dentificar la variabilidad dentro de un campo y gestionar los insumos para dar cuenta de esta variabilidad es uno de los principios subyacentes de la agricultura de precisión. Aunque la mayoría de los agrónomos reconocen que las poblaciones de malezas dentro de un campo generalmente son muy variables, ha habido relativamente poco esfuerzo para incorporar el conocimiento sobre las poblaciones de malezas en los planes de manejo de malezas. Este documento proporcionará una introducción a las características espaciales de las poblaciones de malezas y cómo podemos utilizar esta información para mejorar los programas de manejo de malezas.
Tipos de distribuciones espaciales
Se han utilizado tres tipos de distribuciones para caracterizar las poblaciones de malezas (Figura 1). En una disposición regular, cada maleza está espaciada equidistantemente de otra y la densidad de la maleza no varía a lo largo del campo. Este tipo de disposición rara vez ocurre excepto en campos mal manejados que tienen densidades de malezas uniformemente altas (> 10 malezas por pie 2). Con una distribución aleatoria, cada sitio en el campo tiene la misma probabilidad de ser ocupado por una maleza. La densidad de las malas hierbas varía a lo largo del campo, y el conocimiento de la densidad de las malas hierbas en un sitio de un campo no proporcionará información sobre la densidad de las malas hierbas en otro lugar dentro del campo. Las malezas con semillas arrastradas por el viento, como la cola de yegua, pueden aparecer en una disposición aleatoria, especialmente si la fuente de la semilla se encuentra a una distancia considerable del campo infestado. La disposición final y más común de las malezas es la distribución irregular o agregada. En esta situación, la densidad de las malezas varía ampliamente en el campo. La presencia de una maleza en un sitio aumenta la probabilidad de que haya maleza en un sitio cercano. La semilla arrastrada por el viento probablemente resultaría en una disposición irregular si la fuente de la semilla estuviera cerca del campo. En esta situación,
Causas de los arreglos de malezas irregulares
Cuando una persona observa un parche de malezas, una de las primeras preguntas que se hacen es «¿por qué hay más malezas en esa parte del campo?» Los parches de malezas en un campo pueden ser el resultado de la variabilidad del suelo, la introducción de semillas de fuentes externas o las prácticas de manejo de cultivos. En algunas situaciones, es fácil determinar el motivo de la presencia de las malas hierbas, como un salto del rociador o un bache donde la cosecha se ahogó a principios de la temporada. Sin embargo, en muchas situaciones es difícil explicar por qué las malas hierbas están presentes en una parte del campo pero no se encuentran en otra parte.
Las diferencias en las características del suelo en un campo pueden influir en las poblaciones de malezas directa o indirectamente. Un efecto directo sería una situación en la que una maleza se adapta mejor a crecer en un determinado tipo de suelo que otras, como un pH alto en comparación con un suelo de pH bajo. La mayoría de las malezas anuales se clasifican como colonizadoras, un grupo de plantas que se mueven rápidamente a áreas donde se ha alterado el suelo y se ha eliminado la vegetación anterior. En condiciones naturales, los colonizadores llenan un vacío en el ecosistema y luego son reemplazados rápidamente por tipos de vegetación más persistentes, como herbáceas perennes, arbustos y / o árboles. Por lo tanto, el requisito principal para las malezas anuales es el suelo desnudo, en lugar de una característica específica del suelo (textura, MO, equilibrio mineral, etc.).
Ocasionalmente se afirma que la presencia de una maleza es un indicador de una característica específica del suelo o un desequilibrio de nutrientes (Tabla 1). En la mayoría de los casos, estas declaraciones son un ejemplo de folclore inofensivo, pero ocasionalmente las personas intentan utilizar esta información para promover el uso de un producto para remediar un problema de suelo inexistente. Aunque las características del suelo pueden tener influencias sutiles sobre las poblaciones de malezas, si el suelo es una fuerza impulsora importante en la distribución de malezas en un campo, entonces probablemente el suelo esté lo suficientemente desequilibrado como para que las malezas no sean la principal preocupación del agricultor.
