¿Fijación biológica o fertilización química?
Por: Gustavo N. Ferraris1 y Santiago de Achaval2 –
1.Manejo de Cultivos INTA EEA Pergamino. 2.Lallemand Plant Care. ferraris.gustavo@inta.gob.ar
La soja es un cultivo proteico exigente en nitrógeno. El abastecimiento para su crecimiento puede provenir del disponible en el suelo, fertilización química o fijación biológica. Durante cuatro campañas, se compararon dos inoculantes con el agregado de urea en dos etapas del cultivo. La fertilización química perjudicó los parámetros de nodulación, mientras que la inoculación los mejoró.
El rendimiento relativo entre fertilización y tratamientos biológicos estuvo relacionado con la productividad y calidad de ambiente productivo. La inoculación prevaleció en el mejor ciclo productivo, mientras que la urea mejoró su perfomance en campañas restrictivas.
La fertilización química no perjudicó los rendimientos, pero la magnitud de respuesta no encuentra una justificación económica.
Introducción
La soja es el cultivo con mayores requerimientos unitarios de Nitrógeno (N). Como en el resto de las Fabáceas, la magnitud de esta demanda determinó el desarrollo de un complejo mecanismo adaptativo, la fijación biológica de N (FBN), mediante la simbiosis con las bacterias del género Bradyrhizobium, siendo las especies prevalentes Bradyrhizobium japonicum (Bj) y Bradyrhizobium elkanii (Be). Sin embargo, la inquietud persiste: ¿la provisión de una fuente externa podría incrementar los rendimientos? Almeida et el., (2023) sugieren que el proceso, al demandar un alto costo energético, termina perjudicando otros mecanismos vitales como la fijación de vainas y el llenado de los granos.
El efecto sería más pronunciado en cultivos de alto rendimiento, bajo riego o en condiciones de suelo y manejo optimizadas. Por el contrario, Zilli et al., (2021) enfatizan en que la FBN es altamente regulada, y que la planta asimila todo lo que necesita para su buen rendimiento.
El objetivo de este experimento fue comparar, durante cuatro campanas, el resultado en calidad de nodulación y rendimiento de la inoculación con bacterias de Bj y Be, en comparación con una fuente química tradicional, en sitios con antecedente de soja previa. La hipótesis sugiere que la inoculación resulta un método eficaz y suficiente para el abastecimiento de N en el cultivo de soja, no presentando diferencias en rendimiento con la fertilización química.
Materiales y métodos
Durante cuatro campañas consecutivas se evaluó la respuesta a diferentes fuentes de abastecimiento de N en soja, como la FBN y la fertilización química. Para ello, se utilizaron dos inoculantes, considerados como formulaciones Premium, con la aplicación dividida de urea al suelo, a la siembra y post-emergencia.
Los experimentos se realizaron en el campo experimental de la EEA INTA Pergamino, en los ciclos 2019/20, 2020/21, 2021/22 y 2022/23. El diseño fue en bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Una caracterización de los sitios experimentales se presenta en la Tabla 1, mientras que los tratamientos se presentan en la Tabla 2. Los cultivos fueron fertilizados adecuadamente con fósforo (P) y azufre (S), para no limitar la fijación ni el crecimiento.
Tabla 1: Caracterización y manejo de los sitios experimentales.
Tabla 2: Tratamientos de provisión de nitrógeno en soja.
Se evaluó la calidad de nolulación, a través de la observación y el recuento de 10 plantas por parcela, calificando de 1 a 5 el número, tamaño, localización y funcionalidad de los nódulos. Esta metodología, al permitir evaluar una gran cantidad de plántas, resulta ser más precisa que el recuento y pesaje de nódulos.
El rendimiento se determinó mediante recolección, trilla, pesaje de las muestras y ajuste a 13 % de humedad. El estudio de los resultados se realizaron análisis de la varianza, comparaciones de medias y análisis de regresión.
Resultados y discusión
En la Figura 1 se presentan las precipitaciones decádicas acumuladas en cada ciclo productivo. Claramente, 2019/20 fue el mejor año climático. Le seguiría la campaña 2021/22, que al igual que 2020/21 presentaron una recuperación de las lluvias desde enero. Por último, 2022/23 fue el más desfavorable, con lluvias escasísimas, muy por debajo de la demanda para un buen rendimiento.
Figura 1. Precipitaciones decádicas acumuladas por campaña, y su comparación con la media histórica. INTA EEA Pergamino.
La nodulación presentó un efecto año, logrando mejores parámetros en ciclos con buenos rendimientos. La fertilización química tendió a bajar la calidad, afectando especialmente el tamaño y la distribución, tornando su lacalización hacia las raíces laterales (Tabla 3). Esto se debería a la infección más tardía, cuando el nitrógeno disponible en forma de nitratos baja su concentración. Además, en ausencia de inoculación, la nodulación depende de la flora bacteriana del suelo, la que sería menos eficiente en fijar N (de Freitas et al., 2022).
