INIA INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS ESTACION EXPERIMENTAL REMEHUE ISSN 0716-6001 ····s.u2esi6fies··ae;~t11ti\18s. v ·efecto..en.la.fertilidad del suelo • INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS ESTACION EXPERIMENTAL REMEHUE BOLETIN TECNICO Nº 141 Sucesiones de cultivos y su efecto en la fertilidad del suelo Autor: Carlos Sierra B., lng. Agr., M.S. Comí té Editor: Sergio Gel is R., lng. Agr. Claudio Sandoval B., lng. Agr. Enrique Siebald Sch., lng. Agr. Humberto Navarro D., lng. Agr., M.S. Consultor Técnico: René Bernier V., lng. Agr., M.S. Editor: Sergio Cel is R., OSORNO, CHILE, FEBRERO 1989 lng. Agr. Foto portada: Fotografía: Rotación de cultivos, Pto. Varas, X Región Sergio Celis R. Valor Ejemplar: $ 350.Valor Suscripción anual: $ 3.500.- Autorizada su reproducción total o parcial, citando la fuente y autor. La publicidad de productos no implica recomendación de la Estación. Impreso en los Talleres Gráficos INIA. SUCESIONES DE CULTIVOS Y SU EFECTO EN LA FERTILIDAD DEL SUELO Carlos Sierra B.l Gustavo Meneses c.2 l. INTRODUCCION En la Décima Región la principal actividad desde el punto de vista de la superficie es la ganadería de tipo extensiva, con mantención y manejo de praderas de mediana a baja productividad, dominadas por especies como pasto miel (Holcus lanatus), chépica (Agrostis tenui) y pasto cebolla (Arrenaterium elatius), principalmente. En los suelos trumaos la deficiencia de fósforo es un problema permanente y los agricultores de la región tienen dos alternativas: o CQ rrigen la deficiencia de fósforo lentamente, fertilizando anualmente las praderas o corrigen la deficiencia en corto tiempo vía rotación de cultivos. El objetivo del presente boletín es entregar información experimental sobre el efecto de diferentes sucesiones de cultivos en la fer tilidad del suelo. 2. ANTECEDENTES GENERALES El tipo de rotaciones más utilizadas y que permiten corregir la grave deficiencia de fósforo (además de eliminar malezas) se presentan en el Cuadro l. 1 Ing.Agr., M.Sc., Programa Suelos y Ecología y Manejo de la Producción 2 Ing.de Ejec.Agrícola, Programa Transferencia Tecnológica Estación Experimental Reme~ue, INIA, Casilla 24-0, Osorno, Chile. 2 - Cuadro l. 1) 2) 3) Algunas rotaciones de cultivos más frecuentes empleada por los agricultores de la Décima Región Papa - trigo - pradera rotación corta y/o larga Remolacha - trigo - pradera rotación corta y/o larga Raps - trigo - pradera rotación corta y/o larga Este tipo de rotaciones bastante conservadora se adapta a las condiciones ecológicas de la zona, por ejemplo los cultivos de papa y remolacha pueden alcanzar un alto potencial de rendimiento, principalmente el cultivo de la papa. Por otra parte el trigo puede lograr altos rendimientos si se realiza un adecuado control de malezas y se man~ ja adecuadamente la parte sanitaria del cultivo (Septoria y puccinias). En general se puede señalar que la potencialidad productiva de la región es alta y en cultivos anuales es posible alcanzar rendimientos de 15 a 20 tons de m.s./ha. En praderas de rotación corta con tr~ bol rosado se han reportado rendimientos de 15 tons de m.s./ha. Goié (1968) y Teuber (1979). El tipo de rotaciones más frecuentes corresponde al cultivo de chacra (papa y/o remolacha) seguido del cereal (trigo) y el tipo de pr5!_ dera suele tener escasa identidad. Generalmente se roturan cuando su producción es muy baja (cuatro a cinco tons/ha de materia seca). Este tipo de rotación es de baja intensidad con dos años de cultivo durante 10 ó 12 años aproximadamente. Esta situación puede ser adecuada debido a las condiciones de alta pluviosidad del otoño e invierno, asociado además a suelos, en muchos casos, con fuertes pendientes. Sierra y Rodríguez (1985) estudiando el efecto de diferente manejo del suelo deter minaron una intensa pérdida de carbono y nitrógeno debido al contínuo cultivo del suelo como se aprecia en la Figura l, el cual se explica 3 - A 15 l. 2 /). J:i. 1.0 10 N Carbono • otal %e % Nitrógeno 0.5 o Figura l. 50 100 130 Tiempo 5 Años Variación del contenido de carbono y nitrógeno del suelo, según diferente tiempo de desmonte del bosque en la zona sur de Chile. 