UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS
CARRERA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA
RESPUESTA ESPECTRAL DEL CULTIVO DE ARROZ (Oryza sativa L.) EN
DOS FASES FENOLÓGICAS DURANTE EL PERIODO INVERNAL 2014
TESIS DE GRADO PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA AGRÓNOMA
CAROLINA ELIZABETH ORTEGA GUTIÉRREZ
QUITO – ECUADOR
2015
ii
DEDICATORIA
A mis padres Luis y Laura por su lucha diaria para ayudarme a cumplir este sueño compartido y tan anhelado.
A mi José Emiliano, tu eres el motor de esta nueva vida.
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AGRADECIMIENTO
A la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad Central del Ecuador, a sus maestros por el todo su conocimiento y experiencias compartidas a lo largo de mi carrera universitaria. Especialmente al Ing. Valdano Tafur por su apoyo y predisposición para la realización de esta tesis, a los ingenieros Juan Pazmiño, Carlos Ortega por su importante colaboración para el desarrollo y culminación de la presente investigación.
A la dirección de Investigación Espacial del Instituto Espacial Ecuatoriano (IEE), a los ingenieros Javier Maiguashca, José Luis Rivadeneira Director y Coordinador Técnico del proyecto "Incidencia del cambio climático y nutrición en cultivos de arroz, maíz duro y papa, con modelos de predicción de cosechas mediante métodos espaciales y espectrales (Maíz Duro)", al Mayo. Edison Lozano, y a las ingenieras Gabriela Carrera, Grace Benavides, Alejandra Cabrera, Andrea Córdova y Stefany Palacios por todo el apoyo brindado durante la ejecución de esta investigación.
A la Secretaria de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación (SENESCYT) por haber financiado el proyecto PIC-13-IEE-002.
A mi amada familia, especialmente a mis padres, a mis hermanos Alejandro, Daniela y Cynthia por la confianza, afecto, comprensión y apoyo brindado durante toda mi vida, gracias por haber inyectado energía y optimismo en todas las circunstancias.
A José Ricardo, mi mejor amigo, mi compañero, gracias por estos seis años de apoyo constante, de aprendizaje mutuo, por todos los buenos y no tan buenos momentos que compartimos juntos, estoy segura que los venideros serán aún más hermosos.
A mis amigos Rodrigo C, Juan P, Mayra N y mis queridos FEFAS: Diego, Gonzalo, Jimmy,
Xavier, Luis, Wesly, Jhony, Jairo por hacer de este camino un sin fin de experiencias
enriquecedoras.
AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL
Yo, CAROLINA ELIZABETH ORTEGA GUTIÉRREZ, en calidad de autor del trabajo de
investigación de la tesis sobre RESPUESTA ESPECTRAL DEL CULTIVO DE ARROZ (Oryza
sativa L) EN DOS FASES FENOLÓGICAS DURANTE EL PERIODO INVERNAL 2014,
SPECTRAL RESPONSE OF RICE CROPS (Oryza sativa L), DURING TWO PHENOLOGICAL
PHASES, THROUGHOUT THE WINTER OF 2014, por la presente autorizo a la
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, hacer uso de todos los contenidos que me
pertenecen o de parte de los que contiene esta obra, con fine estrictamente académicos
o de investigación.
Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente
autorización seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los
artículos 5, 6, 8, 19 y demás pertinentes de la ley de Propiedad Intelectual y su
Reglamento.
Tumbaco, 28 de octubre de 2015
ORTreA~GUTIERREZ CAROLINA ELIZABETH
C.C. 1719873414
Email: [email protected]
IV
•J Ministeriode DefensaNacional
Instituto EspacialEcuatoriano
A U T O R I Z A C I Ó N
El Instituto Espacial Ecuatoriano, autoriza la publicación en el internet (web) de la tesistitulada "Respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fasesfenológicas durante el período invernal 2014", elaborada por la señorita CarolinaElizabeth Ortega Gutiérrez, portadora de la cédula de identidad 171987341-4, desarrolladadentro del proyecto de investigación "Incidencia del cambio climático y nutrición encultivos de arroz, maíz duro y papa, con modelos de predicción de cosechas mediantemétodos espaciales y espectrales (maíz duro)", ejecutado por el Instituto EspacialEcuatoriano - IEE, Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología - INAMHI, InstitutoNacional de Investigaciones Agropecuarias - INIAP y Universidad de Cotopaxi, confinanciamiento por la Secretaría Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología eInnovación - SENESCYT.
Ing. M.Sc. Lola Jiménez CalderónDIRECTORA DE TRANSFERENCIA DE CONOCIMIENTO Y
TECNOLOGÍA (Ene.)INSTITUTO ESPACIAL ECUATORIANO
CERTIFICACIÓN
En calidad de tutor del trabajo de graduación cuyo título es: RESPUESTA ESPECTRAL DEL
CULTIVO DE ARROZ (Oryza sativa L) EN DOS FASES FENOLÓGICAS DURANTE EL PERIODO
INVERNAL 2014, presentado por la señorita Carolina Elizabeth Ortega Gutiérrez, certifico
haber revisado y corregido, por lo que apruebo el mismo.
Tumbaco, 28 de octubre de 2015
Ing. Agr. Valdano Tafur, Esp.
TUTOR
Tumbaco, 28 de octubre de 2015
IngenieroCarlos Ortega, M. Se.
DIRECTOR DE CARRERA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA.
Presente.
Señor Director:
Luego de las revisiones técnica realizadas por mi persona del trabajo de graduaciónRESPUESTA ESPECTRAL DEL CULTIVO DE ARROZ (Oryza sativa L) EN DOS FASESFENOLÓGICAS DURANTE EL PERIODO INVERNAL 2014, llevado a cabo por parte de laseñorita Carolina Elizabeth Ortega Gutiérrez de la carrera de Ingeniería Agronómica, haconcluido de manera exitosa consecuentemente la indicada estudiante podrá continuarcon los trámites de graduación correspondiente, de acuerdo a lo que estipula lanormativa y disposiciones legales.
Por la atención que se digne dar a la presente, reitero mi agradecimiento.
Atentamente,
Ing. Agr. Valdano Tafur, Esp.
TUTOR
vi
RESPUESTA ESPECTRAL DEL CULTIVO DE ARROZ (Oryza sativa L) EN DOS
FASES FENOLÓGICAS DURANTE EL PERIODO INVERNAL 2014.
APROBADO POR:
Ing. Agr. Valdano Tafur, Esp.
TUTORO~u
Ing. Agr. Juan León, M. Se.
PRESIDENTE DEL TRIBUNAL
Ing. Agr. Carlos Ortega, M. Se.
PRIMER VOCAL PRINCIPAL
Ing. Agr. Juan Pazmiño, M. Se.
SEGUNDO VOCAL PRINCIPAL
2015
Vil
viii
CONTENIDO
CAPÍTULO PÁGINAS
1. INTRODUCCIÓN XV
2. REVISIÓN DE LITERATURA 3
2.1 Radiometría 3
2.2 Espectro electromagnético 3
2.3 Interacción de la radiación y la materia 4
2.4 Propiedades ópticas 7
2.5 Importancia de los pigmentos en la respuesta espectral 7
2.6 Regiones útiles en agricultura 8
2.7 Índices de vegetación 9
2.8 Cultivo de arroz 10
2.9 Clasificación taxonómica 10
2.10 Generalidades del cultivo 11
2.11 Fases de crecimiento y desarrollo 11
2.12 Factores ambientales que influyen en el desarrollo del cultivo 13
2.13 Nutrición mineral 14
2.14 Características de las variedades 15
3. MATERIALES Y MÉTODOS 16
3.1 Características del sitio experimental 16
3.2 Material experimental 17
3.3 Factores en estudio 18
3.4 Interacciones 18
3.5 Análisis estadístico 19
3.6 Variables en estudio y métodos de evaluación 20
3.7 Métodos de manejo del experimento 22
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 24
4.1 Babahoyo 24
4.2 Daule 34
4.3 Análisis de correlación múltiple 46
5. CONCLUSIONES 48
ix
CAPÍTULO PÁGINAS
6. RECOMENDACIONES 49
7. RESUMEN 50
8. SUMMARY 52
9. REFERENCIAS 54
10. ANEXOS 59
x
LISTA DE ANEXOS
ANEXO PÁG.
1. Protocolo para el manejo de firmas espectrales del cultivo de arroz 59
2. Ubicación de los tratamientos en el ensayo A (Babahoyo). 68
3. Ubicación de los tratamientos en el ensayo B (Daule). 69
4. Plan de fertilización de los ensayos de arroz 70
5. Análisis de suelo ensayo A (Babahoyo). 71
6. Análisis de suelo ensayo B (Daule). 73
7. Requerimientos para el cultivo de arroz. 75
8. Fotografías 76
xi
LISTA DE CUADROS
CUADRO PÁG.
1. Ubicación de las parcelas donde se establecieron los ensayos.
16
2. Características climáticas de los sitios experimentales 16
3. Características edáficas de los sitios experimentales. 17
4. Interacciones para determinar la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal 2014.
18
5. Esquema del análisis de la varianza para respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal 2014.
20
6. ADEVA para el contenido de clorofila, NDVI, CCI y rendimiento en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014
26
7. Promedio y pruebas de significancia del contenido de clorofila en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014
27
8. Pruebas de significación y promedios para el NDVI en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014
29
9. Pruebas de Significación y Promedios para el índice de contenido de clorofila a partir de la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Babahoyo.2014
31
10. Pruebas de significación y promedios para el rendimiento en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014.
33
xii
CUADRO PÁG.
11. ADEVA para el contenido de clorofila a partir de la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Daule. 2014.
37
12. Promedio y pruebas de significancia del contenido de clorofila en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Daule. 2014.
38
13. Pruebas de significación y promedios para el NDVI en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Daule. 2014
40
14. Pruebas de significación y promedios para el índice de contenido de clorofila a partir de la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Daule. 2014.
42
15. Pruebas de significación y promedios para el rendimiento en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Daule. 2014.
44
16. Matriz de coeficiente de correlación múltiple entre las variables evaluadas en los experimentos desarrollados en los cantones Babahoyo y Daule. 2014
46
17. Requerimientos nutricionales del cultivo de arroz variedad “SFL-09”
75
xiii
LISTA DE GRÁFICOS
GRÁFICO PÁG.
1. Respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal 2014, en Babahoyo; durante la floración.
25
2. Promedio del contenido de clorofila en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014
27
3. Promedio del NDVI en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.), durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014.
29
4. Promedio del índice de contenido de clorofila (CCI) en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.), durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014
31
5. Promedio del rendimiento en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014
34
6. Respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal, Daule; (a) encañado, (b) floración.
36
7. Promedio del contenido de clorofila en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.), durante el periodo invernal. Daule. 2014
38
8. Promedio del NDVI en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) n, durante el periodo invernal. Daule. 2014.
41
9. Promedio del índice de contenido de clorofila (CCI) en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.), durante el periodo invernal. Daule. 2014
43
10. Promedio del rendimiento en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) durante el periodo invernal. Daule. 2014
45
xiv
RESPUESTA ESPECTRAL DEL CULTIVO DE ARROZ (Oryza sativa L.) EN DOS FASES FENOLÓGICAS DURANTE EL PERIODO INVERNAL 2014
RESUMEN
La presente investigación se desarrolló en dos cantones de la zona arrocera ecuatoriana, Babahoyo y Daule. Evaluó la respuesta espectral de dos variedades de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal 2014. Se utilizó un diseño de bloques completos al azar con factorial (2x4) con tres repeticiones. Variables evaluadas: Contenido de clorofila, Índice normalizado diferencial de vegetación (NDVI), índice de clorofila de la cobertura (CCI), Rendimiento. Los resultados obtenidos mostraron: que v1 (INIAP 15) respondió mejor la omisión de nutrientes; la fertilización f1 (fertilización sin nitrógeno) incrementa la reflectancia en la región visible del espectro; durante la etapa floración se observa con claridad las variaciones espectrales provocadas por el estrés nutrimental.
PALABRAS CLAVE: ÍNDICES DE VEGETACIÓN. FLORACIÓN. CONTENIDO DE CLOROFILA. NDVI. CCI.
xv
SPECTRAL RESPONSE OF RICE CROPS (Oryza sativa L.), DURING TWO PHENOLOGICAL PHASES, THROUGHOUT THE WINTER OF 2014.
ABSTRACT
This research work was developed in two cantons of the Ecuadorian rice-producing area, Babahoyo and Daule. It assessed the spectral response of two rice varieties during two phenological phases throughout the winter of 2014. This study used a 2x4 factorial completely randomized block design with three repetitions. Assessed variables: chlorophyll content, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Chlorophyll Content Index (CCI) and Yield. The results show that INIAP 15 responded better to the omission of nutrients; f1 fertilization (fertilization without Nitrogen) increases reflectance in the visible portion of the specter; during the flowering stage, the spectral variations caused by nutritional stress are clearly visible. KEYWORDS: VEGETATION INDEXES. FLOWERING. CHLOROPHYLL CONTENT. NDVI. CCI.
SPECTRAL RESPONSE OF RICE CROPS (Oryza sativa L), DURING TWO PHENOLOGICALPHASES, THROUGHOUTTHE WINTER OF 2014.
ABSTRACT
This research work was developed ¡n two cantons of the Ecuadorian rice-producingárea, Babahoyo and Daule. It assessed the spectral response of two rice varietiesduring two phenologica! phases throughout the winter of 2014. This study used a 2x4factorial completely randomized block design with three repetitions. Assessedvariables: chlorophyll content, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI),Chlorophyll Contení Index (CCI) and Yield. The results show that INIAP 15 respondedbetter to the omission of nutrients; fl fertilization (fertilization without Nitrogen)increases reflectance in the visible portion of the specter; during the flowering stage,the spectral variations caused by nutritional stress are clearly visible.
KEYWORDS: VEGETATION INDEXES. FLOWERING. CHLOROPHYLL CONTENT. NDVI. CCI.
I CERTIFY that the above and foregoing is a true and correct translation of the original document inSpanish.
Silvia Donoso AcostaCertifiedTranslatorID.: 0601890544
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1. INTRODUCCIÓN
El consumo de arroz (Oryza sativa L.) constituye la base para la alimentación de familias ecuatorianas, además genera empleo e ingresos para un varias familias rurales, en su mayoría del litoral ecuatoriano quienes dependen exclusivamente de la producción de este cereal (Delgado, 2011).
Debido a las condiciones climáticas del país el cultivo se realiza tanto en invierno como en verano. Según INEC (2002), el 45 % de agricultores que se dedican a este rubro poseen 5 ha de superficie para el cultivo, el 35 % tiene entre 20 y 100 ha y apenas el 3 % de las unidades productivas son extensiones de más 100 ha; se observa mayor rendimiento en las unidades de mayor superficie y paradójicamente en las unidades de menor superficie con 3.6 t ha-1.
El arroz (Oryza sativa L.), en el Ecuador representa el 11.69 % del PIB agrícola según el Sistema de información nacional de agricultura, ganadería, acuacultura y pesca (SINAGAP) hasta el 2012, a nivel nacional existían 411 458,64 ha de superficie sembrada, con un rendimiento promedio de 4.22 t/ha; concentrando la mayor producción en la provincias del Guayas y Los Ríos, con el 60.15 % y 30.42 % respectivamente, mientras que el resto de zonas de la Costa y estribaciones andinas se distribuyen el 9.43 % restante revelando bajos rendimientos productivos (INEC, 2002).
