Rubén E. Toledo
Introducción
El garbanzo (Cicer arietinum L.) es una leguminosa que se desarrolla en los trópicos y en las regiones mediterráneas del mundo. En Argentina particularmente se puede producir desde los 20° a los 33° de Latitud Sur, con mejor adaptación en las zonas semiáridas o áridas, donde la siembra se inicia desde abril hasta julio dependiendo de los tipos varietales utilizados (15). El productor agropecuario argentino, incorporó el garbanzo en sus sistemas por varios motivos, entre ellos, por ser una leguminosa fijadora de nitrógeno, por su bajo consumo de agua y por ser un producto requerido en el mercado internacional (11). La superficie sembrada en Argentina de los denominados cultivos alternativos invernales, en la campaña 2014/2015, fue de 1.852.740 hectáreas (ha), de las cuales se destinaron a garbanzo 30.590 ha que representan el 1,7% del total de dicha superficie (20) (Figura 5.1a y b).
En la campaña 2012-2013 se sembró en la Provincia de Córdoba la máxima superficie de los últimos años (38.000 ha), en la siguiente se redujo prácticamente a la mitad (15.000 ha), y en la campaña 2014-15 disminuyó a 10.542 ha (5); esto debido a problemas de sanidad por Ascochyta sp., merma en el precio internacional del grano, y falta de calidad del mismo por lluvias a cosecha. La mayor superficie sembrada fue en los departamentos del centro-noreste de la provincia, principalmente Totoral y Colón, donde surgió como cultivo invernal alternativo al trigo, y que junto con otras especies fue
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redescubierto por los productores que lo adoptaron como cultivo alternativo e incrementaron la superficie sembrada.
Figura 5.1: a) Superficie sembrada en Argentina de cultivos invernales alternativos (campaña 2014/15); b) participación del garbanzo en la
superficie total.
El productor argentino dispone de una oferta limitada de cultivares de tipo Kabuli. Con más de 20 años de inscripto se posiciona Chañaritos S-156 y con más de 15 años Norteño, cuya característica principal es su calibre mayor, en comparación con el anterior. En el 2013 se inscribieron nuevos cultivares Kiara UNC- INTA, Felipe UNC-INTA y para la región del noroeste argentino los cultivares TUC 403 y TUC 464 de la Estación Experimental Obispo Colombres. Por lo tanto, el conocimiento del material disponible y del ambiente de producción, son herramientas que permiten comprender la influencia tanto en el crecimiento como en el desarrollo del cultivo.
Diversos factores influyen en la respuesta productiva del cultivo: a) manejados por el productor (fecha de siembra, elección de la variedad, densidad de siembra, control de malezas, plagas y
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enfermedades, etc.), y que definen la estructura final de la planta; b) los que exigen un cierto manejo y conocimiento tecnológico (riego, fertilización, etc.), con el objetivo de mejorar el ambiente productivo; y c) aquellos que no pueden ser manipulados por el hombre, y que son propios del sitio de producción (duración del día, radiación, temperatura, etc.).
El objetivo de este capítulo es presentar aspectos de la ecofisiología del cultivo, que permitan un mejor aprovechamiento de los recursos ambientales, y redunden en una mayor respuesta productiva y calidad de grano.
Desarrollo
Se entiende por desarrollo a los cambios graduales, en estructura y funcionamiento de las distintas partes de la planta (Figura 5.2), que se producen a lo largo del ciclo biológico del cultivo. En base a estos cambios se puede realizar una evaluación y seguimiento de los estadios fenológicos externos. No existe una clave específica publicada para describir las etapas del cultivo. Para facilitar el seguimiento fenológico, retomando aspectos mencionados en el capítulo de morfología de la planta, en la Tabla 5.1 se detalla una clave modificada (16) dividida en tres etapas: germinación (G), vegetativa (V), y reproductiva (R).
Para definir los diferentes estados se debe contar el número de nudos visibles en el tallo principal donde se encuentra cada hoja desarrollada.
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Figura 5.2: Típica estructura de una planta de garbanzo (17).
Como todo cultivo anual, y como se observa en la Figura 5.3, el ciclo está dividido en cinco estados de desarrollo. El tiempo que transcurre entre cada estado se lo denomina fase, y en cada una de las mismas se desarrollan procesos, los cuales se mencionan en la Figura 5.3.
