ABSTRACT Agricultural science in Chile began in 1881 with the establishment of the Agronomic Station of the National Society of Agriculture (SNA). In this article we described the history and evolution of research and development (R+D) and human capital training in this field. The main research institution, in terms of territory coverage and human resources, is the Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA), along with five regional research centers, specialized in different aspect of agricultural science, and 20 schools of agriculture and 11 doctoral programs associated to different universities. Public investment in agricultural R+D is provided by the Ministry of Agriculture, Ministry of Science and Technology, Ministry of Economy and Regional Governments, reaching around US$200 million in the last decade. The number of researchers in agricultural science is ~ 40 per million of inhabitants (~ 800 in total). An average of 140 projects per year are financed in agriculture R+D by different funding agencies. The scientific productivity was estimated in ~ 0.45 articles (Scopus) per researcher. It is concluded that, although significant progress has been made the last decades, there is still a reduced number of researchers and insufficient investment to face urgent challenges of the agricultural sector in Chile.

ABSTRACT Drought is likely the main abiotic stress that affects wheat yield. The identification of drought-tolerant genotypes represents an effective way of dealing with the continuous decrease in water resources as well as the increase in world population. The aim of this study was to identify single nucleotide polymorphisms (SNP) associated with drought tolerance indices in wheat by using a genome-wide association study (GWAS) under fully irrigated and rain-fed conditions. The drought tolerance indices (i.e., Stress Susceptibility Index, Stress Tolerance Index, Tolerance Index and Yield Stability Index) were calculated based on grain yield, 1,000-kernel weight and kernels per spike. The association panel was genotyped using genotyping-by-sequencing (GBS). A total of 175 SNPs exhibited statistical evidence of association with at least one drought tolerance index, explaining up to 6 % of the phenotypic variation. Forty-five SNPs were associated with more than one tolerance index (up to 4 agronomic traits). Most associations were located on chromosome 4A, supporting the hypothesis that this chromosome has a key role in drought tolerance which should be exploited for wheat improvement. In addition, statistical analysis detected SNPs associated with tolerance indices in both growing seasons, providing information about genetic regions with stable effects under different environmental conditions. This GWAS experiment serves as one of the few studies on association mapping for drought tolerance indices in wheat, which could increase the efficiency of rain-fed and irrigated crop production.

The phytoextraction process implies the use of plants to promote the elimination of metal contaminants in the soil. In fact, metal-accumulating plants are planted or transplanted in metal-contaminated soil and cultivated in accordance with established agricultural practices. The objective of the present study was to evaluate the productivity and Cd phytoextraction capacity of white lupine (Lupinus albus L.) and narrow-leafed lupine (Lupinus angustifolius L.), as well as the effect on residual Cd concentration in the soil. Both species of lupines were grown at three CdCl2 rates (0, 1, and 2 mg kg-1), under three agroclimatic conditions in Chile in 2013. In the arid zone (Pan de Azúcar, 73 mm precipitation), narrow-leafed lupine production was significantly (P < 0.05) higher than white lupine (4.55 vs. 3.26 Mg DM ha-1, respectively). In locations with higher precipitation (Santa Rosa, 670 mm; Carillanca, 880 mm), narrow-leafed lupine DM production was slightly higher than in Pan de Azúcar, but white lupine was approximately three times higher. Total plant Cd concentrations in white and narrow-leafed lupine increased as Cd rates increased in the three environments, but they were much higher in narrow-leafed lupine than white lupine; 150%, 58%, and 344% higher in Pan de Azúcar, Santa Rosa, and Carillanca, respectively. Cadmium uptake (g Cd ha-1) and apparent recovery were also higher (P < 0.05) in narrow-leafed lupine in two environments (Pan de Azúcar and Carillanca). These results suggest that narrow-leafed lupine present higher potential as phytoremediation species than white lupine.

In dryland Mediterranean environments, the productivity of annual legumes is low during autumn and winter, with plant senescence typically beginning by the middle of spring because of low soil water availability. Therefore, the use of deep-rooted perennial legumes may provide an alternative to annual legumes in regions with a soil moisture déficit. We evaluated the germplasm of new perennial legumes with deep rooting systems in two field experiments in the interior drylands of central Chile. In experiment 1, sixteen genotypes of four perennial legume species, nine cultivars (cvs.) of Medicago sativa, two of Hedysarum coronarium, three of Lotus tenuis, and two of Lotus corniculatus were evaluated for three seasons (2012-2014). In experiment 2, eight additional genotypes from two perennial legume species (M. sativa and H. coronarium) were evaluated between 2013 and 2015. Additionally, sixteen cultivars and accessions of M. sativa were evaluated in raised beds, with nine from Australia, two from Spain, two from California and three of Andean origin. We evaluated plant survival, nodulation, plant height at the end of the winter period and temporal distribution of biomass production. The persistence of M. sativa cultivars was high (over 80% survival after three years), but only the lucerne produced high yields (8-11 Mg ha-1 in the third season). Significant differences for winter production were detected among the lucerne cultivars, associated with their winter activity class, but no differences were found in total biomass production. The persistence of L. tenuis, L. corniculatus and H. coronarium was poor, and the biomass production was low, most likely because rhizobia failed to persist. Based on these preliminary results on perennial legumes, lucerne has great potential as a forage crop in the interior drylands of central Chile. However, more research on rhizobial strains, nodulation, plant growth and biomass accumulation, and root distribution and water use, among other factors, is required to better understand the persistence of perennial legumes in rain fed environments.