De los factores climáticos más influyentes sobre el cultivo la radiación solar se encuentra entre los más importantes debido a que su presencia en mayor o menor cantidad interactúa con el crecimiento y desarrollo del cultivo por ende varían dependiendo de los estados fenológicos en los que se encuentre, es decir una baja radiación solar en la etapa vegetativa del cultivo afecta ligeramente a los rendimientos y sus componentes, mientras que en la fase reproductiva tiene una marcada disminución del número de granos (Andrade, 2006).
En todos los cuerpos la radiación solar puede ser absorbida, dispersada, trasmitida y reflejada; esta última ha sido la forma de energía más estudiada en teledetección de la vegetación, mientras que la región del espectro electromagnético correspondiente al infrarrojo termal y a las microondas pueden ser también utilizadas. La energía radiante muestra un patrón de reflectancia característico para la vegetación con un pico de absorción en la región del azul (450 nm) y otro en la región del rojo (650 nm), ambos debidos a la presencia de pigmentos en el interior del cloroplasto, tales como: clorofila, xantofila, carotenos y otros. La absorción de la energía solar que ocurre en estas longitudes de onda depende principalmente de la concentración de la clorofila y ésta a su vez, depende directamente del medio donde se desarrolle la planta; la interacción de factores como la fisiología, morfología y fenología de la planta, así como, factores edafo-climáticos son los responsables del normal o anormal comportamiento espectral del cultivo (Sá et al. 1999).
El desconocimiento sobre el comportamiento espectral de las plantas frente a los factores bióticos y abióticos del medio en el que se desarrollan, el proyecto "Incidencia del cambio climático y nutrición en cultivos de arroz, maíz duro y papa, con modelos de predicción de cosechas mediante métodos espaciales y espectrales", utilizando la espectrometría de campo y considerando las características fisiológicas y edafo-climáticas de los cultivos estratégicos, el
2
Instituto Espacial Ecuatoriano (IEE) impulsó la investigación donde se analizará la información proporcionada por la respuesta espectral del cultivo de arroz (Maiguashca, 2013).
Por las razones señaladas, en la presente investigación se planteó como objetivo general evaluar la respuesta espectral de dos variedades de arroz (Oryza sativa L.), frente a la omisión de nutrientes en dos fases fenológicas, en las localidades de Babahoyo y Daule.
A nivel específico los objetivos son: identificar cuál de los índices de vegetación (índice normalizado diferencial de la vegetación o el índice de clorofila de la cobertura) tienen mejor relación con el contenido de clorofila proporcionado por el medidor de clorofila CCM-200; levantar información espectral en los ensayos de arroz (Oryza sativa L.) A (Babahoyo) y B (Daule) establecidos por el INIAP; recopilar los datos agronómicos y agroclimáticos del cultivo de arroz y de las zonas donde se encuentran establecidos los ensayos A y B; y, establecer un protocolo de metadatos para el manejo de firmas espectrales del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) dentro del esquema de una biblioteca de firmas espectrales.
3
2. REVISIÓN DE LITERATURA 2.1 Radiometría
Es la medición de la intensidad de las radiaciones emitidas por los cuerpos que componen la superficie terrestre, utilizando los radiómetros como instrumento de medida (Torrijos, 2008).
La radiación electromagnética ha sido explicada por medio de dos teorías; la propuesta por Maxwell1, la describe como un haz ondulatorio donde la aceleración de una carga eléctrica provoca alteraciones o perturbaciones en un campo eléctrico y magnético que se propagan repetitivamente en el vacío y según Plank la energía electromagnética se transmite de un lugar a otro siguiendo un modelo armónico y continuo, a la velocidad de la luz y conteniendo dos campos de fuerzas ortogonales entre sí: el campo eléctrico y el magnético (Chuvieco, 1995).
Las características de este flujo energético pueden describirse por dos elementos: longitud de onda (λ) que hace referencia a la distancia entre los picos sucesivos de la onda y la frecuencia (f) determina el número de veces que una onda pasa por un punto en el espacio dentro de un intervalo de tiempo; estos elementos están inversamente relacionados, y se lo expresa mediante la siguiente fórmula:
,
Dónde: c representa la velocidad de la luz ( ); λ corresponde a la longitud de onda; y, f la frecuencia. Es decir a mayor longitud de onda, menor frecuencia y viceversa. Si se toman los principios de la teoría cuántica se puede conocer la cantidad de energía transportada por un fotón, siempre que se conozca su frecuencia; por lo tanto a mayor longitud de onda será menor el contenido energético y viceversa (Chuvieco, 2010).
Se puede definir la cantidad de energía radiante de cualquier objeto partiendo de su longitud de onda y frecuencia, lo que permite conocer la distribución de la radiación sobre el espectro electromagnético.
2.2 Espectro electromagnético
El espectro electromagnético es el conjunto de ondas que según el valor de su frecuencia reciben una denominación especial: ondas de radio, microondas, ondas infrarrojo, visible (luz), ultravioleta, rayos (x) y rayos gama. Esta onda electromagnética es la propagación simultánea de los campos eléctrico y magnético producidos por una carga eléctrica en movimiento, que no necesita un medio para propagarse, ya que puede transmitirse en el vacío o cualquier otro medio, y a la misma velocidad.
1 James Clerk Maxwell, físico escocés conocido principalmente por haber desarrollado la teoría electromagnética.
4
Los límites de las regiones dentro del espectro electromagnético son más o menos arbitrarios y dependen de la capacidad para poder producir o detectar dichas áreas. Las unidades de medida que se emplean para estas ondas van desde las micras (µm) para las más cortas, mientras que para las más largas se usa el centímetro o metro; estas últimas se emplea valores de frecuencia en hercios (Hz).
Las ondas de radio reciben esta denominación debido a que se las usa para la transmisión de radiocomunicación o radiodifusión, presentan frecuencias bajas de 102 hasta 108 Hz (o ciclos). Las microondas presenta frecuencias de 109 a 1011 Hz se emplean mucho en las telecomunicaciones para las señales de tv o transmisiones telefónicas por medio de satélites estacionarios (Fontal, 2005)
En la región del infrarrojo las frecuencias oscilan entre 1011 y 1014 Hz; los átomos se encuentran en constante e intensa vibración provocando calor, y emitiendo la radiación infrarroja; el infrarrojo frecuentemente se subdivide en cuatro subregiones: Infrarrojo cercano (NIR, 780-3000 nm), Infrarrojo (MWIR, 3000-6000 nm), Infrarrojo lejano (LWIR, 6000-15000 nm) y el extremo infrarrojo (0,015-1,0 mm).
En la “región visible” del espectro electromagnético llamada así porque es la única radiación perceptible por el ojo humano, según Chuvieco (2010), constituye una región estrecha con frecuencias que van desde 670 hasta aproximadamente 460 nm; en la que suelen distinguirse tres bandas elementales, denominadas azul (0.4 a 0.5 µm), verde (0.5 a 0.6 µm) y rojo (0.6 a 0.7 µm). La región ultravioleta con frecuencias oscilatorias entre 370 nm y 280 nm, esta radiación no es visible y puede causar daños a la salud humana.
Enoki et al. (1999) mencionan que los rayos gamma junto con los rayos x muestran las frecuencias altas con longitudes de onda que pueden ser menores a 0.03 nm hasta 3 nm, sin embargo, no son empleados en la teledetección. Debido a su poder penetrante tienen varios usos en la industria: detectar fallas en piezas metálicas, presencia de materiales radiactivos, monitorear desechos peligrosos, contaminación ambiental, y en la medicina sirven en la radioterapia, el tratamiento de cierto tipos de cáncer y por su capacidad de eliminar bacterias patógenas, se ha propuesto el tratamiento de alimentos (principalmente vegetales) para que no se degraden sin refrigeración y duren bastante tiempo (Fontal, 2005).
2.3 Interacción de la radiación y la materia
Cuando se produce la interacción de la materia con la radiación incidente o irradiancia pueden sufrir los siguientes procesos: absorbancia, transmitancia, reflectividad, refracción y dispersión.
Se conoce como absorción a la fracción de la radiación incidente de una longitud de onda específica del espectro, que es absorbida por un material, y a la diferencia entre la energía total que incide y la energía absorbida como reflectividad o energía que se refleja; la transmitancia es la porción de energía incidente que es transmitida por dicho objeto; mientras que al cambio de
5
dirección de la onda de luz al pasar a través de un material a otro se lo conoce como refracción (De la Cruz, 2008).
La proporción de energía en cada uno de estos procesos puede variar dependiendo el tipo de superficie, material y condición del objeto que está recibiendo dicha radiación y son estas diferencias las que mediante teledetección permiten discriminar un objeto de otro.
La radiación que proviene directamente del sol (en línea recta) se la conoce como radiación directa y la radiación difusa es la que proviene de diversas direcciones al haber sido reflejada, desviada o dispersada por las nubes, la turbidez atmosférica, los accidentes topográficos o simplemente haber sido difundidos el atravesar un material transparente o traslucido (Hernández, Escobar y Nicolás, 2001).
En las plantas la radiación directa es recibida por las hojas superiores o altas provocando sombra en las partes bajas, sin embargo, la radiación difusa al ser adireccional penetra mejor en el cultivo llegando especialmente a las hojas inferiores.
La señal lumínica detectada por los sensores es la energía reflejada y transmitida, del total de radiación incidente. Cada material, suelo, vegetación, agua, etc. refleja la proporción de radiación recibida de diferente manera (De la Cruz, 2008).
Esto depende directamente del tipo de superficie del material u objeto, según Cabello et al. (2003) existen dos tipos de superficies: aquellas que reflejan la radiación solar directamente con un ángulo igual al ángulo incidente (superficies especulares) y aquellas que reflejan la radiación hacia todas las direcciones (superficies lambertianas).
Las características de reflectancia, están íntimamente asociadas a la composición misma de los cuerpos naturales, tanto en sus propiedades químicas como físicas, lo que se denomina “respuesta espectral” que es propia de cada elemento y permite distinguirlos entre sí (Enoki, Castillo y Merlet, 1999).
2.3.1. Comportamiento espectral del agua
El agua es muy buena trasmisora de la radiación electromagnética en el espectro visible y de absorción en el infrarrojo. En la curva de reflectividad se muestra un pico en la región del verde que va reduciéndose hasta el infrarrojo, y es esta característica la que permite diferenciarla entre aéreas de tierra. La reflectividad del agua líquida permanece sujeta a: la profundidad, los materiales del fondo o en suspensión (Clorofila, arcillas y nutrientes) y la rugosidad de la superficie (Sobrino, 2001).
Cuando el agua presenta turbidez la respuesta espectral depende del tipo de turbidez, por ejemplo si se trata de fitoplancton aparecerán importantes alteraciones en el verde (aumenta) y en el azul (disminuye), la rugosidad de la superficie favorece a la reflexión difusa, en el caso de aguas con superficie tranquilas presentan una radiación especular (Quirós, 2013).
6
La nieve posee una reflectividad muy alta en el visible (casi 100 % en longitudes inferiores a los 0.8 µm) y en el infrarrojo próximo, con valores próximos al 0 % a partir de los 1.5 µm. La reflectividad de la nieve disminuye con su edad, la nieve fresca tiene una reflectividad mayor que la nieve helada (Sobrino, 2001).
2.3.2. Comportamiento espectral del suelo
Tanto en rocas como es suelos la reflectancia aumenta a medida que se va incrementando la longitud de onda desde el intervalo del visible del espectro electromagnético al infrarrojo cercano (Pérez y Muñoz, 2006).
Según Stoner y Baumgardner (1981), Sobrino (2001), los factores que condicionan la reflectividad de los suelos son: contenido de humedad, textura, estructura, la composición, predominio de materia orgánica, el contenido de óxidos en el suelo.
El color del suelo está determinado por el contenido de óxido de hierro y la cantidad de materia orgánica, el tipo de textura determina la capacidad de retención de agua; la reflectividad es mayor para suelos más finos y apelmazados. En cuanto al contenido de agua los suelos secos poseen mayor reflectividad que los húmedos.
2.3.3. Comportamiento espectral de la vegetación
La radiación solar controla los procesos de fotosíntesis, morfogénesis y regula en mayor o menor medida otros procesos como la respiración, movimientos estomáticos, metabolismos del carbono entre otros (Benavides y Homero, 2002).
Según Hernández et al. (2001) y De la Cruz (2008), la radiación PAR (Photosynthetically Active Radiation) o radiación fotosintéticamente activa, coincide aproximadamente con la radiación solar visible, que está comprendida entre los 400 y 700 nm y corresponde a la porción aprovechable que tiene influencia sobre el proceso fotosintéticos, interviniendo en el flujo de fotones.
Las propiedades reflectivas de la vegetación dependen de tres tipos de variables: (Anónimo, 2004).
Estructura de la cubierta vegetal, caracterizadas por el índice de área foliar, orientación
de las hojas y por su distribución y tamaño.
Propiedades ópticas de los elementos reflectantes (Tallos, hojas, flores y frutos).
7
Geometría de la observación, directamente relacionado con la posición geográfica de la
planta: pendiente, orientación relativa entre el sol, asociación con otras especies,
reflectividad del sustrato, geometría de plantación, condiciones atmosféricas.
2.4 Propiedades ópticas
Al realizar un corte transversal de una hoja se encuentran los siguientes tejidos (Jímenez, s.f.):
El tejido epidérmico donde se encuentran los estomas, sobre este la cutícula cerosa que puede ser más o menos espesa, en algunos casos presenta tricomas que sirven de protección a las plantas. El parénquima clorofílico que contiene el mesófilo en empalizada y esponjoso, este último posee células de forma irregular que determinan una capa con grandes espacios intercelulares. Finalmente otra capa de epidermis con estomas (Taiz y Zeiger, 1998).
Teniendo en cuenta el recubrimiento de cera, la cutícula refleja bien la radiación, las ondas que no se reflejan penetran en la hoja y allí encuentran primero las células del parénquima. Éstas, de forma sensiblemente paralepipédica y regularmente alineadas, no presentan prácticamente más que dos orientaciones de superficie. Las posibilidades de camino de las ondas son limitadas y esta capa absorbe una buena parte del infrarrojo (Sobrino, 2001).
Las hojas de los vegetales tienen una estructura que varía según la familia. El mesófilo, por ejemplo, está más o menos desarrollado lo que influye en la reflectividad y hace que ciertos vegetales reflejen menos que otros en el infrarrojo próximo. Debido a la forma esférica de las células del mesófilo y a la presencia de numerosas lagunas llenas de aire se establecen unas inter-fases con índices de refracción diferentes. Además, cambia con el tiempo ya que al madurar las estructuras varían. El estado de la vegetación influye también en su reflectividad debido al cambio de estructuras (Sobrino, 2001).
En el interior de las plantas se encuentran pigmentos como la clorofila, carotenos y xantofilas, que hacen posible la transformación de la energía lumínica a energía química necesaria para todos los procesos fisiológicos.
2.5 Importancia de los pigmentos en la respuesta espectral
Los pigmentos en las hojas absorben fuertemente la luz en la región de la radiación fotosintéticamente activa pero no en el infrarrojo cercano (NIR), esto da como resultado una reflexión menor en el PAR y mayor en la región NIR (Mullan, 2013).