Los estudios fenológicos en garbanzo son limitados, y revelan que la duración del cultivo, y especialmente el tiempo a floración está fuertemente condicionada por el genotipo, por la temperatura, por el fotoperiodo, y por la disponibilidad de agua durante el ciclo, influyendo en gran medida en el crecimiento y el rendimiento del cultivo (7).
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Tabla 5.1: Escala fenológica (24).
Etapas Estado Descripción
Germinación
00 Semilla seca
01 Comienzo de la imbibición
03 Fin de la imbibición 05 Emergencia de radícula y plúmula 07 El hipocótilo traspasa el tegumento
Vegetativa
V0 1° nudo -visible debajo del suelo- donde se
insertan las hojas cotiledonares opuestas VE
2° nudo -visible debajo del suelo- donde se insertan hojas modificadas (catáfilas) desarrolladas -emergencia de plántulas sobre el
suelo-
V1 1° nudo -visible sobre el suelo- donde se insertan hojas modificadas (catáfilas) desarrolladas V2 2° nudo -visible sobre el suelo- donde se inserta la 1° hoja estipulada Vn insertan “n” hojas multifoliadas desarrolladas“n” nudos -visibles sobre el suelo- donde se
Reproductiva
R1 Se inicia la floración y se observa una flor abierta en cualquier parte de la planta R2 La mayoría de las flores están abiertas
R3 Inicio de formación de vainas
R4 Las vainas han alcanzado su tamaño máximo, y se las visualiza aplanadas R5 Se inicia la formación de semilla, que comienza a ocupar el lugar que le corresponde dentro de la
cavidad de la vaina
R6 Todas las semillas ocupan la cavidad de la vaina, que se redondea R7 Las hojas comienzan a virar de color y el 50% de las vainas se vuelven de color amarillo R8 El 90 % de las vainas de la planta son de color amarillo-marrón
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Figura 5.3: Fases y estados de desarrollo. Debajo de cada fase se mencionan algunos ejemplos de procesos de desarrollo, con imágenes
representativas. Modificado de Kantolic et al. (8).
Factores que influyen en el desarrollo
Temperatura
El cultivo es sensible a este factor, cuya influencia es sobre la duración de una fase, y que es determinante en la duración de cada uno de los distintos estados fenológicos del cultivo. El desarrollo se acelera cuando las plantas son expuestas a temperaturas más elevadas, alterando la duración por el efecto de la temperatura sobre la tasa de desarrollo (velocidad con la que transcurren los diferentes eventos de desarrollo). Por lo tanto, a mayor temperatura las fases
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se cumplen más rápido, debido a que la tasa va variando, de un mínimo (valor cero) a un máximo (valor uno).
En la Figura 5.4a se observa que no hay una relación lineal entre temperatura y la duración de las distintas fases, las que pueden estimarse indirectamente como la inversa del tiempo de su duración (1/número de días), es decir a mayor temperatura menor permanencia de la fase.
Figura 5.4: a) Efecto de la temperatura sobre la duración de fase. b) Variación de la tasa de desarrollo en función de una temperatura base (tb),
temperatura óptima (to) y temperatura máxima (tm)
Como todo cultivo, el garbanzo tiene temperaturas cardinales, conociéndose como tales a las temperaturas mínimas, máximas, y óptimas que caracterizan la respuesta de la planta. Se menciona una temperatura base de 4°C (23, 27, 6), por debajo de dicho valor la tasa es 0 y no hay desarrollo; a medida que aumenta por encima de 4°C la tasa se incrementa hasta un valor máximo de 1. Esto lo logra con un rango de temperaturas óptimas de 15-25°C (7). La tasa es igual a cero con temperaturas máximas de 40°C; es decir, tanto por debajo de 4°C como por encima de una temperatura crítica de 40ºC, no hay desarrollo (Figura 5.4b). La mínima duración de una etapa ontogénica, en función de la temperatura, ocurre cuando la planta se
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expone a temperaturas óptimas, ya que como se mencionó anteriormente, es la temperatura en la cual la tasa de desarrollo presenta su valor máximo (26).
Una combinación de temperaturas diurnas de 18-25°C y nocturnas de 5-10°C parece ser adecuada para el desarrollo normal de la planta (12). Es importante remarcar que una vez alcanzado el estado de plántula, si bien es sensible al frío, algunos cultivares pueden tolerar temperaturas tan bajas como -9,5°C (21) y hasta -13°C (7).
Fotoperiodo
El garbanzo muestra una moderada sensibilidad a este factor. Se trata de una planta clasificada de día largos, es decir a medida que aumentan las horas de luz el tiempo a floración se reduce (Figura 5.5a), ya que la velocidad de desarrollo es mayor (Figura 5.5b).