4 - principalmente por erosión, es decir, que la labranza del suelo en nuestra región debe considerar adecuadas prácticas de conservación del suelo. Además, no solo existen pérdidas de nutrientes, sino pérdidas de condiciones físicas como estructura del suelo, factor determinante de una ade cuada aireación del sistema suelo-planta. 3. ROTACIONES OE CULTIVO La información sobre rotaciones de cultivo o sucesiones de culti vo es escasa en nuestra región. Sin embargo, durante cuatro años, desde 1982 a 1986 se estudiaron secuencias de cultivos en un suelo Osorno (Andisol) de la Estación Experimental, utilizado con pradera permanente, con un 12% de trébol blanco (Cuadro 2). El trigo sembrado después de la pradera de producción media y sin fertilización, durante dos años, perm1 tió alcanzar 58 qqm/ha con trigo de primavera, fertilizado de acuerdo a la recomendación comercial de la zona. Cuando el suelo se manejó con una pradera de trébol rosado el rendimiento alcanzado por el trigo fue similar al logrado con la pradera natural. En el caso del monocultivo de trigo al cuarto año se observó daño por mal del pié (Gaeumannomyces graminis), sin embargo, los mayores rendimientos del trigo se lograron después de tres años de precultivo con chacra de papa y remolacha y con cultivos intercalados de avena y trigo. Son reconocidas las propiedades de buen cultivo de la avena para el trigo en la zona. Se estima que la avena no es húesped de hongos causantes de enfermedades radiculares. Después de tres chacras se logró un rendimiento alto debido al efecto residual de fósforo en el suelo y al control de malezas logrado con estos cultivos. 5 - Cuadro 2. Rendimiento de los diferentes cultivos en las distintas temporadas. qqm/ha Temporada Sucesión de cultivos Años 1 2 3 4 5 82 - 83 P.Natural 12 Avena+ TR+B 40 + 44 Trigo 46 Papa 210 Avena 53 83 - 84 P.Natural 37 TB + B 45 Trigo 30* Remolacha 590 Trigo 42 84 - 85 P.Natural 69 TR + B 80 Trigo 50 Papa 290 Avena 59 85 - 86 Trigo 58 Trigo 59 Trigo 40 Trigo 60 Trigo 64 TR = Trébol rosado B = Ba 11 i ca * Daño de pájaros Nota Rendimientos de praderas expresado como m.s. Los rendimientos de cereales con 14% de humedad. Papa y remolacha peso fresco. Avena+ TR +Bel lº año, el grano esta expresado en m.s. 3.1. Efecto de las sucesiones de cultivos sobre la fertilidad del suelo 3.1.1. Nitrógeno En la Figura 2 se presenta la variación del contenido de nitrógeno mineral en el suelo (NH4 + N03) durante las diferentes sucesiones de cultivo. Se aprecia una clara disminución del contenido de nitróg~ no en los suelos con rotaciones contínuas de cultivo como avena - trigo - avena - trigo y también en la rotación papa - remolacha - papa- trigo. 6 Avena - trigo - avena - trigo Papa - remolacha - papa - trigo P. natural - P. natural - P. natural -trigo Pradera T. rosddo + bal11ca 3 años - trigo Trigo - trigo - tr190 - trigo 55 50 45 40 N ppm 35 30 25 20 15 !O o Figura 2. "" 82 83 84 85 año Variación del contenido de N mineral en el suelo (0-20 cm) en las diferentes secuencias de cultivo. Sin embargo, en el monocultivo del trigo se observa una disminución mayor del contenido de nitrógeno mineral del suelo. Una posible explicación para esta mayor pérdida de nitrógeno del suelo sería la inmoviliza ción de nitrógeno por la paja de trigo incorporada después de la cosecha en cada temporada, sin embargo esta situación no es muy clara. Cabría esperar una mayor pérdida de nitrógeno en el suelo en la rotación papa - remolacha - papa - trigo, debido al mayor indice de cosechal de 1 Indice de Cosecha : Fracción cosechable y exportable de potrero, en papa se estima el 70%, en trigo el grano representa el 42% de la masa total producida. 7 estos cultivos que implicarían una mayor extracción de nitrógeno y además por el hecho de ser cultivos escardados, permitirían una mayor probabilidad de lixiviación profunda del nitrógeno. El suelo con la pradera de rotación corta y la pradera permane~ te mantiene un nivel más bajo de nitrógeno mineral disponible, siendo constante en el tiempo, con tendencia a incrementarse. Se podría expli car por el aporte de los residuos de la leguminosa. Esta disminución de nitrógeno más acentuada en suelos con cultivo más intenso ha sido r~ portada por Voroney (1981) por otra parte Sierra (1985 estudiando el efecto de diferente historial de manejo del suelo sobre la dinámica del nitrógeno determinó una menor capacidad de mineralización de los suelos con mayor número de años de cultivo. 