En ambientes mediterráneos de secano, la productividad de leguminosas anuales es baja durante el otoño y el invierno, y la senescencia típicamente comienza a mediados de la primavera debido a la baja disponibilidad de agua en el suelo. Por lo tanto, el uso de leguminosas perennes con raíces pivotantes profundas puede proporcionar una alternativa a las leguminosas anuales en las regiones con un déficit de humedad del suelo. Se evaluó el germoplasma de nuevas leguminosas perennes con sistemas de raíces profundas en dos experimentos de campo en el secano interior de Chile central. En el experimento 1, se evaluaron dieciséis genotipos de cuatro especies de leguminosas perennes, nueve cultivares (cvs.) de Medicago sativa, dos de Hedysarum coronarium, tres de Lotus tenuis y dos de Lotus corniculatus, durante tres temporadas (2012-2014). En el experimento 2, se evaluaron ocho genotipos adicionales de dos especies de leguminosas perennes (M. sativa y H. coronarium) entre 2013 y 2015. Además, se evaluaron dieciséis cultivares y accesiones de M. sativa en bancadas, nueve de Australia, dos de España, dos de California y tres de origen andino. Se evaluó la supervivencia de la planta, la nodulación, altura de la planta al final del período de invierno y distribución temporal de la producción de biomasa. La persistencia de cultivares de M. sativa fue alta (más del 80% de supervivencia a los tres años), pero sólo la alfalfa produjo altos rendimientos (8-11 Mg ha-1 en la tercera temporada). Se detectaron diferencias significativas para la producción de invierno entre los cultivares de alfalfa, lo que estuvo asociado a la clase de actividad de invierno, pero no se encontraron diferencias en la producción total de biomasa. La persistencia de L. tenuis, L. corniculatus y H. coronarium fue pobre y la producción de biomasa fue baja, muy probablemente porque los rizobios no pudieron persistir. Sobre la base de estos resultados preliminares obtenidos en leguminosas perennes, la alfalfa tiene un gran potencial como cultivo forrajero en el secano interior Chile central. Sin embargo, se requiere de más investigación acerca de las cepas de rizobios, nodulación, crecimiento y acumulación de biomasa, la distribución de la raíz y el uso del agua, entre otros factores, para entender mejor la persistencia de las leguminosas perennes en ambientes de secano.

The absorption and partitioning of N is determined by its availability and demand during the various phenological stages of the crop. In two experiments conducted in rainfed areas of the Mediterranean climate region of central Chile, legume-wheat (Triticum aestivum L.) rotations were compared to oat (Avena sativa L.)-wheat systems (with and without applications of N fertilizer). The objective was to assess the contribution of legumes to the availability of soil N and N uptake by the wheat crop following grain legumes. N mineralization and uptake, N use efficiency (NUE), and N uptake efficiency (NUpE) by wheat were evaluated at different phenological stages in 2010. Synchronization existed between accumulated soil N mineralization and N uptake by the wheat. N uptake by wheat was higher in Experiment II (Andean foothill) than in Experiment I (interior dryland). Grain yields after legumes ranged 60-110% and 72-103% of yields in the fertilized cereal rotation (oat-wheat) in Experiments I and II, respectively. There was high correlation between soil N availability vs. grain yield (R² = 0.84 and 0.64) and N uptake vs. grain yield (R² = 0.55 and 0.64) for Experiments I and II, respectively. Rotations with lupine (Lupinus spp.) and field peas (Pisum sativum L.) showed high NUE and NUpE in Experiment I, and Experiment II in pea. The lowest NUE was after oats with N fertilizers. It is concluded that wheat cultivated in both agro-ecological areas after grain legumes or green manure was more efficient in N uptake and use than cereal, especially when the latter was fertilized.