Figura 5.5: Efecto del fotoperiodo sobre a) el tiempo a floración y b) Sobre la velocidad de desarrollo.
En los cultivos, de acuerdo a como se afecte la tasa de desarrollo, y por lo tanto la duración de las etapas, se distinguen dos
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tipos de respuestas foto-periódicas: a) cuantitativas: la más estudiada en garbanzo, asume cambios graduales mayores o menores de acuerdo a la sensibilidad foto- periódica (dada por la pendiente de la regresión entre el tiempo y el fotoperiodo) (Figura 5.5a); b) cualitativas: donde es necesario superar un umbral crítico, para pasar a una determinada etapa de desarrollo.
Es necesario conocer el efecto de la temperatura y del fotoperiodo sobre el desarrollo, sobre todo cuando se investiga la factibilidad de cultivar garbanzo en un determinado lugar, y teniendo en cuenta las restricciones ambientales locales que influirán negativamente sobre la producción de materia seca (biomasa) y grano (rendimiento).
La fecha de siembra es determinante en la respuesta del cultivo. Al adelantar o atrasar la siembra el cultivo se verá expuesto a diferentes temperaturas, fotoperiodo, disponibilidad hídrica, entre otros factores, que son determinantes para la mayor o menor eficiencia de intercepción de la radiación solar.
En la Tabla 5.2 se detallan los registros de precipitaciones durante cuatro campañas. Los ensayos, cuyos resultados se muestran en este Capítulo, se realizaron en secano (Lámina 5.1), y antes de la siembra se hizo un riego de presiembra para asegurar la emergencia, con un promedio de 100 mm de agua útil hasta los 2 metros de profundidad.
Tabla 5.2: Precipitaciones registradas en la estación meteorológica (campañas 2011/12 al 2014/15). Campo Escuela, FCA-UNC. (31°19’ LS,
64°13’ LW).
Meses
Campaña may jun jul ago sep oct nov Acumulado
2011 8 36 25 8 15 86 112 290
2012 10 1 2 20 69 126 69 297
2013 33 2 2 1 3 45 184 271
2014 25 8 1 2 20 83 102 240
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En la Tabla 5.3 y en la Figura 5.6, se observan los datos fenológicos según dos fechas de siembra (2 y 27 de mayo) con diferencias estadísticas para el momento de emergencia sobre el suelo, con 10 y 19 días respectivamente. La etapa vegetativa (desde que emerge sobre el suelo hasta que florece) tuvo una longitud de 92 días en la siembra temprana y 78 días en la siembra tardía. La etapa reproductiva tuvo una respuesta y una duración similar para ambas épocas de siembra. Por lo tanto, para siembras tempranas de mayo la madurez completa ocurre a fines de octubre (170 días), y en siembras tardías la madurez se logra a fines de noviembre (179 días). Salvo en las etapas de final de desarrollo de vainas (R4) y final de madurez (R8), se observaron diferencias estadísticas significativas en la duración de los diferentes estados de desarrollo (24).
Tabla 5.3: Duración promedio de las etapas de desarrollo, considerando el conjunto de datos de Chañaritos S-156 y Norteño, sembrados en 2 fechas
promedios (Fecha 1: 2/05 – Fecha 2: 27/05) (campañas 2011/12 al 2014/15). Campo Escuela, FCA-UNC. (31°19’ LS, 64°13’ LW) (24).
Medias con letras iguales no son significativamente diferentes (p>0,05).
Etapas de desarrollo
Fecha de
siembra VE R1 R3 R4 R5 R6 R7 R8
02-may 12-may b 13-ago a 06-sep a 15-sep a 27-sep a 07-oct b 18-oct b 31-oct a 27-may 15-jun a 01-sep b 20-sep b 29-sep a 09-oct b 22-oct a 09-nov a 22-nov a
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Figura 5.6: Duración de etapas fenológicas considerando el conjunto de datos de Chañaritos S-156 y Norteño, sembrados en 2 fechas promedios (2/05 - 27/05) (campañas 2011/12 al 2014/15) Campo Escuela, FCA-UNC.
(31°19’ LS, 64°13’ LW) (24); FS: fechas de siembra; S-VE: siembra – vegetativo; VE-R1: primer nudo - inicio de floración; R1-R5: inicio de floración - inicio de formación de semilla; R5-R8: inicio de formación de
semilla - 90% de vainas color amarillo/marrón claro.
