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Uruguay
ASOCIACION URUGUAYA PRO SIEMBRA DIRECTA
EDITORIAL
Este año 2011 significa mucho para AUSID, para nuestra
querida Institución, ya que se cumplen nuestros primeros 20
años de existencia, lo que nos llena de alegría y nos trae muchos
recuerdos y vivencias de nuestros comienzos, pero también nos
obliga, compromete y responsabiliza; nos obliga a no
detenernos, a no mirar para atrás y seguir generando nuevos
cambios a nuestra tecnología ya que nunca podremos estar
conformes con lo logrado, el desafío es continuo como son
continuos los cambios y las adaptaciones que debemos
implementar y las restricciones que se nos presentan y debemos
vencer.
Indudablemente es un camino largo este que comenzamos
hace 20 años pero el objetivo bien vale la pena pues no es poca
cosa lograr conservar nuestros suelos y en lo posible mejorarlos
para que las futuras generaciones tengan un lugar donde
trabajar, vivir y producir en el que realmente valga la pena.
Los cambios y transformaciones producidos en esos años
han sido grandes, profundos, sustanciales y nos han permitido
mejorar nuestro sistema de producción, hacerlo mas rentable y
sustentable.
Indudablemente vivimos en la Era del
Conocimiento, pero si las generaciones pasadas pudieran ver
nuestra sociedad, sin duda dirían que hemos avanzado mucho y
que de la mano del trabajo incansable y de la ciencia hemos
hecho transformaciones muy importantes; pero las
generaciones que nos sucedan sin duda no pensaran lo mismo
ya que queda mucho camino por recorrer y los descubrimientos
y transformaciones que han cambiado nuestro mundo,
continúan haciéndolo en la actualidad y lo seguirán haciendo en
el futuro seguramente.
El universo cambia con el tiempo; ha evolucionado de una
condición más simple a una más compleja; en todos los órdenes
estamos asistiendo a la emergencia de una cultura que se basa
en la comprensión de la importancia de la complejidad y de la
evolución. Estamos viviendo una época en la que el mayor
cambio es el frenético ritmo del cambio mismo.
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El problema es que la naturaleza humana no cambia al
mismo ritmo o le cuesta asimilar esos cambios, pero la ciencia sí
y los cambios se acumulan, alterando el mundo de manera
irreversible; estamos viviendo entonces un cambio cualitativo.
Debemos mantener un estrecho lazo con los productores que
trabajan nuestros campos, con los técnicos, con nuestros
socios, productores, asociaciones de productores, empresas
proveedoras de insumos y tecnología, debemos trabajar codo a
codo con el INIA, con Facultad de Agronomía, con el Ministerio
de Ganadería, Agricultura y Pesca ya que la interacción de estos
distintos actores es fundamental para entender los problemas y
juntos seguir innovando, buscando las mejores alternativas
para seguir produciendo de la mejor manera; debemos acoplar
los avances científicos a nuestro aparato productivo para que
sigamos adelante y conmemorando muchos años mas juntos
mejorando nuestros suelos mientras aumentamos nuestras
producciones.
La semilla que sembramos hace 20 años debemos seguir
cuidándola, mejorándola y todo eso debemos hacerlo juntos por
el amor al suelo que tenemos y trabajamos y seguramente será el
sustento de nuestras futuras generaciones !!!!!
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ENFOQUES ALTERNATIVOS
PARA EL DIAGNÓSTICO
DE FERTILIDAD DE SUELOS
EL ENFOQUE "TRADICIONAL"
Fernando O. García1 e Ignacio A. Ciampitti2
1
IPNI Cono Sur – Av. Santa Fe 910, Acassuso, Buenos Aires, Argentina.
[email protected]
2
Agronomy Department, Purdue University. 915 W State Street, West
Lafayette, Indiana, EE.UU. [email protected]
El diagnostico de fertilidad de suelos con el objetivo de generar
recomendaciones de fertilización para los cultivos extensivos ha evolucionado
marcadamente en los últimos años. El diagnostico de fertilidad basado en el
análisis de suelos de las formas "disponibles" o "extractables" de los nutrientes,
se desarrollo a partir de investigaciones realizadas entre las décadas de 1940 y
1950. El análisis de suelos continúa siendo probablemente el enfoque más
utilizado a nivel mundial, pero otras metodologías o enfoques tales como otros
indicadores de suelo, muestreos geo-referenciados, análisis de planta, sensores
remotos, modelos de simulación y requerimientos de los cultivos aportan
alternativas complementarias y/o superadoras para mejorar los diagnósticos de
fertilidad (Janssen et al., 1990; Malavolta et al., 1997; Satorre et al., 2005;
Melchiori, 2007; Shanahan et al., 2008).
Los análisis de suelos con fines de diagnostico de fertilidad ("soil testing"),
son extracciones químicas y/o bioquímicas rápidas que estiman la disponibilidad
de nutrientes (Sims, 2000; Havlin et al., 2005). La cantidad de nutriente que se
extrae es solo una proporción de la cantidad total de nutriente en el suelo. La
cantidad de nutriente extraída tampoco es igual a la cantidad de nutriente
absorbida por el cultivo pero se relaciona estrechamente con esta. Por lo tanto, el
análisis de suelo es solo un "índice de disponibilidad" de nutrientes para el
cultivo. Frecuentemente se utiliza el término "disponible", pero se debe entender
que la fracción determinada usualmente representa solo una fracción que está
en rápido equilibrio con la solución del suelo, y puede ser absorbida por las
plantas.
Los objetivos del análisis de suelo con fines de diagnostico son 1) proveer
un índice de disponibilidad de nutriente en el suelo, 2) predecir la probabilidad de
respuesta a la fertilización o encalado, y 3) proveer la base para el desarrollo de
recomendaciones de fertilización (Gutiérrez Boem et al., 2005; Havlin et al.,
2005). Claramente, el análisis de suelo constituye una mejor practica de manejo
(MPM) clave para el uso de fertilizantes y otros abonos, ya sea para los fines de
producción como de protección ambiental. En este escrito se presenta i) una
breve descripción del desarrollo e implementación de programas de análisis de
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suelos con fines de diagnostico de fertilidad, ii) una síntesis del uso de análisis de
suelos en cultivos extensivos de Argentina, y iii) una discusión acerca de los
desafíos y oportunidades del análisis de suelo para mejorar el diagnostico de
fertilidad para las recomendaciones de fertilización.
Desarrollo e implementación de programas de análisis de suelo
El desarrollo del análisis de suelo con fines de diagnostico de fertilidad
incluye las siguientes etapas:
1.
Muestreo de suelos: En las etapas de desarrollo se definen
momento, frecuencia, profundidad y otras consideraciones que
contribuyan a atenuar los efectos de variabilidad espacial y temporal.
La representatividad de la muestra es fundamental para que el
programa sea exitoso. Existe una alta variabilidad espacial y temporal
en la mayoría de los análisis de suelo cuyo impacto puede disminuirse
con adecuada planificación del muestreo.
2.
Selección del extractante y metodología de análisis: La
metodología elegida debe facilitar estimaciones precisas y exactas del
nivel de nutriente "disponible", ser rápida, de bajo costo e impacto
ambiental. Debe procurarse la estandarización de los análisis de
laboratorio para reducir la variabilidad en los resultados analíticos
(Marban y Ratto, 2005).
3.
Correlación: El análisis de suelo es correlacionado generalmente
con la absorción de nutriente de toda o una parte de la planta en
condiciones de campo y/o invernáculo. En ocasiones, el análisis se
correlaciona con la producción de materia seca y/o rendimiento
comercial.
4.
Calibración: Es la parte central del desarrollo ya que provee
información respecto al grado de deficiencia o suficiencia de un
elemento para un cultivo, y cuanto del elemento debe ser aplicado si se
presenta deficiente. Involucra la definición de agro-ecosistemas de
características similares (rotaciones, suelos, manejo, clima, etc.) que
pueden responder de manera similar a la fertilización facilitando la
formulación de recomendaciones. Una calibración adecuada requiere
la evaluación de la mayor diversidad de los agro-ecosistemas de la
región en varias campañas para explorar condiciones climáticas
contrastantes. Más aun, la calibración debe ser realizada de manera
continua incorporando las más recientes prácticas de manejo de
suelos y cultivos.
5.
Interpretación: A partir de la información experimental
desarrollada en las etapas de correlación y calibración, se interpreta
cuantitativamente el resultado específico del análisis. La interpretación
de los resultados puede variar según las relaciones cuantitativas
utilizadas, por ej. distintos niveles críticos según el modelo matemático
utilizado (Mallarino y Blackmer, 1992). En esta etapa pueden definirse
probabilidades de respuesta económica asociadas a distintas
categorías de disponibilidad de nutrientes.
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6.
Recomendaciones: Se integra la interpretación cuantitativa del
análisis de suelo con la condición de otros factores que afectan la
respuesta potencial a la aplicación de nutrientes. Entre estos factores
se incluyen el cultivo, el rendimiento esperado, el tipo de suelo, las
condiciones climáticas, las condiciones económicas, las regulaciones
ambientales y la filosofía del productor. En esta etapa se define la
estrategia y filosofía de recomendación, por ejemplo en nutrientes de
baja movilidad, los criterios de suficiencia, reposición, construcción y
mantenimiento u otras variantes son las posibilidades a utilizar por el
asesor o productor.