Cereal grain yields have increased worldwide during the 20th century as a consequence of plant breeding, improved cultural practices and intensive use of inputs. However, there is evidence that there are differences in yield pattern evolution across countries and cereals. The purpose of this study was to compare trends in the yields of the most commonly produced cereals in Chile, namely wheat, oat, barley, maize and rice, to identify similarities in trends across crops and to estimate long-term growth rates in the yields and their changes over time. Data for wheat, barley, oat, rice and maize yields between 1929 and 2009 were obtained from the Chilean Oficina de Estudios y Políticas Agrarias (ODEPA). A first-order autoregressive (AR1) model with trend was applied to a time series analysis of yield data to estimate the relative rates of yield increase and short-run adjustments to yield progress. There was a break in the time series for wheat, barley and oat in approximately 1980. Following this break, the yields exhibited notable increases, with these three cereals reaching similar yields (4.4-4.7 ton ha-1 in the last decade). The long-term relative rate of yield was approximately 0.6-1% before the break (approximately 1980) and slightly less after the break. Rice yields decreased from the thirties to the sixties and have increased since then. The maize yield was very low before the sixties (< 2 t ha-1) but has since increased steadily, reaching an average of 10.8 t ha-1 in the last decade. Economic and agronomic changes that have taken place in the country explain the break observed in the cereal yield trends.

La producción de cereales de grano ha aumentado en todo el mundo durante el siglo 20, como consecuencia del mejoramiento genético de plantas, mejores prácticas de manejo y el uso intensivo de insumos. Sin embargo, hay evidencia de que existen diferencias en la evolución de los rendimientos entre países y especies de cereales. El objetivo de este artículo fue comparar las tendencias en los rendimientos de los cereales más importantes en Chile, es decir, trigo, avena, cebada, maíz y arroz,identificar las similitudes en las tendencias de los distintos cultivos y estimar las tasas de crecimiento de largo plazo de los rendimientos y los cambios en tiempo. Los datos correspondientes a trigo, cebada, avena, arroz y maíz entre 1929 y 2009 se obtuvieron de la Oficina Chilena de Estudios y Políticas Agrarias (ODEPA). El modelo de autorregresión de primer orden (AR1) fue utilizado para las series temporales de rendimiento de grano por hectárea, con el fin de estimar las tasas relativas de incremento de la producción y los ajustes de corto plazo en el progreso del rendimiento. Se encontró un quiebre en las series temporales para el trigo, la cebada y la avena en torno a 1980. Después de esto, los rendimientos mostraron fuertes incrementos, alcanzando los tres cereales rendimientos similares (4.4-4.7 t ha-1 en la última década). La tasa relativa a largo plazo de rendimiento fue de aproximadamente 0.6-1%% antes del quiebre (alrededor de 1980) y luego disminuyó ligeramente. La producción de arroz disminuyó de los años treinta a los años sesenta y luego se incrementó hasta el presente. En el maíz, el rendimiento fue muy bajo antes de los años sesenta (< 2 t ha-1), pero aumentó en forma constante hasta el presente, alcanzando un promedio de 10,8 t ha-1 en la última década. Los cambios económicos que se producen en el país pueden explicar los quiebres que se observan en las tendencias de los cereales.

Wheat (Triticum aestivum L.) is the major crop in terms of planted area and presents the largest distribution in the country covering a wide range of climatic regions. This study assesses the changes of various agronomic traits of winter wheat cultivars released in Chile between 1920 and 2000. A total of 117 winter accessions, representing 45 old and 72 modern cultivars were tested in a humid Mediterranean-type climate, with irrigation, in 2003. Old cultivars were those released before 1960 and modern ones were those released after 1960. Principal component (PC) analysis using 10 agronomic traits clearly separate modern from old cultivars of winter wheat. Comparing modern cultivars with old ones, plant height have been reduced by 25.6%, but others traits have increased, like harvest index (21.1%), number of grains per ear (42.6%), sedimentation value (103%), and grain hardness (32.0%). The variation in plant height was negatively correlated with harvest index (r = -0.30, p < 0.001). Grain yield, a trait not included in PC analysis, was highly correlated with the second PC (r = 0.81, p < 0.0001). Significant (p < 0.01) correlations were found between the year of release of cultivars and agronomic traits: plant height (r = -0.82), harvest index (r = 0.40), number of grain per ear (r = 0.69), sedimentation value (r = 0.64), and kernel weight (r = -0.46). Those correlations were mostly a consequence of absence or presence of dwarfing genes in the germplasm. Finally, the yield progress was calculated from yield data of yield trial with 15-25 cultivars and advanced lines of winter wheat tested almost every year from 1965 to 2001, showed no increase in yield between 1965 and 1975, but an increment of 246 kg ha-1 per year between 1976 and 1998, representing an annual increase of 2.6%.

