Seccion 4A

AGRO 6505 - Fertilidad de
Suelos Avanzada
4- Calibración de pruebas de suelo
1
Bosquejo
4-1 Correlación
4-2 Calibración de una prueba de suelo
4-3 Procediemiento de calibración
4-4 Ejemplo del proceso de calibración
4-5 Ejemplos de análisis de suelo
2
1
4-1 Correlación de una prueba de
suelo
• Significa el grado de asociación entre el valor numérico de la
prueba de suelo y un indicador agronómico (rendimiento,
concentración en la hoja indicadora, concentración en la
planta, extración de nutriente)
3
4-1.1 Selección de la solución extractora
• El análisis de suelo extrae parte de lo que está en la
solución (I) y parte de lo que está en reserva (Q)
• Se extrae el(los) elemento(s) con una solución extractante y
se asume que esa concentracion (o una fracción de estas)
es la que está disponible para la planta
• “La solución extractante estima la capacidad del suelo para
suplir el nutriente en cuestión por medio de métodos
químicos” – pero esto puede ser malinterpretado
4
2
• Una solución extractora será eficiente o adecuada cuando
valores altos de extracción correspondan también a niveles
altos de absorción del elemento por la planta y vice versa
• Para cuantificar el grado de asociación se utilizan los
parámetros estadísticos de correlación (r) o regresión (r2)
• r - medida de la fuerza de la relación entre una variable
independiente (x) y otra dependiente (y)
• r2 da la proporción de la variabilidad en los valores de y
que pueden ser explicados por la variacion en (predecir y
basado en un valor de x)
5
0.35
Mg hoja (%)
Nivel Crítico
0.30
448
280
C
0.25
0.20
0.15
Irizarry et al., 1990
Banana (Irizarry, et al., 1990)
0.10
1.5
56
2.0
1682.5
3.0
280
3.5448
4.0
Mg int. (cmol (+)/Kg)
3
0.35
Nivel Crítico
0.30
N
Mg hoja (%)
0.25
0.20
0.15
Irizarry et al., 1990
0.10
Banana (Irizarry, et al., 2000)
Plot 2 Upper Specification
0.05
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
Mg int. (cmol (+)/Kg)
• El extractante remueve o extrae la forma de nutriente que
la planta utiliza
• La habilidad de la solución extractora para extraer un nutriente
en las cantidades que estén relacionadas al requisito del
cultivo dependerá de las reacciones que controlan la
disponibilidad de los nutrientes
• Ejemplo:
• Extracción de K, Ca y Mg intercambiable con 1M de
acetato de amonio (NH4OAc)
• Extracción de P con Bray-1
8
4
4-1.2 Metodología para hacer una
correlación de una prueba de suelo
1.
2.
3.
4.
5.
Se utilizan diferentes suelos con características fisicoquímicas y niveles contrastantes de x nutriente
(Alternativa: Un suelo con niveles contrastantes de x
nutriente)
Se coloca el material de suelo en macetas o tiestos.
Se siembran plantas indicadoras y se dejan crecer.
Medición de rendimiento, análisis foliar (% N o P)
utilización de nutrimento (mg N o P/g planta)
Correlacionar la cantidad de nutrimento extraído con la
respuesta del cultivo al nutrimento añadido (medido como
rendimiento, concentración de nutrimento y extracción=
9
4-2. Calibración de una prueba de
suelo
4-2.1. ¿Qué es una prueba de suelo?
• Es una medida de la concentración química o forma biodisponible para la planta
• Debe guardar relación con la cantidad utilizada por la planta
• Valores numéricos no necesariamente guardan relación a la
cantidad del elemento disponible para la planta
• La prueba debe:
• Identificar el grado de suficiencia o insuficiencia del
elemento
• Conducir a identificar cuanto del elemento debe ser
aplicado si es deficiente
10
5
4-2.2. ¿Qué es el proceso de calibración?