Mayor información y discusión sobre estas seis etapas se puede encontrar
en Walsh y Beaton (1973), Peck et al. (1977), Brown et al. (1987), Sims (2000),
Alvarez et al. (2005) y Havlin et al. (2005). El desarrollo del análisis de suelos
requiere de una inversión significativa en recursos técnicos, económicos y de
tiempo. Se deben establecer redes de ensayos a campo en suelos con niveles
contrastantes de disponibilidad del nutriente en estudio, en distintas condiciones
edafo-climáticas y de manejo de suelos y cultivos, durante varios años y
evaluando dosis de fertilización. Por esta razón, los estudios de correlación y
calibración, que fueron numerosos en distintos países entre las décadas de 1950
y 1970, se han reducido notablemente en los últimos 20-30 años tanto a nivel
nacional como internacional.
Una vez desarrollados, la implementación de los programas de
diagnostico de fertilidad, basados en análisis de suelo, involucran tres pasos
asociados a las seis etapas indicadas para su desarrollo: 1) Muestreo de suelos,
2) Análisis, e 3) Interpretación y recomendación. Estos tres pasos deben seguir
estrictamente las indicaciones definidas durante el desarrollo del programa ya
que suelen presentarse numerosas fuentes de variabilidad y de errores
potenciales en cada uno de ellos.
Análisis de suelos en cultivos extensivos de Argentina
Nitrógeno
Para trigo y maíz se han calibrado umbrales críticos de disponibilidad de N
a la siembra (N-nitratos suelo, 0-60 cm, + N fertilizante), constituyendo el método
más difundido para determinar las necesidades de N (González Montaner et al.,
1991; Ruiz et al., 2001). Estos umbrales varían según la zona y el nivel de
rendimiento objetivo. Para los dos cultivos, los análisis de N-nitratos en presiembra permiten predecir con buena precisión y exactitud la dosis optima
económica a aplicar (Alvarez et al., 2003; Pagani et al., 2008; Barbieri et al.,
2009). En algunas situaciones, las correlaciones entre el nivel de N-nitratos en
pre-siembra y el rendimiento del cultivo pueden ser muy pobres principalmente
debido a perdidas de N producidas por lixiviación, volatilización y/o
desnitrificación (disminución del N potencialmente disponible para la absorción
por las plantas) durante el desarrollo de las etapas tempranas del cultivo,
En trigo, se pueden mencionar umbrales mayores, en el orden de 175
kg/ha, para alcanzar rendimientos de 6000 kg/ha en el sudeste de Buenos Aires
(Información CREA Mar y Sierras), y umbrales menores, entre 130-140 kg/ha
para rendimientos de 4000 kg/ha en el sur de Santa Fe (Garcia et al., 2006). En
ensayos recientes, Barbieri et al. (2008) determinaron umbrales de 152 y 126 kg
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N/ha al momento de la siembra y al macollaje, respectivamente, para alcanzar el
95% del rendimiento máximo (promedios de 5000-5500 kg/ha) en el sudeste de
Buenos Aires. En maíz, evaluaciones de resultados experimentales más
recientes indican que disponibilidades de 150-170 kg N ha-1, según el potencial
de rendimiento, maximizan el beneficio económico de la fertilización nitrogenada
(Alvarez et al., 2003; García et al., 2006).
Fósforo
La evaluación de la fertilidad fosfatada de los suelos en Argentina se basa
en el análisis en pre-siembra que determina el nivel de P Bray a 0-20 cm. Esta
metodología ha sido probada y recomendada para todos los cultivos. Las
calibraciones sugieren niveles críticos por debajo de los cuales la probabilidad
de respuesta es alta: rangos de 15-20, 9-14, 10-15 y 13-18 mg/kg P Bray para
trigo, soja, girasol y maíz, respectivamente (Tabla 1). Estos umbrales son
relativamente constantes para todas las zonas de producción de granos e
independientes del rendimiento esperado del cultivo ya que el P es un nutriente
inmóvil en el suelo.
Tabla 1. Umbrales críticos de P extractable (Bray I) en el suelo (0-20 cm) para los
cultivos de soja, girasol y maíz en la Región Pampeana.
El nivel de P extractable define la probabilidad de respuesta. La dosis de P
a aplicar se ha propuesto a partir de categorías de "disponibilidad" de P, definidas
por el nivel de P Bray. Estas categorías han incluido variantes de filosofías de
"suficiencia" y "construcción y mantenimiento" (Berardo, 1994; Echeverría y
Garcia, 1998). A escala de productor, la fertilización fosfatada de los cultivos de
grano en Argentina se ha realizado históricamente siguiendo un criterio de
suficiencia. Las filosofías de "suficiencia" y de "construcción y mantenimiento"
utilizan el nivel crítico como referencia central, y difieren en cuanto a las dosis
recomendadas por debajo del nivel crítico e inmediatamente por arriba del
mismo. La Tabla 2 compara algunas características de ambos métodos.
El criterio de suficiencia resulta en recomendaciones de fertilización
solamente por debajo del nivel crítico de P extractable buscando maximizar el
retorno de la inversión en fertilizante en el corto plazo. Por otro lado, el criterio de
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construcción y mantenimiento recomienda aplicaciones de fertilizantes
fosfatados con el objetivo de subir el nivel de P Bray por arriba del nivel crítico y
mantenerlo, de manera de evitar pérdidas de rendimiento por limitaciones de
abastecimiento de P, maximizando la efectividad del sistema y la eficiencia de
uso del P a mediano y largo plazo. La decisión por uno u otro criterio, a partir del
conocimiento agronómico, es empresarial y depende de factores tales como la
tenencia de la tierra (propietario, arrendatario), disponibilidad de capital, etc.
Probablemente, en muchas situaciones, el criterio más adecuado involucre una
situación intermedia entre ambas filosofías. Por último, se debe destacar que la
utilización de estos criterios es sitio-específica, debido a que varían con el nivel
de P extractable del suelo y la inversión de capital a realizarse.
Una alternativa para el cálculo de la dosis correcta de acuerdo al criterio de
suficiencia fue propuesta por Rubio et al. (2008). El criterio consiste en llevar al
suelo a valores del rango critico del cultivo a implantar. Se busca incrementar el P
extractable (obtenido por medio del análisis de P Bray hecho en pre-siembra)
hasta esos umbrales críticos durante el desarrollo del cultivo minimizando el
efecto residual para cultivos subsiguientes. La cantidad de P a aplicar para
incrementar el nivel de P Bray se estima a partir de un coeficiente b, que depende
del índice de retención de P del suelo, el valor de P Bray inicial, el contenido de
arcilla, la densidad aparente y la profundidad de muestreo. En la Figura 2 se
ejemplifican los cálculos para un lote agrícola de Venado Tuerto con contenido
inicial de P Bray de 11 ppm al que se quiere llevar a una disponibilidad de P de 15
ppm.
Si el criterio es de construcción y mantenimiento de P, a la cantidad de P
extraída en grano se debería sumar la cantidad de P necesaria para aumentar el
nivel de P extractable del suelo al valor deseado. En Argentina, se han
determinado requerimientos de 4-12 kg P para incrementar el P Bray en 1 mg/kg,
según tipo de suelo, textura, nivel original de P Bray y tiempo de evaluación de la
estrategia de fertilización (Tabla 3). En forma general, suelos con valores bajos
de P Bray (<15 mg kg-1) presentan una rápida capacidad de respuesta a la
fertilización fosfatada, incrementando los niveles de P extractable del suelo;
mientras que por otro lado, presentan una baja o nula respuesta en disminución
de los valores ante situaciones de ausencia continua de aplicación de P
(Ciampitti et al., 2008; Ciampitti, 2009). Esta última situación, lleva a que año tras
año en esos lotes los niveles de P extractable en los análisis varíen
moderadamente, por lo cual, no se toma conciencia de la pérdida "real" de P del
suelo proveniente de otras fracciones consideradas de menor labilidad. En
suelos con valores elevados de P Bray (>45 mg kg-1), la aplicación de P produce
respuestas erráticas en los niveles de P extractable, por lo cual, en muchas
situaciones no se observan cambios en los niveles del nutriente en suelo;
mientras que situaciones con ausencia de aplicación de P llevan a una
disminución rápida y continua de los niveles de P en suelo (Ciampitti et al., 2008;
Ciampitti, 2009). En esta última situación, la mejor solución es monitorear los
niveles cada 2-3 años y utilizar la filosofía de suficiencia o reposición,
dependiendo de la tenencia de la tierra y la decisión empresarial de cada
productor.
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Tabla 2. Características comparadas de las filosofías de suficiencia y de
construcción y mantenimiento para la fertilización fosfatada.
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Figura 2. Aplicación práctica de la metodología de estimación de dosis de
P de suficiencia propuesta por Rubio et al. (2008). Ejemplo de un lote agrícola de
Venado Tuerto en el que se quiere incrementar el P extractable a 15 ppm P Bray.
Tabla 3. Dosis de P necesaria para aumentar en 1 mg P/kg el nivel de P Bray-1
del suelo.
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Azufre y otros nutrientes
En el caso de azufre (S), algunas redes de ensayos han permitido
determinar umbrales críticos de S-sulfatos a 0-20 cm de profundidad en presiembra, con valores generalmente cercanos a 10 mg/kg S-sulfatos, por debajo
de los cuales la respuesta es altamente probable (Ferraris et al., 2004; Garcia et
al., 2008). Sin embargo, no se han podido generalizar niveles críticos que sirvan
de guía para la toma de decisión (Reussi Calvo y Echeverria, 2009). Esta
situación no difiere de lo observado en otras regiones del mundo.