En la Figura 1, se muestra la curva típica de reflectancia se observa baja reflectividad en las zonas de espectro visible correspondiente al azul y al rojo.
8
Figura. 1 Curva de reflectividad típica de vegetación sana. (Sobrino, 2001)
Esta baja reflectividad está relacionada con la clorofila, ya que ambos mínimos de dicha curva coinciden con los máximos de absorción que tiene la clorofila. La absorción relativamente baja entre los dos máximos de la clorofila determina un pico en las longitudes de onda del verde; por lo que la vegetación sana es visible a los ojos en ese color.
Cuando una planta es sometida a cualquier tipo de estrés disminuye la producción de clorofila, lo que provoca menor absorción en las regiones típicas y aumenta la reflexión en la región del rojo, lo que proporciona la apariencia amarillenta clorótica.
Los carotenos, las xantofilas (pigmentos amarillos) y las antocianinas (pigmentos rojos) también están presentes en las hojas y poseen un rango de absorción solo en el azul del espectro. Estos pigmentos están generalmente presentes junto a la clorofila
Los valores de reflectividad varían de una especie a otra y además dependen del estado hídrico de la planta, y de otros factores, pero la forma que se muestra en la figura 1 podría representar a cualquier especie vegetal sana.
2.6 Regiones útiles en agricultura
Para mejorar la interpretación de la información recolectada en campo por medio del espectrómetro, se ha separado en tres regiones al espectro electromagnético.
1. Región de la luz visible (VIS), abarca la región de 350 nm hasta 750 nm del espectro que contiene Clorofila a y b, carotenos, antocianinas y xantofilas (Mullan, 2013).
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2. Infrarrojo Cercano (NIR) comprende la zona entre 750 nm y 1 350 nm aproximadamente, la vegetación verde y sana se caracteriza por la alta reflectancia (45 al 50 %), causada por la difusión resultante de los índices de refracción del líquido intracelular y de los espacios intercelulares del mesófilo (Sá, Antonio y Almorox, 1999).
3. Infrarrojo de onda corta abarca la región de 1 350 nm hasta 2 500 nm en esta zona la influencia de la estructura vegetal es mínima, pero es altamente afectada por la concentración de agua en los tejidos, con absorción fuerte entre 1 450 y 1 950 nm.
2.7 Índices de vegetación
Es un parámetro calculado a partir de los valores de reflectividad a distintas distancias de onda y pretende extraer la información relacionada con la vegetación minimizando la influencia de otros factores externos como las propiedades ópticas del suelo, irradiancia solar etc. (Sobrino, 2001).
Los índices de vegetación permiten detectar anomalías en el desarrollo de los cultivos y determinar las irregularidades dentro de las parcelas.
El peculiar comportamiento de la vegetación relacionado con la actividad fotosintética y la estructura foliar de las plantas, permite determinar si la vegetación se encuentra sana o tiene algún tipo de estrés; la respuesta espectral de un planta en buen estado se caracteriza por el contraste en la banda del rojo (entre 0.6 y 0.7 µm), la cual es absorbida en gran parte por las hojas y el infrarrojo cercano (entre 0.7 y 1.1 µm), que es reflectada en su gran mayoría. Esta cualidad de la vegetación permite la realización de su valoración cualitativa.
2.7.1. Índice Normalizado Diferencial de Vegetación o Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)
Es un parámetro numérico que permite estimar y evaluar el estado de salud de la vegetación, calculado a partir de los valores de reflectancia (radiación que las plantas emiten o reflejan) a distintas longitudes de onda, y es particularmente sensible a la cubierta vegetal. Estos índices no miden directamente la productividad ni disponibilidad forrajera, pero tienen una estrecha relación con estas variables (SINAVEF, 2013).
El algoritmo NDVI resta los valores de reflectancia de color rojo desde el infrarrojo cercano y lo divide por la suma de las bandas del infrarrojo cercano y rojo.
NDVI = (NIR-RED) / (NIR + RED)
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Un índice normalizado facilita las comparaciones entre las mediciones tomadas bajo diferentes condiciones de luz, donde las mediciones hechas bajo radiación incidente alta, podrían tener mayores valores que aquellos tomados bajo poca radiación incidente. Esto se evita dividiendo por la suma de las reflectancias.
El rango de los valores espectrales se encuentra entre 0 y el 1; ya que, tanto la reflectividad del infrarrojo cercano como la del rojo, son cocientes de la radiación reflejada sobre la radiación entrante en cada banda espectral. Por consecuencia de estos rangos de colores, el NDVI varía su valor entre -1 y 1; los valores más altos para la vegetación densa y valores bajos o negativos para nieve, agua y nubes.
2.7.2. Índice de clorofila de la cobertura o Canopy Chlorophyll Index (CCI)
El CCI fue desarrollado por Sims et al. (2006) para estimar la clorofila de las hojas de forma individual. Ya que los otros índices pueden incluir suelo desnudo, por lo tanto el NDVI no son estimadores confiable de clorofila, ya que en su mayoría están relacionados con la cantidad de hojas verdes por unidad de superficie. Se obtiene a partir de la altura de los dos picos que se observan en la primera derivada de la reflectancia espectral de la vegetación, en la región del borde rojo entre las longitudes de onda entre 700 y 750 nm. Para poder obtener dicha relación, mediante estudios preliminares se ha establecido la siguiente fórmula de cálculo:
El rango típico de valores se encuentra entre 0.5 a 1.5 la mayoría de valores deben encontrarse cercanos a 1.
2.8 Cultivo de arroz
Gran parte de autores coinciden que esté cultivo proviene del sur de la India y no ha sido posible establecer con exactitud de donde vino y cuando llegó el arroz al hemisferio occidental, sin embargo el Ecuador tiene registro del cultivo de arroz a partir del año 1774, en las zonas de Yaguachi, Babahoyo y Baba (INIAP, Origen y Distribución del Arroz, 2007). 2.9 Clasificación taxonómica
El arroz pertenece a la siguiente clasificación taxonómica según (Barzola, 2012):
Reino: Plantae División: Anthophyta Clase: Monocotyledoneae Orden: Cyperales Familia: Poaceae Género: Oryza Especie: O. sativa Nombre Científico: Oryza sativa L.
11
2.10 Generalidades del cultivo
En la especie (Oryza sativa L.) se consideran tres grupos o tipos de arroz: “Índica”, “Japónica” y “Javánica o Bulú” resultado de la selección en el proceso de domesticación; sin embargo las variedades que se cultivan en los trópicos son del tipo “Índica” que cuentan con las siguientes características: mayor altura, macollamiento denso, hojas largas e inclinadas de color verde pálido, grano de tamaño medio a largo con un contenido de medio a alto de amilosa.
Es una planta autogama, que posee dos tipos de raíces: las seminales (temporales) y las adventicias (permanentes). El tallo es redondo y hueco, compuesto por nudos y entrenudos en un número variable. Los cinco entrenudos superiores se prolongan de manera creciente a fin de llevar la inflorescencia sobre la planta.
En cada nudo del tallo se desarrolla una hoja, en la que se distinguen la vaina, el cuello y la lámina; en el cuello se encuentra la lígula y las aurículas que fijan la hoja al tallo a manera de protección. La lámina es de tipo lineal, larga y más o menos angosta según las variedades, el haz tiene venas paralelas con nervadura principal prominente. La presencia de vello en las hojas y de pigmentación antociánica en los márgenes, o en toda la lámina son caracteres varietales (CIAT, 2005). La vida de las hojas es corta y para la época de floración solamente hay 4 a 5 hojas verdes en cada tallo y de ellas las dos hojas superiores son responsables de la fotosíntesis de un 75 % de los carbohidratos que van al grano.
La inflorescencia es una panícula situada sobre el nudo apical, el fruto del arroz es una cariópside donde el ovario maduro seco e indehiscente, consta de la cáscara formada por la lemma y la palea que protegen al embrión, situado en el lado ventral cerca de la lemma y el endospermo que provee alimento al embrión durante la germinación (INIAP, 2007).
2.11 Fases de crecimiento y desarrollo
Los cambios morfológicos y fisiológicos dentro del crecimiento y desarrollo del arroz comprende
un ciclo completo desde la germinación hasta la maduración del grano, que normalmente se
dividen en tres fases principales: vegetativa, reproductiva y maduración (Enz y Ch., 1998).
2.11.1. Fase vegetativa
Comprende los cambios que se producen desde la siembra hasta la formación de la panícula; en el cual se puede identificar las siguientes etapas:
Etapa 0. Germinación o emergencia: demora entre 5 a 10 días transcurre desde la siembra hasta la aparición de la primera hoja a través del coleóptilo.
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Etapa 1. Plántula: desde la emergencia hasta antes de aparecer el primer macollo, tarda de 15 a 20 días.
Etapa 2. Macollamiento: desde la aparición del primer macollo hasta cuando la planta alcanza su número máximo de los mismos, es el estado más largo su duración depende del ciclo de vida de la variedad.
Etapa 3. Encañado o elongación del tallo. Desde el momento en que el cuarto entrenudo del tallo principal empieza a destacarse por si longitud, hasta la aparición de la panícula, su duración varia de cinco a siete días (Enz & Ch., 1998) y (CIAT, 1985).
2.11.2. Fase Reproductiva
Según el CIAT (1985) esta fase comprende la iniciación de la panícula hasta la floración en la que se puede diferenciar las siguientes etapas.
Etapa 4. Iniciación de la panícula. Desde el inicio del primordio de crecimiento de la panícula hasta la panícula visible como “punto de algodón”. Tiene un lapso de 10 a 11 días.
Etapa 5. Desarrollo de la panícula. Desde la panícula visible hasta cuando la punta de ella está justo debajo del cuello de la hoja bandera. Cuando alcanza una longitud de 5 cm comienza la diferenciación de las espiguillas.
Etapa 6. Floración. Está marcada por la salida de la panícula de la vaina de la hoja bandera hasta cuando se completa la antesis en toda la panícula, con un lapso de 7 a 10 días. 2.11.3. Fase de Maduración
Comprende desde la floración hasta la madurez total del grano.
Etapa 7. Grano lechoso. Desde la fertilización de las flores hasta cuando las espiguillas están llenas de líquido lechoso.
Etapa 8. Grano pastoso. Empieza cuando los granos contienen una consistencia lechosa hasta cuando es pastosa dura, su periodo es de 10 a 13 días.
Etapa 9. Grano maduro. Desde que los granos tienen una consistencia pastosa hasta cuando están totalmente maduros.
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2.12 Factores ambientales que influyen en el desarrollo del cultivo 2.12.1. Suelo
Según (INIAP, Origen y Distribución del Arroz, 2007) el cultivo se adapta a suelos con un pH entre 6.0 y 7.0 con buen contenido de materia orgánica, arcilla superior al 40 %, profundos, con buen drenaje y buena capacidad de intercambio catiónico.
2.12.2. Temperatura
El rango de temperaturas críticas para el cultivo está por debajo de los 20 °C y por arriba de los 35 °C. La temperatura óptima para la germinación está entre los 30 y 35 °C, el crecimiento del tallo, hojas y raíces tiene un óptimo de 23 °C por encima de esta temperatura la planta crece pero se vuelve más susceptible al ataque de plagas porque los tejidos son demasiado blandos. Para florecer el mínimo de temperatura es 15 °C, el óptimo es de 30 °C y si las temperaturas sobrepasan los 50 °C la floración no ocurre.
Las temperaturas altas de la noche intensifican la respiración de la planta, con lo que el consumo de reservas acumuladas en el día por la función clorofílica es mayor. Por esta razón, las temperaturas bajas durante la noche favorecen la maduración de los granos (MINAG, 2011).
2.12.3. Radiación solar
Las necesidades de radiación solar para el cultivo de arroz varían con los diferentes estados de desarrollo de la planta. Una baja radiación solar en la fase vegetativa, afecta muy ligeramente al rendimiento, mientras que en la fase reproductiva existe una marcada disminución en el número de granos (INIAP, 2007).
Además la fotosíntesis en el cultivo esta principalmente determinada por la incidencia de la radiación solar, la tasa de fotosíntesis por unidad de área foliar, el índice de área foliar, orientación de la hoja; sin embargo una alta radiación es pre-requisito para una tasa alta de fotosíntesis (CIAT, 1985).
2.12.4. Precipitación
La mayoría del agua empleada por la planta es tomada por las raíces. La función esencial del agua es la modificación de las características físicas de la planta, el status nutricional y físico de los suelos y la naturaleza y extensión del crecimiento de las arvenses (CIAT, 2010).
Según el INIAP (2007), el requerimiento varía entre 800 a 1 240 mm durante el ciclo, la planta utiliza el 15 % de agua que asimila por sus raíces, el resto es eliminada a la atmosfera a través de los estomas por medio de la transpiración, esta pérdida de agua está directamente relacionada con la tasa de crecimiento (CIAT, 1985).
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2.12.5. Viento
Dependiendo del tipo de viento que se presente durante el ciclo del cultivo, la influencia será distinta: en el caso de que haya presencia de vientos con una velocidad lenta, se ve un incremento en la fotosíntesis y el rendimiento del cultivo por acción de la turbulencia que incrementa el suministro de gas carbónico (CO2); mientas que si se presentan vientos fuertes con características de vendaval, provocan volcamiento y además si los vientos son secos y calientes pueden causar secamiento de las hojas, laceraciones foliares y en los granos, en los peores casos aborto floral (CIAT, 1985).
2.13 Nutrición mineral
Los nutrientes minerales esenciales para las plantas son aquellos necesarios para la ocurrencia de un ciclo de vida completo, involucrados en funciones metabólicas o estructurales en las cuales no pueden ser sustituidos y cuya deficiencia se asocia a un síntoma específico aunque no inconfundible (Gutiérrez, 1996).
Dentro de los minerales importantes para el desarrollo óptimo de la planta se encuentran los llamados macronutrientes: el hidrogeno, nitrógeno, carbono, oxigeno, fosforo, potasio, azufre que son requeridos en mayor cantidad y los micronutrientes como el, calcio, magnesio, boro, hierro, zinc, cobre, molibdeno, etc. conocidos de esa manera por ser requeridos en menor cantidad (Manotoa, 2014).
2.13.1. Importancia del nitrógeno
La presencia del nitrógeno es de extraordinaria importancia debido a que es un constituyente de proteínas, ácidos nucleídos. Además está inmerso en la mayoría de moléculas catalíticas, es parte componente de la clorofila y por ende de la fotosíntesis (Padilla, 2007). La principal forma de asimilación del nitrógeno en las plantas ocurre en iones nitrato (NO3
-) y amonio (NH4+), siendo
está ultima el suministro preferido por el cultivo de arroz (CIAT, 2010).
La deficiencia del nitrógeno se presenta como clorosis en las hojas viejas debido a la movilidad de este nutriente, las plantas presentan tendencia al raquitismo, hojas y tallos pequeños, causa disturbios en el metabolismo principalmente en el balance proteínas- carbohidratos que provocan disminuciones en el rendimiento (Padilla, 2007)
Según Rodríguez (1999), INIAP (2007) y CIAT (2010), mencionan que en el cultivo de arroz (Oryza sativa L.) la deficiencia se presenta en las etapas críticas del crecimiento, provoca plantas atrofiadas con macollamiento, las hojas son pequeñas, angostas y erectas, se reduce el número de panículas y granos.