• Es el proceso de determinar la relación cuantitativa continua
entre la prueba de suelo y
• El rendimiento
• El requerimiento nutricional (cuanto hay que aplicar si es
deficiente)
• Envuelve dos relaciones principales:
• Relación entre el valor de la prueba de suelo y la
respuesta del cultivo (absoluta o relativa)
• Relación entre el valor de la prueba de suelo y el nivel de
aplicación del elemento para obtener el rendimiento
máximo
11
4-2.3. Requerimiento nutricional “crop
nutrient requirement”
• La cantidad total del nutriente (lbs/acre o kg/ha) que
necesita el cultivo durante su crecimiento para producir un
rendimiento óptimo
• Puede venir de diversas fuentes (suelo, aire, agua,
fertilizantes, enmiendas organicas)
• Lo que extrae se ha asociado al requisito nutricional...pero
no lo es
• Porque lo que extrae no necesariamente es lo que
necesita (consumo superfluo)
• Se determina por medio de pruebas de campo que miden
la respuesta del cultivo a diferentes niveles de nutriente
añadido
• Nivel crítico en el suelo: La concentración de un nutriente
extraíble por encima del cual una respuesta del cultivo a la
adición del nutrimento no es esperada
12
6
Ejemplo para determinar el requerimiento
nutricional
• Suelo con K extraíble bajo:
• Se espera que el suelo supla muy poco K al cultivo y que
casi todo el requerimiento nutricional del cultivo lo supla el
fertilizante
• El requerimiento nutricional es equivalente al nivel de
fertilizante por encima del cual no hay aumentos
significativos en rendimiento
• Si existen datos de varios suelos entonces se pueden
realizar estimados confiables de los requerimientos
nutricionales
• Pero el requerimiento nutricional puede variar entre
localidad, época, variedad, densidad de siembra, etc..
13
4-3. Procedimiento de calibración
Procedimiento de calibración (parte A):
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Escoger varios sitios basado en los suelos mas
importantes
Cada sitio debe tener niveles contrastantes del nutriente (o
crearlo)
Para cada sitio, asegurar que los demas nutrientes no son
limitantes
Evaluar concentración del tejido, rendimiento, calidad del
fruto etc..
Relación entre análisis de suelo y rendimiento
Establecer nivel crítico en suelo
14
7
Procedimiento de calibración (parte B):
1.
2.
3.
4.
5.
Para cada sitio aplicar niveles contrastantes del nutriente
Para cada sitio, asegurar que los demas nutrientes no son
limitantes
Evaluar concentración del tejido, rendimiento, calidad del
fruto etc..
Relación entre nivel de aplicación y rendimiento
Relación entre análisis de suelo y nivel de aplicación
necesario para maximizar el rendimiento
15
4-3.1 Sitios
• Se trata de escojer sitios con niveles altos y niveles bajos
del nutrimento a considerarse
• Como alternativa se pueden crear los niveles nutricionales
en un suelo
• Se establecen las parcelas (basado en las características
del suelo(s))
• Se toma una muestra de suelo de cada parcela
• Tradicionalmente se meustrea a una profundidad de 0-15
cm (aquí hay una mezcla de tradición y conveniencia).
Para elementos móbiles, es util el muestreo mas profundo.
• No necesariamente importa el historial previo del predio.
Lo que nos interesa tener un rango razonable en valores
de la prueba de suelo
16
8
4-3.2 Aplicación de niveles y crecimiento
de la planta
• Debe ser realizado bajo condiciones de campo siguiendo
las mejores prácticas de cultivo, control de plagas, riego,
fuente y localización del fertilizante (pero que no sean
irreales)
• El cambiar prácticas de manejo hace que el proceso de
calibración esté en un proceso de reevaluación continua
• Otros factores ambientales no deben ser limitantes
• Para cada sitio aplicar de cuatro a seis niveles del nutriente
17
4-3.3 Evaluación de la respuesta de la
planta
• Dependiendo del cultivo es que se escoje el parametro de
interes. Estudios experimentales comunmente miden otros
parametros que son concentración en el tejido, area foliar
etc. Estos no son indicadores directos del rendimiento de la
planta y no se deben usar directamente para efectos de
calibración.
• Valores de rendimiento pueden ser convertidos de su unidad
original a % rendimiento relativo (RRmax)
• Para cada prueba de niveles de nutrimento hay que
establecer cual es el rendimiento máximo. Luego expresar
el resultado en terminos de porcentaje del rendimiento
máximo
• RR = (R con nivel Yde nutriente aplicado/ Rmax)*100
18
9
4-3.4 Relación RR con prueba de suelo:
• Cada ensayo tiene un valor de prueba de suelo (x), Rx, Rmax,
y RR
• Al unir muchos experimentos con suelos similares se
obtienen varios puntos en la gráfica.
• Al aumentar el valor de la prueba de suelo el RR se
aproxima a 100, el cual representa el nivel de la prueba de
suelo donde no hay diferencia en rendimiento entre el suelo
fertilizado y el no fertilizado.
