El manejo de la nutrición nitrogenada en soja

Fernando Salvagiotti -Investigador en Nutrición Vegetal y Nutrición de Suelos – EEA Oliveros INTA -Investigador Independiente del CONICET – Miembro de la Mesa de Nutrición Biológica El nitrógeno (N) está fuertemente ligado a la producción de los cultivos, ya que la cantidad de N acumulado en las hojas, determina la intensidad del proceso fotosintético. En […]
septiembre 27, 2022

Fernando Salvagiotti -Investigador en Nutrición Vegetal y Nutrición de Suelos – EEA Oliveros INTA -Investigador Independiente del CONICET – Miembro de la Mesa de Nutrición Biológica

El nitrógeno (N) está fuertemente ligado a la producción de los cultivos, ya que la cantidad de N acumulado en las hojas, determina la intensidad del proceso fotosintético. En los sistemas agrícolas pampeanos, el aporte de N a partir de la mineralización de la materia orgánica no es suficiente para sostener altos rendimientos en cereales, por lo que la deficiencia de N debe ser corregida mediante el uso de fertilizantes nitrogenados. En soja, además del N proveniente del suelo, los requerimientos de N son satisfechos con el aporte de la fijación biológica de N2 atmosférico (FBN) a través de la asociación simbiótica especifica con bacterias del genero Bradyrhizobium.

En promedio, se requieren aproximadamente 80 kg de N para producir 1 tonelada de grano de soja, dentro de un rango entre 53 y 156 kg de N por tonelada (Figura 1). El requerimiento de N del cultivo soja, aproximadamente 4 veces superior al de los cereales, esta dado por la alta concentración de N en el grano.

La Tabla 1 muestra un análisis de datos publicados donde se puede observar que alrededor de una concentración promedio de 63.4 g N por kg grano, el 50% de los datos (entre los percentiles 25 y 75), las variaciones fueron de ca. 5%.  En cambio, la variación de la concentración de N en los tejidos vegetativos entre estos percentiles fue de ca. 30% alrededor de un promedio de 12.1  g N por kg de biomasa.

Tabla 1 – Estadísticos de resumen de un meta-análisis de datos publicados en la literatura en relación a la absorción de N y variables relacionados con la nutrición nitrogenada del cultivo en soja (Salvagiotti et al, 2008) * Balance parcial de N balance = N fijado en biomasa aérea  – N exportado con el grano. Valores en paréntesis incluyen un aporte promedio de biomasa radicular del 24% (Rochester et al., 1998).

La acumulación de N es lenta en las primeras etapas de desarrollo del cultivo y se incrementa a partir exponencialmente con el inicio de la floración – R1, hasta aproximadamente la finalización del llenado del grano. Sin embargo, el curso de la FBN durante el ciclo del cultivo muestra 3 etapas diferentes. La primera de ellas es desde la emergencia hasta ca. 30 días, en donde el aporte de la FBN es muy bajo debido a que el aparato nodular se esta desarrollando y tiene baja funcionalidad. La absorción de N del cultivo depende en gran medida del aporte de N del suelo. En situaciones en los cuales los suelos presentan un bajo aporte de N del suelo, esta etapa puede ser critica para el establecimiento de los nódulos, ya que el N disponible puede no ser suficiente para desarrollar el área foliar mínima necesaria para el crecimiento inicial del cultivo y de los nódulos.

A partir de los 30 días el aparato nodular es capaz de trabajar a la máxima tasa y donde mayor importancia relativa tendrá la FBN para la acumulación de N del cultivo. Cualquier factor que afecte la actividad durante este periodo afectara el aporte de FBN. La tercera etapa ocurre a partir del comienzo del llenado de granos en el cultivo (i.e. R5). A partir de este momento, los granos se convierten en el principal destino del carbono y nutrientes dentro de la planta, y por lo tanto los nódulos pasan a ser un destino secundario. Las tasas de FBN van decayendo en este periodo y podrían llegar a limitar el aporte de N al cultivo.