En la región pampeana argentina, la intensificación de la agricultura ha
resultado en la disminución de los niveles de bases (calcio, magnesio) y pH en
algunos suelos, con respuestas significativas a la aplicación de enmiendas
calcáreas y/o dolomíticas en alfalfa y soja. Mas aun, también se han determinado
deficiencias y respuestas a boro (B) y zinc (Zn) en maíz y soja, a cloro (Cl) en trigo
y a molibdeno (Mo) y cobalto (Co) en soja. Sin embargo, aun no se han
establecido programas de diagnostico de fertilidad basados en el análisis de
suelos para estos nutrientes.
Oportunidades y desafíos del análisis de suelos para mejorar el
diagnostico de fertilidad para la recomendación de fertilización
Un mayor uso de análisis de suelos con fines de diagnostico de fertilidad
contribuirá significativamente a una agricultura sustentable y, específicamente, a
un uso de nutrientes más eficiente. Si bien no se disponen de datos precisos, se
puede estimar que anualmente entre el 15% al 25% del área bajo siembra de
cultivos de granos es muestreado con fines de diagnostico de fertilidad. Si esta
estimación es correcta, indicaría que aun existe un amplio camino para recorrer
en la difusión de la práctica, lo cual representa una oportunidad interesante para
realizar un manejo más eficiente de los nutrientes, tanto los del suelo como de los
fertilizantes. El impacto que podría tener un mayor uso de los análisis de suelo no
se debe ver solamente desde el punto de vista productivo, sino también desde la
protección ambiental ya que el uso responsable de los nutrientes permitirá
reducir los efectos negativos de contaminación de suelos, agua y aire que
generan las fertilizaciones excesivas. Por otro lado, una mejor promoción en una
correcta interpretación y uso de los análisis de suelos debería ser fomentada,
debido a que una variada proporción de los análisis realizados no son utilizados
correctamente para solucionar los problemas de fertilidad y de nutrición de los
cultivos.
Desde el punto de vista del desarrollo y la implementación del análisis de
suelos, existen numerosos desafíos y oportunidades que se discuten a
continuación.
Muestreo de suelos
Es importante remarcar el concepto de que no existe análisis y/o
recomendación que mejore la representatividad y calidad de la muestra
analizada. Los lotes, zonas de manejo o grillas generalmente presentan
marcada variabilidad espacial a nivel micro y macro. Es clara pues la insistencia
en un cuidadoso y detallado proceso de toma de muestras a campo.
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Deben enfatizarse las indicaciones generales del muestreo de suelos: 1)
obtener una muestra compuesta de al menos 25-30 submuestras de cada área
homogénea, separando zonas con distintas historia de manejo o distinta
posición topográfica; 2) respetar la profundidad y época de muestreo indicada
por el programa de análisis; 3) mantener limpios y en condiciones los elementos
utilizados para el muestreo. Asimismo, es importante conocer la historia de
cultivos, manejo del área a muestrear y la topografía. Mas aun, disponer de fotos
aéreas y mapas de suelo y/o de rendimiento permitirán diferenciar más
fácilmente áreas no homogéneas.
La posibilidad de geo-referenciar la posición de muestreo permite
disminuir el efecto de la variación espacial a nivel macro (posición en el paisaje,
lote con áreas de diferente historia de cultivos y/o manejo) aunque no disminuye
el impacto de la microvariación generada por el posicionamiento de bandas de
fertilización de años anteriores. La disponibilidad de muestreadores hidráulicos
que facilitan la tarea de muestreo y la constancia de la profundidad, contribuye a
la obtención de una muestra representativa.
Análisis de la muestra
Esta etapa es frecuentemente identificada como la principal fuente de
variación en los resultados de un análisis de suelos y esto no debiera ser así. Las
diferencias que se observan entre resultados de análisis de una misma muestra
entre distintos laboratorios se deben a varias causas: 1) representatividad de la
muestra (¿fue bien homogenizada antes de dividirse y enviarse a distintos
laboratorios?, 2) diferencias de extractantes utilizados, 3) metodologías de
análisis diferentes (relación suelo:extractante, tiempo de agitado, tiempo de
reposo, instrumental, etc.), y 4) calidad analítica del laboratorio.
Sin lugar a dudas, la estandarización de los ensayos de laboratorio y los
programas de interlaboratorio contribuyen de manera decisiva a mejorar la
calidad analítica y de los resultados (Marban y Ratto, 2005). En Argentina,
diversas instituciones y laboratorios, coordinados por el Ministerio de
Agricultura, Ganadería y Pesca (MAGyP), conforman el SAMLA que es una red
de adhesión voluntaria que nuclea a laboratorios dedicados al análisis de suelos,
aguas, vegetales y enmiendas orgánicas, cuyo objetivo es mejorar la calidad de
los análisis con el fin de hacer los resultados más confiables y comparables entre
sí, normalizando las distintas técnicas para determinaciones tanto físicas como
químicas y unificando criterios en todo lo relativo a la expresión e interpretación
de los resultados analíticos (MAGyP, 2010). El MAGyP también coordina el
PROINSA que es un programa de interlaboratorios para suelos agropecuarios,
que tiene la finalidad de determinar el desempeño de cada laboratorio
participante mediante la comparación de sus resultados con los de todos los
demás participantes. La continuidad y profundización del trabajo de SAMLA y
PROINSA contribuirá a la mejora de la calidad analítica de los laboratorios.
En el caso particular de P, el extractante adaptado por Argentina ha sido el
Bray 1 y todas las calibraciones se han realizado con la metodología
correspondiente. Frecuentemente se discute la posibilidad de utilizar un
extractante universal como es el Mehlich 3, el cual presenta un alto grado de
asociación con los valores obtenidos con Bray 1 (Barbagelata y Melchiori, 2004;
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González et al., 2007). Otra alternativa de extracción es el uso de resinas de
intercambio, metodología desarrollada y utilizada en el estado de San Pablo
(Brasil), y de características superiores a los extractantes convencionales según
Van Raij (1998). En este caso, sería necesario realizar una calibración nueva, lo
cual requiere una importante inversión de recursos técnicos, económicos y de
tiempo.
Correlación y calibración
El alcance del análisis de suelos con fines de diagnostico de fertilidad es
limitado por la variabilidad observada en las relaciones entre el rendimiento o la
respuesta de los cultivos y el nivel de nutriente "disponible" en el suelo. En
general, los niveles de un nutriente en suelo explican un 40-60% del rendimiento
o respuesta del cultivo., Este escenario ocurre debido aque el crecimiento,
desarrollo y rendimiento del cultivo dependen de numerosos factores más alla de
la disponibilidad de un único nutriente (ej.: radiación, temperatura, otros
nutrientes, agua, etc).
La Figura 1, que muestra la relación entre el N disponible al momento de
siembra, suelo + fertilizante, con la variable rendimiento del cultivo de maíz para
diferentes redes de ensayos, es buen ejemplo de la variabilidad que presentan
estas relaciones. En este caso, la herramienta del análisis de N en siembra es
importante, como predictiva, debido a que presenta un ajuste de casi el 50% con
los rendimientos del cultivo de maíz, para diferentes localidades y en 5 años
climáticos diversos. Sin embargo, hay una gran variabilidad en la respuesta de
maíz según la disponibilidad de N a la siembra, la cual puede adjudicarse, entre
otros factores, a: aporte de N mineralizado durante el ciclo del cultivo, pérdidas
del N disponible a la siembra, diferencias en potencial de rendimiento,
condiciones climáticas, otros nutrientes o propiedades de suelo limitantes, y
otros factores de manejo (plagas, malezas, enfermedades).
Figura 1. Rendimiento de maíz en función de la disponibilidad de N a la
siembra del cultivo (N-nitratos suelo + N-fertilizante).
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En el caso particular de P, se ha hipotetizado que, con la expansión de la
siembra directa, se podrían lograr mejores ajustes muestreando a
profundidades menores de 0-20 cm que es la profundidad a la cual se ha
calibrado el análisis de P Bray en el país. Sin embargo, las evaluaciones
realizadas no han mostrado mejoras en el ajuste del método muestreando a 0-5
o 0-10 cm de profundidad (Zamuner et al., 2004).
El caso de S debe ser examinado con mayor detalle ya sea en lo que hace
a metodología de análisis como a los estudios de correlación y calibración, los
cuales son muy escasos en el país hasta la fecha. Asimismo, deberían evaluarse
las posibles variables que contribuyan al mejor conocimiento de la dinámica del
nutriente en nuestros agro-ecosistemas y las posibles alternativas para el
diagnostico de fertilidad.
Por otra parte, como se menciono anteriormente, las experimentaciones
de correlación y calibración de análisis de suelos con fines de diagnostico se
redujeron notablemente en los últimos 20-30 años, tanto en el país como a nivel
internacional. Estas experimentaciones de correlación y calibración son
esenciales para poder generar las interpretaciones y recomendaciones
correspondientes. En este aspecto, las investigaciones realizadas en los últimos
años en el país han sido escasas y generalmente en trabajos de iso-dosis (dosis
única) en los cuales se pueden definir, como en el caso de P, solamente umbrales
críticos. En el caso de N, las investigaciones en el uso del contenido de N-nitratos
a 0-60 cm permiten generar calibraciones y facilitan la formulación de
interpretaciones y recomendaciones.
