (SLA en inglés)
fueron muestreadas 10 hojas +1 por cultivar a los 120, 300 y 480 días.
A cada hoja por separado se le midió el ancho y el largo del limbo
para determinar su área por la siguiente fórmula:
Ah=L*A*0.73, donde
Ah- es el área
L y A son el largo y el ancho respectivamente y 0.73 es el
coeficiente de corrección Con posterioridad las hojas se llevaron a la estufa
para su secado, donde se mantuvieron hasta obtener un peso constante y determinar
su peso seco (Ms).
Con los valores de área foliar de las hojas (Af) y el peso seco de
estas (Ms) se determinó el área específica de las hojas (SLA) con
el uso de la siguiente fórmula:
SLA=
Para
conocer el comportamiento del LAI y el SLA con la edad en los cultivares se
realizó un análisis de varianza con el programa INFOSTAT.2016 La significación
fue valorada con la prueba LSD Fisher. Previamente el LAI fue transformado por
la función raíz cuadrada para que cumpliera con los preceptos de distribución
normal. A las variables raíz LAI y SLA se comprobó la normalidad con la prueba
de Shapiro-Wilks y la homogeneidad de varianza con Kolmogorov- Smirnov.
Resultados
y Discusión
La Tabla
1 refleja las ecuaciones lineales resultantes entre el índice de área foliar y
los rendimientos agrícolas. Como se puede apreciar (tabla 1), los coeficientes
de determinación (R2) fueron aumentando en la medida que la edad
fenológica se incrementó, desde los 140 hasta los 280 días, para luego
ligeramente disminuir a los 300 días. El máximo valor de R2 se
obtuvo a los 280 días con R2=0.858.
Tabla
1. Ecuaciones lineales obtenidas entre el índice de área foliar y los
rendimientos agrícolas para diferentes edades de la plantación en el cultivar
Ja60-5
|
Edad de plantación(días( |
Ecuación lineal |
R2 |
|
100 |
Y=-0.012x-3.223 |
0.083 |
|
140 |
y=0.003x+3.032 |
0.004 |
|
160 |
y=0.016x+1.768 |
0.084 |
|
180 |
y=0.017x+2.046 |
0.166 |
|
200 |
y=0.276+1.773 |
0.276 |
|
260 |
y=0.035-0.247 |
0.809 |
|
280 |
y=0.03x+0.304 |
0.858 |
|
300 |
Y=0.028+0.256 |
0.734 |
Este
resultado constituye, el primer reporte de una relación lineal entre el LAI y
los rendimientos agrícolas en Cuba. Un resultado similar fue obtenido por
Sandhu et al. . 2012, en Florida
quien informó un R2 =0.87, para una relación lineal entre los datos
del LAI y los rendimientos agrícolas del cultivar CP78-1628 a los 274 días de
la plantación.
En maíz
(Zea mays) también se ha verificado una relación directa del LAI, el
rendimiento y la acumulación de biomasa (densidad de 71 000 plantas ha-1),
la relación fue directa al incrementarse una unidad de LAI con aumento de
producción hasta 567 kg ha-1(Zavala et al., 2022).
Como se puede observar (Figura 1), para valores del
LAI iguales a 2.3 se obtuvieron 66.96 t/ha-1 y 5,3 se correspondió
con 166.96 t/ha-1 a los 280 días de plantación, prácticamente a tres
meses de la cosecha de las plantaciones de retoño. Precisamente, en igual
periodo de tiempo Bryan et al., 2021
confirmó la posibilidad de estimar el rendimiento del cultivo de la caña de
azúcar a partir de fotogrametría con vehículos aéreos no tripulados (VANT).
Como la fórmula para determinar el LAI, incluye el número de tallos, es importante
referir que el número de estos por metro fue 12 y estos contaban con
aproximadamente 3 m de longitud (Fonseca, 1984).
De
igual forma, en la figura1 se muestra también la relación lineal encontrada
entre el LAI y los rendimientos agrícolas a los 280 días.
Figura 1. Relación entre el LAI y los rendimientos agrícolas
de la caña de azúcar (Saccharum spp) cultivar Ja60-5 a los 280 días de
plantación.