Cuadro 1. Especies indicadoras de las condiciones del suelo. Fuente: Ehrenfried E. Pfeiffer. 1970. Malezas y lo que dicen. Asociación de Agricultura y Jardinería Biodinámica. Kimberton, Pensilvania.
Característica del suelo Especies
Ácido hierba inteligente, fiebre de fregado, hawkweed
Salado bolso de pastor, cardo ruso,
Piedra de cal pennycress de campo, peppergrass de campo
Potasio alto trébol rojo, ajenjo, malva de pantano
Aunque ha habido una investigación considerable que analiza las relaciones entre las características del suelo y las poblaciones de malezas, la mayoría de los datos indican que la mayoría de las malezas anuales están adaptadas para crecer en cualquier suelo con características favorables para el crecimiento de los cultivos. Estudios más recientes que investigan los patrones espaciales de las malezas en campos completos han identificado algunas correlaciones entre los tipos de suelo y la densidad de las malezas que no se detectaron en estudios anteriores. Investigadores de la Universidad de Nebraska informaron que las hojas de terciopelo y el girasol eran más frecuentes en suelos con alta materia orgánica y una elevación relativa baja, mientras que los pastos anuales eran más comunes en los suelos de tierras altas y mejor drenados.
Los factores del suelo pueden tener un gran efecto en la aparición de malezas a través de impactos adversos en el crecimiento de los cultivos. La supresión del dosel de los cultivos aumenta los recursos disponibles para apoyar el crecimiento de malezas, particularmente las ligeras. Retrasar el desarrollo del cultivo durante un período relativamente corto al comienzo de la temporada de crecimiento (1-2 semanas) puede proporcionar a las malas hierbas una ventaja competitiva sobre el cultivo durante el resto de la temporada de crecimiento. En la mayor parte de Iowa, el drenaje deficiente del suelo sería la característica del suelo con más probabilidades de favorecer las malezas, aunque el pH alto puede ser un problema en ciertas asociaciones de suelos.
Las prácticas de producción de cultivos (labranza, aplicación de herbicidas, cosecha) pueden tener una gran influencia en la disposición espacial de las malezas en los campos. Estos parches suelen ser fáciles de identificar, ya que suelen estar orientados en la dirección de funcionamiento de la máquina. Los parches de malezas se pueden crear mediante: aplicación incorrecta de herbicidas, introducción de una nueva especie mediante maquinaria agrícola en la entrada de un campo, espacios entre pasadas de la sembradora o sembradora y propagación de semillas de malezas por la cosechadora. Los herbicidas ejercen más presión de selección sobre las poblaciones de malezas que cualquier otro factor y, por lo tanto, las diferencias en la actividad de los herbicidas en el campo, ya sea debido a suelos variables o aplicación desigual, pueden conducir a poblaciones de malezas agregadas. Un estudio en el centro de Iowa encontró que la característica del suelo más estrechamente asociada con las poblaciones anuales de malezas era la adsorción de herbicidas.
Estabilidad de los parches de malezas
El costo de obtener datos espaciales ha obstaculizado muchos aspectos de la agricultura de precisión, y las malezas plantean un problema particular debido a su naturaleza dinámica. Las características del suelo permanecen relativamente estables a lo largo del tiempo, por lo que se puede utilizar un mapa de las características del suelo durante varios años antes de que se requiera un nuevo muestreo. Dado que la distribución de malezas en un campo puede cambiar rápidamente, un mapa de malezas solo puede proporcionar información precisa para una o dos temporadas de cultivo. Aunque algunos estudios recientes han investigado si los parches de malezas permanecen en la misma parte de un campo de un año a otro, nuestra comprensión de esta característica de las poblaciones de malezas es limitada.