En Argentina, a nivel nacional se ha visto que en promedio la FBN representa el 60% del N absorbido por el cultivo (un mínimo de 12 y un máximo de 90%). Dicha variación esta determinada no solo por los diferentes contenidos de N mineral del suelo (que antagoniza con la FBN), sino también con el hecho de que la soja en Argentina se cultiva en secano y el proceso de FBN es altamente sensible a pequeñas disminuciones en la condición hídrica del cultivo.

En consecuencia, las prácticas de manejo del cultivo que favorezcan la captación y acumulación de agua en el perfil del suelo, indirectamente favorecerán la nutrición nitrogenada del cultivo.

La presencia de nitratos en el suelo ejerce un efecto represor sobre la fijación biológica de nitrógeno. En consecuencia, la magnitud del aporte de N a través de la FBN se verá seriamente afectado por la aplicación de fertilizantes nitrogenados, por el aporte de N a través de la mineralización de la materia orgánica, o en lotes que presentan una fuerte intensidad de fertilización nitrogenada en cultivos antecesores que dejan altos contenidos residuales de nitratos.

Figura 1 – Relación entre la eficiencia biológica del rizobium y el cultivo de soja. Cada punto es un factor de manejo que puede potenciar o perjudicar la performance de ambos en la simbiosis. Valores por encima de 1 favorecen la performance.
Prácticas que optimizan el manejo del N en soja

Los conceptos discutidos en los puntos anteriores destacan la relevancia de la FBN como fuente de N en el cultivo de soja. En consecuencia, las mejores prácticas para el manejo de este nutriente deben incluir acciones directas e indirectas que potencien la FBN. La acción directa más importante es a través de la inoculación de la semilla, mientras que las acciones indirectas incluyen aquellas prácticas de manejo del cultivo que aseguren las condiciones ambientales para el funcionamiento óptimo de los nódulos.

Acciones directas – Inoculación del cultivo

La primera recomendación es la selección de un inoculante de calidad. Esto implica que el inoculo este en un medio (sólido o líquido) inerte, que se garantice el número de bacterias a ser aplicado y la cepa correspondiente para soja, dada la especificidad de la relación bacteria-cultivo. Una vez elegido el inoculante, la forma en que se realiza la inoculación debe apuntar a evitar reducciones en el número de bacterias en las semillas, donde es clave el proceso de mezclado del inoculante con la semilla. La uniformidad en la aplicación no se logra muchas veces cuando el inoculante se aplica en el cajón de la sembradora. El uso de adherentes o semillas peleteadas aseguran la uniformidad de distribución del inoculante con la semilla.

Un aspecto importante de la inoculación es favorecer el desarrollo de nódulos en la raíz principal ya que es la zona en donde más se concentrará la población de bacterias introducidas con el inoculante. 

Estos nódulos contribuirán en mayor medida al pool de N en planta derivado de FBN ya que tendrán mayor actividad entre R1 y R5, etapa en la cual las tasas de FBN son mas altas. Por otra parte, la actividad de los nódulos ubicados en las raíces laterales tendrá una mayor importancia durante el llenado de granos, cuando las tasas de FBN decrecen.

Existe una gran variabilidad de cepas de rhizobios en los suelos sojeros argentinos (Gonzalez, 2007) y estudios en estos suelos han mostrado que las bacterias introducidas con el inoculante requieren al menos tres años para ser la cepa dominante en los nódulos. En consecuencia, el efecto de la inoculación sobre el rendimiento debe discutirse teniendo en cuenta dos escenarios: 1) Lotes sin historia de cultivo de soja y 2) Lotes con historia sojera. En el primer caso, no existe población de rhizobios específicos para soja o el contenido de bacterias por gramo de suelo esta por debajo de los niveles adecuados para lograr un buena nodulación. La deficiencia de N es severa y la producción del cultivo, a expensas del aporte del N del suelo, estará limitada por la disponibilidad de N. En consecuencia, las pérdidas en rendimiento por no inocular serán importantes.

