Fernando O. García* y Adrián A. Correndo – International Plant Nutrition Institute (IPNI) – Programa Latinoamérica Cono Sur – *Autor para correspondenciafgarcia@ipni.net
Introducción
El manejo sostenible de nutrientes, y de los fertilizantes, en los sistemas agrícolas para el incremento de la producción atendiendo las temáticas productiva, económica, social y ambiental, se basa en aplicar la fuente correcta, en la dosis, el momento y el lugar correctos, constituyendo el concepto de los 4R, los 4 Requisitos para las mejores prácticas de manejo (MPM) de nutrientes y fertilizantes (Figura 1). La implementación de los 4Rs es intensiva en cuanto a conocimiento y específica para cada sitio, y debe insertarse en un contexto de manejo productivo, rentable, sustentable y cuidadoso del ambiente, para responder a los criterios de sustentabilidad económica, ecológica y social demandados por la sociedad (IPNI, 2013).
Existen principios científicos específicos que guían el desarrollo de las prácticas que determinan fuente, dosis, momento y forma correctos. Globalmente, los principios son los mismos, pero la forma en que se ponen en práctica a nivel local varía en función de las condiciones específicas de suelo, cultivo, climáticas, del tiempo, económicas y sociales. Los agricultores y los asesores de cultivos deberán asegurarse de que las prácticas que se seleccionan y aplican a nivel local, estén de acuerdo con estos principios. Las MPM de nutrientes y fertilizantes deben integrarse con las MPM agronómicas seleccionadas para lograr los objetivos de productividad, rentabilidad, sustentabilidad y salud ambiental dentro del sistema de producción, con los recursos del sistema, con los insumos y con las prácticas de manejo de suelos y cultivos. En los párrafos siguientes se resumen los principales aspectos que hacen al manejo nutricional de suelos y cultivos en sistemas de producción de granos con énfasis en las experiencias de la región pampeana argentina.
Dosis Correcta
La dosis de nutrientes necesaria para cada cultivo y en cada ambiente de producción, depende de los requerimientos del cultivo según el rendimiento alcanzable y del abastecimiento proveniente del suelo u otras fuentes como el N de la fijación biológica (FBN). Este paso de diagnóstico de fertilidad para determinar cuál es el nutriente limitante y cuanto debemos aplicar es central a la toma de decisión. Aplicaciones excesivas o en deficiencia pueden resultar en una baja eficiencia de uso de nutrientes (EUN), en pérdidas de rendimiento o calidad del cultivo y/o en impactos ambientales negativos.
Las herramientas de diagnóstico son variadas, pero dos de ellas son las más difundidas. Por un lado, el análisis de suelos (una tecnología de procesos), provee un índice de disponibilidad de nutrientes que permite predecir la probabilidad de respuesta a la fertilización y constituye la base para el desarrollo de recomendaciones de fertilización en muchas regiones del mundo. Por otro lado, los requerimientos nutricionales de los cultivos resultan de suma utilidad para acompañar el diagnóstico. Los mismos pueden estimarse a partir de información como la que se muestra en la Tabla 1, aunque, en la medida de lo posible es recomendable contar con información propia para el ambiente y cultivo especifico.
Nitrógeno
Para trigo, maíz y otros cultivos de la region pampeana argentina, se han calibrado umbrales críticos de disponibilidad de N a la siembra (N-nitrato suelo, 0-60 cm, + N fertilizante, Ns+f), para determinar las necesidades de N del cultivo. Los umbrales varían según la zona y el nivel de rendimiento objetivo. Los análisis de N-nitrato en pre-siembra permiten predecir con buena precisión y exactitud la dosis óptima económica a aplicar (Pagani et al., 2008; Barbieri et al., 2009). Sin embargo, como se muestra en la Figura 2 para el caso de maíz, a pesar de explicar una buena parte de la variación del rendimiento del cultivo, la variabilidad que presentan estas relaciones debe ser considerada. La misma puede adjudicarse, entre otros factores, al 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).
Fósforo
El diagnóstico de la fertilidad fosfatada de los suelos para cultivos extensivos en Argentina se basa en el análisis en pre-siembra que determina el nivel de P Bray-1 a 0-20 cm (Barbagelata, 2011). Una vez conocido el nivel de P Bray-1 del suelo, el criterio de fertilización para P puede definirse como de “suficiencia”, priorizando un cultivo inmediato, o de “construcción y mantenimiento”, priorizando el recurso suelo. 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, estrategia de producción, filosofía del productor, precios de fertilizantes y granos, etc. Probablemente, en muchas situaciones, el criterio más adecuado involucre una situación intermedia entre ambas filosofías.