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2.13.2. Importancia del potasio
Este nutrimento puede ser absorbido de manera activa o pasiva principalmente en la etapa de crecimiento, es muy movible dentro de la planta y es transportado directamente a las hojas jóvenes y meristemos apicales (Manotoa, 2014).
Además las raíces de la planta lo toman como ion K+, donde realizan un intercambio de H+ por K+ que puede permanecer en la solución del suelo, retenidos en la superficie de las arcillas o en la materia orgánica (Padilla, 2007).
Está relacionado con procesos muy importantes como la fotosíntesis, respiración, formación de clorofila, metabolismo de carbohidratos y activador de enzimas necesarias en la síntesis de proteínas (Rodríguez, 1999). También evita que las plantas pierdan grandes cantidades de agua mediante la transpiración debido a que acelera el cierre de estomas en momentos de estrés, está involucrado en el fortalecimiento de tejidos, incentiva el desarrollo radicular lo que involucra una mejora en la exploración de nutrientes y adquisición del agua en el suelo (Padilla, 2007).
La deficiencia de potasio reduce el macollamiento y las plantas pueden sufrir de raquitismo moderado, así como, predispone a la planta al ataque de plagas y enfermedades, a medida que esta deficiencia avanza los tallos se quedan cortos, delgados presentan menor peso y número de granos (INIAP, 2007).
2.14 Características de las variedades
2.14.1. INIAP 15 – Boliche
Fue desarrollada por el programa nacional de arroz del INIAP, su evaluación empezó a partir del año 2 006 en las principales zonas arroceras, se caracteriza por ser de ciclo vegetativo precoz que va de 117 a 128 días además, el tamaño del grano es 7.5 mm (extra largo), posee resistencia al acame, a la quemazón (Pyricularia oryzae), y moderada resistencia a la hoja blanca trasmitida por el insecto (Tagosodes oryzicolus), además posee un alto rango de adaptación y buena estabilidad de rendimiento.
2.14.2. SFL 09
La variedad SFL 09 fue ofertada al mercado por INDIA-PRONACA en diciembre del año 2010, se caracteriza por ser de ciclo precoz con una duración aproximada entre 110 y 115 días en invierno y 120 y 125 días en periodo seco, tiene grano largo entre 7.0 y 7,2 mm. Puede cultivarse en las zonas de Los Ríos, Guayas, Manabí, El Oro (Mota, 2014).
16
Antes de comercializarla, la semilla SFL 09 fue probada en zonas tradicionalmente arroceras como Montalvo, Babahoyo y Mata de Cacao con excelentes resultados. Esos cultivos alcanzaron hasta un 20 % más de rendimiento que otras variedades sembradas en los mismos campos (AGRYTEC, 2011).
3. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Características del sitio experimental
3.1.1. Ubicación La presente investigación se llevó a cabo en los ensayos de omisión de nutrientes que fueron establecidos por el INIAP - EETP, en la zona arrocera de los cantones Babahoyo y Daule, cuya ubicación política se muestra en el Cuadro1.
Cuadro 1. Ubicación de las parcelas donde se establecieron los ensayos.
ENSAYO PROVINCIA CANTÓN ALTITUD LATITUD LONGITUD
A Los Ríos Babahoyo 6 ms nm 1º 50’ 15´´ S 79º 27’ 45´´ O
B Guayas Daule 7 ms nm 1° 55’37´´ S 80°02’04´´ O
3.1.2. Características de los sitios experimentales En los Cuadros 2 y 3, se detallan las características agroclimáticas de los dos sitios donde se establecieron los ensayos de omisión de nutrientes.
Cuadro 2. Características climáticas de los sitios experimentales
FACTORES CLIMÁTICOS
ENSAYO
Babahoyo2 Daule4
Temperatura promedio anual 25.5 °C 26.2 °C
Temperatura mínima promedio anual
21.8°C 20.8°C
Temperatura máxima promedio anual
30.0 °C 31.2 °C
Precipitación promedio anual 2126.7 mm 870.37 mm
2 Promedio del periodo comprendido entre 1980-2011 de la Estación Meteorológica Babahoyo -UTB del
INAMHI. 4
Promedio del periodo comprendido entre 2001-2011 de la Estación Meteorológica Nobol del INAMHI.
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Heliofanía promedio anual 902.6 horas/sol 1070.7 horas/sol
Cuadro 3. Características edáficas de los sitios experimentales.
CARACTERÍSTICAS ENSAYO
FÍSICAS BABAHOYO DAULE
Clasificación taxonómica (Staff, 2010)
Dystric Fluventic Eutrodepts
Udepts Vertic Eutrodepts
Textura de suelo franco arcilloso arcilloso
Topografía plana plana
Pendiente (CLIRSEN, 2009) 2 al 5 % 0 al 2 %
QUÍMICAS En los Anexos 5 y 6 se encuentran los análisis de suelo básicos de las parcela de los ensayos A y B, respectivamente.
3.2 Material experimental
3.2.1 Material de Campo
En el campo se utilizaron los siguientes materiales:
Medidor de Clorofila CCM 200 plus
Espectro radiómetro Field Spec Hi Res 4
Laptop
GPS GARMIN
Cartografía digital de las zonas de estudio del IEE escala 1:25 000
3.2.2 Material de gabinete
En gabinete se utilizaron los siguientes materiales:
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Computador de escritorio, con el respectivo software de procesamiento (R versión 3.1.1,
View Spec Pro TM versión 5.6)
Material de oficina.
3.3 Factores en estudio
Se evaluaron dos factores en estudio que son; Fertilizaciones (omisión de nutrientes en cuatro
tipos de fertilización) y Variedades (dos niveles), así:
3.3.1. Fertilizaciones (F)
En cada ensayo se evaluaron la omisión de nutrientes en cuatro tipos de fertilizaciones, que son:
f1: Fertilización sin nitrógeno
f2: Fertilización sin potasio
f3: Fertilización completa (testigo)
f4: Fertilización del agricultor
3.3.2. Variedades (V)
Las variedades que se evaluaron son dos:
v1: INIAP 15
v2: SFL 09
3.4 Interacciones
Se evaluaron ocho interacciones que resultan de la combinación de los niveles de los dos factores en estudio, detallados en el Cuadro 4.
Cuadro 4. Interacciones para determinar la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal 2014.
INTERACCIONES INTERPRETACIÓN
Tratamiento Interacción
t1 v1f1 INIAP 15 x fertilización sin nitrógeno
t2 v1f2 INIAP 15 x fertilización sin potasio
t3 v1f3 INIAP 15 x fertilización completa
19
t4 v1f4 INIAP 15 x fertilización del agricultor
t5 v2f1 SFL 09 x fertilización sin nitrógeno
t6 v2f2 SFL 09 x fertilización sin potasio
t7 v2f3 SFL 09 x fertilización completa
t8 v2f4 SFL 09 x fertilización del agricultor
3.5 Análisis estadístico
3.5.1 Diseño experimental
En la investigación se utilizó un Diseño de Bloques Completos al Azar, con arreglo factorial A x B; que correspondieron a la interacción de las Variedades por las Fertilizaciones.
3.5.2 Unidad experimental
Estuvo conformada por veinticuatro parcelas.
3.5.3 Unidad experimental neta
La unidad experimental neta fueron tres plantas de arroz por parcela (tratamiento).
3.5.4 Número de repeticiones
La investigación se implementó con tres repeticiones.
3.5.5 Área del experimento
Características del área experimental:
Parcela: 5 m x 8 m = 40.00 m2
Superficie total del experimento: 3 000 m2
Nº de unidades experimentales: 24
3.5.6 Esquema del análisis de varianza
20
En el Cuadro 5, se presenta el esquema del ADEVA.
Cuadro 5. Esquema del análisis de la varianza para respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal 2014.
F de V GL
TOTAL 23
TRATAMIENTOS 7
VARIEDADES (V) 1
FERTILIZACIONES (F) 3
V V x F 3
REPETICIONES 2
ERROR 14
3.5.7 Análisis funcional
La prueba de significación utilizada para variedades fue la de diferencia mínima significativa (DMS) al 5 %, mientras que para fertilizaciones e interacciones se realizaron pruebas de Tukey al 5 %
3.6 Variables en estudio y métodos de evaluación
En la toma de datos de las variables en estudio las plantas evaluadas presentaban competencia completa.
3.6.1 Respuesta espectral
Con el espectro radiómetro Field Spec Hi Res 4 se registraron 90 firmas espectrales del área foliar, para obtener el porcentaje de luz que reflejaron tres hojas del tercio medio expuestas a la
Promedio unidades C.V. %
21
luz solar de tres plantas escogidas al azar y marcadas con una estaca para posteriores mediciones de otras variables por cada tratamiento. El registro de esta variable se llevó a cabo siguiendo el protocolo de toma de datos para firmas espectrales del cultivo de arroz; a los 60 días después de la siembra, correspondientes a la etapa de encañado de la fase vegetativa y a 85 días después de la siembra en la etapa de floración de la fase reproductiva (IEE, 2014).
Al momento de realizar el registro de los datos las plantas presentaban competencia completa. Los datos fueron depurados, y promediados antes de ser llevados al análisis de varianza correspondiente.
3.6.2 Contenido de clorofila
Dentro de la parcela de cada tratamiento se tomaron tres mediciones por cada planta con el medidor de clorofila CCM-200, para obtener el contenido de clorofila en unidades CCI, de las mismas plantas que se registró la respuesta espectral. Se procuró tomar las hojas del tercio medio de la planta que estuvieran expuesta a la luz solar.
El medidor de clorofila CCM-200 basa su respuesta en la relación de la absorbancia de la clorofila en dos bandas de frecuencia (rojo, 650 nm, pico de absorbancia de la clorofila, e infrarrojos, 940 nm, la absorbancia no clorofílica).
El instrumento fue calibrado antes de uso siguiendo los procedimientos recomendados por su fabricante.
3.6.3 Índice Normalizado Diferencial de Vegetación o Normalized Difference Vegetation
Index (NDVI)
Luego de obtener la respuesta espectral promedio para cada uno de los tratamientos en estudio; con el uso del programa View Spec Pro TM versión 5.6 se procedió a exportar los datos a un archivo .txt y posteriormente al cálculo del NDVI o Índice de diferencia normalizada de vegetación mediante la siguiente formula descrita por (Sims y Gamon, 2002):
Cuando se obtuvieron los valores de este índice en cada tratamiento se trasladaron los datos a una sola base de información para su correspondiente análisis de varianza.
3.6.4 Índice de Clorofila de la cobertura (CCI) o Canopy Chlorophyll Index
Luego de obtener la respuesta espectral promedio de la observación realizada para cada uno de los tratamientos en estudio, se realizó el cálculo de la primera derivada de los datos registrados en la respuesta espectral con el uso del programa View Spec Pro TM versión 5.6 para
22
posteriormente exportar los datos a un archivo .txt y proceder con el cálculo del CCI mediante la siguiente fórmula propuesta por (Sims y Gamon, 2002):
3.6.5 Rendimiento
Se medió el rendimiento de cada parcela neta, expresada esta variable en kilogramos por parcela neta cosechada (kg/p.n.); fueron recolectados al final del ciclo de cultivo, este dato fue proporcionado por la Estación Experimental Tropical Pichilingue (EETP) del INIAP.
3.7 Métodos de manejo del experimento
El establecimiento de los ensayos, manejo agronómico del cultivo incluyendo todas las labores culturales en estos, fueron realizadas por el INIAP-EETP, con fondos del proyecto "Incidencia del cambio climático y nutrición en cultivos de arroz, maíz duro y papa con modelos de predicción de cosechas mediante métodos espaciales y espectrales" del cual es co-ejecutor, de estos ensayos para la realización de la tesis se evaluaron cuatro tratamientos de los nueve establecidos para el proyecto.
3.7.1 Campo
3.7.1.1 En la computadora del espectro radiómetro Field Spec Hi Res 4 se crearon una carpeta
para guardar la información, dentro de ella sub carpetas para cada repetición, además,
se especificó en la identificación el nombre de la localidad y la fecha de toma de datos
espectrales.
3.7.1.2 Para el registro de la información dentro de la parcela en el programa RS3 se ubicó la dirección donde debía almacenar la información tal y como lo indica el protocolo de toma de datos en campo (IEE, 2014).
3.7.1.3 Se realizó la captura de treinta firmas espectrales en tres plantas por repetición de cada tratamiento evaluado, dando un total de noventa firmas espectrales registradas.
En las mismas plantas ayudados con el medidor de clorofila CCM-200, se registraron tres mediciones del contenido de clorofila por planta dando un total de nueve por repetición y dieciocho mediciones por tratamiento evaluado.
3.7.2 Gabinete
3.7.2.1 Extracción de la información espectral de la computadora de equipo Field Spec Hi Res 4.
23
3.7.2.2 Depuración de las respuesta espectrales: mediante el uso del programa View Spec Pro
TM versión 5.6, se realizó la eliminación de las respuestas espectrales capturadas por
error durante la toma de datos, luego se obtuvo la respuesta espectral promedio por
cada repetición de cada tratamiento; estos datos fueron sometidos al análisis
estadístico.
3.7.2.3 Obtención de la respuesta espectral promedio: después de haber obtenido las
respuestas espectrales promedio por cada repetición se realizó el cálculo de la respuesta
espectral promedio por tratamiento
3.7.2.4 Exportar los archivos tipo ASCII a .txt: la información de las respuestas espectrales
promedio por repetición de cada tratamientos fueron exportados a archivo tipo (.txt) de
la siguiente manera:
- Dentro del programa View Spec Pro TM dar click en la pestaña Process
- En el menú desplegable se selecciona la opción ASCII Export.
- En la ventana que aparece, en la sección Data Format for .asd files only se marca la
opción Reflectance.
- Luego en la sección Field Seperator se marca un visto en la opción Output a Single
File.
- Dar click en OK
- En la ventada que aparece ubicar la dirección donde se desea guardar la
información y escribir el nombre del archivo; hay que tomar en cuenta que el
nombre debe identificar perfectamente la información para evitar confusiones.
- Dar clic en Aceptar
3.7.2.5 Calculo de índices de vegetación: los datos exportados a archivo tipo .txt fueron leídos
por el programa Excel, aquí se aplicó las formulas específicas para obtener el valor de
cada índice de vegetación (NDVI y CCI).
3.7.2.6 Finalmente los valores de cada índice de vegetación fueron organizados en una nueva
matriz de datos que sirvió para realizar el análisis estadístico de los resultados del
ensayo utilizado el software de análisis R Project versión 3.1.1.
24
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 Babahoyo
4.1.1. Respuesta Espectral
En el Gráfico 1 se muestran las respuestas espectrales promedios registrados en el cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en la localidad de Babahoyo, durante la etapa de encañado (a) y floración (b) del cultivo; en los tratamientos t3 (variedad “INIAP 15, fertilización completa”) y t7 (variedad “SFL09, fertilización completa”) se observa una curva típica para la vegetación sana como lo reportan Sá et al. (1999), y Chuvieco (1995 y 2010); mientras que, en los tratamientos t1 (variedad “INIAP 15”, fertilización sin nitrógeno) y t5 (variedad “SFL 09”, fertilización sin nitrógeno), se observa un incremento en la reflectancia de la región visible, acorde con lo expresado por Zhao et al. (2005) citado por Chi et al. (2012) quienes encontraron que la reflectancia espectral de la hoja, especialmente en las regiones visibles y borde rojo, era muy sensible al estado de nitrógeno en plantas de sorgo. Además según Carranza (2014), el aumento de la reflectancia está asociado a cambios en la estructura foliar y disminución del nitrógeno foliar y en consecuencia de clorofila.
