Balance entre productividad y sostenibilidad
Por: María Paula Iglesias1*, Nicolás Wyngaard1,2, Hernán Sainz Rozas1,2,3, Nuria Lewczuk3, Mirta Toribio4, Fernando García1 & Nahuel Reussi Calvo1,2 – 1Facultad de Ciencias Agrarias, UNMdP. 2CONICET. 3EEA INTA Balcarce. 4Profertil S.A. * Autor de contacto: pauliiglesias11@gmail.com
INTRODUCCIÓN
La baja recuperación del nitrógeno (N) por parte de los cultivos durante la estación de crecimiento (~50%) se debe a procesos de pérdidas como lavado de nitrato, volatilización de amoníaco (NH3) y emisión de óxido nitroso (N2O). Esta baja recuperación implica pérdidas de rendimiento, bajas eficiencias en el uso de N y un potencial impacto ambiental negativo. Dado que el N es una de las principales limitantes en el rendimiento de maíz, luego de la disponibilidad de agua, es fundamental seleccionar la dosis, fuente, momento y método de aplicación correcto que permitan sincronizar la oferta del nutriente con la demanda del cultivo, y en consecuencia, reducir las pérdidas de N.
Los híbridos modernos de maíz, en ambientes sin limitaciones hídricas, pueden absorber hasta el 40% del N acumulado a madurez fisiológica durante la etapa post-floración (Maltese et al., 2024). Esta característica fisiológica permitiría aplicar parte del N al inicio y el resto en etapas avanzadas del cultivo. Estas aplicaciones divididas de N ayudarían a disminuir las externalidades de la fertilización, dado que reducirían las emisiones de NH₃ y N₂O bajo distintos escenarios climáticos. Además del fraccionamiento de la dosis de N, existen otras estrategias para reducir el impacto ambiental de la fertilización como la selección de fuentes alternativas a la urea, entre ellos los inhibidores de la nitrificación o de la actividad ureásica.
“La huella de carbono varió entre 1199 y 1538 kg CO2-eq ha-1”
En Argentina, las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y, por ende, la huella de carbono estaría siendo sobreestimadas según las estimaciones realizadas por el Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC), por lo que es necesario contar con información local.
Por lo tanto, los objetivos de este trabajo fueron evaluar el efecto del fraccionamiento de la dosis combinado con diferentes fuentes de N en maíz bajo condiciones de riego y secano sobre: a) las pérdidas de N por volatilización de NH3, b) la emisión de N2O, c) el rendimiento y d) la huella de carbono.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se realizaron experimentos en maíz bajo condiciones de riego y secano durante dos campañas (2022-2023 y 2023-2024, campaña 1 y 2, respectivamente) en Balcarce. Se evaluó un tratamiento testigo (0 kg N ha-1), una dosis de 200 kg N ha-1 aplicada en el estado de cuatro hojas desarrolladas (V4) y la misma dosis de N fraccionada en V4 y floración (R1) del maíz (120 y 80 kg N ha-1, respectivamente); combinadas con tres fuentes de N [Urea, Urea-Limus (inhibidor de la actividad ureásica) y Urea-DMPP (inhibidor de la nitrificación)].
En la Tabla 1 se presentan algunas variables edáficas determinadas a la siembra del cultivo. Se determinó la volatilización de NH3 luego de la aplicación del fertilizante, y la emisión de N2O desde la fertilización hasta que el cultivo alcanzó la madurez fisiológica. Se determinó el rendimiento y se midió el contenido de humedad en grano. El rendimiento se expresó al 14,5% de humedad.
Tabla 1. Variables edáficas para cada campaña. MO: materia orgánica, Nan: nitrógeno mineralizado en incubación anaeróbica, P-Bray: P extractable, Zn-DTPA: zinc, N-NO3–: nitrato en 0-60 cm.
Se calcularon los factores de emisión (FE), dividiendo las pérdidas acumuladas netas por el total del N aplicado y multiplicando por 100 para su expresión en porcentaje (%). Por último, se realizó la estimación de la huella de carbono considerando las directrices del IPCC (2007). Las emisiones se expresaron en kg CO2-eq ha-1 considerando que 1 kg N2O = 310 kg CO2-eq. Para ello, se emplearon los FE directa e indirecta definidos por defecto por el IPCC y, por otra parte, los FE determinados en el presente estudio para cada fuente de N, estrategia, régimen hídrico y campaña.