• Nivel crítico – esto ocurre generalmente cuando el RR llega
a 90-95%. Esto representa el nivel de la prueba de suelo
donde no hay respuesta a la fertilización.
19
4-3.4 Relación RR con prueba de suelo:
• Establecimiento de categorías (niveles) de suelo:
• Un nivel bajo se define como el nivel en el suelo en el cual
la probabilidad de obtener una respuesta al incremento del
nutrimento es 50 % o mas.
• Un nivel mediano es uno entre el nivel bajo y el alto, y limité
máximo es el nivel nivel crítico
• Un nivel alto representa uno en el cual se espera una
respuesta al incremento del nutrimento menos del 10 % del
tiempo.
20
10
4-3.5 Tipo de suelo y disponibilidad de
nutrimentos:
• El hecho de que una variedad de un cultivo responde
igual a la aplicación de un nutrimento en un suelo y
diferente en otro ha sido uno de los problemas en
calibración. El tipo de suelo afecta la respuesta a un nivel
de suelo dado por:
• Diferencias en CIC, capacidad amortiguadora
• Mineralogía (tipo de arcilla)
• Una estrategia es agrupar los suelos por categorias. Si
esto no es posible entonces hay que buscar un método de
extracción distinto
21
4-4. Ejemplo, calibración de la prueba
de P
Prueba
Rendimiento a
nivel 0
RendiRendimiento miento
máximo relativo
Nivel de
aplicación para
obtener rend.
Max.
(ppm-P)
mt/ha
mt/ha
kg/ha
1
4
14.3
26
55
80
2
6
12
24
50
75
3
10
14.3
22
65
60
4
12
22.5
30
75
50
5
18
35.72
38
94
25
6
25
25
25
100
15
7
30
25
26
96
10
8
20
22.54
23
98
20
Sitio
%
22
11
Relacion entre la prueba de suelo y el rendimiento maximo obtenido en cada
localidad.
40
Rendimiento maximo (mt/ha)
Rendimiento maximo (mt/ha)
35
30
25
20
15
10
5
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Prueba de P (ppm P)
23
Relacion entre el analisis de suelos y el rendimiento relativo
120
Rendimiento relativo (%)
100
Rendimiento relativo (%)
Poly. (Rendimiento relativo
(%))
Poly. (Rendimiento relativo
(%))
y = -0.0963x2 + 5.2549x + 27.665
R2 = 0.9459
80
60
40
y = -0.008x3 + 0.3109x2 - 0.6381x + 49.459
R2 = 0.9792
20
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Prueba de P (ppm p)
24
12
Nivel de aplicacion para obtener rendimiento maximo
90
Nivel de aplicacion(kg P2O5/ha
80
70
y = 0.0912x2 - 5.9752x + 106.21
R2 = 0.9883
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
Prueba de suelo (ppm P)
25
Modelo conceptual del significado del
análisis de suelos (perspectiva agronómica)
100
Rendimiento relativo (%)
90
80
70
60
50
40
Alto
30
Mediano
20
Bajo
10
0
0
10 20 30 40 50 60 70 8
Bray 1 P (mg/kg)
26
13
27
Respuesta de plátanos a Mg en el
suelo (Martínez et al., 2004)
120
110
Relative Yield (%)
100
90
80
70
60
Experimental data
Cate & Nelson model
y = a - b* exp(-cx)
50
40
0
0.66
1
2
3
4
5
6
7
Soil Mg (cmol(+)/Kg)
28
14
Categoría
Interpretación
Recomendación (RF)
=
Bajo
50 a 75% del potencial de rendimiento es esperado
sin la adición del nutrimento. Siempre se espera un
aumento en rendimiento con la aplicación de
nutriente.
requisito del cultivo +
aumentar el nivel del
suelo
Mediano
75 a 100% del potencial de rendimiento es esperado
sin la adición del nutrimento. Se espera un aumento
en rendimiento con la aplicación de nutriente.
requisito del cultivo +
aumentar el nivel del
suelo moderadamente
Alto
100% del potencial de rendimiento es esperado sin la
adición del nutrimento. No se espera un aumento en
rendimiento con la aplicación de nutriente.
mantener el nivel del
suelo
• Recomendación fertilización (RF)
• Requisito nutricional (RN) = Respuesta máxima a la aplicación de
nutrimento
• Requisito extracción (RE) = Cantidad máxima que puede extraer un
29
cultivo
Categoría
Interpretación
Recomendación (RF) =
Bajo
50 a 75% del potencial de rendimiento es esperado
sin la adición del nutrimento. Siempre se espera un
aumento en rendimiento con la aplicación de
nutriente.