El trigo (Triticum aestivum L.) es el cultivo más importante en Chile en términos de superficie sembrada y áreas geográficas en las cuales se siembra, cubriendo una gran diversidad de condiciones climáticas. Este estudio evaluó los cambios de varias características agronómicas de variedades de trigo de invierno liberadas en el país entre 1920 y 2000. Un total de 117 genotipos de trigos de invierno, que representa 45 cultivares antiguos y 72 cultivares modernos, se evaluaron en un clima húmedo de tipo mediterráneo, en condiciones de riego, en el año 2003. Los cultivares antiguos corresponden a aquellos liberados antes del año 1960 y los modernos a los liberados después del año 1960. Mediante un análisis de componentes principales (CP) usando 10 características agronómicas, permitió separar claramente los cultivares modernos de los antiguos. Al comparar los cultivares modernos con los antiguos se determinó que la altura de la planta se ha reducido un 25,6%, pero en otras características se produjo un aumento, como el índice de cosecha (21,1%), número de granos por espiga (42,6%), valor de sedimentación (103%) y la dureza del grano (32,0%). La variación en la altura de la planta se correlacionó negativamente con el índice de cosecha (r = -0,30, p < 0,001). El rendimiento de grano, una característica no incluida en el análisis de PC, estuvo altamente correlacionado con el segundo PC (r = 0,81, p < 0,0001). Correlaciones significativas (p < 0,01) se encontraron entre el ano de la liberación de los cultivares y las características agronómicas: altura de planta (r = -0,82), índice de cosecha (r = 0,40), número de granos por espiga (0,69), valor de sedimentación (r = 0,64), y peso del grano (r = -0,46). Estas correlaciones fueron en su mayoría una consecuencia de ausencia o presencia de genes de enanismo en el germoplasma. Finalmente el avance en rendimiento, calculado a partir de datos de rendimiento de ensayos en los que se probaron entre 15 y 25 cultivares y líneas avanzadas de trigo de invierno evaluados casi todos los anos entre 1965 y hasta 2001, no mostró ningún aumento en el rendimiento entre 1965 y 1975, pero sí un aumento de 246 kg ha-1 por año entre 1976 y 1998, lo que representa un incremento anual de 2,6%.

Wheat (Triticum aestivum L.) genetic improvement objectives include obtaining cultivars capable of expressing their maximum potential yield and quality in diverse environments. This make necessary to know and define the environment in which a variety can express its maximum potential yield and quality. The objective of this study was to assess which method is the most efficient to study cultivars response in multiple environments. For this, we analyze the adaptability, stability, and genotype x environment (GxE) interaction effect, grain yield, sedimentation, and wet gluten content of 13 spring wheat cultivars sown in six environments in the central-south and southern zones of Chile during two seasons. The data were analyzed by regression analysis, additive main effects and multiplicative interaction (AMMI), and the sites regression (SREG) model. By this was thus established that SREG analysis is the most efficient for this type of study since, in addition to analyzing stability, adaptability, and effect (GxE), it allows identifying the best cultivar. In this case, ’Pandora-INIA’ stands out by exhibiting the best yield (7.38 t ha-1), high sedimentation (36.95 cm³), and wet gluten (41.54%) indices in all the environments, and this positions it as a variety having both high yield and quality.

Dentro de los objetivos del mejoramiento genético del trigo (Triticum aestivum L.) figura la obtención de variedades capaces de expresar su máximo potencial de rendimiento y calidad en diversos ambientes. Por lo cual es necesario conocer y definir el ambiente en que una variedad puede expresar al máximo su potencial de rendimiento y de calidad. El objetivo de este trabajo fue determinar una metodología eficiente para analizar la respuesta de diversos cultivares de trigo a distintos ambientes. Para ello se analizó la adaptabilidad, estabilidad y la interacción Genotipo x Ambiente (GxE) de 13 variedades de trigo de primavera, sembradas, en seis ambientes de la zona centro sur y sur de Chile, durante dos temporadas, evaluando rendimiento de grano, sedimentación y contenido de gluten húmedo. Los resultados fueron sometidos a análisis de regresión, análisis de efectos principales aditivos e interacción multiplicativa (AMMI) y modelo de regresión de sitios (SREG), estableciendo que el análisis SREG es el más eficiente para este tipo de estudio, ya que además de analizar estabilidad, adaptabilidad y efecto (GxE), permite identificar cuál es la mejor variedad. ’Pandora-INIA’ presentó el mejor rendimiento (7,38 t ha-1), altos índices de sedimentación (36,95 cm³) y gluten húmedo (41,54%) en todos los ambientes, siendo la variedad que presenta en conjunto alto rendimiento y alta calidad.

Chilean dryland areas of the Mediterranean climate region are characterized by highly degraded and compacted soils, which require the use of conservation tillage systems to mitigate water erosion as well as to improve soil water storage. An oat (Avena sativa L. cv. Supernova-INIA) - wheat (Triticum aestivum L. cv. Pandora-INIA) crop rotation was established under the following conservation systems: no tillage (Nt), Nt + contour plowing (Nt+Cp), Nt + barrier hedge (Nt+Bh), and Nt + subsoiling (Nt+Sb), compared to conventional tillage (Ct) to evaluate their influence on soil water content (SWC) in the profile (10 to 110 cm depth), the soil compaction and their interaction with the crop yield. Experimental plots were established in 2007 and lasted 3 yr till 2009 in a compacted Alfisol. At the end of the growing seasons, SWC was reduced by 44 to 51% in conservation tillage systems and 60% in Ct. Soil water content had a significant (p < 0.05) interaction with tillage system and depth; Nt+Sb showed lower SWC between 10 to 30 cm, but higher and similar to the rest between 50 to 110 cm except for Ct. Although, SWC was higher in conservation tillage systems, the high values on soil compaction affected yield. No tillage + subsoiling reduced soil compaction and had a significant increment of grain yield (similar to Ct in seasons 2008 and 2009). These findings show us that the choice of conservation tillage in compacted soils of the Mediterranean region needs to improve soil structure to obtain higher yields and increment SWC.

