Estudio de la capacidad competitiva y supresora de malezas en cereales de invierno

Abstract

La expansión de la agricultura en Argentina en las últimas décadas, caracterizada por una alta tecnificación y un extenso uso de herbicidas para el control de malezas, se ha vuelto insostenible desde los puntos de vista económico, ambiental y social. Como resultado, surge la necesidad imperiosa de adoptar herramientas alternativas para el manejo de malezas, como la utilización de cultivos con mayor capacidad para suprimir o tolerar la competencia. La habilidad competitiva de una especie, genotipo o población se define por su capacidad para adquirir recursos limitados cuando crece en competencia con otras plantas. Características como el vigor inicial, la alta producción de biomasa, la tasa de macollaje y la altura han demostrado estar relacionadas con una mayor habilidad competitiva. En esta tesis, se busca identificar genotipos de trigo, avena, cebada, centeno y triticale que posean capacidad para suprimir la competencia de malezas, identificando las características morfológicas y ecofisiológicas que determinan esta habilidad. Los experimentos se llevaron a cabo en la estación experimental INTA Bordenave, tanto en condiciones de campo como de laboratorio. En el Capítulo 3, se estudia la habilidad competitiva de cultivares y líneas experimentales de trigo pan frente a Avena sativa, especie utilizada para simular la presencia de Avena fatua, una maleza problemática en la región. En el Capítulo 4, se analizan los verdeos de invierno, donde se evaluaron 5 cultivares de avena, 4 de cebada forrajera y centeno, y 1 de triticale, en competencia con raigrás (Lolium multiflorum) y colza (Brassica napus), simulando así malezas gramíneas y crucíferas respectivamente. En ambos casos, se evaluaron la altura y la producción de biomasa, sobre la base de las cuales se calcularon índices de agresividad (IA) como medida de la habilidad competitiva. Paralelamente, en laboratorio se estudió el vigor en el desarrollo inicial de las plantas durante los primeros 6 días desde la siembra. Los resultados mostraron que el vigor inicial, caracterizado por una rápida germinación y desarrollo del sistema radical, junto con una abundante producción temprana de biomasa aérea, estuvo correlacionado con altos índices de agresividad, especialmente en los cultivares de cebada forrajera como Huilem, Mariana, Nélida y Rayen. Este vigor inicial podría ser una característica útil para predecir la competitividad de los cultivares. Sin embargo, en los cultivares de trigo no se observó una relación lineal entre el desarrollo inicial y los índices de agresividad, excepto en el año 2019, coincidiendo con un período de estrés hídrico. Esto sugiere que un mayor desarrollo de raíces confirió a estos cultivares una ventaja en la captura de agua, un recurso crítico durante la sequía. Se observó también que la altura, aunque generalmente asociada con una mayor habilidad competitiva, no siempre correlacionó con la misma, destacándose alturas significativas en cultivares de centeno y triticale que no siempre fueron los más competitivos. En cambio, la producción de macollos y la biomasa aérea parecen desempeñar un papel crucial en la capacidad de competir con las malezas. En conclusión, tanto en trigo como en verdeos de invierno, se encontraron correlaciones positivas entre la producción de biomasa aérea y los índices de agresividad. Es evidente que la agresividad, entendida como la capacidad de competir frente a las malezas, no depende exclusivamente de una única característica, sino que todas desempeñan un papel en mayor o menor medida. Los índices de agresividad estuvieron particularmente relacionados con la producción de biomasa aérea, la cual está asociada a una mayor intercepción de radiación fotosintéticamente activa, influenciada parcialmente por la altura de las plantas. Además, el vigor inicial en el desarrollo de raíces y la competencia subterránea mostraron diferencias significativas entre las especies de verdeos, sugiriendo su importancia en la habilidad competitiva de los cultivos.

The expansion of agriculture in Argentina over the last decades, characterized by high technification and extensive use of herbicides for weed control, has become unsustainable from economic, environmental, and social perspectives. As a result, there is an urgent need to adopt alternative tools for weed management, such as utilizing crops with greater ability to suppress or tolerate competition. Competitive ability of a species, genotype, or population is defined by its capacity to acquire limited resources when growing in competition with other plants. Characteristics such as initial vigor, high biomass production, tillering rate, and height have been shown to be related to greater competitive ability. This thesis aims to identify wheat, oats, barley, rye, and triticale genotypes that possess the ability to suppress weed competition, by identifying morphological and ecophysiological characteristics that determine this ability. The experiments were conducted at the INTA Bordenave experimental station, both under field and laboratory conditions. In Chapter 3, the competitive ability of wheat cultivars and experimental lines against Avena sativa is studied, which serves as a proxy for Avena fatua, a problematic weed in the region. Chapter 4 analyzes winter forage crops, evaluating 5 oat cultivars, 4 forage barley cultivars and rye, and 1 triticale cultivar in competition with ryegrass (Lolium multiflorum) and canola (Brassica napus), simulating grassy and cruciferous weeds, respectively. In both cases, height and biomass production were evaluated, from which aggressiveness indices (AI) were calculated as a measure of competitive ability. Concurrently, laboratory studies focused on vigor during initial plant development in the first 6 days after sowing. Results showed that initial vigor, characterized by rapid germination and root system development, along with abundant early aerial biomass production, correlated with high aggressiveness indices, especially in forage barley cultivars like Huilem, Mariana, Nélida, and Rayen. This initial vigor could be a useful characteristic for predicting cultivar competitiveness. However, for wheat cultivars, there was not a linear relationship between initial development and aggressiveness indices, except in 2019, coinciding with a period of water stress. This suggests that greater root development provided these cultivars an advantage in water capture, a critical resource during drought. It was also observed that height, although generally associated with greater competitive ability, did not always correlate accordingly, with significant heights observed in rye and triticale cultivars that were not always the most competitive. Instead, tillering and aerial biomass production seem to play a crucial role in competing with weeds. In conclusion, positive correlations were found between aerial biomass production and aggressiveness indices in both wheat and winter cover crops. It is evident that aggressiveness, defined as the ability to compete against weeds, does not solely depend on one characteristic but rather all play a role to varying extents. Aggressiveness indices were particularly associated with aerial biomass production, which is linked to greater interception of photosynthetically active radiation, influenced in part by plant height. Moreover, initial vigor in root development and underground competition showed significant differences among cover crop species, suggesting their importance in crop competitive ability.