1x * RN
1x  2x * RE
Mediano
75 a 100% del potencial de rendimiento es esperado
sin la adición del nutrimento. Se espera un aumento
en rendimiento con la aplicación de nutriente.
0.5x  0.75x * RN
1x  1.25x * RE
Alto
100% del potencial de rendimiento es esperado sin
la adición del nutrimento. No se espera un aumento
en rendimiento con la aplicación de nutriente.
0 x  0.5x * RE
(considerar lo que se
remueve del suelo)
•
Recomendación fertilización (RF)
•
Requisito extracción (RE) = Cantidad máxima que puede extraer un cultivo
•
Requisito nutricional (RN) = Respuesta máxima a la aplicación de
nutrimento
30
15
Objetivos de una buena prueba de suelo
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Debe ser rápida, reproducible y barata.
El valor numérico no es la cantidad absoluta disponible para
la planta, si no que sirve para para proveer un índice de la
disponibilidad del nutriente
El valor numérico debe categorizarse en niveles de
disponibilidad (niveles bajos, medianos, altos)
El índice debe relacionarse al rendimiento
El índice debe tener una relación cuantitativa con requisito
nutricional del cultivo
El índice debe relacionarse a una probabilidad de que haya
respuesta o no al suministro del nutriente (conducir a la
recomendación de abonamiento)
31
Ventajas y desventajas de usar esta
metodología:
• Aunque el valor del análisis de suelo y la respuesta del
cultivo están relacionadas, esta relación no es absoluta
• El análisis de suelos es una pieza de información entre
otras
• La calibración no es exacta debido a la complejidad del
sistema biológico y existe un rango de incertidumbre
• Ejemplo, un análisis de suelo con 7 ppm P se interpreta
igual que otros análisis que estén entre 0 y 10 ppm P
(categoría baja)
• Cuando el análisis de suelos cerca de los límites
categóricos existe incertidumbre
32
16
Ventajas y desventajas de usar esta
metodología:
• Existe una base teórica muy elaborada que sirve de
trasfondo
• Una gran parte del trabajo experimental no se ha
realizado en PR
• Aun con todos los mejores datos disponibles, las
recomendaciones de fertilización son una mezcla de
ciencia y arte
33
Metodología para el método de
suficiencia (consultoría)
1.
2.
3.
Escoger el cultivo y sitio
Realizar un análisis de suelos
Establecer el requisito nutricional del cultivo (literatura,
experiencia previa)
Categorizar el valor numérico en bajo, mediano, o alto.
Determinar si esta por encima o por debajo del nivel crítico
Recomendar la cantidad de nutrimento a aplicar basado
en la totalidad o una porción del requisito nutricional del
cultivo.
4.
5.
6.
–
En Puerto Rico los niveles críticos y las categoría de los análisis de
suelos para P, K, Ca, y Mg se han establecido por consenso (Tabla
23, en Muñiz Torres, 1992). Otros análisis pueden ser utilizados
como diagnóstico como por ejemplo, materia orgánica, nitrógeno
total, S, micronutrimentos.
34
17
Guía para la interpretación de análisis de
nutrientes en suelos
Nivel en el suelo1
Nutrimento
N total (%)
Bajo
Mediano
Alto
< 0.1
0.1 – 0.2
> 0.2
< 10
10 - 20
> 20
P Olsen (ppm)
< 12
12 - 35
> 35
Ca (cmolc
<3
3-6
>6
Mg (cmolc/kg)
< 1.5
1.5 – 2.5
> 2.5
K (cmolc/kg)
< 0.2
0.2 – 0.4
> 0.4
0 – 2.5
2.6 – 4.5
> 4.5
P Bray 1
(ppm)2
/kg)3
Fe
(ppm)4
Mn (ppm)
< 1.0
Zn (ppm)
0 – 0.5
Cu (ppm)
< 0.2
> 1.0
0.6 – 1.0
> 1.0
> 0.2
1 Nivel bajo, mediano y alto significa una probabilidad alta, mediana y baja para encontrar respuesta al suministro del
nutrimento.