En Chile, las zonas de clima mediterráneo se caracterizan por suelos altamente degradados y compactados por erosión, lo que requiere el uso de sistemas de labranza conservacionista para mitigar la erosión hídrica, así como incrementar el contenido de agua en el suelo. Se evaluó una rotación avena (Avena sativa L. cv. Supernova-INIA) - trigo (Triticum aestivum L. cv. Pandora-INIA) establecida bajo los siguientes sistemas conservacionistas: cero labranza (Nt), Nt + curvas de nivel (Nt+Cp), Nt + franjas vivas (Nt+Bh) y Nt + subsolado (Nt+Sb), las que fueron comparadas al sistema de labranza convencional (Ct), para evaluar su influencia en el contenido de agua en el suelo (SWC) en el perfil (10 a 110 cm profundidad), la compactación del suelo y su interacción con el rendimiento del cultivo. Las parcelas experimentales fueron establecidas 3 años seguidos (2007 al 2009) en un Alfisol compactado. Al final de la temporada, el SWC disminuyó 44 a 51% en los sistemas conservacionistas y 60% en el sistema convencional. El sistema de labranza y la profundidad tuvieron un efecto significativo (p < 0.05) en el SWC; Nt+Sb presentó un menor contenido de agua entre los 10 y 30 cm y similar al resto de los sistemas conservacionistas entre los 50 y 110 cm, sin embargo, superior a Ct. Aunque los sistemas conservacionistas mostraron un mayor SWC, la alta compactación afectó los rendimientos. Cero labranza + subsolado redujo la compactación del suelo e incrementó significativamente el rendimiento en grano (similar a Ct en las temporadas 2008 y 2009). Estos resultados nos muestran que la elección de un sistema conservacionista en suelos compactados de la región mediterránea, requiere mejorar la estructura del suelo para obtener mejores rendimientos e incrementar el contenido de agua en el suelo.

The seedling vigor of 80 barley recombinant chromosome substitution lines (RCSLs) was measured for selecting high seedling vigor genotypes. The RCSLs were derived from a cross between H. vulgare subsp. spontaneum and H. vulgare subsp. vulgare 'Harrington'. The work was carried out under greenhouse conditions during the summer of 2008. The experimental design was an alpha lattice with 3 replicates. In each replicate, 40 plants were established, distributed in eight polyethylene pots containing sand as substrate, which were fertilized an irrigated. The emergence of seedlings, number of leaves and shoots, dry matter of leaves, shoots and roots and leaf area of fully expanded leaves were measured. In addition, growth indices were calculated: emergence rate, leaf appearance rate, relative leaf expansion rate, relative growth rate (RGR), net assimilation rate (NAR), leaf area ratio (LAR) and the allometric coefficient (K) between root and shoot dry matter. All calculated indices varied significantly among genotypes (P≤0.05) and some RCSLs showed better early vigor associated traits than 'Harrington'. The dry matter accumulation 30 DAS (when the experiment ended) was significant and positively correlated with the RGR (r=0.61; P≤ 0.05) and NAR (r=0.41; P≤0.05). The K coefficient was negatively correlated with NAR (r=-0.40, P≤0.05). The genotypes with the greatest seminal vigor were the RCSLs 45, 92, 112 and 'Harrington', whereas the RCSLs 5, 19, 47 and 121 presented the lowest seminal vigor.

Se estudió el vigor seminal de 80 líneas recombinantes con sustitución de cromosomas (RCSLs), derivadas de la cruza entre H. vulgare subsp. spontaneum y H. vulgare subsp. vulgare 'Harrington'. El trabajo se realizó bajo invernadero durante el verano del 2008. Se usó un diseño experimental de alpha lattice con tres repeticiones. En cada repetición, 40 plantas de cada línea se establecieron en 8 macetas que contenían arena como sustrato. Se realizó 8 muestreos, en los que se evaluó emergencia de plántulas, número de hojas y tallos, materia seca de hojas, tallos y raíces y área foliar de hojas plenamente expandidas. Además, se calculó índices de crecimiento como tasa de emergencia, tasa de aparición de hojas, tasa relativa de expansión foliar, tasa de crecimiento relativo (TCR), tasa de asimilación neta (TAN), proporción de área foliar (PAF) y el coeficiente alométrico de la relación entre materia seca radical y aérea (K). Todos los parámetros variaron significativamente entre genotipos (P ≤ 0,05) y algunas RCSLs fueron superiores a Harrington. La acumulación de materia seca en el último muestreo se correlacionó significativa y positivamente con la TCR (r =0,613; P ≤ 0,05) y la TAN (r=0,414; P ≤ 0,05). El K se correlacionó negativa y significativamente con la TAN (r=-0,393; P ≤ 0,05). Los genotipos con mayor vigor seminal fueron las RCSLs 45, 92, 112 y Harrington; mientras que los con menor vigor seminal fueron las RCSLs 5, 19, 47 y 121.