Crecimiento
Al aumento de tamaño de los diferentes órganos que componen la estructura de una planta se lo denomina crecimiento, y para que esto ocurra es necesaria la fotosíntesis. Es decir el “combustible” del crecimiento es la fracción de radiación fotosintéticamente activa interceptada y se correlaciona positivamente con el índice de área foliar (IAF). Este índice hace referencia a la relación entre unidades de superficie de hoja verde, y unidad de superficie del suelo. Como se observa en la Figura 5.7, el crecimiento tiene un patrón de acumulación de materia seca representado a través de una curva sigmoidea. A una primera etapa de crecimiento lento, con un mínimo
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desarrollo del área foliar hasta la salida del invierno, le sigue una etapa de crecimiento lineal, que coincide con el inicio de floración, y continúa hasta el comienzo del desarrollo de los granos, atenuándose posteriormente y declinando hacia la madurez.
Figura 5.7: Acumulación de materia seca (g/m2), modificado de Saluzzo (15). Los valores de ciclo corresponden a Norteño sembrado el 02/05.
(campañas 2011/12 al 2014/15) Campo Escuela, FCA-UNC (31°19’LS, 64°13’LW) (24).
La planta de garbanzo, tiene hábito de crecimiento indeterminado, con un tallo principal del cual se originan ramas primarias que a su vez producen ramas secundarias. Si las condiciones ambientales lo favorecen, pueden originarse ramas terciarias y hasta cuaternarias, pero estas dos últimas no tienen importancia productiva (3). Las plantas pueden tener diferentes tipos de porte (Figura 5.8a, b y c): erecto (el ángulo de las ramas
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primarias con respecto al suelo es de 90°), semierecto (el ángulo es de 45°), y rastrero (el ángulo es de 0°); los dos primeros son los preferidos para la cosecha mecánica. En ambientes con un régimen de precipitaciones bajo, o con alta evapotranspiración, los semierectos son los más recomendables (18). Hay que tener en cuenta, que a medida que avanza el ciclo las ramas primarias basales van doblándose debido a la debilidad propia de la rama, su longitud y el peso que se incrementa en el momento del llenado de los granos. Esto es un inconveniente, sobre todo en los genotipos de porte más rastrero, porque se aproximan las vainas al suelo dificultando su recolección.
Figura 5.8: Tipos de crecimiento a) erecto, b) semierecto y c) rastrero. Modificado del Departamento de Agricultura y Cooperación, Ministerio de
Agricultura de la India (4).
Todo crecimiento comienza en la germinación. Este es un proceso que no solo depende del agua disponible sino también del oxígeno, de la temperatura de suelo, de la calidad de la semilla y de la profundidad de siembra entre otros factores. Cuando el agua difunde a través de la semilla y llega al embrión, este se “hincha”. A continuación, comienza a alargarse el hipocótilo y empuja la plúmula
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que producirá un brote que determina la emergencia de la plántula. La germinación es de tipo hipogea, los cotiledones no alcanzan la superficie del suelo, y la fotosíntesis recién comienza cuando se desarrollan las hojas verdaderas.
Las primeras flores que produce la planta se las denomina “pseudoflores” por su imperfección. Son pequeños botones florales que se marchitan sin abrir, y generalmente no producen una flor verdadera o fruto. La apertura de la primera flor verdadera (estado R1) comienza en el tallo principal y luego continúa hacia las ramas. Dado el tipo de crecimiento indeterminado, aparecen flores superponiéndose con crecimiento vegetativo. La presencia de cada nueva flor genera el alargamiento de una porción del tallo y el desarrollo de una nueva hoja. El proceso de polinización se realiza cuando las flores aún se encuentran cerradas, obteniéndose prácticamente un 100% de autofecundación (3).
La flor es la estructura más sensible a cualquier situación de estrés, ya sea falta de agua, temperaturas extremas, ocurrencia de heladas, etc. La mayoría de las leguminosas producen un gran número de flores, pero es bajo el porcentaje de vainas logradas. Singh (19) obtuvo un 27,6% de vainas para los de tipo Kabuli en toda la planta concentrándose el 32,9% en el tallo principal. En cualquier caso, el porcentaje de abscisión en garbanzo es muy alto con valores promedio entre 65 y 75%, y superiores en los cultivares “rastreros” (10). Hay autores que establecen un rango de 20 a 50% de flores que forman vainas (18).