2 Niveles de P extraíbles por pruebas de Bray I y Olsen bicarbonato. Fuente Muñiz Torres, 1992.
35
3 Niveles de cationes básicos extraíbles (Ca, Mg, K) con NH4OAc. Fuente Muñiz Torres, 1992.
35
4 Niveles para micronutrimentos (Fe, Mn, Zn, y Cu) extraíbles con DTPA. Fuente Havlin et al. 2005.
4-4. Ejemplos de análisis de suelos
36
18
37
38
19
39
Para mas información, pueden ver la
siguiente presentación
Sotomayor Ramírez, 2014. Fundamentos para el manejo práctico de
nutrientes: Guías para la interpretación de análisis de suelo. 23 de octubre
2014. Taller de adiestramiento para extensionistas. disponible en:
http://academic.uprm.edu/dsotomayor/Reprints_SummaryReports.htm
20
Algunas notas suplementarias
41
Algunas notas suplementarias
42
21
Algunas ideas que provienen de las
universidades que utilizan el concepto de
suficiencia
•
•
•
•
•
Las principales universidades del sur de los Estados Unidos se suscriben a la
filosofía de fertilizar el cultivo para lograr el mayor rendimiento o Concepto de
Suficiencia
El proceso de calibración envuelve realizar ensayos de campo debidamente
replicados en suelos con diferentes contenidos de nutrientes disponibles,
diversos regímenes de disponibilidad de agua, condiciones climáticas y es
específico para cada cultivo
Tradicionalmente estos ensayos se han realizado gracias a esfuerzos en conjunto
entre varias universidades de diferentes estados, aunque Puerto Rico no ha
participado
El análisis de suelos es una herramienta cuantitativa que ayuda en la toma de
decisiones y el proceso de calibración es el proceso que hace que la herramienta
sea confiable.
Los valores de análisis de suelo puede que aumenten con el tiempo, pero esto no
es una meta del programa de fertilización. Lo que la literatura demuestra que es
que con los niveles de aplicación adecuados, los niveles en el suelo se
mantienen estables.
43
Escalas categóricas usadas por algunas
universidades
•
•
•
•
La mayoría de las universidades del sur de los Estados Unidos utilizan una
escala categórica que incluye de tres a cinco categoría dentro del cual el
valor numérico del análisis de suelo puede ser ubicado. Un ejemplo típico
es:
Muy bajo
Menos del 50% del potencial de rendimiento es esperado sin
la adición del nutrimento en cuestión. Siempre se espera un aumento en
rendimiento con la aplicación de nutrimento. Una gran parte del requisito
nutricional del cultivo tiene que venir de la fertilización.
Bajo 50 a 75% del potencial de rendimiento es esperado sin la adición del
nutrimento en cuestión. Siempre se espera un aumento en rendimiento con
la aplicación de nutrimento. Una porción del requisito nutricional del cultivo
tiene que venir de la fertilización.
Mediano
75 a 100% del potencial de rendimiento es esperado sin la
adición del nutrimento en cuestión. Se espera un aumento en rendimiento
con la aplicación de nutrimento. Una porción pequeña del requisito
nutricional del cultivo tiene que venir de la fertilización.
44
22
•
Alto No se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutrimento.
El suelo puede suplir el requerimiento nutricional del cultivo. No hace falta
fertilización suplementaria.
Muy Alto
No se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de
nutrimento. El suelo puede suplir mucho mas del requerimiento nutricional del
cultivo. No se debe aplicar fertilizante para evitar problemas nutricionales,
desbalances nutricionales y consecuencias ambientales adversas.
Extremadamente alto Este término se utiliza usualmente para fósforo
solamente para indicar que la cantidad de P que suple el suelo es mas de cuatro
veces la cantidad considerada adecuada. El nivel es excesivo, puede ser
detrimental al cultivo, y puede contribuir a la contaminación de un cuerpo de
agua superficial.
•
•
45
•
•
•
Una alternativa al poner el valor del análisis de suelo en una categoría es
utilizar curvas continuas de fertilización en el cual las recomendaciones se
calculan a base de una funciones continuas
Se utilizan ecuaciones de regresión nolineal para generar las cantidades
recomendadas
La desventaja de cambios grandes en las recomendaciones de fertilización se
evita y modelos estadísticos mas complejos pueden ser utilizados para
describir la relación entre un valor del análisis de suelos y la recomendación
de fertilización para un cultivo dado
46
23