En el caso de P, construir y/o mantener niveles de P por sobre el umbral del cultivo más limitante dentro de la rotación sería la alternativa más lógica. Normalmente, los umbrales se estiman bajo un criterio productivo, procurando tener niveles de P en suelo que permitan lograr el 90% del rendimiento relativo al máximo sin deficiencia (Figura 3A). Asimismo, la decisión de fertilización depende de aspectos económicos, donde las relaciones insumo:producto determinan una potencial rentabilidad de la práctica. En trigo, las relaciones de precios históricas indican que se necesitan, en promedio, 21.0 kg de trigo para pagar 1 kg de P. Dicha relación, en el 50% de los casos se ubica entre 16.5 y 24.5 kg de trigo por kg de P. Al considerar esta variación como criterio económico para la determinación del umbral, se estima un rango crítico aproximado entre 12 y 18 ppm para obtener respuestas rentables a la fertilización con dosis promedio de 22 kg de P (Figura 3B).
Se debe considerar que, en general, la aplicación de cantidades de P similares a las extraídas en las cosechas, tienden a mantener el nivel de P Bray-1. Para incrementar los niveles de disponibilidad, una vez cubiertas las cantidades de P exportado en granos, en suelos de la región pampeana norte se reportaron aumentos de alrededor de 4 ppm (ó mg/kg) por cada 10 kg de P de balance positivo (Ciampitti et al., 2011). Elevar los niveles de P Bray-1 mucho más allá del umbral, por ejemplo 30-35 mg/kg, disminuye las eficiencias del sistema y puede resultar en impactos ambientales negativos.
Azufre
El caso de azufre (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 no han sido muy exitosos para definir niveles críticos hasta la fecha en Argentina y en otros países (García et al., 2010). Si bien en los últimos años se ha avanzado en el desarrollo y evaluación de métodos de diagnóstico de la disponibilidad de S, el actual desafío es generar más conocimiento sobre metodologías alternativas/complementarias que permitan un diagnóstico más preciso, simple y de bajo costo (Carciocchi et al., 2015).
Otros nutrientes
En la región pampeana argentina, la intensificación de la agricultura ha resultado en la disminución de los niveles de bases (potasio, calcio, magnesio) y de pH en algunos suelos (Sainz Rozas et al., 2013), con respuestas significativas a la aplicación de enmiendas calcáreas y/o dolomíticas en alfalfa y soja (Gambaudo y Fontanetto, 2011; Vázquez, 2011). Asimismo, se han documentado respuestas a Zn en maíz, arroz y trigo (Michiels y Ruffo, 2012; Quintero et al., 2006; Sainz Rozas et al., 2003). Análisis iniciales indican que estas respuestas se observan en suelos con prolongada historia agrícola, con caídas importantes de MO o en suelos arenosos de bajo contenido de MO, y con niveles de Zn menores de 1 ppm (extracción con DTPA) (Barbieri et al., 2016). En el caso de B, se han confirmado respuestas en girasol (Balboa et al., 2010), así como también en soja (Fontanetto et al., 2010). En el caso de cloro (Cl), ensayos realizados indicaron respuestas en trigo (García, 2008). Asimismo, se han realizado experiencias con otros micronutrientes como Cu y manganeso (Mn) pero los resultados han sido erráticos. Otros trabajos han demostrado la importancia de una adecuada nutrición con molibdeno (Mo) y cobalto (Co) en soja y respuestas en rendimiento cuando estos nutrientes se aplicaron con la semilla y el inoculante (Gambaudo et al., 2011).
Herramientas complementarias
Análisis de plantas
Esta herramienta se basa en los mismos principios que el análisis de suelos, asumiendo que la concentración de nutrientes en la planta está directamente relacionada con la habilidad del suelo para proporcionarlos y, a su vez, con la productividad de las plantas. En el aspecto práctico de esta técnica, la misma comprende: muestreo, análisis químico e interpretación. Las calibraciones consideran bajo el criterio de “rangos de suficiencia”, es el más popular y se pretende que los valores foliares no sean inferiores o se sitúen dentro de un rango donde se maximiza el rendimiento. Los rangos de suficiencia indicados en la Tabla 2, deben ser considerados como orientativos ya que agrupan información de diversos autores y no son específicos para distintas regiones y condiciones de cultivos, así como también contemplan variaciones según estado fenológico y órgano de la planta muestreado.