Si se pretende utilizar el análisis de suelos con fines de diagnostico,
deberían ampliarse las investigaciones de calibración, evaluando los agroecosistemas de las principales áreas productoras. Seria de interés aprovechar
las tecnologías actuales imágenes satelitales, mapas de rendimiento, mapas de
suelos y topográficos, para lograr una mejor definición de ambientes
contrastantes en el agrupamiento de sitios con condiciones similares que
puedan responder de manera similar a un determinado nivel de nutriente en
suelo y/o a la aplicación de fertilizante. Obviamente, los costos y recursos que
involucran los estudios de calibración son una limitante. En este aspecto, las
alternativas que se han utilizado en los últimos años y que se discuten en el
próximo punto pueden ser validas para simplificar el trabajo experimental de
calibración complementándolo con información que contribuye a un diagnostico
de fertilidad adecuado.
Interpretación de resultados y recomendaciones
La interpretación y subsecuente recomendación de fertilización, puede ser
mejorada utilizando metodologías y herramientas complementarias al análisis
de suelo. Siguiendo con el ejemplo de la relación disponibilidad de N a la siembra
– rendimiento de maíz de la Figura 1, evaluaciones de la condición de sitio como
tipo de suelo, historia del lote, potencial de rendimiento, genética empleada,
condiciones climáticas, profundidad de napa freática, entre otras, pueden
contribuir a una mejor interpretación de los resultados. Otras variables de suelo o
planta pueden ser determinadas para ajustar la interpretación, en este caso se
podrían mencionar la evaluación de N-nitratos en suelo o de nitratos en jugo de
base de tallos al estado V5-6, la determinación del índice de verdor a través del
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clorofilometro Minolta SPAD 502, y la evaluación del N mineralizado (Rice y
Havlin, 1994; Melchiori, 2007; Sainz Rozas et al., 2000 y 2008).
En el caso de S, los ambientes más frecuentemente deficientes en S
incluyen una o varias de las siguientes condiciones: suelos degradados, con
muchos años de agricultura continua (especialmente soja), con historia de
cultivos de alta producción con fertilización nitrogenada y fosfatada; suelos
arenosos de bajo contenido de materia orgánica; y/o suelos sin aporte de
sulfatos por presencia de napas freáticas superficiales.
La variación temporal afecta, en particular, a los nutrientes más asociados
con la materia orgánica, como es el caso de N y S, y puede ser abordada a través
del uso de modelos de simulación del crecimiento, desarrollo y rendimiento del
cultivo que incluyan simulaciones de la dinámica de los nutrientes (Hoogenboom
et al., 2003). Estos modelos permiten incluir características específicas de suelo,
fertilización nitrogenada, manejo de cultivo y de riesgo climático. El software
Triguero, y su contraparte Maicero, (Satorre et al., 2005) han sido ampliamente
evaluados y pueden ser utilizado como una herramienta adicional para la toma
de decisión en distintas regiones trigueras y maiceras. Los sensores remotos
monitorean el status nutricional del cultivo y permiten corregir el mismo según las
condiciones de la estación de crecimiento y del sitio (Melchiori, 2007; Shanahan
et al., 2008).
Para P, la recomendación con criterio de suficiencia o de construcción y
mantenimiento es una alternativa a decidir por el productor y su asesor. La
utilización de un criterio u otro, o de situaciones intermedias, depende en gran
medida de la situación de cada productor, el sistema de manejo, la disponibilidad
de capital, la relación de precios granos/fertilizante y la tenencia de la tierra, entre
otros aspectos. En cualquier caso, el conocimiento de las correlaciones,
calibraciones y la interpretación del análisis de suelo contribuirá a una toma de
decisión mas adecuada para optimizar la eficiencia de uso del nutriente y de
otros recursos. A modo de ejemplo, el laboratorio de Suelos de la Universidad
del Estado de Kansas ofrece en sus recomendaciones las dos alternativas para
que productores y asesores tomen la decisión en cada caso en particular
(Leikam et al., 2003). Las alternativas intermedias son validas y probablemente
son las más utilizadas en la actualidad.
Para todos los nutrientes, además de las interacciones que se generan con
la condición de sitio y otros factores de manejo, debe considerarse que al
implementar MPM del uso de fertilizante, existe una interrelación entre la dosis,
la fuente, la forma y el momento de aplicación. La dosis recomendada podría
variar según la fuente, forma y momento de aplicación. Por otra parte, la
interacción entre nutrientes debe ser atendida para lograr la mejor interpretación
y recomendación de fertilización especifica.
Consideraciones finales
1 Los análisis de suelo con fines de diagnostico contribuyen positivamente a la
toma de decisión en el uso eficiente de los fertilizantes pero presentan
limitaciones. Vale la pena citar a Fixen y Grove (1990) para resumir las
limitaciones del análisis de P extractable: "…lo mejor para predecir la
probabilidad de respuesta a P, es pobre para predecir la magnitud de la
respuesta y muy pobre para determinar la dosis optima económica de P en
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16
ASOCIACION URUGUAYA PRO SIEMBRA DIRECTA
2
3
4
5
un lote y año determinado…".
La complementación del análisis de suelo con otros indicadores de suelo, la
información inherente al manejo del suelo y del cultivo y la condición del sitio,
contribuyen a mejorar la calidad y alcance de la información que nos brinda el
análisis.
La disponibilidad de otras herramientas como análisis de planta, sensores
remotos, modelos de simulación y requerimientos de los cultivos surge como
una alternativa de complementación entre las metodologías y no deberían
ser vistas como alternativas excluyentes o sustitutivas.
Los equipos y programas relacionados con la agricultura de precisión han
abierto la posibilidad de realizar evaluaciones a nivel de lote facilitando su
medición e interpretación. Esta es una ventaja a aprovechar decididamente,
para mejorar los diagnósticos de fertilidad y recomendaciones de
fertilización. La aplicación de dosis variables de un nutriente evaluadas con
monitores de rendimiento en distintas zonas de un lote constituye un ejemplo
de esta posibilidad.
Los análisis de suelos con fines de diagnostico contribuyen no solamente a
los aspectos productivos del sistema sino también a la protección ambiental
al mejorar la eficiencia de uso de los nutrientes y disminuir la huella
("footprint") de la agricultura sobre el medio ambiente.
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Balances de carbono y de nutrientes:
Buscando el equilibrio
en la agricultura del Cono Sur
F. O. García
Introducción
La demanda global de alimentos, forrajes, fibras y biocombustibles de los
últimos años ha impulsado un fuerte aumento en la producción de granos en los
países de América del Sur. Este incremento en la producción se enmarca dentro
de los principales desafíos que enfrenta la agricultura a nivel mundial: desarrollo
humano y económico, seguridad alimentaria, seguridad energética, cambio
climático, uso de tierras, y efectos sobre el ambiente (externalidades).
El aumento de la producción de granos se ha basado en i) una fuerte
expansión del área sembrada, principalmente de soja, a partir de la
incorporación de nuevas tierras y del cambio del uso de las mismas con una
drástica reducción de periodos bajo pasturas, y ii) el incremento en los
rendimientos generado a partir de la incorporación de materiales genéticos de
mayor potencial y plasticidad, la implementación de técnicas de manejo como la
siembra directa y la fertilización, y el manejo integrado de plagas, enfermedades
y malezas. Los incrementos en producción son explicados principalmente por la
expansión del área agrícola más que por los incrementos en rendimiento, los
cuales han sido moderados tanto en Argentina como en Uruguay (Fig. 1 y 2).
Una agricultura productiva sustentable requiere del uso adecuado de
tierras (ordenamiento territorial), el control de los procesos erosivos y de
desertificación, y el mantenimiento y/o mejoramiento de los recursos suelo, agua
y aire. La sustentabilidad implica preservar y/o mejorar la capacidad productiva
del sistema desde el punto de vista agronómico, económico, social y ambiental, y
la calidad de los recursos renovables y no renovables incluidos en el sistema
productivo (suelo, agua, aire, biodiversidad, otros). Entre estos recursos, se
destaca el suelo como recurso finito no renovable. El suelo debe proveer un
medio para el crecimiento de las plantas, regular y particionar el flujo de agua en
el ambiente y servir como un buffer ambiental en la atenuación y degradación de
compuestos ambientales peligrosos.
Los modelos de producción actual han sido evaluados en cuanto a su
sustentabilidad económica, ambiental y/o social por distintos autores (Ferrari,
2010; Viglizzo et al., 2010; Martínez, 2011). Entre los indicadores ambientales se
incluyen frecuentemente los balances de carbono (C) y de nutrientes del suelo.
Este escrito presenta una breve discusión sobre balances de C y de nutrientes
en los sistemas de la región templada del Cono Sur que puede contribuir a
formular modelos más sustentables desde los puntos de vista económico,
ambiental y social.
Presentado al Simposio de Agricultura de Secano – Paysandú, 29 y 30 de
Septiembre de 2011 – FAGRO (UdelaR)
IPNI Cono Sur - Av. Santa Fe 910 – (B1641ABO) Acassuso, Buenos Aires –
Argentina - [email protected]
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Maíz
Soja
Trigo
Girasol
18000
) 15000
a
h
s 12000
e
li
m
( 9000
a
re
A 6000
3000
0
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
Año
Maíz
Soja
Trigo
Girasol
7000
) 6000
a
h
/
g 5000
k
(
to
n 4000
e
i
m
i 3000
d
n
e
R 2000
1000
0
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
Año
Figura 1. Evolución del área y rendimiento promedio de maíz, soja, trigo y
girasol en Argentina, 1991-2009. Fuente: MinAgri (http://www.siia.gov.ar/).