“En el caso de lotes con historia sojera en donde se ha inoculado consistentemente todos los años, la población de rhizobios naturalizados puede superar los niveles de bacterias por gramo de suelo necesarios para proveer de N al cultivo”

En estos casos, las cepas naturalizadas compiten ventajosamente en relación a las nuevos rhizobios aplicados con el inoculante. En consecuencia, la deficiencia de N en el cultivo puede no existir o ser moderada, y la respuesta a la inoculación es de menor magnitud.

Resultados de experimentos a campo en lotes con poblaciones de rhizobios ya establecidas muestra resultados positivos o neutros. Estas variaciones en los resultados obtenidos a campo esta dado por las diferentes combinaciones de demanda de N (relacionada con el potencial de rendimiento), aporte del N del suelo y contribución de la FBN.  La inoculación disminuye la posibilidad de fallas en la nodulación y además asegura al cultivo el aporte de una importante cantidad de N, que de otra manera tendría que ser aportado por medio de fertilizantes, lo cual sería poco rentable.

 Acciones indirectas

Además de los cuidados a tener durante la inoculación, es importante generar las condiciones ambientales en los lotes de producción para optimizar la eficiencia del inoculante y sacar el mayor provecho de la FBN:

  • Manejo de la condición física del suelo y disponibilidad de agua en el suelo

La actividad de la FBN esta directamente relacionado con el status hídrico del suelo y la planta. Pequeños periodos de stress hídrico tienen efectos muy fuertes sobre la FBN ya que la economía del agua de los nódulos esta directamente relacionada con el transporte de agua desde la planta vía floema. Ensayos realizados para evaluar los efectos de sistemas de labranzas sobre la nodulación han mostrado en siembra directa, asociada con mayores contenidos relativos de humedad en el suelo, una mayor infección de rizobios.

Las alteraciones antrópicas del espacio poroso a través del mal manejo del suelo generan condiciones desfavorables no solo para el desarrollo de las raíces y de los nódulos, sino que indirectamente se afectan la FBN al alterar el transporte del agua y el intercambio gaseoso del suelo.

En lotes de producción de soja se ha observado que en sectores del lote con compactaciones producidas por el tránsito en húmedo con maquinarias, la producción de nódulos tanto en raíz principal como en raíces laterales es menor en comparación a áreas sin compactaciones.

  • Manejo de otros nutrientes

La FBN se ve potenciada por el aporte de otros nutrientes. Azufre, Hierro, Molibdeno son nutrientes que forman parte de la estructura de la enzima nitrogenasa. Diversas experiencias han mostrado el incremento en el numero de nódulos cuando los cultivos fueron fertilizados con fosforo y azufre en lotes que presentaban deficiencias de estos nutrientes. También se ha observado un aumento en la nodulación cuando el suelo fue encalado para corregir el pH como también efectos directos de la fertilización con calcio sobre la masa nodular.         

Consideraciones finales

La base fundamental del manejo del N en el cultivo de soja es la optimización del proceso de fijación biológica. El manejo del cultivo debe estar dirigido a optimizar el aporte de esta fuente de N, principalmente a través de la inoculación con cepas de alta efectividad y utilizando productos que tengan calidad en cuanto al numero de bacterias y las condiciones de conservación. El éxito de esta práctica se verá potenciada si las prácticas de manejo del cultivo y del suelo están dirigidas a optimizar el ambiente para la simbiosis rhizobio-soja.

La inoculación del cultivo es una práctica obligada en suelos que recién entran a la producción sojera. En suelos con una importante historia de cultivo sojero, si bien la respuesta en el rendimiento del cultivo es de menor intensidad, la inoculación disminuye los riesgos de una baja nodulación por alguna condición ambiental desfavorable, asegurando de esta forma una importante cantidad de N que de otra forma provendría del suelo, y que, si este no puede proveerlo en forma completa, disminuirá el potencial de rendimiento del cultivo.

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