En algunos países, incluyendo Brasil, Canadá, China, EE.UU. e India, asesores públicos y privados han adoptado el Sistema Integrado de Diagnóstico y Recomendación (DRIS) como parte de sus técnicas de diagnóstico en áreas seleccionadas. El DRIS se basa en utilizar cocientes relativos de las concentraciones de los nutrientes. Debido a que se usan razones o cocientes, el efecto de dilución por el crecimiento de la materia seca tiene menor efecto en la interpretación y la época de muestreo puede ser más flexible (Sumner, 1977).
Parcelas de omisión
En caso que no sea posible realizar análisis de suelo o de plantas, se puede estimar la capacidad del suelo de suministrar nutrientes utilizando la técnica del elemento faltante. Esto se hace utilizando parcelas pequeñas o franjas en las cuales cada uno de los nutrientes evaluados se omite en una parcela, pero todos los demás nutrientes se aplican en niveles adecuados. Por otra parte, una parcela recibe todos los nutrientes y otra parcela se deja sin aplicación alguna. Si no se observa disminución de rendimiento cuando se omite un nutriente comparado con la parcela con “todos los nutrientes”, se asume que el suelo está suministrando niveles adecuados del nutriente omitido (IPNI, 2013).
Diferenciación de ambientes productivos
Las tecnologías de agricultura de precisión han comenzado a utilizarse con creciente intensidad por parte de los agricultores. La investigación, experimentación y adopción del manejo por ambientes está en pleno desarrollo y se recomienda al lector consultar los trabajos locales (Peralta y Costa, 2013; Peralta et al., 2013 a y b, 2015; Vázquez Amabile et al., 2013; Cicore et al., 2015; Córdoba et al., 2016). La diferenciación de zonas de manejo a escalas cada vez más detalladas es una herramienta de gran valor, pero su capacidad de optimizar los sistemas de producción es, indefectiblemente, dependiente de la calidad de la información utilizada y generada. Partiendo de esta base, el proceso de ambientación de un establecimiento o lote se basa en cuatro etapas (Bermúdez, 2011):
- Planteo de hipótesis donde existen diferentes ambientes productivos.
- Validación a campo.
- Obtención del mapa definitivo de ambientes.
- Retro-alimentación, a medida que se aumenta el número de campañas de cultivos para un determinado lote.
Una vez definidos los ambientes de un lote o campo, la decisión de manejo diferencial para cada uno puede tener diferentes alternativas en función de los objetivos perseguidos o limitantes emergentes. La aplicación de dosis variable, resulta en esta instancia una oportunidad de mejorar la eficiencia en el uso del fertilizante, evitando tanto zonas de consumo de lujo como de deficiencia de nutrientes, ya sea por sobre o sub-estimación de las necesidades de los cultivos. Usando de ejemplo el P, la confección de un mapa de prescripción de fertilización podría realizarse a partir de mapas de rendimiento (esperado -ex ante-, logrado -ex post-) afectados por el contenido de P en el producto de cosecha (medido o estimado), si se trabaja bajo una estrategia de reposición. Si la estrategia es de construir y mantener, se hace necesario superponer a la anterior, una capa con las necesidades estimadas de fertilización para incrementar el análisis de suelo a un nivel objetivo.
Sensores locales y remotos
Los sensores locales como el SPAD 502 permiten diagnosticar deficiencia de N y otros nutrientes y su utilidad ha sido verificada en distintos cultivos y condiciones (Sainz Rozas y Echeverria, 1998; Bergh et al., 2003; Reussi Calvo et al., 2015; Diovisalvi et al., 2016). Los sensores remotos siguen evolucionando como una valiosa herramienta agronómica que proporciona información a los científicos, consultores y productores acerca del estado de sus cultivos (Hatfield et al., 2008). El manejo variable basado en técnicas de este tipo puede ser una alternativa complementaria para mejorar la eficiencia de uso de N en modelos de producción de alta tecnología (Melchiori, 2010; Reussi Calvo et al., 2015). Numerosos antecedentes reportan la posibilidad de detectar deficiencias de N en los cultivos a partir de métodos basados en el uso de sensores remotos que miden la reflectancia del canopeo (Scharf et al., 2002; Melchiori, 2012). Aunque los resultados son alentadores, persisten dudas acerca de la posibilidad de generalizar modelos de recomendación y, por otra parte, tanto la complejidad de la técnica como el costo de equipamientos específicos, limitan la tasa de adopción de la tecnología.