En un ensayo donde se contabilizaron semanalmente el número de flores, desde la etapa de plena floración hasta el llenado de granos, se determinó un promedio de 91 flores (percentil 50; Figura 5.9). El 90% de los registros superaron las 45 flores (percentil 10) y solo el 10% estuvo por encima de las 163 flores (percentil 90). El promedio de flores que luego formaron vainas fue de 53% (24).
El momento de inicio de la floración es determinante para la producción futura del cultivo. Si ocurre en forma anticipada, ya sea por mejoramiento genético y/o alterando la fecha de siembra, favorece una mayor formación de vainas en el tallo principal (13), cuyo cuaje (asociado al inicio de la floración) al ocurrir
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anticipadamente, puede considerarse como una estrategia de manejo para evitar los efectos de estrés hídrico en aquellos ambientes donde al final de la estación se tienen limitaciones de agua (9).
Figura 5.9: Distribución empírica de número de flores contadas en la etapa de floración, considerando el conjunto de datos de Chañaritos S-156, y
Norteño sembrados en 2 fechas promedios (2/05 - 27/05) y un espaciamiento entre surcos de 0,52 m (campañas 2011/12 al 2014/15)
Campo Escuela, FCA-UNC (31°19’LS, 64°13’LW) (24).
Rendimiento
La herramienta fundamental para conocer todo sistema productivo es la correcta caracterización del ambiente. Esto permitirá establecer el manejo más adecuado del cultivo, facilitando la expresión de rendimientos cercanos al potencial.
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Dentro de los factores abióticos que influyen sobre la respuesta productiva se pueden mencionar:
Agua: Régimen de precipitaciones, la disponibilidad de agua útil a la siembra. Otros factores son la ocurrencia de sequía o estrés hídrico, la presencia de napas freáticas, etc.
Edáficos: Características y limitantes químicas y físicas, series y tipos de suelo, capacidad de uso, capacidad de almacenamiento, presencia de sales, etc.
Temperaturas extremas. Radiación.
Como factores bióticos se puede mencionar a insectos, enfermedades, malezas de pre siembra, de pre emergencia y/o post- emergencia, etc.
En los diversos ambientes de producción, se obtienen diferentes tipos de rendimientos regulados por factores que influyen de una u otra forma en el comportamiento productivo del cultivo (Figura 5.10). Rendimiento actual o real: obtenido mediante medidas de protección del cultivo, a través de un adecuado manejo de los insectos, enfermedades y malezas (factores reductores).
Rendimiento factible o lograble: se obtiene una vez que se toman las medidas de protección necesarias. La disponibilidad de agua (riego), y el adecuado diagnóstico y manejo de los
nutrientes y la fertilización (factores limitantes), permiten reducir la brecha entre el rendimiento actual y factible.
Rendimiento potencial: va a depender de la radiación, temperatura, genotipo, etc. (factores definidores o determinantes). El potencial productivo se logra cuando se maximizan los recursos disponibles y se reducen o minimizan, con diferentes herramientas de manejo, las limitaciones de agua y/o nutrientes, la incidencia de insectos, enfermedades, etc.
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Figura 5.10: Esquema de rendimiento potencial, factible y actual en función a factores reductores, limitantes y definidores. Modificado de Soldini (22).
A continuación, se observa un modelo simple que hace referencia a la relación entre generación del rendimiento, y la captura y uso de recursos por parte del cultivo:
Rendimiento= Rinc x eix eur x IC →Rendimiento= Biomasa x IC
Biomasa
Rinc: es la radiación incidente o disponible, ei: es la eficiencia de intercepción de la radiación fotosintéticamente activa y está condicionada por el IAF; eur: es la eficiencia de uso de radiación y representa la capacidad de la planta de producir biomasa por cada unidad de radiación fotosintéticamente activa interceptada. Ambas eficiencias, principalmente la primera, está ligada fundamentalmente a la disponibilidad de agua. Hasta este punto de la fórmula se define el crecimiento, para obtener el rendimiento se debe incorporar el índice de cosecha (IC) que refleja la relación entre los kg de granos obtenidos y los kg de materia seca producida.
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El rendimiento es un atributo complejo y las variables que influyen son: el número de vainas, el número de granos por unidad de superficie y el peso de 100 granos. Para comprender como se forma el rendimiento, se puede utilizar una ecuación numérica:
Rendimiento= N° de granos m2 x Peso de 100 granos,
donde el N° de granos/m2 = N° vainas/planta x N° granos/vaina x N°
plantas/m2.
Los componentes pueden compensarse entre ellos y el aumento en cualquiera provocará un incremento en el rendimiento.