En el resto de tratamientos estudiados se observa un ligero incremento en la región visible de la curva de reflectancia, aunque no pronunciado como en los que presentan deficiencias de nitrógeno; debido a, que la reflectancia está relacionada con los materiales en suspensión como la clorofila, arcillas, nutrientes y con el estado fenológico en el que la vegetación se encuentre debido al cambio de estructuras (Sobrino, 2001).
Según Christense (2004), el principal problema para detectar el estrés provocado por la deficiencia de otros nutrientes está en que la mayoría de los síntomas a nivel de dosel e incluso a nivel de hoja como es el caso del ensayo, tienen un efecto muy similar en el espectro de reflectancia, es decir todas las deficiencias de nutrientes reducen la clorofila en la hoja y esta a su vez tiene una influencia dominante sobre la variación espectral en la región del espectro visible. Masoni et al. 1996 citados por (Christense, 2004) afirma que utilizar las propiedades espectrales de la hoja, como una herramienta de diagnóstico de nutrientes requiere una mayor compresión de la relación entre las propiedades espectrales y la concentración de nutrientes en el tejido vegetal, por lo tanto el diagnóstico es especialmente complicado en las plantas cultivadas en el campo y cuando existe la carencia de más de un nutriente.
25
Gráfico 1. Respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal 2014, en Babahoyo; durante la floración.
4.1.2. Contenido de clorofila
Del análisis de varianza para el contenido de clorofila, Cuadro 6, se observa que no existe significancia estadística para los factores en estudio en la etapa de encañado, mientras que si se observan diferencias altamente significativas para las fertilizaciones en la etapa de floración; se obtuvo un promedio de: 15,34 y 15,06 unidades CCI durante las etapas de crecimiento, respectivamente. El coeficiente de variación fue de 22,77 % y 22, 80 % para cada una.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Ref
lect
anci
a (%
)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Ref
lect
anci
a (%
)
Longitud de onda (nm)
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
(a)
(b)
26
Cuadro 6. ADEVA para el contenido de clorofila, NDVI, CCI y rendimiento en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014
Contenido de clorofila NDVI CCI Rendimiento
Fuente de variación GL Cuadrados medios
Encañado Floración Encañado Floración Encañado Floración
Total 23
Fertilizaciones (F) 3 8,92 ns
45,36 **
0,002 ns
0,004 ns
0,033 ns 0,058 **
303253,05 ns
Variedades (V) 1 58,75 ns
2,48 ns
0,002 ns
0,032 **
0,027 ns 0,331 **
9772935,54 **
F x V 3 1,19 ns
7,32 ns
0,000 ns
0,011 *
0,007 ns 0,066 **
453843,38 ns
Repeticiones 2 0,59
10,05 0,002
0,004 0,019
0,028 *
3140766,68 Error experimental 14 13,59 6,47 0,001 0,002 0,019 0,007 334234,21
CV = 22,77 % 22,80 % 5,61 % 14.34 % 10,47 % 15,84 % 21.19 %
Promedio = 15,34 15,06 0,57 0,49 1,33 1,22 4720,23 kg ha-1
27
Cuadro 7. Promedio y pruebas de significancia del contenido de clorofila en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014
Factores Significado
unidades CCI Promedio
Encañado Floración
1
Fertilizaciones (F)
f1=Fertilización sin nitrógeno 13,96 11,05 b
f2=Fertilización sin potasio 15,34 15,80 a
f3=Fertilización completa (testigo)
15,14 17,29 a
f4=Fertilización del agricultor 16,93 16,09 a
Variedades (V)
v1=INIAP 15 16,91 15,38 v2=SFL 09 13,78 14,74
Interacciones (F x V)
v1f1 12,09 12,69
v1f2 13,56 16,62
v1f3 14,23 16,57
v1f4 15,22 15,64
v2f1 15,84 9,41
v2f2 17,11 14,98
v2f3 16,04 18,01
v2f4 18,63 16,54 1=Tukey 5 %
Gráfico 2. Promedio del contenido de clorofila en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014
Tukey al 5 % para las Fertilizaciones (F) durante la etapa de floración, Cuadro 7, encontró dos rangos de significación estadística. En el primer rango se ubica el tratamiento f3 (Fertilización
15,34
15,06
0,00
10,00
20,00
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
Co
nte
nid
o d
e cl
oro
fila
(u
nid
ades
CC
I)
Tratamientos
Encañado Floracion Promedio Encañado Promedio Floración
28
completa), con un promedio de 17,29 unidades CCI; mientras que con menor respuesta se encontró a f1 (Fertilización sin nitrógeno), con un promedio de 11,05 unidades CCI.
Rodríguez (1999) y Padilla (2007), indican que, la falta de nutrientes como el nitrógeno provoca plantas cloróticas, debilita su desarrollo y la capacidad de fotosintetica debido a que forma parte de la clorofila de las hojas, como se observa en los resultados las plantas que tuvieron una fertilización completa presentan mayor contenido de clorofila a diferencia de los tratamientos sin fertilización nitrogenada que presentan menor contenido de clorofila.
Según Callejas et al.(2013), el contenido de clorofila es una de las variables que se toman en cuenta para determinar el estatus fisiológico de las plantas en un momento determinado, es responsable de la coloración verde de las hojas. Esto ocurre principalmente por la respuesta que pueden tener las plantas a modificar su concentración interna de clorofila, en fenómenos como: exceso de salinidad, estrés lumínico, estrés hídrico, daños causados por ozono, e incluso el daño causado por insectos; siendo en definitiva esta variación una respuesta a cualquier condición medioambiental, fitosanitaria o de fertilización que afecte al propio metabolismo de la hoja.
En cuanto al potasio Roger (1993) menciona que es un mineral requerido en grandes cantidades por las plantas, pero, que no tiene mayor desempeño estructural sino más bien una función catalítica; además, debido a que las partículas de arcilla pueden fijarlo con facilidad no son frecuentes las deficiencias de este nutriente en los suelos apropiados para el cultivo de arroz, por este motivo los tratamientos que no fueron fertilizados con este elemento no muestran síntomas de deficiencia.
Si se observa el Gráfico 2, los resultados de contenido de clorofila encontrados a través de las etapas de crecimiento del cultivo; así como los coeficientes de variacion altos, Cuadro 6, coinciden con lo reportado por Silla et al. (2009) donde indican que el contenido de clorofila en (Quercus sp.) es muy variado dependiendo de la especie y el desarrollo de la hoja; Ghasemi et al. (2011). reportan datos obtenidos a través del medidor CCM-200 en peras asiáticas (Pyrus serotina Redh.), que varían de 12.8 a 57.1 con una media de 38,56 unidades CCI.
4.1.3. Índice normalizado diferencial de vegetación
En el análisis de varianza para el NDVI, Cuadro 6, no se observó significancia estadística para los factores en estudio durante la etapa de encañado del cultivo, mientras que en la floración existieron diferencias altamente significativas para las variedades y significativas para las interacciones. El NDVI promedio durante las tres etapas de crecimiento fue de 0,57 y 0,49 respectivamente. El coeficiente de variación fue de 5,61 % y 14,34 % para cada uno de las etapas antes mencionadas.
29
Cuadro 8. Pruebas de significación y promedios para el NDVI en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014
Factores Significado NDVI Promedio
Encañado Floración
1
Fertilizaciones (F)
f1=Fertilización sin nitrógeno 0,54 0,46
f2=Fertilización sin potasio 0,57 0,52
f3=Fertilización completa (testigo) 0,58 0,51
f4=Fertilización del agricultor 0,59 0,48
2 Variedades
(V) v1=INIAP 15 0,58 0,53 a v2=SFL 09 0,56 0,46 b
1
Interacciones (F x V)
v1f1 0,55 0,54 a
v1f2 0,57 0,57 a
v1f3 0,59 0,54 a
v1f4 0,60 0,46 ab
v2f1 0,53 0,38 b
v2f2 0,57 0,46 ab
v2f3 0,56 0,48 ab
v2f4 0,57 0,50 ab 1=Tukey 5 % 2=DMS o LSD 5 %
Gráfico 3. Promedio del NDVI en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.), durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014.
DMS al 5 % para variedades (V) durante la etapa de floración, Cuadro 8, detectó dos rangos de significancia. En el primer rango se ubicó a v1 (variedad “INIAP 15”), con un NDVI promedio de 0,53; en tanto que, v2 (variedad “SFL 09”) presentó un NDVI promedio de 0,46.
0,57
0,49
0,00
0,20
0,40
0,60
1 2 3 4 5 6 7 8
ND
VI
Tratamientos
Encañado Floración Promedio Encañado Promedio Floración
30
Tukey al 5 % para la interacción Fertilizaciones x Variedades durante la etapa de floración, Cuadro 8, encontró dos rangos de significación. En el primer rango con la mayor respuesta se ubica el tratamiento v1f2 (Variedad “INIAP 15”, Fertilización sin potasio) con un NDVI promedio de 0,57; mientras que al final del segundo rango se encontró a v2f1 (variedad “SFL 09”, Fertilización sin nitrógeno) con un NDVI promedio de 0,38.
El índice normalizado diferencial de vegetación obtenido en el experimento, permite observar las diferentes condiciones de vigor que presentan las plantas; no solo a nivel de variedades, sino también, cuando han recibido diferente tipo de fertilización, si se observa el Gráfico 3, los tratamientos t1 (variedad “INIAP 15”, fertilización sin nitrógeno) y t5 (variedad “SFL09”, fertilización sin nitrógeno), muestran valores bajos de NDVI; sin embargo la variedad “SFL09” muestra los valores más bajos debido a que es un cultivar que presenta mayor exigencia nutricional (Mota, 2014).
Los valores bajos de NDVI se deben al estrés provocado por la falta de nitrógeno en la fertilización del cultivo, mientras que las plantas que tuvieron valores altos no presentaron síntomas de deficiencia de nutrientes; (García y Martínez,2010) y (Pirchi, Gegori, Crepy, y Arguissain, 2013) coinciden con que el cultivo de arroz normalmente presenta un valor de NDVI promedio de 0,57; estos últimos además, determinaron que con bajas dosis de fertilización nitrogenada los valores de NDVI para el cultivo se encuentran entre 0,26 y 0,45.
Al analizar la variación del NDVI a través de las etapas de desarrollo del cultivo, Cuadro 8, se encontró una variación de los valores de NDVI durante el encañado (0,53 y 0,60) y durante la floración valores entre (0.38 y 0,57). Según Dedios (2009) y Aguilar et al.(2010), los valores de NDVI son variantes de acuerdo a la etapa fenológica; debido a, que tiene un alto grado de correlación con los parámetros agronómicos asociados con el desarrollo y productividad de las plantas
Si se observa el Gráfico 3, los valores de NDVI tiende a disminuir a medida que el cultivo cambia las funciones de crecimiento y desarrollo, así lo mencionan (Aguilar et al. 2010): estos valores deben permanecer estables o disminuir ligeramente durante la etapa de maduración y senescencia de los diversos cultivos perennes o anuales, debido a una declinación en el nivel de la clorofila de las hojas que genera un cambio en la arquitectura del dosel y continúa hasta el final de la cosecha.
Además Meneses (2011), señala que en el caso de los cultivos anuales, los cambios en la foto reflectancia a lo largo del ciclo de crecimiento de los cultivos son evidentes y ocurren durante periodos muy breves; el NDVI mide la relación entre la energía absorbida y emitida por los objetos terrestres y aplicado a la vegetación este índice arroja valores de intensidad de verdor de la zona, y da cuenta de la cantidad de vegetación presente en una superficie, así como su estado de salud o vigor vegetativo.
4.1.4. Índice de clorofila de la cobertura
Del análisis de varianza para índice de contenido de clorofila, Cuadro 6, no se observó significancia estadística para los factores en estudio durante la etapa encañado del cultivo. Sin embargo en la floración, se observó diferencias altamente significativas para las fertilizaciones,
31
variedades, interacciones y repeticiones. El CCI promedio durante las dos etapas de crecimiento fue de 1,33 y 1,22, respectivamente. El coeficiente de variación fue de 10,47 % y 15,84 % para cada uno de las etapas antes mencionados.
Cuadro 9. Pruebas de Significación y Promedios para el índice de contenido de clorofila a partir de la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Babahoyo.2014
Factores Significado CCI Promedio
Encañado Floración
1
Fertilizaciones (F)
f1=Fertilización sin nitrógeno 1,36 1,22 a f2=Fertilización sin potasio 1,39 1,28 a f3=Fertilización completa (testigo) 1,36 1,29 a f4=Fertilización del agricultor 1,22 1,08 b
Variedades
(V)
2
v1=INIAP 15 1,37 1,33 a
v2=SFL 09 1,30 1,10 b
Interacciones (F x V)
1 v1f1 1,42 1,28 ab v1f2 1,44 1,28 ab v1f3 1,34 1,47 a v1f4 1,26 1,30 ab v2f1 1,30 1,15 b v2f2 1,33 1,29 ab v2f3 1,37 1,10 b v2f4 1,19 0,85 c
1=Tukey 5 % 2=DMS o LSD 5 %
Gráfico 4. Promedio del índice de contenido de clorofila (CCI) en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.), durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014
1,33
1,22
0,00
0,50
1,00
1,50
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
CC
I
Tratamientos
Encañado Floración Promedio Encañado Promedio Floración
32
Tukey al 5 % para las fertilizaciones (F) en la etapa de floración, Cuadro 9, encontró dos rangos de significación. En el primer rango se ubica el tratamiento f3 (fertilización completa) con un CCI promedio de 1,29; sobre las demás fertilizaciones.
DMS al 5 % para variedades (V) durante la etapa de floración, Cuadro 9, se detectó dos rangos de significancia. En el primer rango se ubica el tratamiento v1 (variedad “INIAP 15”), con un CCI promedio de 1,33.
Tukey al 5 % para la interacción variedades x fertilizaciones (VxF) en la etapa de floración, Cuadro 9, encontró tres rangos de significación. En el primer rango con la mejor respuesta se ubica el tratamiento v1f3 (variedad “INIAP15”, fertilización completa) con un CCI promedio de 1,47; mientras que en el tercer rango se ubica v2f4 (variedad “SFL 09”, fertilización del agricultor), con un CCI promedio de 0,85.
Los resultados obtenidos en el experimento durante la floración del cultivo, Gráfico 4, muestran, las plantas de los tratamientos que presentan deficiencias nutricionales que conllevan a la disminución de clorofila en la estructura interna y el mesófilo de la hoja; lo que involucra cambios en la reflectancia espectral y por ende modificaciones de reflectancia a nivel de la región visible y el borde rojo del espectro.
Según Sims et al. (2006) y Mullan (2013), el índice de clorofila de la cobertura(CCI) fue desarrollado como un índice de vegetación que puede estimar de mejor manera la cantidad de clorofila presente en las hojas, ya que es capaz de rastrear la variación fenológica en medidas de fotosíntesis. Debido a, que tiene la ventaja de ser menos afectado por algunos factores como el suelo de fondo, la intensidad de luz incidente y la geometría de la visión. Este índice se calcula a partir de la primera derivada de la reflectancia en la región del borde rojo (700 y 720 nm) (Nakaji et al., 2008).