Tabla 3: Evaluación cuantitativa y cualitativa de nodulación. Soja. INTA Pergamino, campañs 2019/20 a 2022/23
Número de nódulos: 1: nulo, 2: escaso, 3: medio, 4: alto, 5: muy alto.
Tamaño: 1: muy pequeños, 2: pequeños, 3: tamaño medio, 4: tamaño grande, 5: tamaño muy grande.
Localización: 1: totalmente en raíces secundarias, 2: mayormente en raíces secundarias, 3: distribución equitativa raíz principal: raíz secundaria, 4: mayormente en raíz primaria, 5: nódulos totalmente localizados en raíz principal.
Funcionalidad: 1: tonalidad completamente verde o marrón, 2: tonalidad mayormente verde o marrón, 3: tonalidad diversa, 4: tonalidad mayormente rojiza, 5: tonalidad rojiza en la totalidad de los nódulos.
Los tratamientos presentaron una jerarquía relativa según el ciclo climático y nivel de productividad. En 2019/20, inoculantes y fertilización química no presentaron diferencias, superando al testigo (Figura 2.a). La fertilización química en términos absolutos exhibió una diferencia de 126 kg ha-1 respecto del mejor inoculado.
En 2020/21, la fertilización química y el Inoculante 1 superaron a Inoculante 2 y testigo (Figura 2.b). La primera, en términos absolutos, presentó una diferencia de 75 kg ha-1 respecto del mejor inoculado. En 2021/22, el mejor año de la serie, el Inoculante 1 superó al resto de los tratamientos, evidenciando una relación clara entre crecimiento y fijación (Figura 2.c). Ciampitti et al., (2023) sugieren que, en cultivos de alta productividad, la fracción de N proveniente de la FBN se incrementa. Lo contrario sucedería bajo estrés hídrico, donde el proceso es afectado (de Freitas et al., 2022; Lumactud et al., 2023).
El mejor inoculado logró una ventaja con el fertilizado de 206 kg ha-1. Por último, en el ciclo 2022/23 los Inoculantes 1, Inoculante 2 y Urea, sin diferencias entre sí, lograron rendimientos superiores al testigo, aun con bajos rendimientos (Figura 2.d). La diferencia absoluta entre urea e Inoculante 1 fue de 116 kg ha-1.
Figura 3: Producción media de soja (kg ha-1) según tratamientos de nutrición nitrogenada mediante el uso de inoculantes y fertilizantes químicos. Campañas 2019/20 (2.a), 2020/11 (2.b), 2021/22 (2.c) y 2022/23 (2.d). Dentro de cada año, letras distintas sobre las columnas representan diferencias significativas entre tratamientos (DGC a=0,05 en 2019/20, 2020/21 y 2022/23 y DGC a=0,10 en 2021/22).
Conclusión
Como conclusión, la fertilización química perjudicó la nodulación, mientras que la inoculación la mejoró. El rendimiento relativo entre fertilización y tratamientos biológicos estuvo relacionado con los rendimientos y la calidad del sitio. La inoculación prevaleció en el mejor ciclo productivo, mientras que la urea sobresalió en campañas restrictivas. La fertilización química no perjudicó los rendimientos, pero no encuentra una justificación económica.
Bibliografía
* Almeida, L. F. A., Correndo, A., Ross, J., Licht, M., Casteel, S., Singh, M., … & Ciampitti, I. A. (2023). Soybean yield response to nitrogen and sulfur fertilization in the United States: contribution of soil N and N fixation processes. European Journal of Agronomy, 145, 126791.
* Ciampitti, I. A., de Borja Reis, A. F., Córdova, S. C., Castellano, M. J., Archontoulis, S. V., Correndo, A. A., … & Moro Rosso, L. H. (2021). Revisiting biological nitrogen fixation dynamics in soybeans. Frontiers in plant science, 12, 727021.
* de Freitas, V. F., Cerezini, P., Hungria, M., & Nogueira, M. A. (2022). Strategies to deal with drought-stress in biological nitrogen fixation in soybean. Applied Soil Ecology, 172, 104352.
* Lumactud, R. A., Dollete, D., Liyanage, D. K., Szczyglowski, K., Hill, B., & Thilakarathna, M. S. (2023). The effect of drought stress on nodulation, plant growth, and nitrogen fixation in soybean during early plant growth. Journal of Agronomy and Crop Science, 209(3), 345-354.
* Zilli, J. É., Pacheco, R. S., Gianluppi, V., Smiderle, O. J., Urquiaga, S., & Hungria, M. (2021). Biological N2 fixation and yield performance of soybean inoculated with Bradyrhizobium. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 119(3), 323-336.
