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Indices espectrales según fertilizacion nitrogenada y zonas de productividad de trigo

Publicado: 24 de junio de 2011
Por: Marcelo José López De Sabando (Agencia de Extensión, INTA San Antonio de Areco) Zubillaga, MS, y Mercedes Zubillaga (Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires). Argentina
INTRODUCCIÓN
La reflectancia espectrales describe la nutrición nitrogenada del cultivo de trigo (Bodo & Schmidhalter, 2008). La utilización de sensores remotos esta aumentando rápidamente a través de la medicion de la respuesta espectral en las longitudes de onda del visible y del infrarrojo cercano (NIR) para la detección de estrés de nitrógeno (Peñuelas et al, 1994; Ma et al, 1996). Raun et al. (2001) predijeron el rendimiento esperado a partir de NDVI, mostrando una fuerte relación con el rendimiento de grano real en trigo de invierno. Sin embargo, este índice tradicional tienden a saturarse rápidamente incluso a bajos contenidos de nitrógeno (Flowers et al., 2003), índice de área foliar y biomasa (Serrano et al., 2000). Otros índices verdes, obtenidos a partir de longitudes de onda (nm) pertenecientes a la banda del borde rojo, han mostrado ser más sensibles a detectar deficiencia de nitrógeno (Li et al., 2009), por ser sensible a un rango más amplio de concentración de clorofila del cultivo, concentración de nitrógeno, índice de área foliar y biomasa (Hatfield et al., 2008; Mutanga & Skidmore, 2007; Steele et al., 2008). En la Pampa Ondulada, para la predicción de los rendimientos en la etapa de hoja bandera fue mejor con el índice NVDI, y en la etapa de llenado de granos, tanto NVDI como el borde rojo presentaron un buen comportamiento, habiéndose detectado diferencias entre ambientes productivos a nivel lote (Zubillaga et al., 2008). Los objetivos del trabajo fueron 1) determinar respuestas espectrales del canopeo de trigo bajo diferentes dosis de nitrógeno en dos ambientes dentro de un lote de producción y 2) comparar y relacionar los índices verdes derivados de la radiometría multiespectral con los rendimientos del cultivo de trigo en San Antonio de Areco en una campaña agrícola caracterizada por la sequía.
 
MATERIALES Y MÉTODOS
El ensayo se llevó a cabo en la unidad demostrativa del INTA San Antonio de Areco, ubicada en el partido de San Antonio de Areco (Latitud 34o 11’ S; Longitud 59o 38’ O; 30 msnm), Provincia de Buenos Aires. Los suelos pertenecen al Dominio 8 del Mapa de Suelos de la provincia de Buenos Aires (INTA, 1989) predominando Argiudoles Típicos serie Capitán Sarmiento. Las diferencias entre ambientes fueron por relieve, la loma (L) asociada a mayor productividad y disponibilidad inicial de nitratos y el bajo (B) a la menor productividad y disponibilidad de N. El lote de producción de trigo, en donde se llevó a cabo el ensayo totaliza una superficie de 27 ha, proviene de varios años de agricultura bajo siembra directa, siendo el cultivo antecesor soja de primera. Se realizó una fertilización base con 30 kg ha-1 de fósforo a la siembra. Se sembró la variedad de trigo de ciclo intermedio-corto Nidera Baguette 11. El diseño del experimento fue bloques al azar con 3 repeticiones. Se delimitaron zonas de manejo de alta y baja productividad a partir de información de mapas de rendimiento e imágenes satelitales LANDSAT. Las técnicas de agrupamiento de la información o análisis de clusters permitieron delimitar diferentes zonas de manejo (López de Sabando et al., 2008). Se emplearon cinco tratamientos de fertilización nitrogenada: 0 kg N ha-1 (N0) , 40 kg N ha-1 (N40), 80 kg ha-1 (N N80), 120 kg N ha-1 (N120) y 160 kg N ha-1 (N160. El lote de producción se dividió en 30 parcelas de 4.9 m2. Se cosecharon la totalidad de las unidades experimentales, se determino la biomasa seca del grano y la biomasa seca total, el índice de cosecha y concentración proteica en grano (Concentración de nitrógeno en grano, Nelson & Sommers, 1973, * 5.83, FAO, 1973). Las mediciones de reflectancia espectral del cultivo se determinaron con un radiómetro multiespectral portátil (Crop-Scan MSR16, Rochester, USA) en longitudes de onda de 450, 500, 550, 610, 660, 680, 710, 730, 760, 780, 810, 870, 950, 1080, 1220 y 1600 nm. La reflectancia de cada parcela experimental provino del promedio de 3 determinaciones. Se construyeron varios índices verdes a partir de las mediciones de reflectancia espectral realizadas en las diferentes longitudes de onda (Tabla 1).
 