Los parches de malezas perennes tienden a ser más estables que los parches de malezas anuales. La mayoría de las malezas perennes que se encuentran en cultivos agronómicos se propagan principalmente por estructuras vegetativas (portainjertos, rizomas, estolones) en lugar de por semillas. Ejemplos de plantas perennes rastreras incluyen quackgrass, cáñamo aderezo, algodoncillo común y cardo de Canadá. Dado que la mayoría de los herbicidas utilizados en el maíz y la soja son marginalmente efectivos en las plantas perennes, estas malezas tienden a estar presentes en el mismo lugar dentro de los campos de un año a otro. La expansión del parche de plantas perennes es relativamente lenta ya que dependen del nuevo crecimiento de las estructuras de reproducción vegetativa. En un hábitat no perturbado durante un período de cuatro años, una sola plántula de algodoncillo común produjo un parche que consta de 56 tallos y cubrió 100 pies 2. La tasa de expansión del borde del parche para algodoncillo en este estudio fue de menos de 1,5 pies por año. La propagación de las plantas perennes a menudo se ve favorecida por la labranza, lo que da como resultado parches orientados en la dirección de operación del implemento.
Aunque las poblaciones anuales de malezas normalmente se agregan, los parches tienden a ser menos estables que los parches perennes. La investigación ha demostrado que la ubicación de los parches de malezas anuales dentro de un campo permanece relativamente estable de un año a otro, pero el tamaño del parche puede variar ampliamente. La gran capacidad de producción de semillas de muchas especies anuales es un factor importante que contribuye a la naturaleza irregular de las poblaciones de malezas. Aunque el banco de semillas de malezas fluctúa rápidamente en respuesta a las entradas y las pérdidas de semillas, la latencia de las semillas mantiene una fuente de nuevas infestaciones durante varios años. El potencial de movimiento de semillas de malezas permite que las anuales se propaguen más rápidamente que las perennes. Las especies de malezas con semillas que permanecen en la planta hasta la cosecha se pueden esparcir rápidamente por el campo mediante la cosechadora, mientras que las especies con semillas que se rompen antes de la cosecha se moverán con menos rapidez.
Las prácticas de manejo de malezas generalmente están dirigidas a especies anuales, por lo que la efectividad de las tácticas de control es un factor principal que influye en la distribución de las anuales en un campo. Se ha demostrado que los factores del suelo que afectan la actividad herbicida (adsorción, persistencia) influyen en la distribución de las malezas. La actividad herbicida también se ve influenciada por la densidad de las malezas, y es más probable que las malezas escapen al control en áreas con poblaciones altas. Este factor contribuye a la estabilidad de los parches, ya que las malezas que escapan al control producen semillas que aumentan el banco de semillas. Al año siguiente, es probable que las áreas con un gran banco de semillas tengan altas densidades de malezas y, por lo tanto, es más probable que las malezas escapen nuevamente del control en estas áreas. El tamaño del parche se reducirá en años con las condiciones climáticas favorables para la actividad herbicida,
Implicaciones de la distribución de malezas en el manejo de malezas
Uno de los objetivos de la agricultura de precisión es tomar mejores decisiones de manejo a través de una mayor comprensión de la variabilidad dentro de un campo. Aunque nuestra comprensión de los factores que impulsan las infestaciones de malezas ha mejorado mucho en los últimos años, aún no está claro el potencial de usar esta información para mejorar los programas de manejo de malezas.
Aunque los umbrales económicos no se han utilizado ampliamente para orientar las decisiones de manejo de malezas en maíz y soja, continúan los esfuerzos para mejorar estas herramientas para que sean más aceptadas. La mayoría de los umbrales económicos se basan en el supuesto de que las malezas se distribuyen uniformemente en el campo, mientras que esto rara vez ocurre en el campo. No tener en cuenta la distribución de malezas en el campo reduce la precisión de las predicciones de pérdida de rendimiento en las que se basan los umbrales económicos. Si una infestación irregular de malezas aumenta la pérdida de rendimiento esperada en comparación con una infestación uniforme, los modelos de umbral recomendarían dejar una infestación de malezas que podría resultar en pérdidas de rendimiento superiores al costo de control.