La posición del borde rojo del espectro depende del entorno de las plantas y de n factores que pueden provocar estrés en el cultivo, sin embargo esta posición ha sido el factor de control en muchas estrategias de aplicación de nitrógeno. Los factores que causen un cambio en el borde rojo probablemente se pueden relacionar con la concentración de clorofila, una mayor concentración de clorofila empujara el borde rojo hacia las longitudes de onda más largas y todos los factores que provoque una reducción en la concentración de clorofila el borde rojo se moverá hacia longitudes de onda más cortas (Christense, 2004).
Si se observa el Grafico 4, los valores de CCI obtenidos en las dos etapas de crecimiento del cultivo muestran un aumento gradual del índice de clorofila durante la fase de desarrollo vegetativo, sin embargo cuando el cultivo comienza la fase reproductiva con el inicio de la floración el contenido de clorofila de las plantas tiende a disminuir. Estos resultados concuerdan con lo encontrado con Kriedemann (1968), quien indica que el contenido de clorofila, el área foliar y la absorción de la radiación incidente aumentan con la edad de la hoja.
A su vez, la tendencia en el comportamiento de este índice son semejantes a los encontrados por Candolfi-Vasconcelos y Koblet (1991) y Bertamini y Nedunchezhian (2003), quienes
33
observaron un aumento gradual del índice de clorofila, alcanzando un máximo nivel hasta formación del fruto, para luego disminuir progresivamente hacia cosecha, siendo probablemente esta disminución un mecanismo de adaptación de las hojas a la luz o bien a una senescencia temprana.
4.1.5. Rendimiento
En el ADEVA para el rendimiento, Cuadro 6, no se observó significancia estadística para los factores fertilizaciones y la interacción de primer orden. En tanto que, se observaron diferencias altamente significativas para las variedades. El rendimiento promedio fue de 4 720,23 kg ha-1 y el coeficiente de variación fue 21.19 %.
Cuadro 10. Pruebas de significación y promedios para el rendimiento en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014.
Factores Significado Rendimiento Promedio
(Kg ha -1)
Fertilizaciones (F)
f1=Fertilización sin nitrógeno 4995,30
f2=Fertilización sin potasio 4808,46 f3=Fertilización completa (testigo) 4505,49 f4=Fertilización del agricultor 4571,70
Variedades (V)
2
v1=INIAP 15 5358,36 a v2=SFL 09 4082,11 b
Interacciones (F x V)
v1f1 5405,32
v1f2 5495,90
v1f3 4953,31
v1f4 5578,93
v2f1 4585,29
v2f2 4121,02
v2f3 4057,67
v2f4 3564,46 2=DMS o LSD 5 %
34
Gráfico 5. Promedio del rendimiento en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) durante el periodo invernal. Babahoyo. 2014
DMS al 5 % para variedades (V), Cuadro 10, detectó dos rangos de significancia. En el primer rango se ubica el tratamiento v1 (variedad “INIAP 15”) con rendimiento promedio de 5 358,36 kg ha-1; en tanto que, v2 (variedad “SFL 09”) presentó un rendimiento promedio de 4 082,70 kg ha-
1.
Estos resultados probablemente se deban al componente genético de cada variedad y a la interacción de este con el ambiente donde se desarrolla el cultivar como lo mencionan INIAP (2007), Pacheco (2014) y Mota (2014), quienes al estudiar el comportamiento agronómico y rendimiento del cultivo coinciden que la variedad “INIAP 15” por ser un material nacional, posee mayor adaptabilidad al medio; mientras que la variedad “SFL 09” en la zona de Babahoyo no expresa todo el potencial de su genotipo.
Sin embargo los rendimientos obtenidos al nivel de tipos de fertilización, Gráfico 5, fueron mayores en los tratamientos sin fertilización nitrogenada; esto se debe principalmente al manejo agronómico que recibió el cultivo, ya que cuando se realizó la fertilización, los muros que separaban las parcelas de los diferentes tratamientos no fueron lo suficientemente altos, y, bajo acción de la lluvia, se inundó totalmente la parcela del ensayo, lo que provocó una mezcla de fertilización, además la presencia del caracol manzana (Pomacea caniculata), que es la principal plaga del cultivo, redujo el número de macollos en la fase vegetativa y, por ende, el rendimiento de las parcelas al final del ciclo de producción.
4.2 Daule
4.2.1. Respuesta espectral
En el Gráfico 6, se observan las firmas espectrales promedio de las plantas, correspondientes a los tratamientos evaluados en Daule durante dos etapas de cultivo: (a) encañado y (b) floración.
4720,23
0,00
1000,00
2000,00
3000,00
4000,00
5000,00
6000,00
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
Ren
dim
ien
to (
kg/h
a)
Tratamientos
35
La información espectral recolectada durante este experimento muestra respuestas espectrales típicas para la vegetación normal en los cultivares que tuvieron fertilización completa t3 (variedad “INIAP 15”, fertilización completa) y t7 (variedad “SFL 09”, fertilización completa), los mismos que, acorde con lo reportado por Chuvieco (1995, 2010), Sá et al. (1999) y Araque y Jimenéz (2009), describen a los pigmentos como la clorofila a y b, xantofilas, carotenos, como los encargados de absorver fuertemente la luz en la región de la radiacion fotosinteticamente activa (PAR) del espectro, pero no en la región del infrarrojo cercano; lo que da como resultado una menor reflexión de la radiación en la región PAR comparada con la región del infrarrojo cercano. La reflectancia de la hoja en la región del infrarrojo cercano se ve afectada principalmente por la estructura de la hoja; mientras que la reflectancia en la región del visible de determina principalmente por los pigmentos fotosintéticos.
Por lo contrario, en los tratamientos que no recibieron fertilizaciones de nitrógeno, potasio, agricultor; se obseravaron incrementos en la reflectancia de la región del visible y un ligero descenso en la región del infrarrojo cercano en sus respetivas respuestas espectrales promedio, lo que permite determinar que las plantas presentan algun tipo de estrés que hace posible este incremento.
En el caso de las deficiencias de nitrógeno la diferencia en la reflectancia reflejada respecto al resto de elementos analizados se muestra con mayor visibilidad debido a que está relacionada directamente con el contenido de clorofila y, por ende, de nitrógeno total de la planta. cuando la hoja está enferma, la clorofila se degrada mas rapido que los carotenos Sanger (1971), citado por Araque y Jimenéz (2009). Esto genera un incremento en la reflectancia de la longitud de onda roja, las hojas aparecen amarillas debido a que los carotenos y xantofilas absorven luz azul y reflejan luz verde y roja; la combinación de estas dos da como resultado el color amarillo carcaterístico de la deficiencia de nitrógeno.
Así mismo se puede ver la diferencia entre respuestas espectrales capturadas durante el encañado del cultivo y la floración. En la etapa de floración, Gráfico 6 (b), el incremento en la reflectancia de la región del visible fue más notoria debido a la gran demanda de nutrientes requeridos en esta etapa para la formación reproductiva la planta, se puede observar que las plantas de los tratamientos que no recibieron fertilización nitrogenada t1 y t5 registraron mayor reflectancia que los tratamientos de fertilización completa.
Todas las deficiencias de nutrientes provocan una disminucion de clorofila, provocando un aumento el la reflectancia en el espectro visible y del infrarrojo cercano, como lo describe (Christense, 2004). Por lo que resulta complicado determinar con claridad cual es el elemento nutricional limitante en el desarrollo normal de la planta.
36
Gráfico 6. Respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal, Daule; (a) encañado, (b) floración.
4.2.2. Contenido de clorofila
Del análisis de varianza para el contenido de clorofila, Cuadro 11, se observó diferencias altamente significativas para las variedades y diferencias significativas para las fertilizaciones y repeticiones en la etapa de encañado, mientras que en la etapa de floración se observó diferencias altamente significativas para las fertilizaciones. Se obtuvo un promedio de 12,69 y 15,13 unidades CCI, respectivamente. El coeficiente de variación fue de 28,43 % y 16,93 % para cada una.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Ref
lect
anci
a (
%)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Ref
lect
anci
a (
%)
Longitud de onda ( nm)
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
(b)
(a)
37
Cuadro 11. ADEVA para el contenido de clorofila a partir de la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Daule. 2014.
Contenido de clorofila NDVI CCI Rendimiento
Fuente de variación GL Cuadrados Medios
Encañado Floración Encañado Floración Encañado Floración
Total 23
Fertilizaciones (F) 3 18,55 *
37,44 **
0,0012 ns 0,0062 **
0,020 ns 0,101 ** 3818668 **
Variedades (V) 1 81,51 **
5,89 ns
0,0005 ns 0,0003 ns
0,008 ns 0,052 * 9036 ns
F x V 3 7,77 ns
2,16 ns
0,00005 ns 0,0010 ns
0,004 ns 0,012 ns 37317 ns
Repeticiones 2 30,95 *
1,69 0,0006 0,0003 0,005 0,001 250430
Error Experimental 14 5,49 1,63 0,0007 0,0007 0,009 0,010 506753
CV = 28,43 % 16,93 % 4,63 % 7,14 % 8,00 % 13,22 % 14,43 %
Promedio = 12,69 15,13 0,55 0,52 1,21 1,15 6328,21 kg ha-1
38
Cuadro 12. Promedio y pruebas de significancia del contenido de clorofila en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Daule. 2014.
Factores Significado
Unidades CCI Promedio
Encañado Floración
Fertilizaciones
(F)
1 1 f1=Fertilización sin nitrógeno 11,45 a 11,84 c f2=Fertilización sin potasio 14,65 a 17,77 a f3=Fertilización completa (testigo) 13,68 a 14,87 b f4=Fertilización del agricultor 10,97 a 16,04 ab
Variedades
(V)
2
v1=INIAP 15 10,84 b 15,62 v2=SFL 09 14,53 a 14,63
Interacciones (F x V)
v1f1 10,54 12,45
v1f2 11,67 17,53
v1f3 12,86 15,26
v1f4 8,31 17,25
v2f1 12,37 11,22
v2f2 17,63 18,01
v2f3 14,49 14,48
v2f4 13,64 14,82 1=Tukey 5 % 2=DMS o LSD 5 %
Gráfico 7. Promedio del contenido de clorofila en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.), durante el periodo invernal. Daule. 2014
12,69
15,13
0,00
10,00
20,00
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8Co
nte
nid
o d
e cl
oro
fila
(u
nid
ades
CC
I)
Tratamientos
Encañado Floracion Promedio Encañado Promedio Floración
39
Tukey al 5 % para las fertilizaciones (F) en la etapa de encañado, Cuadro 12, detectó un solo rango de significación. En el primer rango se ubica el tratamiento f2 (fertilización sin potasio), con la mejor respuesta sobre las demás fertilizaciones.
DMS al 5 % para las variedades (V) en la etapa de encañado, Cuadro 12, detectó dos rangos de significación. En el primer rango se encontró a v2 (variedad “SFL 09”) con un promedio de 14,53 unidades CCI; en tanto que, v1 (variedad “INIAP 15”) presentó un promedio de 10,84 unidades CCI.
Los contenidos de clorofila obtenidos durante el encañado del cultivo, muestran el comportamiento de los dos cultivares frente a los diferentes tipos de fertilizaciones aplicadas. La falta de fertilización nitrogenada provoca plantas cloróticas y por ende poseen menor contenido de clorofila debido a su relación directa con el nitrógeno total que poseen las plantas, como se observa en el Gráfico 6, los tratamientos t1 (variedad “INIAP 15”, fertilización sin nitrógeno) y t5 (variedad “SFL 09”, fertilización sin nitrógeno) presentan menor cantidad de clorofila.
Además durante el encañado del cultivo Enz y Ch., (1998) mencionan que se produce la iniciación de la panícula o estadio de anillo verde; que corresponde a la acumulación de clorofila en el tejido de la caña formando un anillo verde. Lo que involucra una translocación de clorofila a los tejidos que formaran los órganos reproductivos de la planta; siendo la variedad “SFL 09” la que presenta mejor adaptabilidad a zonas con mayor luminosidad, riego y adecuado manejo del cultivo debido a la constitución genética que posee, muestra un mayor contenido de clorofila en esta etapa de crecimiento, coincidiendo con (Ulloa, 2010) y (Mota, 2014).
Tukey al 5 % para las fertilizaciones (F) durante la etapa de floración, Cuadro 12, detectó tres rangos de significación. En el primer rango se ubica el tratamiento f2 (fertilización sin potasio) con un promedio de 17,77 unidades CCI; ubicándose en el tercer rango a f1 (fertilización sin nitrógeno) con un promedio de 11,84 unidades CCI.
Durante la etapa de floración del cultivo se ha encontrado una mejor diferenciación de la respuesta de los dos cultivares de arroz frente a la fertilización recibida; sin embargo, debido a que el potasio es un nutriente que tiende a fijarse con facilidad en suelos arcillosos se obtuvieron plantas con mayor contenido de clorofila en los tratamientos t2 (variedad “INIAP 15”, fertilización sin potasio) y t6 (variedad “SFL 09”, fertilización sin potasio); debido a la función catalítica de este mineral no se observa ninguna presencia de deficiencia que interfiera con la formación de clorofila suficiente para un procesos adecuado de fotosíntesis.
Siendo el contenido de clorofila una de las variables que se usan para determinar el estatus fisiológico de las plantas en un momento determinado, debido a que es el responsable de la coloración verde de las hojas, esta variación se toma en cuenta en definitiva como una respuesta a cualquier condición ambiental, fitosanitaria o de fertilización que afecte al propio metabolismo del cultivo (Callejas et al. 2013).
Como se observa en el Gráfico 7, el contenido de clorofila obtenido a través de las etapas de crecimiento del cultivo en esta localidad, coincide con lo expresado por García y Daverede
40
(2008), en la planta existe una variacion en el contenido de clorofila durante los estados de crecimiento, los distintos genotipos de una misma especi, incluso independientemente de la aplicación de nitrógeno; por lo que no existe un valor unico que indique la falta o suficiencia de nitrógeno en todos los cultivos, sitios, años y condiciones ambientales.
4.2.3. Índice normalizado diferencial de la vegetación
El análisis de varianza para el NDVI, Cuadro 11, no mostró significancia estadística para los factores en estudio durante la etapa de encañado del cultivo, mientras que en la floración se observó diferencias altamente significativas para las fertilizaciones. El NDVI promedio durante las dos etapas de crecimiento fue de 0,55 y 0, 52, respectivamente y el coeficiente de variación fue de 4,63 % y 7,14 % para cada una de las etapas antes mencionadas.
Cuadro 13. Pruebas de significación y promedios para el NDVI en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Daule. 2014
Factores Significado
NDVI Promedio
Encañado Floración
Fertilizaciones
(F)
1 f1=Fertilización sin nitrógeno 0,54 0,47 b f2=Fertilización sin potasio 0,57 0,55 a f3=Fertilización completa (testigo) 0,54 0,52 ab f4=Fertilización del agricultor 0,54 0,54 a
Variedades (V)
v1=INIAP 15 0,54 0,52
v2=SFL 09 0,55 0,51
Interacciones (F x V)
v1f1 0,54 0,49
v1f2 0,56 0,54
v1f3 0,53 0,53
v1f4 0,54 0,53
v2f1 0,55 0,45
v2f2 0,57 0,55
v2f3 0,55 0,50
v2f4 0,54 0,54 1=Tukey 5 %
41
Gráfico 8. Promedio del NDVI en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) n, durante el periodo invernal. Daule. 2014.