Tabla 1. Formulación de los índices de reflectancia (NIR: infrarrojo cercano, R: rojo visible, BR: borde rojo, MIR: infrarrojo medio).
Indices espectrales según fertilizacion nitrogenada y zonas de productividad de trigo - Image 1
Las mediciones espectrales se determinaron en dos momentos del cultivo de trigo: i) Macollaje (Zadoks 2.3), y iii) Llenado de granos (Zadoks 7.6) (Zadoks et al., 1974). En el análisis estadístico de los datos se utilizo el método de ANOVA y un test de comparación de medias, mediante el programa informático Statistix 8, 2003.
 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Respuesta a la fertilización nitrogenada en dos ambientes del lote
La respuesta a la fertilización nitrogenada fue similar en ambos ambientes, siendo la respuesta hasta 80 kg N ha-1 (Figura 1). A diferencia de campañas anteriores donde se evidenciaron diferencias de respuesta entre ambientes productivos, asemejándose la loma a la respuesta del ambiente menos productivo. La fertilización nitrogenada modifico la calidad proteica de los granos (Figura 1).
Las condiciones climáticas de la campaña agrícola en la zona de experimentación presentó un déficit de precipitaciones de 107 mm inferior al promedio histórico, siendo las temperaturas medias principalmente en octubre y noviembre superiores a las históricas, afectando probablemente al llenado de granos (Figura 2). 
Figura 1. Rendimiento y calidad proteica del grano en función de la dosis
Indices espectrales según fertilizacion nitrogenada y zonas de productividad de trigo - Image 2
 
Figura 2. Promedios históricos y anuales de precipitaciones y temperaturas.
Indices espectrales según fertilizacion nitrogenada y zonas de productividad de trigo - Image 3
Respuesta espectral del trigo en dos ambientes de un lote
Las características espectrales del canopeo difieren según las etapas fenológicas (Figura 3). Tanto en la etapa de macollaje como en llenado de granos no se evidencian diferencias según ambientes, sino que existen diferencias significativas según dosis de nitrógeno. La reflectancia fue menor en el espectro visible debido principalmente a la gran absorción de la clorofila; mientras que la reflectancia fue mayor en el espectro infrarrojo como resultado de la baja absorción por parte de las estructuras del mesófilo de las hojas. Durante la senescencia de las hojas se produce la degradación de los cloroplastos, que provoca la disminución en el contenido de clorofila (Hörtensteiner, 2006), modificando la absorción y reflectancia de la radiación por parte del cultivo de trigo (Feng et al., 2008) y evidenciándose en menores diferencias entre la reflectancia del visible e infrarrojo (Figura 3) 
Figura 3. Reflectancia lumínica del cultivo de trigo según dosis de nitrógeno a) Macollaje y b) Llenado de grano
Indices espectrales según fertilizacion nitrogenada y zonas de productividad de trigo - Image 4
Efecto del N y ambiente sobre los índices de reflectancia espectral
En la Tabla 2 se presentan los rangos máximos y mínimos determinados para cada índice de vegetación y las probabilidades de detectar diferencias según el ambiente en el lote y la dosis de N aplicada en dos momentos de cultivo de trigo.
 
Tabla 2. Rangos de los índices de reflectancia espectral y probabilidades según los ambientes y dosis de N (** p<0.01; ns no significativo)
Indices espectrales según fertilizacion nitrogenada y zonas de productividad de trigo - Image 5
 
Relación entre índices de reflectancia espectral y rendimientos.
La calidad de los índices para predecir los rendimientos de trigo difirió según la etapa fenológica del cultivo. En la etapa de llenado de granos, los índices de reflectancia tuvieron una mayor capacidad predictiva de los rendimientos en comparación con macollaje (Tabla 3). Esto se debe a que en esta ultima etapa esta establecido el principal componente del rendimiento del cultivo de trigo (número de granos m-2 ) y la determinación del peso de los granos se encuentra en un estado avanzado.
Tabla 3. Coeficientes de correlación de Pearson entre los rendimientos de trigo y los índices de reflectancia en dos etapas del cultivo (** d.s. p<0.01)
Indices espectrales según fertilizacion nitrogenada y zonas de productividad de trigo - Image 6
En este sentido, en macollaje los índices que derivan de bandas correspondientes al borde rojo (BR 710) presentaron mejores asociaciones con los rendimientos, principalmente los que incluyen al infrarrojo medio. En cambio, en la etapa de llenado de granos, el NVDI se asemejo a los demás índices.
 