Lamentablemente en los estudios realizados por Fonseca (Fonseca, 1985) no
fue valorada el SLA, sin embargo, Ortega et
al en 1989 combinó el LAI, el SLA y la distribución de la luz en el follaje
para explicar la productividad de cinco cultivares de caña de azúcar, entre
ellos Ja60-5, donde se estableció como límite del LAI el valor arbitrario de 4
y reportaron que Ja60-5 inició su crecimiento con valores bajos de LAI, aunque
este se incrementó con la edad, no superó el valor de 4, mientras que los cultivares:
POJ2878, C374-72, B63118, C187-68 y C87-51 sobrepasaron este valor desde los
180 días y el porcentaje de la radiación incidente que llegó a la parte basal
fue superior al de los cultivares C374-72 y C87-51, que se caracterizan por
tener un SLA de 100cm2 g-1 entre los 100 y 250 días, con la
posterior disminución hasta cerca de los 90cm2 g-1
El comportamiento del LAI a diferentes edades
fenológicas en los seis cultivares de caña de azúcar, se muestra en la Figura
2, este siguió la tendencia ya reportada para este cultivo por otros
investigadores, es decir crecer hasta un punto, para luego descender
ligeramente. A partir de los 240 días el análisis de varianza
no reportó diferencias significativas del LAI con las edades para los.
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a) C1051-73 |
b)
C323-68 |
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p=0.0012 |
d)
C86-56 |
|
|
|
p=0.0099 |
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e)
C90-469 |
f)
CP52-43 |
Medias con una letra común no
son significativamente diferentes (p > 0.05)
Figura 2. Variación
del índice de área foliar con la edad de la plantación en seis cultivares de
caña de azúcar (Saccharum spp).
cultivares:
C1051-73, C323-68, C86-56, C90-469 y CP52-43, mientras que para C86-12 estos valores se incrementaron
linealmente con la edad El menor valor del LAI se presentó en C323-68 de 3.78 a
los 360 días y el mayor de 5.77 en C86-12 a los 480 días de la plantación.
La Figura
3 muestra el comportamiento del SLA a los 120, 300 y 480 días en los seis
cultivares analizados anteriormente. Como se puede observar, los valores del
SLA ligeramente incrementaron de 120 a 300 días. En los cultivares C86-12 y
C86-56 las diferencias fueron significativas (Fig. 3c y d)
Los
valores máximos y mínimos del SLA se obtuvieron a los 300 y 480 días,
respetivamente, para los cultivares C1051-73, C86-12, C86-56, CP52-43 y
C90-469 (Fig. 3(a, c, d, e y f).
Sin embargo C323-68 mantuvo para las tres fechas valores similares que no fueron
significativamente diferentes. Este cultivar coincidió con la menor SLA, 118.35
cm2g-1.Los valores más elevados para este indicador
fueron nuevamente alcanzados por C86-12 con 248.47cm2g-1
El
análisis del SLA y el LAI ha dejado ver, cierta correspondencia entre ambos, de
modo que bajos valores del SLA se armonizan con también bajos valores del LAI y
viceversa, dada la relación alométrica que se establece entre el área foliar y
su peso seco (Zhang et al., 2020) De
lo anterior se deduce que el SLA se incrementa hasta que la plantación logra
obtener el LAI óptimo, aquel que permite la absorción del mayor volumen de la
radiación incidente.
Se
puede estimar que C323-68 al tener un SLA y un LAI similar a Ja60-5, para
iguales densidades de plantación y distancias de siembra la energía solar llegue
a las partes inferiores de sus parcelas en igual cuantía. No obstante sería
conveniente recomendar el estudio independiente de los cultivares.
.
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P<0.0001 E.E=11.58 |
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P<0.0002 E.E=6.57 b |
Medias con una letra común no
son significativamente diferentes (p > 0.05)
Figura.3.
Variación del área foliar específica con la edad de la plantación en seis
cultivares de caña de azúcar (Saccharum
spp).
Conclusiones
Los
datos del LAI correlacionaron con los rendimientos agrícolas aportando una
relación lineal positiva R2 =0.85. Se estima que Ja60-5 y C323-68
pueden presentar una relación LAI vs rendimientos agrícolas análoga, por la
similitud entre los valores del LAI (inferiores a 4) y SLA 100 y 118 cm2g-1,
respectivamente
Agradecimientos
Al Dr. Jesús Fonseca
Arteaga por brindarnos datos de su tesis doctoral para la realización de este
trabajo.
REFERENCIAS
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de maestro en aplicaciones de
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