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1000
Maíz
Soja
Trigo
Girasol
800
)
a
h
s 600
e
li
m
(
a 400
e
r
A
200
0
2001 2002
2003 2004
2005
2006 2007
2008 2009
Año
Maíz
Soja
Trigo
Girasol
6,000
)
a 4,500
/h
g
k(
to 3,000
n
e
i
m
i
d
n 1,500
e
R
0
2001 2002
2003 2004
2005
2006 2007
2008 2009
Año
Figura 2. Evolución del área y rendimiento promedio de maíz, soja, trigo y
girasol en Uruguay, 2002-2009. Fuente: DIEA-MGAP
(http://www.mgap.gub.uy/DIEA/anuarios.htm).
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Balances de carbono
Los balances de C indican la evolución potencial de la materia orgánica
(MO) y permiten comparar distintos sistemas de producción o practicas de
manejo. La MO es considerada como uno de los más importantes indicadores de
la calidad de suelo y la sustentabilidad del sistema (Robinson et al., 1994). La
MO es la fracción orgánica del suelo excluyendo residuos vegetales y animales
sin descomponer, y entre sus componentes se incluyen los residuos vegetales y
animales en descomposición (10-20%), la biomasa microbiana (1-5%) y el
humus (50-85%). La importancia de la MO radica en su relación con numerosas
propiedades del suelo:
3
Físicas: Densidad, capacidad de retención de agua, agregación y
estabilidad de agregados, color y temperatura.
3
Químicas: Reserva de nutrientes como nitrógeno (N), fósforo (P),
azufre (S), boro (B) y otros, pH, capacidad de intercambio catiónica,
capacidad tampón, formación de quelatos.
3
Biológicas: Biomasa microbiana, actividad microbiana (respiración),
fracciones lábiles de nutrientes.
El contenido de MO de los suelos es determinado por los factores
formadores del suelo (tiempo, clima, vegetación, material madre, topografía,
manejo). El manejo de suelos afecta el contenido de MO según el número de
años de agricultura, los cultivos, las labranzas, las rotaciones, el manejo del
cultivo, la fertilización, y los períodos de barbecho. El uso de sistemas de
siembra directa, la rotación de cultivos y el mantenimiento y/o la generación de
adecuados niveles de fertilidad de los suelos contribuyen a estabilizar los
contenidos de MO ajustados a las condiciones edafo-climáticas del sitio a través
de la incorporación de residuos en cantidad y calidad (Walters et al., 2007;
Galantini et al., 2008; Ferrari et al., 2010; Prior et al., 2010; Quincke et al., 2010)
(Fig. 3). Estas tres prácticas de manejo interactúan fuertemente entre sí en
cuanto a sus efectos sobre la MO y muchas otras propiedades químicas, físicas y
biológicas que definen la calidad de los suelos y la sustentabilidad de los
sistemas de producción.
Siembra Directa
Rotaciones
Fertilidad
Residuos: Cobertura, cantidad y calidad
Materia orgánica
Sustentabilidad
Figura 3. Relación entre las prácticas de manejo de siembra directa, rotaciones
y fertilidad, la materia orgánica y la sustentabilidad en los sistemas agrícolaganaderos (García, 2011).
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Las rotaciones de cultivos basadas en soja presentan, en general,
balances de C más negativos y niveles de MO menores que otras secuencias en
las cuales hay una mayor inclusión de gramíneas anuales, de cultivos de
cobertura o de pasturas en rotación (Havlin et al., 1990; Studdert y Echeverría,
2000; Novelli et al., 2011).
Ferrari (2010) analizó el balance de C para el partido de Pergamino (norte
de la provincia de Buenos Aires) utilizando el modelo de simulación AMG
(Andriulo et al., 1999 a y b). La simulación considero un periodo de 10 años con el
actual sistema de producción agrícola que incluye, en promedio, 8 años de soja
de primera, un año de trigo/soja, y un año de maíz. Considerando un stock inicial
de C de 40,6 t C ha-1 (0-20 cm), equivalente a un contenido de 2,8% de MO, y
manejo bajo sistema de siembra directa, los resultados de la simulación
-1
indicaron un balance negativo de 2,66 t C ha en el período de 10 años, lo que
implica una pérdida media anual de 266 kg C ha-1. Todos los años arrojaron
balances negativos, excepto en el año de maíz que logró un balance positivo de
-1
C (+ 731 kg C ha ).
En general, la inclusión de gramíneas en la rotación mejora el
balance de C del suelo, tanto por la cantidad como por la calidad de los
residuos y por permitir una mayor cobertura del suelo. El Cuadro 1 muestra
el balance de C del suelo para dos rotaciones agrícolas en el sudeste de
Córdoba (Argentina). En la rotación con mayor frecuencia de gramíneas
(trigo y maíz) que soja, el balance de C es positivo, siendo negativo para la
rotación con mayor frecuencia de soja. Resultados similares fueron
reportados en estimaciones para distintas secuencias de cultivos por Andriulo
et al. (2008), Galantini et al. (2008) y Gudelj (2011).
Cuadro 1. Rendimientos en grano, C humificado, pérdida de C y balance de
C para dos rotaciones agrícolas en el sudeste de Córdoba (Argentina).
Fuente: Alejandro Thomas (com. personal).
Una alternativa para mejorar el balance de C en los suelos, y otros
índices de calidad de suelos y/o eficiencia de uso de los recursos e insumos, es
la intensificación de las rotaciones (Gregory y Drury, 1996; Peterson et al., 1998;
Amado et al., 2006; Caviglia y Andrade, 2010). Los balances de C más positivos
contribuyen a explicar la mayor acumulación de MO a partir de la mayor
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producción de residuos, la reducción de períodos bajo barbecho y el uso más
eficiente del agua, entre otras causas.
Martínez (2011) estimó el balance de C y otros indicadores productivos y
ambientales para tres modelos de producción del centro-sur de la provincia de
Santa Fe (Argentina) (Cuadro 2). La intensificación de la rotación con la inclusión
de cultivos de gramíneas como trigo y maíz mejora los indicadores de
producción de grano y proteína, la eficiencia de uso del agua y el balance de C.
Cuadro 2. Indicadores productivos y ambientales para distintos modelos
productivos en el Centro-Sur de Santa Fe (Argentina). Campañas 2002/03 a
2004/05. Fuente: Martínez (2011).
En Brasil, una síntesis reciente de Bayer et al. (2010) muestra que las
tasas de secuestro de C bajo siembra directa están directamente relacionadas
con el aporte anual de C de los cultivos. Las estimaciones regionales de T.
Amado y C. Bayer (datos no publicados) indican que los sistemas de cultivo
intensivos permiten alcanzar retenciones de C significativas comparadas con
secuencias de cultivos de baja intensidad como los tradicionales (Cuadro 3).
Cuadro 3. Tasa de secuestro de C en suelos tropicales y subtropicales de Brasil.
Fuente: T. Amado y C. Bayer (datos no publicados), citado por Bayer et al. (2010).
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La utilización de cultivos de cobertura está muy difundida en numerosas
zonas de Brasil, donde la avena negra participa en la rotación entre dos cultivos
de grano de verano (por ejemplo soja y maíz) (Fiorin, 1999). En estos sistemas,
la inclusión de leguminosas como coberturas (lablab, mucuna, caupi, vicia o
guandú) mejoran la acumulación de MO (Amado et al., 2006; Vieira et al., 2009).
En climas templados, la inclusión de cultivos de cobertura de gramíneas como
centeno o avena, o de leguminosas como vicia o trébol encarnado también
constituye una alternativa para fijar una mayor cantidad de C atmosférico (Ruffo,
2003; Villamil et al., 2006), y sustentar una mayor actividad biológica (Ferreras et
al., 2011).
Balances de nutrientes
Los balances de nutrientes son frecuentemente utilizados como
indicadores de la evolución potencial de la fertilidad del suelo. En general, se
estiman a partir del concepto de “caja negra”, es decir según la diferencia entre la
extracción de nutrientes en productos de cosecha (granos, forrajes, carne,
leche, etc.) y de la aplicación de nutrientes vía fertilizantes, enmiendas u otros
aportes. Asimismo, los balances de nutrientes también son utilizados para
evaluar las mejores prácticas de manejo (MPM) de uso de fertilizantes
(Bruulsema et al., 2008) y como indicadores de la sustentabilidad de los
sistemas, por agotamiento de nutrientes del suelo o por externalidades
generadas a partir de aplicaciones excesivas (Vitousek et al., 2009; Manchado,
2010).
Los balances de nutrientes en el sistema suelo-planta se pueden
considerar a distintas escalas de tiempo y espacio. El esquema de balances
parciales contempla la estimación de los mismos a partir de las entradas y
salidas de los nutrientes en el suelo durante un periodo determinado. Para los
cultivos anuales de producción de grano, el periodo considerado es el de la
estación de crecimiento, y la estimación del balance surge de comparar las
aplicaciones de nutrientes vía fertilización o a través de otras fuentes (estiércol,
etc.) y la extracción de nutrientes en los granos.
En Argentina, las relaciones aplicación/extracción en grano de N, P,
potasio (K) y S para los cuatro principales cultivos (soja, maíz, trigo, girasol) han
mejorado durante los últimos años, pero los balances de nutrientes siguen
siendo negativos (Figura 4) (García y González Sanjuan, 2010). Las
reposiciones más altas se alcanzaron en la campaña 2007 y disminuyeron en
2008 y 2009, estimándose una reposición vía fertilización del 30%, 39%, menos
del 1% y 29% de N, P, K y S, respectivamente, para la campaña 2009/10.