CONCLUSIÓN
La producción de trigo fue afectada por la dosis de N aplicada en forma similar en ambos ambientes intralote, durante una campaña agrícola caracterizada por ser deficiente en precipitaciones. En general, los índices de reflectancia espectral no permitieron separar los ambientes productivos, siendo la excepción el índice de diferencia normalizada del infrarrojo medio (MIR = 1600; BR = 710), capturado durante el macollaje del cultivo. En esta etapa fenológica, los índices con mejor capacidad predictiva de los rendimientos fueron las diferencias normalizadas de borde rojo principalmente las que incluyeron al infrarrojo medio de 1220 nm. En la etapa de llenado de granos, índice de la diferencia normalizada del infrarrojo medio (1080 nm) tuvo una mejor predicción.
 
AGRADECIMIENTOS
Se agradece al Establecimiento La Fe donde se llevo a cabo la experimentación. Este trabajo fue financiado con el proyecto UBACyT 20020100100757.
 
BIBLIOGRAFÍA
  • Bodo, M.; Schmidhalter, U., 2008. Estimating the nitrogen nutrition index using spectral canopy reflectance Measurements. Europ. J. Agronomy, Vol. 29: pág. 184–190
  • Flowers, M.; Weisz, R.; Heiniger, R., 2003. Quantitative approaches for using colour infrared photography for assessing in-season nitrogen status in winter wheat. Agronomy Journal, Vol. 95: pág. 1189-1200.
  • Hatfield, J. L.; Gitelson, A. A.; Schepers, J. S.; Walthall, C. L. 2008. Application of Spectral Remote Sensing for Agronomic Decisions. Agronomy Journal, Vol. 100: pág. 117-131.
  • Hörtensteiner, S., 2006. Chlorophyll degradation during senescence. Annu. Rev. Plant Biology, Vol. 57: pág. 55-77.
  • Li, H., R.J. Lascano, E.M. Barnes, J. Booker, L.T. Wilson, K.F. Bronson, and E. Segarra. 2001. Multispectral reflectance of cotton relatyed to plant growth, soil water, and texture, and site elevation. Agron. J. 93: 1327-1337.
  • López de Sabando M.J., Díaz-Zorita M., Mousegne F., Mercuri P. y Grognett E. 2008. Zonas de manejo agrícola en argiudoles: II. Variabilidad de propiedades de suelos. Actas del XXI Congreso de Suelos San Luis, Potrero de Funes.
  • Ma BL, Morrison MJ, Dwyer LM. 1996. Canopy light reflectance and field greenness to assess nitrogen fertilizaton and yield of maize. Agron. J. 88:915-920
  • Nelson DW, Sommers LE. 1973. Detemination of total nitrogen in plant material.Agronomy Journal 65, 109-112.
  • Peñuelas J, Baret JF, Filella I. 1995. Semi-empirical indices to assess carotenoids/chlolophyll a ratio from leaf spectral reflectance. Photosynthetica 31: 221-230.
  • Raun W R, Solie J B, Stone M L, Martin K L, Freeman K W, Mullen R W, Zhang H, Schepers J S & Johnson G V. 2005. Optical sensor based algorithm for crop nitrogen fertilization. Comm. Soil Sci. Plant Anal. 36: 2783–2792.
  • Serrano L., Fillela I. and Peñuelas J. 2000. Remote sensing of biomass and yield of winter wheat under different nitrogen supplies. Crop Sci. 40: 723-731.
  • Zadoks J.C., Chang T.T. and Konzak, C.F. 1974. A decimal code for the growth stage of cereals. Weed Res. 14: 415-421.
  • Zubillaga, M. M.; López de Sabando, M.; Zubillaga, M. S.; Branzini, A.; Vilches, M. V., 2008. Relación de la reflectancia espectral y los rendimientos en dos ambientes de un lote de producción Experimentos en Fertilización y Protección de cultivos de Trigo 2007. Proyecto regional agrícola. INTA-Centro Regional. Pág. 21-24.
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Autores:
Mercedes Zubillaga
Universidad de Buenos Aires
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Marcelo José López De Sabando
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria - INTA
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