Las malas hierbas reducen el rendimiento de los cultivos principalmente al competir con el cultivo por recursos limitados (luz, agua, nutrientes, etc.). Una maleza aislada compite solo con las plantas de cultivo que se encuentran a cierta distancia. Por ejemplo, se descubrió que el berberecho común reduce el rendimiento de todas las plantas de soja a 20 pulgadas de su tallo. Si dos plantas de berberecho se encuentran a 20 pulgadas una de la otra, compiten por los recursos entre ellas (competencia intraespecífica) así como con las plantas de soja adyacentes (competencia interespecífica). Dado que la competencia entre las dos plantas de berberecho reduce su crecimiento, el impacto combinado de las dos malas hierbas en las plantas de cultivo adyacentes es menor que si las malas hierbas estuvieran fuera del área de influencia de la otra. Así, la misma cantidad de malezas en un campo causa menos pérdida de rendimiento cuando se presentan en una distribución irregular que si se distribuyen uniformemente por el campo (Figura 2). La competencia intraespecífica entre malezas en parches densos da como resultado estimaciones conservadoras de pérdidas de rendimiento cuando las predicciones se basan en densidades promedio de malezas, lo que reduce la probabilidad de que se subestime la verdadera pérdida de rendimiento de una competencia de malezas.
El conocimiento de la distribución de malezas en el campo crea una oportunidad para el manejo de malezas específico del sitio. Una forma potencial de utilizar esta información es mediante la aplicación de herbicidas de tasa variable (VRA). La premisa de VRA es que la tasa óptima de herbicidas varía a lo largo del campo y que la tasa óptima para un área específica se puede predecir basándose en la información conocida sobre el campo. Algunos de los factores que influyen en el rendimiento de los herbicidas incluyen las características del suelo (principalmente herbicidas aplicados al suelo), las poblaciones de malezas y las condiciones ambientales. El potencial de beneficios económicos con VRA varía según la importancia relativa de estos tres factores.
El impacto del tipo de suelo sobre la actividad herbicida está bien documentado. La mayoría de los herbicidas se adhieren a los coloides del suelo, y la porción del herbicida adsorbida a estos coloides no está disponible de inmediato para controlar las malezas. Las dosis de herbicidas aplicados al suelo se ajustan de forma rutinaria de acuerdo con el tipo de suelo presente en el campo. Tradicionalmente, la tasa se ha seleccionado con base en el tipo de suelo «promedio» encontrado en el campo. Sin embargo, con la tecnología actual es posible ajustar las tasas «sobre la marcha» de acuerdo con la variabilidad del suelo en el campo. Los fabricantes de herbicidas han desarrollado ecuaciones para calcular las tasas de herbicidas para una textura de suelo y materia orgánica específicas. Por ejemplo, la etiqueta Dual II MAGNUM recomienda aumentar la tasa en 0.1 pt / A por cada uno por ciento de aumento de materia orgánica en un suelo de textura media. Basado en esta información, en un campo típico de Iowa, la tasa Dual variaría en un 15-30% debido a cambios en la materia orgánica del suelo. Si bien esto puede parecer un cambio de tasa significativo, es relativamente pequeño según el nivel de precisión de la aplicación de herbicidas en cultivos de campo. El potencial de beneficios económicos con VRA según el tipo de suelo disminuye con la capacidad de respuesta de los herbicidas a los cambios del suelo.
El rendimiento del herbicida generalmente tiende a disminuir a medida que aumenta la densidad de malezas. Por lo tanto, el manejo de malezas podría hacerse más eficiente ajustando la tasa de herbicidas de acuerdo con los cambios en las poblaciones de malezas. El costo de recopilar los datos necesarios para mapear con precisión las poblaciones de malezas es un problema importante en este momento. En la mayoría de las situaciones, los métodos tradicionales utilizados para detectar plagas en los cultivos no permiten el desarrollo de mapas de malezas con suficiente detalle para basar los ajustes de la dosis de herbicida. La investigación actual está investigando el potencial del uso de sensores remotos para mapear poblaciones de malezas, reduciendo así el costo de recopilar esta información.
Si bien el efecto del tipo de suelo y la población de malezas en el desempeño de los herbicidas está bien documentado, también se sabe que las condiciones ambientales influyen fuertemente en el desempeño. Comprender la contribución relativa de estos tres factores es importante para determinar los beneficios potenciales de VRA. En estudios de ISU a finales de la década de 1980, la tasa de Dual necesaria para el control del 80% de la hierba de la taza varió de menos de 2 pts / A a más de 10 pts / A durante 6 años de investigación. Esta investigación se realizó en el mismo campo con poblaciones de cupgrass uniformemente altas, por lo que las diferencias en el medio ambiente fueron en gran parte responsables de la amplia gama de eficacia dual. Si el medio ambiente tiene una mayor influencia en la actividad herbicida que el tipo de suelo o la población de malezas, entonces puede haber poco beneficio económico, si es que hay alguno, para VRA.