Despite annual legume pasture are of great importance for dryland agricultural systems in Mediterranean environments, there are few studies of N2 biological fixation (NBF) reported in Chile. In this study the NBF of four annual legume species: subterranean clover (Trifolium subterraneum L.), yellow serradella (Ornithopus compressus L.), arrow-leaf clover (T. vesiculosum L.), and crimson clover (T. incarnatum L.) (Experiment 1), as well as seven mixtures of these species (Experiment 2) were assessed. The NBF was measured by the 15N natural abundance technique. The objective was to determine NBF in the legume species and in distinct mixtures used. The study was carried out in an Andisol of the Andean Precordillera located in the humid Mediterranean zone of Chile. Pasture was evaluated for biomass; and total N and natural abundance of 15N were analyzed in plant material samples. In Experiment 1 (monospecific legume species pasture), N derived from fixation ranged between 43 and 147 kg N ha-1 and where T. vesiculosum and T. subterraneum presented statistical differences (P ≤ 0.05) in connection with the other species. In the legume mixtures (Experiment 2), N derived by fixation varied between 97 and 214 kg N ha-1 where the 50-50 mixtures (T. subterraneum and O. compressus, or T. subterraneum and T. vesiculosum, respectively) had the highest N fixation. Fixed N ranged between 12 and 25 kg N t-1 DM, showing significant differences among mono and polyspecific legume species.

A pesar de la gran importancia que las praderas de leguminosas tienen en los sistemas agrícolas de secano en ambientes mediterráneos, existe muy poca información sobre la fijación biológica de N2 (FBN) reportada en Chile. En este estudio se evaluó la FBN en cuatro leguminosas forrajeras anuales: trébol subterráneo (Trifolium subterraneum L.), serradela amarilla (Ornithopus compressus L.), trébol vesiculoso (T. vesiculosum L.) y trébol encarnado (T. incarnatum L.) (Experimento 1), además de siete mezclas de estas especies (Experimento 2). La FBN se midió mediante la técnica de la abundancia natural de 15N. El objetivo fue determinar la FBN en las especies de leguminosas como en las diferentes mezclas. El estudio se llevó a cabo en un suelo Andisol, de la Precordillera Andina, localizada en la zona mediterránea húmeda de Chile. En la pradera se evaluó producción de biomasa y en submuestras se analizó N total y abundancia natural de 15N. En el Experimento 1, el N derivado de la fijación fluctuó entre 43 y 147 kg N ha-1; siendo T. vesiculosum y T. subterraneum los que presentaron diferencias estadísticas (P ≤ 0,05) con respecto a las otras especies en estudio. En las mezclas de leguminosas (Experimento 2) el N derivado de la fijación fluctuó entre 97 y 214 kg N ha-1; siendo las mezclas 50-50 (T. subterraneum - O. compressus y T. subterraneum - T. vesiculosum, respectivamente) los que presentaron la mayor fijación de N por ha. El N fijado fluctuó entre 12 y 25 kg N t-1 MS, presentando diferencias significativas entre especies de leguminosas mono y poliespecíficas.

The present review examines the main attributes and agronomic characteristics of arrowleaf clover (Trifolium vesiculosum Savi) and its incorporation into production systems in dryland areas of the Andean foothills of the humid Mediterranean climate zone of Chile. It is a new species of annual legume in Chile for light and medium textured soils. The root system can reach a depth of 1.5 m and its seeds have a high percentage of hardseedness (99.8%). It is an upright plant, with purplish-white flowers. The mature plant has large arrow-shaped leaves up to 50 mm long, often marked with a large white "V". Dry matter and seed production in the Andean foothills is high (3.9-8.8 t DM ha-1 and 700-900 kg ha-1, respectively), surpassing the productivity of sub clover (Trifolium subterraneum L.) cv. Mount Barker and crimson clover (Trifolium incarnatum L.). However, DM production in the second year was lower, possibly because the high percentage of hardseedness inhibited plant emergence. The phenological records and productive performance suggest that arrowleaf clover could contribute to improving pastoral production in dryland areas with annual rainfall levels of more than 800 mm, such as the Andean foothills in the central-southern region of Chile.

