Producción forrajera en pasturas base alfalfa a partir de radiación absorbida : efectos de la estructura horizontal, vertical y foliosidad del canopeo

Abstract

La estructura del canopeo incide sobre los componentes del modelo radiativo de producción de biomasa: la fracción de la radiación fotosintéticamente activa incidente que es absorbida (f RFAA) y la eficiencia en el uso de la radiación (EUR). En alfalfa, a igual densidad de plantas, la producción de biomasa disminuye por el aumento en la distancia entre hileras a la siembra (plano horizontal del canopeo). Características foliares diferenciales, como cultivares multifoliados de alfalfa y la inclusión en mezclas de ecotipos de festuca, pueden modificar el plano vertical del canopeo. Por otra parte, el uso de información satelital ha permitido generar buenas estimaciones de la f RFAA, pero es menos conocida la relación entre la EUR e índices específicos como el Índice de Reflectancia Fotoquímica (IRF) y la fluorescencia de clorofila emitida por las plantas (SIF). El objetivo general de la tesis fue estudiar el efecto de factores estructurales del canopeo en la acumulación de biomasa aérea, así como en la capacidad de datos ópticos para mejorar la estimación remota de la biomasa utilizando el modelo radiativo como marco teórico de análisis. Las variaciones en el sentido horizontal mediante la distancia entre las hileras de siembra (16 vs. 32 cm) y vertical mediante la foliosidad del cultivar (trifoliado y multifoliado) demostraron un mejor comportamiento del cultivar multifoliado de alfalfa al sostener similar f RFAA, relación Rojo:Rojo lejano, índice de área foliar, EUR, y por ende similar producción de biomasa aérea ante cambios en la distancia entre las hileras de siembra. En contraste, el cultivar trifoliado en la distancia entre las hileras de siembra más espaciada disminuyó la producción de biomasa aérea. La inclusión de festuca en alfalfa en la mezcla, determinó similar estabilidad productiva que la alfalfa pura, aunque por diferentes mecanismos (menor f RFAA y mayor EUR). La EUR pudo ser estimada mediante el índice de vegetación SIF. En cambio, el IRF fue afectado por la cobertura y la estación, lo cual tendría que ver con una respuesta constitutiva (contenido de pigmentos) y principalmente con la estructura del canopeo, que distorsionan la relación con la fotosíntesis. En cambio, para la SIF pudo establecerse una relación global no afectada por la cobertura forrajera y en menor medida por la estacionalidad, seguramente por una relación más directa con la fotosíntesis. La información generada aporta en la comprensión de las variaciones de la estructura, funcionamiento y prospección de canopeos forrajeros en ambientes templado.

Canopy structure influences biomass radiation model components: the fraction of absorbed incident photosynthetically active radiation (f PAR) and the radiation use efficiency (RUE). In alfalfa, at similar plant density, biomass production decreases due to wider row spacings (horizontal dimension of the canopy). Differential foliar attributes (multifoliate alfalfa cultivars and tall fescue ecotypes addition in mixtures) can change the vertical dimension of the canopy. On the other hand, spectral information allowed the development of accurate f PAR estimates, but it is less known the relationship between RUE and spectral indices as the photochemical reflectance index (PRI) and the solarinduced chlorophyll fluorescence (SIF). The general objective of this thesis was to study canopy structural factors effects on aerial biomass accumulation, and in the capacity of optical data to improve remote biomass estimation using the radiation model as theoretical framework. Variations in the horizontal dimension through row spacing (16 vs. 32 cm) and in the vertical dimension through cultivar foliosity (trifoliate and multifoliate) demonstrate a better performance of the multifoliate cultivar, that hold f PAR, Red : FarRed, leaf area index and RUE, and as a result aerial biomass production in both row spacings. In contrast, trifoliate cultivar had a reduced aerial biomass production in the wider spacing. Vertical variation in the canopy structure caused by tall fescue inclusion in the mixture resulted in similar aerial biomass stability in comparison with pure alfalfa, but through different mechanisms (lower f PAR and higher RUE). The RUE was estimated through the vegetation index SIF. Instead, the PRI was influenced by canopy cover and season and this may be related to the constitutive response (pigment content) and mainly canopy structure, which alter the relationship with photosynthesis. Contrasting, for the SIF a global relationship could be stablished independent of forage cover and less influenced by seasonality, probably due to a more direct association with photosynthesis. The information generated support an insightful understanding of structural variations, functioning and prospecting of forage canopies in temperate environments.