Tukey al 5 % para Fertilizaciones (F) durante la floración, Cuadro 13, detectó dos rangos de significación. En el primer rango se ubica el tratamiento f2 (fertilización sin potasio) con un NDVI promedio de 0,55, frente a los demás niveles.
El índice normalizado diferencial de vegetación que se obtuvo en esta localidad, muestra las diferentes condiciones de vigor que presentan las plantas de los dos cultivares evaluados frente a los cuatro tipos de fertilizaciones recibidas, si se observa el Gráfico 8, los tratamientos sin fertilización nitrogenada de las dos variedades t1 (variedad “INIAP 15”, fertilización sin nitrógeno) y t5 (variedad “SFL 09”, fertilización sin nitrógeno) presentaron valores bajos de NDVI, esto se debe principalmente al estrés provocado por la falta de nitrógeno en la fertilización de dichos tratamientos.
Sin embargo en el resto de tratamientos evaluados no se observaron síntomas de deficiencia de nutrientes que causen una disminución importante en el nivel de clorofila en las hojas; lo que impide determinar con claridad la deficiencia de otros nutrientes debido a la relación directa del NDVI con el verdor de las hojas.
El NDVI es considerado como una medida de crecimiento integral de la planta, incluyendo factores que intervienen en dicho crecimiento, las características físicas que se detectan por medio de este índice están relacionadas con propiedades que determinan la densidad del follaje o con la biomasa total. Hay que recalcar que la variabilidad de un índice no está relacionada con una sola característica de la planta o del suelo; por lo cual es necesario tener una idea del factor limitante de crecimiento del cultivo (Mullan, 2013).
Según Dedios (2009) los valores de NDVI son variantes de acuerdo a la etapa fenológica. Si se observa el Gráfico 8, los valores de NDVI se incrementan a medida que el cultivo mantiene un desarrollo vegetativo, sin embargo, al cambiar las funciones de crecimiento a reproductivas este valor tiende a descender, de modo que estos valores deben permanecer estables o disminuir
0,55 0,52
0,00
0,20
0,40
0,60
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
ND
VI
Tratamientos
Encañado Floración Promedio Encañado Promedio Floración
42
ligeramente durante la etapa de maduración y senescencia de los diversos cultivos perennes o anuales, debido a una declinación en el nivel de la clorofila de las hojas que genera un cambio en la arquitectura del dosel y continúa hasta el final de la cosecha (Aguilar et al. 2010).
4.2.4. Índice de clorofila de la cobertura
En el ADEVA para el Índice de clorofila de la cobertura, Cuadro 11, no se observó significancia estadística para los factores en estudio durante la etapa de Encañado. En tanto que, en la floración se observó diferencias altamente significativas para las fertilizaciones y significancia estadística para las variedades. El CCI promedio durante las dos etapas de crecimiento fue de 1,21 y 1,15 respectivamente y el coeficiente de variación fue de 8,00 % y 13,22 % para cada etapa de crecimiento.
Cuadro 14. Pruebas de significación y promedios para el índice de contenido de clorofila a partir de la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Daule. 2014.
Factores Significado
CCI Promedio
Encañado Floración
Fertilizaciones
(F)
1 f1=Fertilización sin nitrógeno 1,22 1,16 a f2=Fertilización sin potasio 1,18 1,19 a f3=Fertilización completa (testigo) 1,29 1,29 a f4=Fertilización del agricultor 1,15 0,98 b
Variedades
(V)
2 v1=INIAP-15 1,19 1,20 a v2=SFL-09 1,23 1,10 b
Interacciones (F x V)
v1f1 1,18 1,25
v1f2 1,19 1,19
v1f3 1,28 1,31
v1f4 1,13 1,06
v2f1 1,27 1,07
v2f2 1,16 1,19
v2f3 1,30 1,27
v2f4 1,19 0,89 1=Tukey 5 % 2=DMS o LSD 5 %
43
Gráfico 9. Promedio del índice de contenido de clorofila (CCI) en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.), durante el periodo invernal. Daule. 2014
Tukey al 5 % para fertilizaciones (F) durante la floración, Cuadro 14, detectó dos rangos de significación. En el primer rango se ubica el tratamiento f3 (fertilización completa), con un CCI promedio de 1,27, siendo la mejor respuesta frente a los demás niveles. DMS al 5 % para variedades (V) durante la etapa de floración, Cuadro 14, detectó dos rangos de significancia. En el primer rango se encontró a v1 (variedad “INIAP 15”), con un CCI promedio de 1,20; en tanto que, v2 (variedad “SFL 09”) presentó un CCI promedio de 1,11. Los resultados del índice de contenido de clorofila obtenidos en este experimento muestran la concentración de clorofila que poseen las plantas de los diferentes tratamientos; si se observa el Cuadro 14 y el Gráfico 9, las plantas de los tratamientos t3 (variedad “INIAP 15”, fertilización completa) y t7 (variedad “SFL 09”, fertilización completa) presentan los valores altos de CCI ya que recibieron fertilización recomendada; mientras que el resto de tratamientos presentaron valores bajos de CCI que denotan la falta de nitrógeno siendo este, elemento principal de la clorofila y el resto de nutrientes que influyen directamente en el buen desarrollo y crecimiento de las plantas. La variedad “SFL 09” en esta localidad también muestra menor resistencia a la falta de nutrientes por lo que se ve más afectada y las plantas de estos tratamientos presentan valores mucho más bajos que los del otro cultivar. Por otro parte el contenido de clorofila estimado a partir del CCI tiene una alta relación con el nitrógeno total que poseen las plantas ya que nace a partir de la relación entre las reflectancias del infrarrojo cercano y del rojo zonas del espectro que permiten conocer el contenido de pigmentos y la estructura de la hoja (Sobrino, 2001). Los valores de CCI obtenidos coinciden con lo obtenido por Filella y Peñuelas (1994) quien encontró una disminución en la amplitud del pico del borde rojo cuando las plantas de pimiento no recibieron nitrógeno y un aumento en el pico del borde rojo en los tratamientos tuvieron un crecimiento normal, por lo que afirman que el borde rojo es un buen estimador del contenido de clorofila, debido a que disminuye la absorbancia por medio de la clorofila en la región del infrarrojo.
1,21
1,15
0,00
0,40
0,80
1,20
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
CC
I
Tratamientos
Encañado Floración Promedio Encañado Promedio Floración
44
El CCI es un índice de mayor sensibilidad a la clorosis que resulta de una disminución de la luz visible por la clorofila y en consecuencia un incremento de la reflectancia en la región visible del espectro lo que provoca que las plantas se vean amarillas (Mullan, 2013). Debido a que el CCI fue desarrollado para estimar de mejor manera la cantidad de clorofila presente en las hojas y que la clorofila está directamente relacionada con el nitrógeno presente en el tejido vegetal. La utilización del CCI como un estimador de clorofila dentro de la hoja resulta muy útil, pero cabe recalcar que es necesario conocer las características adicionales de las plantas de cada tratamiento para señalar de mejor manera si corresponden los datos obtenidos de manera espectral, ya que todas las deficiencias nutricionales reducen la clorofila de la hoja y a su vez influyen sobre la variación espectral en la región del visible (Christense, 2004). En cuanto a la variación del CCI durante el crecimiento del cultivo, Grafico 9, los valores de clorofila corresponde con Callejas et al. (2013) quienes observaron un aumento gradual del contenido de clorofila alcanzando un maximo nivel hasta la formacion del fruto, para luego disminuir hacia la cosecha; como no se realizaron mediciones despues de la etapa de floración no se puede mostrar dicha disminucion de CCI en los resultados.
4.2.5. Rendimiento En el ADEVA para el rendimiento, Cuadro 11, no se observó significancia estadística para los factores en estudio variedades y la interacción de primer orden. En tanto que, se observaron diferencias altamente significativas para las fertilizaciones. El rendimiento promedio fue de 6 328,21 kg ha-1 y el coeficiente de variación fue 14,43 %.
Cuadro 15. Pruebas de significación y promedios para el rendimiento en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) en dos fases fenológicas durante el periodo invernal. Daule. 2014.
Factores Significado Rendimiento
Promedio (kg ha-1)
Fertilizaciones (F)
1 f1=Fertilización sin nitrógeno 5226,71 b f2=Fertilización sin potasio 7118.62 a f3=Fertilización completa (testigo) 6590,73 a f4=Fertilización del agricultor 6376,78 ab
Variedades (V)
v1=INIAP 15 6308,81 v2=SFL 09 6347,61
Interacciones (F x V)
v1f1 5284,14
v1f2 7145,04
v1f3 6549,56
v1f4 6256,48
v2f1 5169,27
v2f2 7092,20
v2f3 6631,91
v2f4 6497,08 1=Tukey 5 %
45
Gráfico 10. Promedio del rendimiento en la respuesta espectral del cultivo de arroz (Oryza sativa L.) durante el periodo invernal. Daule. 2014
Tukey al 5 % para las fertilizaciones (F), Cuadro 15, detectó dos rangos de significancia estadística. En el primer rango se ubica el tratamiento f2 (fertilización sin potasio), con la mejor respuesta sobre los demás niveles.
Los resultados encontrados durante este ensayo, Gráfico 10, muestran que a pesar de no haber fertilizado con potasio (f2), las plantas de este tratamiento poseen aproximadamente 500 g más que el rendimiento de las plantas en el tratamiento con fertilización completa (f3), esto podría deberse principalmente a que antes de establecer el cultivo en el suelo existía un nivel medio de este nutriente así lo muestra el análisis de suelo realizado previamente (Anexo 6) que no permitió la deficiencia del nutriente ; además la presencia del potasio en la fase reproductiva, incrementa el número de granos por panoja, el porcentaje de granos llenos y el peso de 1 000 granos (IPNI, 2002).
Se puede señalar que, cuando el cultivo ha recibido una fertilización balanceada incrementa el uso de nutrientes y por esta razón existen menores probabilidades de que los nutrientes se pierdan al ambiente por lixiviación o escorrentía superficial, se produce una mayor cantidad de biomasa. Así un cultivo bien nutrido produce un sistema radicular externo y saludable que es capaz de extraer agua y nutrientes más eficientemente que un cultivo deficiente en nutrientes, por esta razón el rendimiento del tratamiento de la fertilización sin nitrógeno “f1” fue menor pues las plantas no pudieron desarrollarse de forma adecuada.
En cuanto a los rendimientos a nivel de las dos variedades no se observaron diferencias debido a que tanto la variedad “INIAP 15” Y “SFL 09” poseen mayor adaptabilidad a esta zona de cultivo.
6328,21
0,00
1500,00
3000,00
4500,00
6000,00
7500,00
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
Ren
dim
ien
to (
kg/h
a)
Tratamientos
46
4.3 Análisis de correlación múltiple
Cuadro 16. Matriz de coeficiente de correlación múltiple entre las variables evaluadas en los experimentos desarrollados en los cantones Babahoyo y Daule. 2014
Localidad Variedad Fertilizaciones Repeticiones
Contenido de clorofila (encañado)
Contenido de
clorofila (floración)
NDVI (encañado)
NDVI (floración)
CCI (encañado)
CCI (floración)
Rendimiento
Localidad 1,0000
Variedad 0,0000 1,0000
Fertilizaciones 0,0000 0,0000 1,0000
Repeticiones 0,0000 0,0000 0 1,0000
Contenido de clorofila
(encañado) -0,3567 0,4579 0,0944 0,1651 1,0000
Contenido de clorofila
(floración) 0,0119 -0,1377 0,4963 * -0,0212 0,1276 1,0000
NDVI (encañado)
-0,3336 -0,0556 0,1927 -0,0936 0,4308 0,3788 1,0000
NDVI (floración)
0,2245 -0,3496 0,209 -0,1127 -0,0817 0,4887* 0,2761 1,0000
CCI (encañado)
-0,4582 -0,0551 -0,2218 -0,0964 0,14 -0,1112 0,2643 0,0681 1,0000
CCI (floración)
-0,1831 -0,4746 * -0,2758 -0,0487 -0,0404 0,0391 0,2602 0,1159 0,4265 1
Rendimiento 0,6510 * -0,2505 0,061 0,118 -0,2334 0,1987 -0,1297 0,3536 -0,2742 0,1311 1
* La correlación en significativa al nivel 0.05
47
En la matriz de correlación múltiple, Cuadro 16, se observó significancia estadística para las correlación positiva entre el rendimiento del cultivo y la localidad; los tipos de fertilizaciones y el contenido de clorofila durante la etapa de floración; el contenido de clorofila durante la floración y el NDVI en la floración, además se encontró una correlación negativa entre las variedades y el CCI durante la floración.
En la correlación positiva que existe entre la localidad y rendimiento, se observó que el cultivo de arroz tiene mayor rendimiento en la localidad de Daule; esto probablemente se debe a que en esta zona existe mayor exposición solar, es decir la cantidad de radiación que recibió el cultivo durante su desarrollo y crecimiento en especial durante la fase reproductiva (floración) influyó directamente en el llenado del grado y por ende en el rendimiento, así como mejoró el aprovechamiento de la fertilización nitrogenada como lo acota INIAP (1992) y CIAT (2010), cabe destacar que tanto la variedad “INIAP 15” y “SFL 09” presentan mejor adaptabilidad a la zona así lo corroboran en estudios de comportamiento agronómico de Mota (2014) y Pacheco (2014), además la variedad “INIAP 15” fue desarrollada para esta zona (INIAP, 2007).
Durante la etapa de floración se presentaron correlaciones positivas de 49 % y 48 % entre el contenido de clorofila con los tipos de fertilizaciones y entre el contenido de clorofila y el NDVI respectivamente. El contenido de clorofila es empleado para determinar el estatus fisiológico de las plantas, así a través de esta variable se puede conocer si la planta sufre de algún tipo de estrés provocado por un agente biótico o abiótico, en el caso específico de los ensayos de omisión de nutrientes esta variable permitió observar plantas con contenido de clorofila bajo cuando no fueron fertilizadas con nitrógeno; siendo este nutriente constituyente principal de las proteínas, ácidos nucleicos, clorofila, etc. la falta de este mineral pudo mostrarse aún sin presentar síntomas típicos de deficiencia como clorosis(Navarro y Navarro, 2003).
En tanto que la relación positiva entre NDVI y el contenido de clorofila durante la floración, da a conocer el estrés provocado por la falta de nutrientes principalmente el nitrógeno que reducen la clorofila de la hoja (Christense, 2004). Los tratamientos que no recibieron nitrógeno en su fertilización tuvieron valores bajos de NDVI; debido a que el NDVI es un índice de vegetación que permite estimar y evaluar el estado de salud de la vegetación Enoki et. al (1999), Aguilar et. al (2010) y SINAVEF (2013). Con el cálculo de este índice se pudo identificar las plantas que se encontraban bajo condiciones de estrés, sin embargo no hay que olvidar que este índice debe ser considerado como una medida del crecimiento integral de la plata, que incluye muchos factores que intervienen en dicho crecimiento.