3.1.2. Fósforo Las variaciones del contenido de fósforo disponible Olsen (extraído con bicarbonato de sodio), se presenta en la Figura 3 para tres sucesiones de cultivo. Se observa claramente el incremento mayor de fósforo en el suelo cuando se incluyen cultivos que se fertilizan con altas dosis de anhídrido fosfórico. Cuando se aplicaron 300 kg/ha de P205 anuales, el incremento de fósforo en el suelo, fue lineal desde 9 a 24 ppm lo que determinó una relación de 1 ppm de fósforo disponible por cada 75 kg/ha de P205 aplicado. Sin embargo, esta relación aumenta a 100 kg/ha de P205 para aumentar 1 ppm cuando se aplican 150 kg/ha de P205 anuales. Se estima como nivel adecuado para una pradera mixta 16 ppm de fósforo disponible, por lo tanto con dos o tres años de culti vo en los cuales se apliquen 600 unidades de P205 se podría corregir la deficiencia de fósforo y lograr establecer una pradera mixta de alta producción. Sin embargo, este tipo de praderas debe recibir una ferti lización anual de fósforo de mantención para mantener el nivel de fer tilidad adecuado para leguminosas. 8 P disponible ppm 24 / / 300* / 20 Pdpd- remo 1ac hd-pdpa- trigo 350 350 150 / / / 16 Avena-tr1go-avena-tr1go 150 * 150 150 150 12 -- - 8 -·-Prad. nat.-prad. nat.-prad. nad.-trigo 75 * 4 150 o 82 Figura 3. 83 84 85 Variación del contenido de P disponible en el suelo (0-20 cm) en las diferentes secuencias de cultivos. * Fertilización fosfatada aplicada al cultivo (kg/ha de P205) Finalmente, es interesante señalar que el suelo con pradera natural que recibió fertilización solamente el primer año y el último, disminuyó su disponibilidad de fósforo en el suelo. Sin embargo, cabe indicar que la pradera se manejó con corte y sin devolución de nutrie~ tes. Es probable que con pastoreo la disminución del contenido de fós foro del suelo sea menor debido al reciclaje de nutrientes por el gan~ do. 9 3.1.3. Potasio La variación del contenido de potasio de intercambio del suelo se muestra en la Figura 4. Este varió desde 280 ppm al inicio del ensayo y decreció ostensiblemente en la rotación con papa - remolacha papa - trigo, debido a la mayor extracción que realizan los cultivos de papa y remolacha. Por otra parte, la rotación en la cual se presentan los niveles más altos corresponde a la pradera natural durante tres años y finalmente trigo. En las otras rotaciones los niveles tienden a ser más estables en el tiempo. En general, se puede señalar que al intensificar el uso del suelo con cultivos de alto índice de cosecha (papa, remolacha) y exigentes en potasio, el nivel del suelo puede decrecer rápidamente. Sin embargo, esta situación es poco frecuente en la reali dad agrícola de la región. - 10 - Avena - trigo - avena - trigo Papa - remolacha - papa - trigo P.natural - P.natural - P.natural - trigo ___ Pradera T. rosado + ba 11 i ca 3 años - trigo Trigo - trigo - trigo - trigo 400 350 K intercamb. ppm 300 - 250 200 82 Figura 4. 83 ano Variación del contenido de K intercambiable en el suelo en las diferentes sucesiones de cultivo. 11 3.1.4. pH La actividad del ión hidrógeno en el suelo, expresada como el PQ tencial hidrógeno se observa en la Figura 5. Este varió en las diferentes rotaciones de cultivos, desde 5,3 a 5,8. En la rotación con pradera natural tres años y trigo, varió desde 5,3 a 5,7 y luego tendió a decrecer hasta 5,3. En general, se observa un incremento de los valores desde el primer año al segundo año para luego decrecer. La segunda etapa de disminución del pH se podría explicar por la acidificación generada por la mineralización de la materia orgánica lábil. Por otra parte, se observa una leve variación del pH en la sucesión de avena-trigo-avena-trigo y una tendencia similar se aprecia en el monocultivo del trigo. El incremento del pH al segundo año se explicaría por la incorpQ ración de los residuos orgánicos de la pradera al suelo, aumentando de esta forma la biomasa heterotrófica la que incrementa el nivel de NH4 Y como consecuencia el pH. El aumento de la acidez posteriormente se explicaría por la contínua nitrificación desde NH! a NOj en los años sucesivos, como se señaló anteriormente. 12 Avena - trigo - avena - trigo Papa - remo 1a cha - papa - trigo P. natural - P. natural - P. natural - trigo Pradera T. rosado •balllc• 3 a~os - trigo Trigo - trigo - trigo - trigo 5,8 5,7 5,6 5,5 pH 5,4 '' ~ 5,3 5,2 5,1 5,0 ---,----1----,82 Figura 5. 