Producción y el uso de nitrógeno en trigo y en maíz según zonas de productividad

Para aumentar la sustentabilidad de los agroecosistemas, una alternativa posible es aplicar los insumos según la variabilidad de la productividad a nivel lote. Numerosos son los factores bióticos y abióticos que influyen sobre la variabilidad de la producción dentro de un lote, tales como la disponibilidad de agua, nutrientes presencia de plagas y adversidades climáticas, entre otros (Roel et al. 2004). Tanto en el cultivo de trigo como en el cultivo de maíz, los rendimientos han mostrado relaciones estrechas con varias propiedades de los suelos, tales como los contenidos de nutrientes, materia orgánica, textura y la capacidad de retención de humedad (Alvarez y Grigera 2004) y también a escala de lote se han registrado asociaciones similares (Zubillaga et al., 2006). El nitrógeno es uno de los nutrientes que con mayor frecuencia limita el rendimiento de trigo y de maíz en la región pampeana, y en el diagnóstico y recomendación de necesidades de fertilización se ha considerado principalmente la disponibilidad de nitrógeno (nitrógeno de nitratos en el suelos más el nitrógeno agregado al suelo como fertilizante) (Alvarez, 2010 y Salvagiotti et al., 2010). Cuando se considera los diferentes sectores dentro un lote de producción para definir la fertilización nitrogenada algunas características edáficas han mostrado un patrón de variabilidad asociados con la disponibilidad de nitrógeno durante el ciclo del cultivo de maíz (Zubillaga et al. 2006). Los objetivos de este estudio fueron (i) establecer si las diferentes zonas de productividad de trigo y de maíz a escala intralote presentan una respuesta diferencial a la fertilización nitrogenada, y (ii) evaluar los efectos de las condiciones del año sobre la respuesta al agregado de nitrógeno en zonas con productividad contratante en Argiudoles representativos de la región de la Pampa Ondulada (Hall et al. 1992).

El estudio se realizó en un lote de producción de trigo y de maíz ubicado en el partido de San Antonio de Areco (Buenos Aires, Argentina) con predominio de Argiudoles Típicos durante las campañas 2007/08 y 2008/09 en trigo y durante 2008/09 y 2009/10 en maíz (Tabla 1). Se delimitaron zonas de alta, media (solo en maíz) y baja productividad a partir de información de imágenes satelitales y mapas de rendimientos (López de Sabando et al., 2008). En cada zona de productividad se instalaron ensayos en bloques al azar con tres repeticiones y 5 tratamientos de fertilización nitrogenada, a razón de 0, 40, 80, 120 y 160 kg de N ha-1 en trigo, y de 0, 80, 160, 240 y 320 kg de N ha-1 en maíz. Aplicados como urea (0-46-0) en el momento de la siembra de los cultivos. Las unidades experimentales fueron de 7 surcos por 10 m (aproximadamente 14 m2) en trigo, y de 5 surcos por 10 m (aproximadamente 25 m2) en maíz. En todos los casos fueron fertilizados en la siembra con 30 kg ha-1 de P. En el momento de la siembra se tomaron muestras compuestas de los suelos (0 a0,2 m) para la determinación de carbono orgánico total, fósforo extractable, pH en agua y textura. Se determinó la densidad aparente cada 0,2 hasta 1,6 m de profundidad de suelo. N-NO3 se determinó hasta0,6 mde profundidad. Los niveles de N del suelo (Nsu) hasta los0,60 mde profundidad se estimaron a partir de los contenidos de N-NO3 (0 a0,2 +0,2 a0,4 +0,4 a0,6 m).

La producción de los cultivos se determinó en madurez fisiológica por cosecha mecánica de la porción central de cada unidad experimental. Los rendimientos se ajustaron en cada zona de productividad a modelos cuadráticos de respuesta según los niveles de nitrógeno disponible (Nd) considerando Nsu y N proveniente de la fertilización (Nfe). Los niveles Nd para alcanzar los máximos rendimientos se estimaron a partir de la primera derivada de los modelos cuadráticos correspondientes y con esta información se estimaron los rendimientos máximos (Rmax). Los rendimientos mínimos (Rmin) se estimaron a partir de la ordenada al origen. La eficiencia de uso del N (EUN) se calculó según

Donde Rmax es el rendimientos máximo kg ha-1, Rmin es el rendimiento mínimos en kg ha-1 y Nfmax es el nitrógeno aplicado como fertilizante para alcanzar los rendimientos máximos en kg ha-1.

Se consideró un modelo con 3 repeticiones (lotes) y 2 factores principales zonas de productividad y condiciones del año. En todos los casos se utilizaron ANVA protegidos (p<0,10) y pruebas de diferencias de medias de Fisher (Infostat 2003). 

Tabla 1: Sitios experimentales y clasificación de suelos.

Los rendimientos de trigo en los dos años de evaluación (2007 y 2008) y los 6 sitios variaron entre 1191 y 6091 kg ha-1, con promedios de 3761 y 3267 kg ha-1 para la campañas 2007 y 2008, respectivamente. El rendimiento mostró en todos los lotes y zonas de productividad respuestas con incrementos decrecientes ajustadas según modelos cuadráticos en función de los niveles de nitrógeno disponible (Fig. 1).

Tabla 2: Valores de p de análisis de la varianza según zonas de productividad y año. Cultivo de trigo.