En la presente revisión se examinan los principales atributos y características agronómicas del trébol vesiculoso (Trifolium vesiculosum Savi) y su eventual incorporación a sistemas de producción en la precordillera andina de la zona de clima mediterráneo húmedo de Chile. Se trata de una nueva especie de leguminosa forrajera anual para suelos de textura liviana y media. El sistema radical puede alcanzar 1,5 m de profundidad y las semillas tienen un alto porcentaje de dureza seminal (99,8%). Es una planta de crecimiento erecto, flores de color blanco con una leve coloración púrpura. Las plantas adultas tienen grandes hojas con forma de flecha de más de 50 mm de largo, a menudo muestran una marca blanca en forma de "V". La producción de materia seca y de semillas en precordillera andina es alta (3.9-8.8 t MS ha-1 año-1), superando el rendimiento alcanzado por el trébol subterráneo (Trifolium subterraneum L.) cv. Mount Barker y el trébol encarnado (T. incarnatum L.). Sin embargo, la producción del segundo año puede ser inferior dado que el alto porcentaje de dureza seminal inhibe la emergencia de plantas ese año. Los antecedentes de fenología y comportamiento productivo sugieren que el trébol vesiculoso podría contribuir al mejoramiento de la producción pastoral en zonas de secano con precipitaciones anuales superiores a 800 mm, como en la precordillera andina de la zona centro-sur de Chile.

The production and sustainability of non-irrigated pastures in the Mediterranean climate region of central Chile is currently limited by the low diversity of valuable species and cultivars of annual forage legumes, able to persist in zones with highly variable annual rainfall, and low fertility or poorly drained soils. In this work, DM production, seed yield, hardseededness and pasture persistence were evaluated for cultivars of yellow serradella (Ornithopus compressus L.) and biserrula (Biserrula pelecinus L.), in field experiments conducted in the subhumid portion of the Mediterranean climate region of Chile. Burr medic (Medicago polymorpha L.) and sub clover (Trifolium subterraneum L.) were used as a reference plants. A remarkable DM production and seed yield were observed in biserrula (cvs. Mor96 and Casbah), and in some cultivars of yellow serradella (e.g. Madeira, Santorini); biserrula produced by far the largest number of seeds per m². As was expected for species that produce very high levels of hard-seeds, the regeneration of biserrula and serradella was low in second growing season, but plant density and productivity were high in the third growing season. The use of biserrula and serradela in monoculture or in mixture with other annual legumes, either in pasture-crop rotation or permanent pasture, would contribute to the improvement of the prevailing productive systems in the Mediterranean climate region of central Chile.

La producción y la sostenibilidad de las praderas de secano en la región de clima mediterráneo de Chile central están actualmente limitadas por la baja diversidad de especies valiosas y cultivares de leguminosas forrajeras anuales, capaces de persistir en zonas con precipitaciones anuales sumamente variables, y suelos de baja fertilidad o de mal drenaje. En este trabajo se evaluó la producción de fitomasa, producción de semilla, dureza seminal y la persistencia de cultivares de serradela amarilla (Ornithopus compressus L.) y biserrula (Biserrula pelecinus L.), en experimentos de campo conducidos en la región mediterránea subhúmeda de Chile. La hualputra (Medicago polymorpha L.) y el trébol subterráneo (Trifolium subterraneum L.) fueron utilizados como especies de referencia. La producción de fitomasa y de semillas fue considerablemente más alta en biserrula (cvs. Mor96 y Casbah), y en algunos cultivares de serradella amarilla (e.g. Madeira y Santorini); biserrula produjo el mayor número de semillas por m². Como era esperable en especies que presentan niveles muy altos de semillas duras, la recuperación de la pradera en el segundo año fue débil, pero la densidad de plantas y productividad fue alta en la tercera temporada de crecimiento. El uso de biserrula y serradela en monocultivo o en mezcla con otras leguminosas anuales, tanto en rotación con cultivos como en praderas permanentes, podrá contribuir al mejoramiento de los sistemas productivos en la región mediterránea de Chile central.

The coupled model of assimilation and stomatal conductance (A-g s) was evaluated to estimate leaf stomatal conductance of a drip-irrigated vineyard (Vitis vinifera L. cv. Cabernet Sauvignon) located in the Pencahue Valley (35°22’ S, 71°47’ W, 150 m.a.s.l.), Maule Region, Chile, during the 2003-2004 and the 2004-2005 growing seasons. Additionally, a calibration of the three parameters mesophyll conductance (g m), maximum specific humidity (Dmax) and coupled factor (f0) was applied on vines growing in 35 L pots. An infrared gas analyzer was used to calibrate and evaluate the A-g s which allowed simultaneous measuring of the leaf net CO2 assimilation (A) and stomatal conductance (g s) in 2 to 3 h intervals of time. The calibration indicated that the g m,, Dmax and f0 values were 1.15 mm s-1, 52.31 g kg-1 and 0.90, respectively. The validation in the drip-irrigated vineyard indicated that the A-g s model was able to estimate the leaf stomatal conductance with a root mean square error (RMSE) of 0.05 mol m-2 s-1, model efficiency of 61% and agreement index of 90%. The sensitivity analysis indicated that the A-g s model is affected considerably by the g m, Dmax and f0 parameterization.