Se determinó el cambio en la magnitud de las pérdidas gaseosas y del rendimiento para cada uno de los factores (régimen hídrico, estrategia de fertilización y fuente de N), respecto a un tratamiento de referencia (Urea completo en secano). Para lo cual se calculó el cociente entre la diferencia de la pérdida acumulada neta o el rendimiento de cada tratamiento y la de referencia, divido la pérdida acumulada neta o rendimiento de referencia multiplicado por 100 para su expresión en porcentaje (%). De la misma manera, se calculó para la huella de carbono (C) aunque considerando como situación de referencia la huella de carbono calculada a partir de los FE propuestos por el IPCC.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Rendimiento
El rendimiento de maíz varió en promedio entre 15,8 y 19,1 Mg ha-1 en 1-Riego, desde 8,9 hasta 12,9 en 1-Secano, desde 10,8 hasta 15,4 Mg ha-1 en 2-Riego y desde 8,3 hasta 14,4 Mg ha-1 en 2-Secano, dependiendo de la combinación entre estrategia y fuente de N. Es válido mencionar que las precipitaciones acumuladas durante el ciclo de cultivo fueron similares entre campañas (564 mm en la campaña 1 y 539 mm en la campaña 2). Bajo la condición de riego, la disponibilidad de agua fue adecuada durante gran parte del ciclo del cultivo, alcanzando 841 y 807 mm en la campaña 1 y 2 (1-Riego y 2-Riego), respectivamente.
Por otra parte, tanto la aplicación fraccionada como el empleo de inhibidores no penalizaron el rendimiento, con lo cual esta estrategia permitiría realizar correcciones a lo largo del ciclo basándose en los pronósticos del tiempo y la demanda del cultivo. La efectividad de los inhibidores es afectada por condiciones edafoclimáticas y de manejo (Thapa, et al. 2016), las cuales pueden explicar la variabilidad en los resultados respecto al efecto de los inhibidores sobre el rendimiento de maíz.
Pérdidas gaseosas
Los FE-NH3 variaron entre 2,6 y 24,8%, dependiendo del tratamiento, los cuales están dentro del rango propuesto por diferentes autores. Sin embargo, en general, no superaron el valor de 15% propuesto por el IPCC. La tendencia observada para la volatilización de NH3 para las fuentes fue: Urea = Urea-DMPP > Urea-Limus. Por lo tanto, el empleo del inhibidor de la actividad ureásica redujo las pérdidas por volatilización entre un ~62% y ~75%, comparado con la Urea sin inhibidor. A su vez, el fraccionamiento de N disminuyó las pérdidas de NH3. Por ejemplo, en la campaña 1, la disminución promedio para ambas condiciones hídricas fue de 31%, 35% y 43% para Urea, Urea-DMPP and Urea-Limus, respectivamente. Estos resultados indican que demorar la aplicación de N hasta estados avanzados del cultivo no incrementan las pérdidas de NH3, favoreciendo el monitoreo del estado nitrogenado del cultivo y permitiendo intervenir durante el ciclo.
La emisión acumulada neta de N2O fue un 69% superior en la campaña 2 respecto a la campaña 1 y un 63% superior en el sistema bajo riego que en secano. La inconsistencia en el efecto de los inhibidores en la reducción de las pérdidas puede ser atribuida a diferencias en las prácticas de manejo, propiedades del suelo y condiciones ambientales. Por su parte, los FE-N2O variaron entre 0,01 y 0,14% según tratamiento, y resultaron menores a los registrados en estudios locales (Piccinetti et al., 2021; Vangeli et al., 2022). En la mayoría de los casos, la Urea-DMPP redujo las pérdidas de N2O comparado con Urea sin inhibidor (-8% hasta -55%).
“Cuando se combinaron la aplicación de riego complementario, el fraccionamiento de la dosis de N y el empleo de Urea-Limus la Huella de C se redujo en un 54%”
Huella de carbono
La huella de carbono varió entre 1199 y 1538 kg CO2-eq ha-1. Las estimaciones del IPCC sobreestimaron la huella de carbono en ~198% (2716 kg CO2-eq ha-1 según IPCC), lo cual se explica por el empleo de FE no ajustados localmente. El fraccionamiento de la dosis de N redujo un ~6% la huella de C respecto a la aplicación completa de N. Tomando como referencia la Urea, el empleo de Urea-DMPP y Urea-Limus redujeron las emisiones totales en un 2% y 12%, respectivamente. Estos resultados se explican principalmente por las menores pérdidas por volatilización.