Las variaciones de productividad y de uso del nitrógeno en trigo entre zona de productividad fueron dependientes del nitrógeno fertilizado y de las condiciones del año. En el año 2007, las zonas de alta productividad mostraron un 84 % menos de eficiencia de uso del nitrógeno que las zonas de baja productividad. Estas diferencias se modificaron en el año 2008. En el año 2008, la zona de alta productividad mostró un 46 % menos de eficiencia de uso del nitrógeno que ZM de baja productividad. Las condiciones del año 2008 con menores precipitaciones, disminuyeron un 42 % las diferencias promedio de eficiencia de uso del nitrógeno entre zonas de productividad en comparación con el año 2007 (Fig. 1).

Figura 1: Resumen de rendimientos (A y B), nitrógeno disponible para alcanzar los rendimientos máximos (C y D), y eficiencia de uso del nitrógeno (E y F) de trigo según zonas de productividad alta y baja en campaña 2007/08 (A, C y E) y 2008/09 (B, D y F).

Los rendimientos promedios ajustados según la disponibilidad de nitrógeno de las zonas de alta productividad fueron 20 % mayores que en las zonas de baja productividad. Las diferencias se modificaron según el año y la disponibilidad de nitrógeno. En promedio de los dos años (2007 y 2008) en la región pampa ondulada las diferencias entre zonas fueron mayores con baja disponibilidad de nitrógeno, los Rmin de las zonas de alta productividad fueron 38 % mayores que en las zonas de baja productividad. Al considerar los Rmax las zonas de alta productividad mostraron 10 % más de rendimientos que las zonas de baja productividad. En menor medida que la disponibilidad de nitrógeno, las condiciones del año mostraron efectos sobre las diferencias de rendimiento entre las zonas. En promedio de las condiciones de fertilización (0 y 160 kg N ha-1) en el año 2007 las zonas de alta productividad mostraron rendimientos 19 % mayores que las zonas de baja productividad, esa diferencia fue de 13 % en el año 2008. Las mayores diferencias entre las zonas de productividad alta y baja se tuvieron en condiciones de Rmin y en el año de mayores precipitaciones (2007). Donde las zonas de alta productividad mostraron rendimientos 55 % mayores que las zonas de baja productividad (Fig. 1).

Figura 2: Resumen de rendimientos (A y B), nitrógeno disponible para alcanzar los rendimientos máximos (C y D), y eficiencia de uso del nitrógeno (E y F) de maíz según zonas de productividad alta, media y baja en la campaña 2008/09 (A, C y E) y 2009/10 (B, D y F).

Los rendimientos de maíz variaron entre 1768 y 15384 kg ha-1. El promedio de rendimiento de la campaña 2008/09 fue de 4900 kg ha-1, mientras que en la campaña 2009/10 fue de 11000 kg ha-1. En general, los rendimientos mostraron incrementos decrecientes según los niveles de nitrógeno disponible. A diferencia de lo observado en trigo, incrementos en la oferta de nitrógeno no permitieron disminuir las diferencias de rendimientos entre las zonas de productividad. Además, la eficiencia de uso de nitrógeno mostró interacción entre zonas de productividad y los años (Tabla 3). En la campaña 2008/09 la zona de mayor productividad tuvo mayor eficiencia de uso de nitrógeno y mayores requerimientos de nitrógeno para alcanzar los rendimientos máximos. Mientras que en la campaña 2008/09 la zonas de baja productividad mostraron mayores eficiencia de uso de nitrógeno y mayores requerimientos para alcanzar los rendimientos máximos (fig. 2).

Tabla 3: Valores de p de análisis de la varianza según zonas de productividad y año. Cultivo de maíz.

En general los rendimientos de trigo según la disponibilidad de nitrógeno mostraron comportamientos como se representan en la figura 3. Si bien las zonas de mayor productividad muestran rendimientos mayores que las zonas de baja productividad, esta diferencia es menor con aumento de la disponibilidad de nitrógeno. Para el cultivo de maíz y en condiciones de años de rendimientos mayores a 8000 kg ha-1, la oferta de nitrógeno no disminuye las diferencias de producción entre zonas de productividad (fig. 3). Sin embrago, los mayores rendimientos de las zonas de mayor producción no determinan requerimientos mayores para alcanzar los rendimientos máximos.

Figura 3: Rendimiento de trigo (A) y de maíz (B) según nitrógeno disponible para zonas de productividad alta (en negro) y baja (en gris) extraído de uno de los sitios experimentales.

Figura 4: Evaluación de nitrógeno potencialmente mineralizable (abajo) y nitrógeno hidrolizable (arriba) según zonas de productividad alta (en gris) y baja (en negro). Datos correspondientes a uno de los sitios experimentales. Datos no publicados de Zubillaga y col.

Lo observado en trigo y en maíz puede explicarse parcialmente pos un mayor aporte de mineralización que se ha observado en las zonas de mayor productividad (Fig. 4). Este mayor aporte de nitrógeno por mineralización sería responsable de los menores requerimientos de nitrógeno para alcanzar los rendimientos máximos de trigo en las zonas de alta productividad, y también se podría explicar las escasas diferencias entre zonas de productividad en los requerimientos de nitrógeno para alcanzar máximos rendimientos de maíz.

La delimitación de zonas de productividad permite agrupar áreas del lote con diferencias de rendimientos tanto en trigo como en maíz. Estas diferencias de rendimientos fueron independientes de los años. Sin embargo, las diferencias entre zonas fueron menores con incrementos de la disponibilidad de nitrógeno en trigo, no así en maíz.

El uso de nitrógeno fue dependiente de la zona de productividad y del cultivo. Por lo tanto, el desarrollo de estrategias de diagnóstico y recomendación de fertilización con N en trigo y en maíz según zona de productividad requiere ajustes según cultivo y sería una tecnología recomendable para el uso eficiente de este nutriente. No solo mejoraría el retorno económico sino también disminuirían los riesgos ambientales asociados a la sobrefertilización para la zona en estudio.

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