Mientras que la correlación negativa moderada entre el CCI durante la floración y las variedades nos permiten ver la tendencia del CCI en esta etapa de crecimiento tiende a disminuir; en la variedad “SFL 09” presenta valores muchos más bajos que las plantas de la variedad “INIAP 15”,considerando que el índice de clorofila de la cobertura es afectado por factores como genotipos, estados de crecimiento , presencia o ausencia de nutrientes, plagas y enfermedades y condiciones ambientales al momento de la medición. Si este comportamiento se mantiene en otras localidades puede constituir una forma de diferenciar variedades durante la floración, por medio de este índice; tal y como lo proponen Nakaji et. al, (2008) quienes pudieron diferenciar la eficiencia de conversión de luz y la producción de biomasa de tres especies de coníferas en los bosques japoneses.
48
5. CONCLUSIONES
5.1. La variedad de arroz menos afectada por la omisión de nutrientes en las dos localidades fue v1 (INIAP 15), en las siguientes variables: contenido de clorofila, con 15,38 unidades CCI; NDVI, con 0,53 y CCI, con 1,33.
5.2. La fertilización f1 (fertilización sin nitrógeno) incrementó la reflectancia de la región del espectro visible, lo que indica la disminución del contenido de clorofila en las plantas.
5.3. La etapa de crecimiento en donde se observó mayor variación provocada por estrés nutrimental fue la floración.
5.4. El índice normalizado diferencial de la vegetación (NDVI), tiene una correlación positiva con el contenido de clorofila proporcionado por el medidor CCM-200;
5.5. La localidad donde se establece el cultivo influye sobre el rendimiento de las dos variedades de arroz estudiadas, ya que mientras en Babahoyo la variedad INIAP 15 tiene mayor rendimiento, con 5 358, 26 kg ha-1, en tanto que, en Daule la variedad con mayor rendimiento fue SFL 09, con 6 347, 78 kg ha-1.
5.6. Se pudo registrar las respuestas espectrales del cultivo de arroz en las localidades de Bababoyo y Daule, durante las etapas de crecimiento: encañado y floración, dicha información espectral fue depurada, codificada, organizada y almacenada en la base de datos de la biblioteca de respuestas espectrales del Instituto Espacial Ecuatoriano.
5.7. En base a la información agronómica y agroclimática proporcionados por el INIAP EETP e INAMHI, se pudo determinar el crecimiento y desarrollo de las plantas de arroz, así como, la duración de cada una de las fases fenológicas del cultivo, la misma que fue organizada y almacenada dentro de la base de datos de la biblioteca de respuestas espectrales construida dentro del proyecto de investigación “Incidencia del cambio climático y nutrición en cultivos de arroz, maíz duro y papa, con modelos de predicción de cosechas mediante métodos espaciales y espectrales” (PIC-13-IEE-002), siendo un proyecto que se encuentra en ejecución esta información aun no puede ser publicada.
5.8. El protocolo de manejo de respuestas espectrales permitió organizar la información espectral adquirida sin perder la información adicional como el manejo del cultivo y las condiciones climáticas de la zona donde se realizó la investigación.
49
6. RECOMENDACIONES
6.1. Considerar a la variedad SFL 09 como material vegetativo óptimo para visualizar los impactos de deficiencias nutricionales dentro de la respuesta espectral capturada en campo.
6.2. Seguir utilizando la omisión de fertilización nitrogenada para identificar el incremento en la reflectancia del espectro visible, para indagar sobre el comportamiento espectral de las plantas.
6.3. Considerar a la floración como etapa de crecimiento que provee mayor información del estatus fisiológico de la planta, donde deben centrarse las evaluaciones espectrales de futuras investigaciones.
6.4. Realizar análisis foliares de laboratorio junto con mayor número de registros de contenido de clorofila con el medidor CCM-200 para tener información más precisa.
6.5. Utilizar la información espectral adquirida en esta investigación para el cálculo de otros índices de vegetación para identificar otro tipo estrés en las plantas.
6.6. Relacionar la información agronómica y agroclimática proporcionadas por el INIAP e INAMHI, respectivamente, con la información espectral adquirida en esta investigación para determinar el grado de interacción entre ellas.
50
7. RESUMEN El arroz (Oryza sativa L.) es un ingrediente base para la alimentación de la mayoría de familias ecuatorianas; por otro lado genera empleo e ingresos para un sin número de familias rurales, en su mayoría del litoral ecuatoriano (Delgado, 2011). El cultivo se realiza tanto en invierno como en verano y representa el 11,69 % del PIB agrícola, concentrándose la mayor producción en las provincias de Guayas y Los Ríos (INEC, 2011). Ya que es un cultivo que se establece en las zonas tropicales y subtropicales del Ecuador, los factores climáticos más importantes para su desarrollo son la temperatura, precipitación, radiación solar, entre otros. La importancia de la radiación solar radica en la participación sobre la producción, debido a que el requerimiento de luz varía en cada etapa del ciclo de cultivo, y considerando que una baja radiación durante la etapa vegetativa no provoca mayores daños a diferencia de la etapa reproductiva donde una baja radiación implicaría una disminución en el número de granos y por ende del rendimiento. La interacción de la luz con las plantas es un proceso sumamente importante para el desarrollo de su ciclo de vida, además la luz solar es la chispa que provoca el proceso de fotosíntesis y este a su vez promueve el resto de procesos fisiológicos dentro de la planta. La capacidad de asociar el uso de medidores de reflectancia de la vegetación e interpretar sus resultados ha llevado al Instituto Espacial Ecuatoriano a plantear investigaciones que puedan identificar la interacción entre la reflectancia vegetal y las condiciones ambientales a la que se encuentra sometida una planta, así como los posibles problemas que pueden provocar la presencia o ausencia de dichos factores. En esta investigación mediante el uso del espectro radiómetro de campo Field Spec Hi Res 4 se realizó la captura de respuestas espectrales de plantas de arroz sometidas a omisión de nutrientes en su fertilización, para conocer cuál es la variación que provoca la falta de dicho nutriente e identificar en qué zonas del espectro electromagnético se produce la variación de la reflectancia. Los factores en estudio fueron: cuatro tipos de fertilizaciones (F): fertilización sin nitrógeno, fertilización sin potasio, fertilización completa, fertilización del agricultor y dos variedades (V): "INIAP 15" y "SFL 09". Las variables evaluadas fueron respuesta espectral, contenido de clorofila, el índice de diferencia normalizada (NDVI), el índice de clorofila de la cobertura (CCI) y el rendimiento. Los resultados más notables de esta investigación fueron:
- Se obtuvo la respuesta espectral del cultivo de arroz en las dos localidades de la zona
arrocera Babahoyo y Daule; donde se muestran el incremento de la reflectancia en las
longitudes de onda que corresponde a la región visible del espectro electromagnético
(450 y 700 nm) que coinciden con la radiación fotosintéticamente activa (PAR)
provocados por la falta de nutrientes, estableciéndose dentro de la fase reproductiva, en
la etapa de floración estas variaciones se pueden observar con mayor claridad; así mismo
se determinó la necesidad de conocer cuáles son los motivos que provocan este
incremento ya que la mayoría de nutrientes influyen en el contenido de clorofila y por lo
51
tanto intervienen en el incremento de la reflectancia por lo que es difícil identificar una
deficiencia específica a nivel de respuesta espectral.
- El contenido de clorofila es una variable que permite conocer el estatus fisiológico de las
plantas y que está relacionado directamente con el contenido de nitrógeno presente,
aunque el resto de nutrientes también provoca cambios en el contenido de clorofila su
influencia no es tan importante como la del nitrógeno.
- El NDVI permite tener una idea del estado nutricional y fisiológico del cultivo, ya que los
valores obtenidos a partir de la información recolectada en las respuestas espectrales,
dieron a conocer el vigor de las plantas evaluadas, así pues las plantas que no tuvieron
fertilización nitrogenada presentan un NDVI bajo mientras que las plantas con
fertilización completa presentaron valores de NDVI alto, así mismo la variación del NDVI
durante el crecimiento del cultivo nos pueden ayudar a determinar la etapa de
crecimiento del cultivo.
- El CCI proporciona una estimación del contenido de clorofila que poseen las plantas,
debido a que dicho índice está relacionado directamente con el nitrógeno total presente
en el tejido vegetal, su variación a nivel de especies vegetales y a través del ciclo del
cultivo ayuda a diferenciarlas entre etapas fenológicas y cultivares.
52
8. SUMMARY
Rice (Oryza sativa L.) is a base ingredient for feeding most of Ecuadorian families; on the other hand generates employment and income for a number of rural families, mostly from the Ecuadorian coast (Delgado, 2011). The cultivation takes place in both winter and summer, representing 11.69 % of agricultural GDP, with most production in the provinces of Guayas and Los Rios (INEC, 2011).
Since it is a crop that is set in the tropical and subtropical areas of Ecuador, the climatic factors most important for their development are temperature, precipitation, solar radiation, among others. The importance of solar radiation is the participation on production, because the requirement of light varies at each stage of the crop cycle, and considering that a low radiation during the vegetative stage does not cause further damage to the reproductive phase difference where low radiation imply a decrease in the number of grains and hence performance.
The interaction of light with plants is an extremely important development life cycle process, sunlight is also the spark that causes the photosynthesis process and this in turn promotes other physiological processes in the plant.
The ability to associate the use of measuring reflectance of vegetation and interpret their results has led the Ecuadorian Space Institute to raise research that can identify the interaction between plant reflectance and environmental conditions to which a plant is subjected, as well as potential problems that can cause the presence or absence of these factors.
In this research using the radiometer spectrum Spec field Hi Res 4 Field capturing spectral responses of rice plants under nutrient omission fertilization, for reference to be made is the change that causes lack of nutrient and identify which areas of the electromagnetic spectrum variation in reflectance occurs.
The factors studied were: four types of fertilizations (F) without nitrogen fertilization, without potassium fertilization, complete fertilization, fertilization farmer and two varieties (V): "INIAP 15" and "SFL 09".
The variables were spectral response, chlorophyll content, normalized difference index (NDVI), the canopy chlorophyll index (ICC) and performance.
The most notable results of this research were:
- The spectral response of rice in the two locations of the Babahoyo and Daule rice area
was obtained; where the increase in reflectance at wavelengths corresponding to the
visible region of the electromagnetic spectrum (450 to 700 nm) that match the
photosynthetically active radiation (PAR) caused by lack of nutrients, establishing shown
in phase reproductive, in the flowering stage these variations can be seen more clearly;
likewise the need to know what are the reasons that cause this increase because most
nutrients influence the content of chlorophyll and therefore involved in the increase in
reflectance so it is difficult to identify a specific deficiency determined level spectral
response.
- The content of chlorophyll is a variable that lets you know the physiological status of
plants and that is directly related to the content of nitrogen present, although the rest of
nutrients also causes changes in the chlorophyll content of its influence is not as
important as the nitrogen.
53
- The NDVI gives an idea of the nutritional and physiological state of the crop, since the
values obtained from data collected in the spectral responses, unveiled the vigor of the
plants evaluated, as well as plants that had no nitrogen fertilization have a low NDVI while
plants with complete fertilization had higher NDVI values, also the variation of NDVI for
crop growth can help us determine at what stage of the crop is growing.
- The CCI provides an estimate of chlorophyll content they own the plants, because the
index is directly related to the total nitrogen present in plant tissue, its variation plant
level and throughout the crop cycle helps to differentiate between phenological stages
and cultivars.
54
9. REFERENCIAS
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59
10. ANEXOS
Anexo 1. Protocolo para el manejo de firmas espectrales del cultivo de arroz
60
61
62
63
64
65
66
67
68
Anexo 2. Ubicación de los tratamientos en el ensayo A (Babahoyo).
69
Anexo 3. Ubicación de los tratamientos en el ensayo B (Daule).
70
Anexo 4. Plan de fertilización de los ensayos de arroz
Fuente: INIAP_EETP
-N -P -K -S -Mg COM COM + Zn FA T
0,0 353,3 444,0 412,0 384,0 274,7 289,3 0,0 0,0
0,0 388,0 0,0 0,0 388,0 388,0 296,0 0,0 0,0
0,0 458,7 0,0 458,7 0,0 458,7 458,7
532,0 0,0 0,0 532,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
440,0 0,0 440,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 184,0 0,0 0,0
0,0 232,0 0,0 0,0 232,0 232,0 232,0 0,0 0,0
50,0 0,0 0,0 50,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 600,0 0,0 600,0 600,0 600,0 0,0 0,0
-N -P -K -S -Mg COM COM + Zn FA T
0,0 353,3 444,0 412,0 384,0 274,7 289,3 0,0 0,0
0,0 458,7 0,0 458,7 0,0 458,7 458,7
440,0 0,0 440,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
0,0 232,0 0,0 0,0 232,0 232,0 232,0 0,0 0,0
-N -P -K -S -Mg COM COM + Zn FA T
0,0 353,3 444,0 412,0 384,0 274,7 289,3 0,0 0,0
0,0 458,7 0,0 458,7 0,0 458,7 458,7
Sulfato de Amonio
Nitrato de magnesio
Urea
Primera fertilización
FERTILIZANTES
g parcela-1
Fosfato Monopotásico
Sulfato de Magnesio GRANULADO
Sulfato de Zinc
Sulfato de Potasio.
Muriato de Potasio (G)
Fosfato Diamonico. (DAP)
Segunda fertilización
FERTILIZANTES
g parcela-1
Urea
Sulfato de Amonio
Nitrato de magnesio
Fosfato Monopotásico
Sulfato de Magnesio GRANULADO
Sulfato de Zinc
Sulfato de Potasio.
Muriato de Potasio (G)
Fosfato Diamonico. (DAP)
Tercera fertilización
FERTILIZANTES
g parcela-1
Urea
Sulfato de Amonio
Nitrato de magnesio
Fosfato Monopotásico
Sulfato de Magnesio GRANULADO
Sulfato de Zinc
Sulfato de Potasio.
Muriato de Potasio (G)
Fosfato Diamonico. (DAP)
71
Anexo 5. Análisis de suelo ensayo A (Babahoyo).
Continuación…
72
73
Anexo 6. Análisis de suelo ensayo B (Daule).
Continuación…
74
75
Anexo 7. Requerimientos para el cultivo de arroz.
En el cuadro 17 se muestran los requerimientos nutricionales de la variedad de arroz SFL 09
Cuadro 17. Requerimientos nutricionales del cultivo de arroz variedad “SFL-09”
N P K
Invierno 143 46 75
Verano 120 46 75
Fuente: INDIA, Ficha técnica de semilla de arroz variedad SFL 09.
76
Anexo 8. Fotografías
Foto 1. Extracción de las plántulas de los lechuguines (semilleros) para el establecimiento del ensayo
Foto 2. Establecimiento y Georeferenciación de la parcela donde se estableció el ensayo de omisión de nutrientes.
77
Foto 3. Ensayo de arroz parcela de omisión de nutrientes a los 15 días después del trasplante
Foto 4. Señalización de los tratamientos de omisión de nutrientes
78
Foto 5. Estacas con las para señalar las plantas evaluadas
Foto 6. Equipo espectro radiómetro Field Spec Hi Res 4 para la captura de la respuesta espectral.
79
Foto 7. Colocación de las hojas de arroz dentro del accesorio Contac Prob para la captura de la respuesta espectral.
Foto 8. Respuestas espectrales del cultivo de arroz capturadas en campo
80
Foto 9. Ensayo de omisión de nutrientes durante la floración en la parcela A (Babahoyo).
Foto 10. Ensayo de omisión de nutrientes durante la floración en la parcela B (Daule).