Estimaciones preliminares para la campaña 2010/11 indican reposiciones del
33%, 54%, 2% y 38% del N. P, K y S, respectivamente, extraídos en los granos.
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0.7
n
ó
ic 0.6
o
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R
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ó
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ac
lip 0.3
A
n
ó
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al
e
R 0.1
N
P
K
S
0.0
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
Figura 4. Evolución de la relación aplicación/extracción en grano de nitrógeno,
fosforo, potasio y azufre para los cuatro principales cultivos de grano (soja, maíz,
trigo y girasol) en Argentina entre 1993 y 2009 (García y González Sanjuan,
2010).
Para el centro-sur de la provincia de Santa Fe, Martínez (2011) estimó balances
de nutrientes negativos en monocultivos de soja pero neutros a levemente
positivos en secuencias más diversificadas con gramíneas en la rotación
(Cuadro 4).
Cuadro 4. Balances de nutrientes (N, P y S) para distintos modelos productivos
en el Centro-Sur de Santa Fe (Argentina). Campañas 2002/03 a 2004/05. Se
considera que la fijación biológica de N cubre 60% de los requerimientos de N.
Fuente: Martínez (2011). MZ: maíz, Sj: soja, Tr: trigo.
En Uruguay, los balances de nutrientes muestran grandes cambios debido a
la alta variabilidad de suelos y condiciones de manejo. Cano et al. (2006)
-1
estimaron balances de P de entre -40.2 y 24.5 kg P ha para diferentes
grupos de agricultores en el área oeste del país, dependiendo del tipo de
rotaciones y del uso de fertilizantes (Cuadro 5).
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Cuadro 5. Balance de P en diferentes campos agrícolas, agrupados de acuerdo
a la tecnología y manejo, en el oeste de Uruguay (Cano et al., 2006).
Los balances positivos incrementan la cantidad y disponibilidad de los
nutrientes en los suelos. Esto es deseable cuando se está recuperando o se
pretende mantener el nivel de un nutriente en suelo pero debe evitarse cuando
dicho nutriente ya está en niveles adecuados ya que puede resultar en efectos
no deseados de contaminación. Asimismo, estos efectos dependerán de la
dinámica específica para cada nutriente en el sistema suelo-planta.
Los balances negativos reducen la cantidad y disponibilidad de
nutrientes en los suelos afectando:
l
la calidad (fertilidad) de los suelos
l
los rendimientos de los cultivos
l
la sustentabilidad de los sistemas de producción
Considerar los balances de nutrientes es estratégico para el desarrollo
de una agricultura productiva sustentable. Un ejemplo relevante es el caso del P.
Las reservas mundiales de P son limitadas, por lo tanto, se espera que su oferta
pueda disminuir en futuros años y/o su precio se incremente. Siendo el P un
insumo limitante de nuestros agroecosistemas, el desarrollo de la agroindustria
debería procurar el uso eficiente del mismo y evaluar las potenciales ventajas de
mantener niveles adecuados de P en el suelo para los cultivos.
La evaluación de la fertilidad fosfatada de los suelos en Argentina se basa
en el análisis en pre-siembra que determina el nivel de P Bray a 0-20 cm. Esta
metodología ha sido probada y recomendada para todos los cultivos. Las
calibraciones sugieren niveles críticos por debajo de los cuales la probabilidad
de respuesta es alta: rangos de 15-20, 9-14, 10-15 y 13-18 mg kg-1 P Bray para
trigo, soja, girasol y maíz, respectivamente. Estos umbrales son relativamente
constantes para todas las zonas de producción de granos e independientes del
rendimiento esperado del cultivo ya que el P es un nutriente inmóvil en el suelo.
La Figura 5 muestra un mapa de P Bray recientemente elaborado por INTA
(Sainz Rozas et al., 2008), e indica que una gran proporción de los suelos bajo
-1
producción se encuentra en niveles menores de 20 mg kg . Los balances
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negativos de P han resultado en caídas en los niveles de P Bray en numerosas
regiones.
El nivel de P extractable define la probabilidad de respuesta (Figura 6)
(García et al., 2010), y con ello la probabilidad de obtener un beneficio
económico de la fertilización fosfatada. Las respuestas a la fertilización en
suelos deficientes en P resultan en tasas de retorno de 2:1 o superiores. Es decir
que se dispone de la herramienta tecnológica para decidir la MPM de la
fertilización desde el punto de vista productivo y económico. Esta misma
herramienta sugiere que los balances de P deberían manejarse de manera de
mantener y/o alcanzar dichos niveles de P Bray del suelo. Ciampitti et al. (2011)
estimaron las variaciones en P Bray, para suelos del sur de Santa Fe y Córdoba
con distinto nivel de P Bray inicial, según la evolución de los balances de P. En
forma general, suelos con valores bajos de P Bray-1 (<20 mg kg-1) presentan una
rápida capacidad de respuesta a los balances positivos, incrementando los
niveles de P extractable del suelo (aproximadamente en 4 mg kg-1 por cada 10 kg
P ha-1 de balance positivo); mientras que por otro lado, presentan una baja o nula
respuesta en disminución de los valores ante situaciones de ausencia continua
de aplicación de P (Fig. 7a). En suelos con valores elevados de P Bray-1 (>40 mg
kg-1), la aplicación de P produce respuestas erráticas en los niveles de P
extractable, por lo cual, en muchas situaciones no se observan cambios en los
valores de P Bray en suelo; mientras que situaciones con balances negativos de
P llevan a una disminución rápida y continua de los niveles en suelo
-1
-1
(aproximadamente en 2 mg kg por cada 10 kg P ha de balance negativo) (Fig.
7b).
En el caso del N, en sistemas de producción dominados por soja, como
actualmente en Argentina y gran parte del Cono Sur, los balances de N son
negativos ya que el aporte vía fijación simbiótica en soja no alcanza a compensar
la extracción de N en grano, con balances negativos estimados de 40-45 kg N ha
1
-1
-1
año para el centro-sur de Santa Fe (Cordone y Martínez, 2004) y 59 kg N ha
año-1 para el partido de Pergamino en el norte de la provincia de Buenos Aires
(Ferrari, 2010). Dado que la aplicación de N al cultivo de soja interfiere con la
fijación simbiótica, esta práctica no sería la adecuada y debería buscarse una
solución dentro del sistema y no en el cultivo.
La mayor frecuencia de gramíneas en la rotación y la inclusión de cultivos de
cobertura podrían ser una alternativa para mejorar los balances de N en estas
condiciones y también los balances de C, como se indico anteriormente. Debe
considerarse que los efectos residuales de la fertilización son limitados
estrictamente a situaciones en las cuales el N se asocie con C del suelo para
generar compuestos orgánicos. Las formas inorgánicas de N,
específicamente nitratos, son muy móviles y se pierden rápidamente de los
suelos hacia napas freáticas, cursos de agua o se transforman a formas
gaseosas como el N2O, un potente gas de efecto invernadero. Por lo tanto,
aplicar la dosis correcta de N para el cultivo inmediato es clave para el
manejo sustentable, En este caso, los balances de N constituyen un indicador
secundario de las MPMs siendo más significativos indicadores tales como la
eficiencia de uso del N o la calidad del agua y del aire.
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Figura 5. Mapa de P Bray 1
(0-20 cm) para partidos o
departamentos de
provincias argentinas. Total
de 34447 muestras de las
campañas 2005 y 2006,
con una distribución de
64% de la provincia de
Buenos Aires, 16% de
S a n t a F e y 11 % d e
Córdoba (Sainz Rozas et
al., 2008).
1.00
o
0.80
iv
t
a
l
e
R
o
t 0.60
n
e
i
im 0.40
d
n
e
R
0.20
2001
2002
2003
2005
2007
2008
2009
0.00
0
10
20
30
40
50
60
Figura 6.
Rendimiento
relativo de trigo
en función del
nivel de P Bray
1 (0-20 cm) en
la Red de
Nutrición
Región CREA
Sur de Santa
Fe. Fuente:
CREA Sur de
Santa Fe-IPNIASP (Garcia et
al., 2010).
P Bray (mg kg-1)
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31
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P Bray-1 (mg P kg-1 suelo)
50
Figura 7. Relación entre
el P Bray-1 del suelo y el
40
balance acumulado de P,
en un total de 6 años de
experimentación para dos
30
0,018*Bal
grupos de suelos, Asuelos con valores <25
0,37*Bal
20
mg kg-1 y B- >40 mg kg-1 de
P Bray-1 inicial. Los datos
10
de la figura superior, A,
son un promedio de 4
0
sitios
experimentales;
B
80
mientras
que en la figura
0,006*Bal
70
inferior, B, cada recta de
regresión representa un
60 0,21*Bal
tipo
de suelo. Cada punto
50
se compone de tres
40
repeticiones por
30
tratamiento de
0,007*Bal
fertilización. La línea
20 0,18*Bal
punteada vertical
10
representa el balance 0,
0
-200 -150 -100
-50
0
50
100 es decir la situación inicial
al comienzo del período
Balance Acumulado de P (kg P ha -1)
de 6 años analizado
(Adaptado de Ciampitti et
al., 2011).