83 84 85 ano Variación del pH del suelo en diferentes sucesiones de cultivo. 13 3.1.5. - Materia orgánica En la Figura 6 se observa el contenido de materia orgánica del suelo. Con excepción del aumento del primero al segundo año, en general, no se observa variación significativa entre las diferentes rotaciones, fluctuando entre 15,5 y 18,5% de materia orgánica. Cabe señalar que la pendiente del suelo no supera el 1,5% y además el número de años de cul tivo no permite establecer una tendencia clara. Por otra parte, en todas las sucesiones de cultivos se incorporaron los residuos de cosecha, lo que permitiría mantener el tenor de materia orgánica del suelo. Sin embargo, es interesante señalar que a pesar de que no se observa disminución del contenido de carbono orgánico del suelo, sí se produce un m~ nor aporte de nitrógeno mineral por el suelo (Figura 2). Esto explica el hecho de que generalmente, el contenido de materia orgánica del suelo no es un buen índice de disponibilidad de nitrógeno debido a que existen diferentes estados de la materia orgánica en el suelo, Paul y Juma (1981). El aumento del contenido de materia orgánica del primero al segundo año se explicaría por la incorporación de la pradera al su~ lo que corresponde a 2,5 tons/ha de materia seca incluyendo raíces y pradera, talada con residuos de 5 cm de altura aproximadamente. Sierra y Rodríguez (1985). En términos generales, se puede concluir que después de cuatro años de diferentes sucesiones de cultivos se producen algunas variacio nes en la fertilidad química del suelo como : Disminución del contenido de nitrógeno mineral del suelo. - Aumento del contenido de fósforo disponible por efecto residual de la fertilización aplicada a los cultivos. Se logra corregir la deficiencia.de fósforo del suelo en mejor forma cuando se aplican 1150 kg/ha de P205 durante cuatro años. Sin embargo, con 150 unidades anuales de P205 durante el mismo período permite también corregir la baja disponibilidad de fósforo para lo- 14 grar un adecuado establecimiento del trébol blanco y trébol rosado (Trifolium repens y Trifolium pratense respectivamente). Se produce un incremento del pH del suelo del primer a segundo año de cultivo por incorporación de los residuos de la pradera al suelo por un incremento de la biomasa heterotrófica del suelo increméntan dose el nivel del NH4 , con el consiguiente aumento del pH. El contenido del K de intercambio disminuye ligeramente cuando se cultiva papa y remolacha. En el suelo con pradera natural, el nivel de potasio se mantiene más alto, y en general, en las rotaciones con cereales el nivel de potasio del suelo no decrece. En general, se puede concluir que el trigo después de pradera, de avena y de papas logra un rendimiento moderadamente alto. Sin embargo, el monocultivo del trigo presenta los rendimientos más bajos. 15 Avena - trigo - •vend - trigo Papa - remolacha - papa - trigo P. natural - P. natural - P. natural - trigo Pradera T. rosado + ba 11 i ca 3 años - trigo Trigo - trigo - trigo - trigo 19 18 17 i m.o. 16 15 1 82 Figura 6. 83 84 85 dOO Variación del contenido de materia orgánica (%) en las diferentes secuencias del cultivo. 16 - LITERATURA CITADA CAMPILLO, R. R. (1982). Efecto acidificante de las transformaciones de la urea en dos andisoles de la región de Los Lagos. Tesis Universidad Católica de Chile. M.Sc. P. 138. GOIC, M. L. (1968). Fertilización en establecimiento de praderas en cinco series de suelos de Osorno. Agr.Técnica Vol.28 Nº l. PAPADAKIS, J. (1970). Climas del Mundo . 1970. República Argentina. Editorial Buenos Aires PAUL, E. A. y JUMA, N. G. (1981). Mineralization and inmovilization of soil Nitrogen by microorganisms Terrestrial Nitrogen Cycles Ecol Bull (Stoch SIERRA, B. C. (1985). Efecto del manejo de los suelos en la mineralización de nitrógeno. Tesis Universidad Católica de Chile M. Se. P. 48. TEUBER, K. N. (1979). Informe Técnico Anual, Estación Experimental Remehue, Osorno, Chile. VORONEY, R. P.; J.A. VAN VEEN y E.A. PAUL (1981). Organic C dynamics in grassland soils. 2 Model validation and simulation of the long-term effects of cultivations and rainfall erosion . Canadian Journal of Soil Science 61:211-224.