Otra oportunidad para el manejo de malezas en un sitio específico es el uso de aplicaciones intermitentes. Debido a la naturaleza irregular de las poblaciones de malezas, muchos campos pueden tener grandes áreas libres de malezas. Las aplicaciones intermitentes permitirían al administrador rociar solo aquellas áreas del campo que están realmente infestadas. Se han utilizado dos enfoques para controlar los pulverizadores para aplicaciones intermitentes, mapas históricos de distribución espacial o el uso de sensores en tiempo real para detectar la presencia de malezas a medida que el pulverizador se mueve por el campo.
El uso de mapas históricos para dirigir la aplicación intermitente está limitado por el costo de obtener mapas precisos de la distribución de malezas dentro de los campos. El potencial de beneficio económico de este enfoque aumenta a medida que aumenta el porcentaje del campo libre de malezas. Investigadores de la Universidad de Nebraska mapearon intensivamente las malezas en una sección de 10 acres de un campo. Encontraron que el 59, 40 y 34% del área de muestreo no estaba infestada por girasol común, velvetleaf y cola de zorra, respectivamente. Aunque había grandes áreas del campo no infestadas por las especies individuales, cuando se superpusieron los mapas de las diferentes especies, había muy poca área libre de malezas en el campo. En esta situación, no habría ningún beneficio de la aplicación intermitente si el tratamiento que se estaba aplicando fuera un tratamiento de amplio espectro dirigido a las tres especies.
Los rociadores inteligentes utilizan sensores para detectar la presencia de malezas. Los sensores están conectados al pulverizador a través de una computadora y encienden y apagan el brazo o la boquilla dependiendo de si hay malezas o no. Se han comercializado rociadores inteligentes para su uso en terrenos en barbecho, donde pueden distinguir entre el suelo desnudo y el follaje de las plantas; sin embargo, los aspersores que pueden distinguir entre cultivos y malezas aún se encuentran en la etapa experimental. La ventaja obvia de esta tecnología es que elimina la necesidad de una exploración detallada y un mapeo de las poblaciones de malezas. Una aplicación lógica para estos rociadores sería para tácticas de control suplementarias dirigidas a las malezas que escapan a las tácticas de control primarias. Sin embargo, el bajo nivel de umbral para las malezas puede limitar el potencial de esta tecnología en el maíz y la soja. Existe una alta probabilidad de que el sensor no detecte las malezas que crecen bajo el dosel del cultivo y, por lo tanto, escapen al control. Estas malezas pueden ser las más competitivas con el cultivo debido a su proximidad a la hilera de cultivos.
Resumen
La naturaleza agregada de las poblaciones de malezas está bien documentada y nuestra comprensión de los factores que conducen al desarrollo de parches de malezas está aumentando. El objetivo de estudiar la estructura de las poblaciones de malezas es mejorar los sistemas de manejo de malezas. A corto plazo, el conocimiento sobre la variación espacial en suelos y malezas puede proporcionar beneficios en el área de aplicación de herbicidas de tasa variable. Si bien la influencia de los suelos y las poblaciones de malezas en el desempeño de los herbicidas se conoce desde hace mucho tiempo, la contribución relativa de estos factores en comparación con la influencia de las condiciones ambientales es poco conocida. Se requiere investigación adicional para determinar si el costo adicional de la aplicación de dosis variable está justificado considerando la gran influencia que tiene el clima en el desempeño del herbicida.
A largo plazo, la investigación actual sobre poblaciones espaciales de malezas puede proporcionar una mejor comprensión de las características del suelo que favorecen el desarrollo de parches de malezas. Esta información puede conducir a nuevos métodos de manipulación del suelo para crear un ambiente menos favorable para las especies de malezas. Si bien es poco probable que estas tácticas sean tan efectivas como la tecnología actual de herbicidas, podrían emplearse para mejorar la actividad de otras estrategias de control (herbicidas, cultivo, etc.).
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