Control
Fertilizado con P
A
Consideraciones finales
La producción de alimentos, biocombustibles, forrajes y fibras siempre
afecta la sustentabilidad ambiental, social y económica de los ecosistemas. El
objetivo del manejo adecuado de los suelos es limitar y balancear los procesos
de degradación con los procesos de producción. La agricultura sustentable se
basa en la preservación de la calidad de los recursos naturales: agua, aire,
biodiversidad, suelo, etc. Los balances de C y de nutrientes son indicadores
útiles para determinar la evolución de los sistemas de producción al
relacionarse directamente con la evolución de la MO y de la fertilidad. El manejo
de rotaciones, siembra directa y fertilidad, adecuado y específico para cada sitio,
contribuirá a mantener y/o alcanzar balances de C y de nutrientes sustentables
para la producción de cultivos.
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LA NUTRICION DE CULTIVOS
Y LA CONSERVACION DEL SUELO
Adriana García Lamothe
¿Es posible hacer agricultura continua y conservar la calidad del suelo?
La agricultura comenzó como actividad separada de la ganadería en
suelos fértiles del país manteniéndose la producción de los cultivos a través de la
expansión territorial. El laboreo excesivo sin control de la erosión y sin
fertilización deterioró la fertilidad de los suelos. Hacia 1970 la adopción de
sistemas mixtos agrícola-ganaderos con base en la rotación de cultivos y
pasturas mitigó los procesos erosivos, y significó una entrada de N a los suelos
que tendió a recuperarlos. En la actualidad la SD y la expansión de la soja están
conduciendo a intensificación productiva que tiende nuevamente a separar
agricultura de ganadería. En consecuencia las rotaciones cultivo-pastura
declinan y aumenta la agricultura continua. Ante el paradigma de la
sostenibilidad, surge una interrogante: ¿es posible hacer agricultura continua y
conservar la calidad del suelo? La respuesta se ha buscado a través de la
modelación, pero es escaso el conocimiento de procesos biológicos,
biogeoquímicos y ecológicos y los resultados pueden no ser ajustados. La
experiencia local también permite plantearse hipótesis, una de ellas es que un
buen balance nutricional es esencial para preservar los servicios y funciones del
suelo. La calidad del suelo es una característica compleja y dinámica que se
puede deteriorar, estabilizar o mejorar a través de prácticas de manejo. Un
elemento esencial de la calidad del suelo es el contenido de materia orgánica
(MOS) pues mejora las propiedades químicas, físicas y biológicas y el
crecimiento de los cultivos. Entonces la pregunta podría reformularse: ¿es
posible conservar la MOS en sistemas de agricultura continua?
UN INDICADOR DE CALIDAD: LA MATERIA ORGÁNICA DEL
SUELO:
La MOS es un reservorio de nitrógeno y otros nutrientes. Existe un
paralelismo entre la evolución del C y del N del suelo en ecosistemas naturales o
en equilibrio debido a que muchos procesos son comunes a ambos ciclos. Un
valor típico para la relación C:N de la MOS es 11 y está determinado por la
composición de la biomasa microbiana del suelo (BMS) pues ella sería la
responsable de su formación. Las teorías más aceptadas del origen de la MOS
son: a) productos originados de la lignina (quinonas) que luego se condensan
con compuestos aminados, y b) la síntesis microbiana de polifenoles a partir de
residuos vegetales atacados por hongos, oxidados a quinonas y condensados
con compuestos aminados. Las dos teorías involucran actividad biológica y
compuestos con N y posiblemente la MOS se origina por una combinación de
ambos procesos.
Hongos y bacterias constituyen los organismos dominantes de la BMS.
La relación C:N de las bacterias es en promedio 5 y la de los hongos 15. La BMS
de un suelo típico está constituida por 2/3 de hongos y 1/3 de bacterias y por
consiguiente la relación C:N tiene un valor cercano a 11. Cuando los hongos
proliferan la relación C:N sube y cuando las bacterias dominan es < a 10.
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El coeficiente de asimilación de C (C asimilado/C ingerido) es en
promedio 0.60 en hongos y 0.40 en bacterias, lo que significa que si
entran 100 g de C al suelo los hongos retienen 60 g en sus células y
respiran 40 g (CO2) y al revés las bacterias. La respiración es mayor en
condiciones adversas pues el organismo requiere más energía.
Cualquier práctica que disturbe al suelo ocasionará cambios en la
población microbiana y estos alterarán la dinámica de nutrientes y la
síntesis de MOS estable.
La dinámica del N en un agro-ecosistema es el resultado de
transformaciones que ocurren en el ciclo del N que incluye las entradas por
fertilización, la siembra de leguminosas (FBN), acciones que realiza el
hombre para aumentar la productividad. Si bien las entradas de N en estos
sistemas son mayores que en los naturales, también son potencialmente
mayores las pérdidas de N, si la fertilización es inadecuada y/o hay salidas
de N vía: erosión, escurrimiento, volatilización, lixiviación o
desnitrificación.
ESTUDIO DE CASO:
CAMBIOS EN LA RELACION C:N DEL SUELO CONSECUENCIA
DEL MANEJO
En el 2009 se analizó la evolución del “stock” de N y C en el experimento
de Rotaciones de La Estanzuela en los sistemas de agricultura continua con y sin
fertilización. Se ajustaron regresiones para cada stock en dos períodos bien
diferenciados en cuanto a la evolución de la relación C:N. Mientras el C org.
(MOS) caía en ambos como consecuencia de las prácticas agrícolas, la relación
C:N hasta 1983 aumentaba con el tiempo, mientras a partir del 1984 bajaba. Ese
hecho era indicativo de pérdidas mayores de N que de C en el primer periodo y a
la inversa en el segundo, consecuencia de las modificaciones en el experimento
de rotaciones efectuadas 1984. Los balances de N considerando entradas y
salidas con base a datos del experimento (rendimiento, erosión, etc.) y los stocks
de N al fin de cada período permitieron estimar pérdidas de N cercanas a 70 y 50
kg/ha/año hasta 1983 y en el segundo período mucho menores, de sólo 11 y 0
kg/ha/año en el sistema sin y con fertilización respectivamente.
Los cambios más importantes del rediseño de las rotaciones de 1984 fueron:
da
1) el girasol pasó a hacerse de 2 con mínimo o cero laboreo, lo que
significó intensificación de la producción, que pasó de 1 cultivo/año a 1.3
cultivo/año y reducción del tiempo de barbecho;
2) se sustituyó el lino por la cebada, ambos cultivos invernales pero de
productividad muy diferente.
Más gradual pudo ser el impacto de los cambios tecnológicos como el
uso de cultivares de trigo de mayor potencial y respuesta a N, nuevos herbicidas,
entre ellos de particular importancia el glifosato, que más allá de lo que significó
en la reducción del laboreo, pudo afectar la actividad de la BMS a través del
impacto sobre el ciclo del ácido sikímico en los microorganismos. Aunque la
extracción de N en las cosechas aumentó, mucho mayor fue la reducción de
otras salidas de N. A su vez, a fines de los 90 el mejoramiento genético del trigo y
nuevas prácticas de fertilización (indicadores y fraccionamiento) pudieron
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contribuir a aumentar la eficiencia de uso de N (EFUN) y a crear un balance de N
menos negativo o neutro. Es evidente la relación entre ese hecho y la tendencia
a la estabilización de la MOS (ver figuras siguientes).
Evolución del N Total y del C orgáncio
Rotaciones "viejas" INIA - La Estanzuela
13
11
0.22
2.00
0.20
1.80
0.18
1.60
0.16
1.40
0.14
1.20
0.12
1.00
0.10
10
9
R2 =0,524
8
2009
2007
2005
2003
2001
1999
1997
1995
1993
1991
1989
1987
1985
1983
1981
1979
1977
1975
2007
1973
2003
1971
1995 1999
1969
1991
1967
1987
1965
1967 1971 1975 1979 1983
1963
1963
Ntotal(%)
R2 =0,38
Corg.(%)
RelaciónC:N
12
2.20
Año
C org
C org (c/F) N t
N t (c/F)
El equilibrio de la MOS no obstante, ocurre con stocks de C y N por debajo
del de sistemas con leguminosas forrajeras (FBN) lo que implica menor potencial
de mineralización de N (PMN) y resiliencia del suelo, entre efectos. Para levantar
el % de MOS del suelo habría que lograr balances positivos de N.
EL BALANCE DE N Y LA ESTABILIDAD DE LA MOS
Un sistema para que sea sostenible debe poder mantener cierta
productividad en el tiempo lo que depende de una serie atributos del suelo
(estabilidad de agregados, infiltración, CIC, dinámica de nutrientes, etc.) todos
relacionados directa o
indirectamente con el contenido de MOS en
consecuencia es relevante mantenerla a un nivel aceptable o recuperarla en
algunos casos. La MOS contribuye a crear un ambiente adecuado para el
crecimiento de los cultivos que minimiza la necesidad de insumos. ¿Qué nivel
de MOS es aceptable? Dependerá en gran parte de propiedades químicas y
físicas de los horizontes superficiales y sub-superficiales del suelo y del material
que le dio origen.
Para evitar el balance negativo de N, como primera medida deben
minimizarse las pérdidas de N a través de buenas prácticas de fertilización que
aumenten la EFUN. La SD sobre rastrojo ejerce control sobre la erosión y sobre
la tasa de nitrificación pudiendo contribuir en ese sentido. La agricultura de
precisión o su versión más simple, el manejo de la fertilización por ambientes de
diferente productividad, también.