Validación de un modelo para estimar la conductancia estomática de hojas en vides cv. Cabernet Sauvignon. El modelo acoplado de asimilación neta y conductancia estomática (A-g s) fue evaluado para estimar la conductancia estomática de hojas (g s) de un viñedo regado por goteo (Vitis vinifera L. cv. Cabernet Sauvignon) ubicado en el Valle de Pencahue (35°22’ S; 71°47’ O; 150 m.s.n.m.), Región del Maule, Chile, durante las temporadas 2003-2004 y 2004-2005. Además, se realizó una calibración de la conductancia del mesófilo (g m), valor máximo de humedad específica a saturación (Dmax) y el factor acoplado (f0) en vides creciendo en maceteros de 35 L. Para calibrar y evaluar el modelo A-g s se utilizó un analizador infrarrojo de gases, el cual permitió medir simultáneamente la asimilación neta (A) y la conductancia estomática (g s) en intervalos de tiempo de 2 a 3 h. La calibración indicó que los valores de g m, Dmax y f0 fueron de 1,15 mm s-1; 52,31 g kg-1 y 0,90 respectivamente. La validación en el viñedo regado por goteo mostró que el modelo A-g s fue capaz de estimar la conductancia estomática con una raíz del cuadrado medio del error (RMSE) de 0,05 mol m-2 s-1, una eficiencia del modelo de 61% y un índice de acuerdo de 90%. El análisis de sensibilidad indicó que el modelo es considerablemente afectado por la parametrización de g m, Dmax y f0.

With the objective of evaluating and selecting cover crops to improve soil management in vineyards (Vitis vinifera L.) cv. Cabernet Sauvignon, five cover pastures were evaluated: a) control without vegetation; b) control with spontaneous vegetation; c) legume mixture of early maturing cultivars of subterranean clover (Trifolium subterraneum L.) and burr medic (Medicago polymorpha L.); d) legumes mixture of late maturing cultivars of subterranean clover and balansa clover (T. michelianumSavi); and e) legumes mixture of late maturing cultivars and annual ryegrass (Lolium rigidum Gaud.). The study was conducted at Cauquenes Experimental Center, Agriculture Research Institute (INIA), over two seasons, 2005-2006 and 2006-2007. The experimental design was randomized blocks with four replicates. The three pasture mixtures had a good establishment and achieved high populations. Biomass production was significantly higher (P ≤ 0.05) in the mixtures with late maturing cultivars of subterranean clover and balansa clover, compared to the mixture of early maturing cultivars of subterranean clover and burr medic (2.3 to 4 t DM ha-1 yr -1 and 5.3 to 6.2 t DM ha-1 yr-1 in the first and second year, respectively). The contents of N, P and K in the biomass of the cover crops were higher (P ≤ 0.05) than those covers with spontaneous species, which allowed for increasing the content of available N in the soil. As well, higher contents of K and P were detected in the soil. The over crops exercised an important detrimental effect on the population of the spontaneous species that grow in the inter-rows of the vineyard.

Con el objetivo de evaluar y seleccionar cubiertas vegetales como cultivos entre hileras, para mejorar el manejo del suelo en un viñedo (Vitis vinifera L.) cv. Cabernet Sauvignon, se evaluaron cinco cubiertas: a) testigo sin vegetación; b) testigo con vegetación espontánea; c) mezcla de leguminosas de cultivares precoces de trébol subterráneo (Trifolium subterraneum L.) con hualputra (Medicago polymorpha L.); d) mezcla de cultivares tardíos de trébol subterráneo con trébol balansa (T. michelianum Savi); e) mezcla de leguminosas tardías con ballica anual (Lolium rigidum Gaud .) El ensayo se realizó en el Centro Experimental Cauquenes del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA), durante dos temporadas, 2005-2006 y 2006-2007. El diseño experimental fue bloques al azar con cuatro repeticiones. Las tres mezclas forrajeras se establecieron adecuadamente y lograron altas poblaciones. La producción de biomasa fue significativamente más alta (P ≤ 0,05) en las mezclas de tréboles tardíos y trébol balansa, respecto de la mezcla de tréboles subterráneos precoces y hualputra (2,3 y 4 t MS ha-1 año-1 y 5,3 y 6,2 t MS ha-1 año -1 en el primer y segundo año, respectivamente). Los contenidos de N, P y K en la biomasa de las cubiertas fueron mayores que en las cubiertas de especies espontáneas, lo que incrementó el contenido de N disponible en el suelo. Se encontró un mayor contenido de K y P en el suelo. Las cubiertas ejercieron un efecto detrimental sobre la población de las especies espontáneas o malezas que crecen en la entre hilera del viñedo.