Síntesis de gestión de nitrógeno
La aplicación de riego complementario no modificó las pérdidas por volatilización, mientras que el fraccionamiento de N las redujo en un 33% (Figura 1a). El empleo de Urea-DMPP y Urea-Limus lograron reducciones promedio del 3% y 62%, respectivamente. A su vez, la aplicación de riego complementario y la fertilización fraccionada con Urea-Limus disminuyeron en promedio las pérdidas un 84%. Respecto a la emisión de N2O, la incorporación de riego y el fraccionamiento de N incrementaron las pérdidas (Figura 1b). En cuanto a las fuentes alternativas, se observaron reducciones del 58% para Urea-DMPP y aumentos del 324% para Urea-Limus. El rendimiento se incrementó en promedio un 44% al incorporar riego y un 1% al fraccionar la dosis de N (Figura 1c). A su vez, se observó un incremento del 11% al aplicar Urea-DMPP, mientras que no hubo variaciones al aplicar Urea-Limus. Considerando la combinación de prácticas de manejo (riego, fraccionamiento y Urea-Limus) el rendimiento aumentó un 41%.
Por su parte, el empleo de FE locales para el cálculo de la huella de C resultó en reducciones del ~49%, independientemente de la incorporación o no de riego complementario (Figura 1d). Cuando se fraccionó la dosis de N, la disminución de las emisiones totales fue mayor que al aplicar la dosis completa de N (-51% vs. -48%). Sumado a esto, el empleo de fuentes alternativas a la Urea presentaron mayores reducciones en la huella de C (48%, y 53% para Urea-DMPP y Urea-Limus, respectivamente).
Cuando se combinaron la aplicación de riego complementario, el fraccionamiento de la dosis de N y el empleo de Urea-Limus la Huella de C se redujo en un 54%. Estos resultados demuestran que el empleo de tecnologías de procesos (fraccionamiento) y de insumos (fuentes) permitiría reducir principalmente las pérdidas por volatilización y, por ende, contribuir a un manejo más eficiente de N. A su vez, los datos obtenidos en este estudio confirman la evidencia de que el IPCC sobreestima las emisiones de GEI para Argentina. Por este motivo, generar información local permite mejorar el inventario nacional de GEI de Argentina.
Figura 1. Cambio en las pérdidas por volatilización de NH3 (a), en la emisión de N2O (%) (b), en el rendimiento (c) y en la huella de carbono (d) respecto a una situación de referencia, para cada uno de los factores evaluados (régimen hídrico, estrategia de fertilización y fuente de N) (a y b). Para las figuras a, b y c, la línea punteada indica el tratamiento de referencia (Dosis completa de Urea aplicada en V4 en secano) (45,8 kg ha-1, 69,4 g ha-1 y11,8 t ha-1 para volatilización, emisión de N2O y rendimiento, respectivamente), mientras que para la figura d, la situación de referencia es la huella de carbono calculada con los factores de emisión propuestos por el IPCC (2716 kg CO2-eq ha-1).
CONCLUSIÓN
Los resultados del presente trabajo demuestran que una correcta gestión del nitrógeno basada en el empleo de tecnologías de procesos (fraccionamiento) y de insumos (fuentes) permite reducir principalmente las pérdidas por volatilización y, por ende, contribuir a una menor huella de C y a un manejo más eficiente de N, sin afectar la productividad del maíz.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a la empresa Profertil S.A y a la Fundación Williams por el financiamiento de la investigación, además de los proyectos PICT 2020- 0605, AGR 704/23 e INTA 2023-PE-L01-I012.
BIBLIOGRAFÍA
Maltese, N. E., Carciochi, W. D., Caviglia, O. P., Sainz Rozas, H. R., García, M., Lapaz, A. O., Ciampitti, I. A. & Reussi Calvo, N.I. (2024). Assesing the effect of split and additional late N fertilisation on N economy of maize. Field Crops Research, 308 (March), 109279. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2024.109279
Piccinetti, C. F.; Bacigaluppo, S.; Di Ciocco, C. A.; De Tellería, J. M.; Salvagiotti, F. 2021. Soybean in rotation with cereals attenuates nitrous oxide emissions as compared with soybean monoculture in the Pampas region. Geoderma. 402: 115-192.
Thapa, R.; Chatterjee, A.; Awale, R.; McGRanahan, D. A.; Daigh, A. 2016. Effect of enhanced efficiency fertilizers on nitrous oxide emissions and crop yields: a meta-analysis. Soil Science Society of America Journal. 80(5): 1121–1134. DOI:10.2136/sssaj2016.06.0179.
Vangeli, S.; Posse, G.; Beget, M. G.; Otero Estrada, E.; Valdettaro, R. A.; Oricchio, P.; Kandus, M.; Di Bella, C. M. 2022. Effects of fertilizer type on nitrous oxide emission and ammonia volatilization in wheat and maize crops. Soil Use and Management. 00: 1–13. DOI: 10.1111/sum.12788.