Modelos de simulación
El software disponible varía desde instrumentos enfocados sólo en una práctica o decisión hasta verdaderos sistemas de apoyo para la toma de decisiones que integran varios aspectos del manejo de cultivos (fecha de siembra, ciclos de cultivo, fertilización, protección, etc.). En Argentina, Triguero, Maicero y Sojero son plataformas desarrolladas para los cultivos de trigo, maíz y soja, en base a modelos CERES y CROPGRO, por AACREA (Asociación Argentina de Consorcios Regionales de Experimentación Agrícola) y FAUBA (Facultad de Agronomía, UBA) para un gran número de localidades en la región pampeana argentina (http://www.aacrea.org.ar/index.php/software/123-triguero). La base de su funcionamiento consiste en la combinación de escenarios de cultivo, suelo, recarga hídrica, registros climáticos, y disponibilidad de N (en trigo y maíz), para simular el rendimiento. Los resultados se sintetizan en curvas de respuesta del rendimiento, promedio histórico y diferentes percentiles, a un determinado nivel de N disponible. Bajo este enfoque, se facilita el acceso de los productores a curvas de respuestas simuladas de una importante cobertura de ambientes y estrategias de manejo (Satorre et al., 2005; 2006).
Momento, Fuente y Localización Correctos
Para mejorar la eficiencia de uso de los nutrientes es necesario generar la mejor sincronía posible entre la demanda del cultivo y la disponibilidad de nutrientes, especialmente para el caso de N. Las aplicaciones divididas de N durante la estación de crecimiento, incrementan la eficiencia de uso del nutriente. Otra aproximación para mejorar la sincronía entre la aplicación y la absorción es la utilización de fuentes que incluyan componentes “lentamente solubles”, fertilizantes solubles recubiertos o rodeados de una barrera física, que retrasa la liberación, y fertilizantes estabilizados con aditivos (inhibidores de la nitrificación, fertilizantes tratados con ureasas, etc.) (Trenkel, 2010). Actualmente existen en el mercado, fertilizantes que controlan o demoran la liberación de nutrientes, disponibles para cultivos extensivos como maíz, trigo y soja.
Para el caso de P, las aplicaciones en bandas son las que presentan mayor eficiencia de uso. Sin embargo, las aplicaciones al voleo anticipadas unos 45-60 días a la siembra han mostrado eficiencias de uso similares a las aplicaciones en banda si la dosis de aplicación de fertilizante fosfatado es alta (superior a los 20 kg/ha de P) y/o el nivel de P Bray-1 no es muy bajo (superior a 8 ppm). Debe tenerse especial precaución en las aplicaciones de P al voleo en zonas de pendiente ya que lluvias inmediatamente posteriores a la aplicación pueden resultar en el escurrimiento del P aplicado hacia cursos de agua superficiales con el consecuente impacto ambiental.
Para cualquiera de estos fertilizantes es necesario tener en cuenta que dosis altas junto con la semilla pueden generar problemas de fitotoxicidad reduciendo considerablemente el stand de plantas. Los factores que determinan la cantidad máxima de fertilizante a aplicar son la dosis y tipo de fertilizantes, la tolerancia del cultivo a implantar, la humedad del suelo al momento de la siembra, la capacidad de intercambio catiónico del suelo, y la distancia entre surcos (Ciampitti et al., 2006).
Consideraciones finales
El desarrollo y adopción de determinadas metodologías de diagnóstico nutricional se encuentran estrechamente relacionados a las condiciones específicas de cada sistema de producción. El análisis de suelos es la herramienta más comúnmente utilizada con fines de diagnóstico, pero en determinadas situaciones es necesario complementarlo o utilizar otras alternativas. Por otro lado, más allá de contar con alternativas sofisticadas, no debemos perder el enfoque de un punto esencial: “Conocer el ambiente con que trabajamos”. En la medida que la información generada por una metodología es representativa de lo que realmente sucede con nuestros suelos y cultivos, a nivel productivo permite mejorar los diagnósticos y recomendaciones de nutrientes en términos de fuente, dosis, momento y forma de aplicación, con los consecuentes efectos positivos sobre los niveles superiores del sistema: ambiental, económico y social.
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