El N extraído por la cosecha y el que se pierda, debe reponerse mediante:
i)
la aplicación de fertilizantes inorgánicos,
ii)
de abonos orgánicos (compostaje por ejemplo),
iii)
o la FBN (leguminosas) siempre procurando la mejor
sincronización entre la disponibilidad (o liberación de N ) y la
demanda de los cultivos. La entrada de N por FBN o abonos
orgánicos reducirá la dependencia de fertilizantes inorgánicos
que requieren petróleo para su síntesis, por lo que debe ser
considerada más sustentable en el largo plazo que el uso de ellos.
No obstante puede ser más difícil lograr la sincronía requerida y
eso constituye un riesgo ambiental.
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Si bien la mejor herramienta para mejorar la entrada de N al suelo y la
eficiencia de uso puede ser un buen manejo de la cantidad, momento y calidad
de los residuos lograrlo es todo un desafío que depende de factores algunos
controlables y otros no.
Con la premisa que debemos procurar conservar la MOS para mantener
todos los efectos positivos que ella ejerce en las propiedades físicas, químicas y
biológicas, el monocultivo de soja no sería sustentable,. Por un lado, por que
deja un residuo que desaparece rápido del suelo, quedando éste expuesto a la
erosión hídrica y por otro, por que la FBN cubre como máximo 80 % del N que
extrae el grano según experiencia extranjera ,o la mitad o menos según datos
locales, el resto sale del suelo creando un balance negativo de N. Para producir
soja en forma sostenible o bien hay que fertilizarla con N en alguna etapa del
cultivo y usar coberturas en invierno, o debe alternarse con cultivos de invierno
bien fertilizados (cantidad y oportunidad) que contrarresten la pérdida de N, o
uso de abonos verdes con leguminosas (FBN) que además de proteger al suelo
aporten N y también contribuyan a contrarrestar el balance negativo que deja la
soja.
Cabe puntualizar que aún usando prácticas conservacionistas como la
SD, abonos orgánicos, coberturas, etc. ocurrirán modificaciones y desequilibrios
de nutrientes que alterarán proceso en el suelo. En consecuencia los sistemas
agrícolas deben someterse a validación ecológica con indicadores biológicos.
Por otro lado, todo sistema agrícola tiene la debilidad de crear compactación,
causa principal de la degradación del suelo, aunque de impacto diferente en
distintos tipos de suelo. Pero si se logra conservar la MOS con un manejo
adecuado del N ese efecto podría ser mínimo, si además se acompaña con
medidas de reducción o sistematización del tránsito de maquinaria, por ejemplo,
u otras prácticas adecuadas de manejo.
Las figuras siguientes ilustran primero el efecto de la compactación sobre la
EFUN lo que resulta un aumento potencial de pérdida de N, la segunda, la
caída de la MOS en diferentes ambientes edáficos de Soriano como
consecuencia del manejo a que han sido sometidos los suelos agrícolas. Un
punto a resaltar es que en el relevamiento del 2009, se determinó que en un
tercio de las chacras la salida de N sólo con la cosecha de trigo (sin evaluar
pérdidas) era mayor que el N aplicado en la fertilización.
Carbono Orgánico en suelos de Referencia
según Ambiente Edáfico
RespuestaaNenTrigo(Dolores2008)
20
5. 00
4000
16
4. 00
3000
12
4. 50
36kgdeN/Ha
136kgN/ha
2000
8
1000
4
0
0
1.28 1.34 1.39 1.41 1.42 1.49
Densidadaparente (kg/dm3)
EFUN
% C Orgánico
RendimientoKg/ha
5000
3. 50
3. 00
2. 50
2. 00
1. 50
1. 00
A.
B1.
B2.
C.
Brunosoles Brunosoles Brunosoles Brunosoles
pesados y text finas a text medias
s/ FB
Vertisol es
medi as
(Uni dad (Uni dad FB)
(Unidad LC- (Uni dad Bq)
CñN)
Ri)
D.
Brunosoles
y Argi soles
sobre
Cretácico
(Unidad CC)
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LA FERTILIZACIÓN DESBALANCEADA: ¿UNA BOMBA DE TIEMPO?
Los cultivos se han fertilizados tradicionalmente con P porque es escaso
en los suelos y su deficiencia restringe la respuesta a N, nutriente de gran
impacto sobre el rendimiento y la rentabilidad. Con el potasio (K) la historia es
diferente, en suelos de texturas medias a finas el nivel de K está en promedio
encima del nivel crítico que se maneja. Además la deficiencia de K es menos
impactante que la de P o N porque no tiene una función estructural sino que
ocurre a través de cambios fisiológicos. En consecuencia es común que el trigo
se fertilice con N y P, y la soja con P pero no con K.
Recientemente la evidencia de síntomas de deficiencia en particular en
cultivos de verano (maíz y soja) y suelos livianos, ha encendido una alerta y
algunos productores están empezando a considerar al K en sus programas de
fertilización. No obstante, como el KCl no es económico suele escatimarse la
dosis, optándose por sacrificar algo de rendimiento en pos de reducir los costos
de producción. De modo que la relación N:K cuando se fertiliza con K un trigo es
en promedio 1:0.3.
Probablemente el desconocimiento de la dinámica del K en el suelo,
sumado a la dudosa interpretación de los análisis contribuya a que no sea una
práctica generalizada. En Uruguay se ha encontrado respuesta a K en trigo y
cebada en sistemas de agricultura continua, particularmente en suelos livianos,
pero también en suelos de texturas medias asociados a compactación del suelo
y/o reducida humedad, cuando la difusión prima sobre el flujo de masa para que
el K alcance las raíces. El K-intercambiable (K-int.) puede no representar la
disponibilidad real de K para los cultivos. Su relación con otros cationes con los
que puede competir como el Ca y Mg puede mejorar la interpretación y en ello se
está trabajando.
La liberación de K desde residuos vegetales en descomposición suele
ser insuficiente para reponer el K que extrae un cultivo bien fertilizado con N y P.
En consecuencia luego de años de agricultura el K ha bajado en forma
significativa en los suelos. Esa extracción continua de K hace perder al suelo la
capacidad de reponerlo a la solución, sobretodo durante picos de consumo
como el encañado del trigo, lo que puede crear un estrés nutricional.
El K del suelo está sujeto a un intercambio dinámico, el K de la solución
es tomado por las plantas o se lava y repuesto por el K int.. También éste está en
equilibrio con formas de K no intercambiables o reservas, pero la tasa de
reposición es menor. A medida que el K se va agotando más lenta es la
reposición desde las reservas. Tal vez esté ocurriendo una caída mayor del K no
intercambiable que la reflejada en el K int., lo que sería un problema serio que
habría que explorar.
El K activa enzimas y estimula la asimilación y el transporte de nutrientes
en la planta, actúa en el balance iónico, regula el movimiento del agua y de la
apertura de estomas, controla la absorción de N. La absorción de nitrato ocurre
junto al K como contra ión (carga positiva). El nitrato es reducido en el tallo y
parte del K vuelve a la raíz como K-malato donde es oxidado, forma carbonato
ácido de K y es intercambiado junto al ácido carbónico por nitrato de K. Cuando
el K es insuficiente hay reducción de nitrato en la raíz y acumulación de amidas
que restringe la posterior absorción de nitrato. Ese hecho significa una reducción
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de la EFUN de los fertilizantes. Además el K mejora la tolerancia a la sequía, al
calor y al frío, la resistencia a plagas y enfermedades.
Ante la duda de aplicar o no K al suelo el productor debe tener presente
que se va a beneficiar de una nutrición balanceada a través de mayor eficiencia
de los insumos y menor riesgo ante condiciones adversas. Además en suelos
deficientes puede llegar a incrementar el rendimiento de soja, maíz o trigo y
reducir la pérdida potencial de nitrato, aumentando la EFUN y favoreciendo
indirectamente la preservación de la MOS, a su vez reducirá la contaminación y
la acidificación.
El nivel de K debería corregirse en función de la cantidad de N y P que se
aplique. La fertilización no balanceada (sin K) es una bomba de tiempo en
suelos con capacidad de fijarlo como la mayoría de los de aptitud agrícola del
país con arcillas del tipo 2:1. Idealmente todos los nutrientes esenciales
deberían analizarse pero el desconocimiento de los procesos de fijación y
formación de complejos en el suelo no permite hoy poder determinar una
fertilización balanceada completa y óptima.
En las siguientes figuras puede apreciarse como ha sido la pérdida de K en
suelos de Soriano y los niveles actuales de K-int. En los diferentes ambientes
edáficos. Estos no representan lo mismo para los primeros 4 que para el
último de textura más gruesa con menor tenor de arcillas.
K-int rel. al original
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
A
B1
B2
C
D
Ambientes Edáficos
1,8
1,2
0,9
0,6
0,3
D
D
D
C
C
Ed
áf
ico
B2
B2
B2
B1
B1
B1
B1
A
Am
A
bi
en
te
0
A
K-int. meq/100g
1,5
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MANEJO DE NUTRIENTES EN SOJA
FOSFORO EN SOJA DE SEGUNDA
RESIDUALIDAD O FERTILIZACION
Ing. Agr. Esteban Hoffman
Profesor Adjunto
Estación Experimental Dr. Mario A. Cassinoni (EEMAC)
Departamento de Producción Vegetal
Facultad de Agronomía - UDELAR
Este trabajo forma parte de una tesis, cuando sus resultados estén disponibles
serán publicados en la página web de AUSID.
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Uruguay
alan