Aumentos de producción y ajuste de fertilización mediante la aplicación de agricultura de precisión en trigo

La productividad que tiene un suelo puede cuantificarse en función de la capacidad de sostener el crecimiento y el desarrollo de las plantas. En trigo, como en otros cultivos, se observan variaciones de rendimiento dentro de lotes de producción según los tipos de suelos, los manejos actuales y anteriores (labranza, fertilización), la incidencia de plagas y las escalas de evaluación.

El manejo tradicional de fertilización o de dosis única de corrección se basa en decisiones promedio según necesidades aparentes del lote. Sin embargo, el reconocimiento de la variabilidad espacial de la productividad requiere de la implementación de decisiones mejoradas. Reducir la unidad de toma de decisiones en zonas dentro de los lotes puede mejorar los rendimientos y la eficiencia de uso de nutrientes, por ejemplo del nitrógeno.

La fertilización de trigo en argentina, se basa principalmente en aplicaciones de fósforo y de nitrógeno, y en algunas zonas de azufre. La decisión de fertilización puede dividirse en dos, una etapa de diagnóstico de las deficiencias o requerimientos del nutriente y la consecuente recomendación de fertilización, y una etapa de selección de momento, de la localización, y de la fuente de nutriente para efectuar la fertilización. El uso de herramientas de agricultura de precisión permite mejorar las decisiones principalmente en la primera etapa.

Los criterios de fertilización con fósforo más utilizados son de reposición, y/o suficiencia. La reposición considera la extracción de fósforo por el cultivo y las cantidades necesarias para lograr balances de fósforo neutros o positivos (en caso de buscar enriquecer los niveles de fosforo en los suelos). La disponibilidad de mapas de rendimientos nos permite disponer de mapas de extracción de fósforo. La fertilización de reposición según los sectores del lote, es realizada mediante sembradoras equipadas con dosificación variable. Mediante la asociación de los mapas de extracción de fósforo y la dosificación variable de fertilizante se logran balances neutros o positivos en todos los sectores de productividad del lote (Fig. 1).

Figura 1: Ciclo de utilización de información de mapas de rendimientos para reponer extracción de fósforo. Ciclo: mapa de rendimientos de trigo, mapa de extracción de fósforo, y mapa de aplicación de fósforo considerando la reposición del nutriente.

En condiciones de manejo uniforme (sin dosificación variable), se producen sectores de ganancia y pérdida de fosforo en un rango de -10 a 15 kg P/ha (Fig. 2). En general, la dosificación variable para mantener los niveles de fósforo no incrementa la cantidad de fertilizante utilizado en los lotes, y en ocasiones permite reducir la cantidad total utilizada. Para observaciones realizadas lotes del sudeste de buenos aires, cuando el área de rendimientos menores a 2000 kg/ha supera el 30 % se reduce el uso de fertilizante total en un 4 %.

Figura 2: Balance de fósforo con fertilización uniforme de fósforo. Extracción variable de fósforo (según rendimientos) + aplicación uniforme de fósforo = balance de fósforo con sectores de ganancia y pérdida.

El criterio de fertilización fosfatada de suficiencia puede ser mejorado considerando una reducción de las unidades de toma de decisiones. La delimitación de áreas dentro del lote mediante herramientas de agricultura de precisión, tiene como objetivo tener mayor uniformidad en disponibilidad de fósforo y en cada área del lote incrementar los niveles fósforo evitando limitaciones del nutriente. En general, se utilizan modelos de ajuste regionales para definir los umbrales de suficiencia (niveles de nutriente que no limitan la producción de los cultivos) y requerimientos de aporte de nutriente para lograr aumentos de la disponibilidad que permitan satisfacer los umbrales de cada cultivo (Fig. 3).

Figura 3: Secuencia de manejo de fertilización según zonas de productividad: delimitación de zonas de productividad dentro de lotes, caracterización de propiedades de los suelos (diagnóstico), y dosificación variable de fertilizante según ubicación dentro del lote.

Las deficiencias de nitrógeno pueden ser diagnosticadas en pre siembra, en diferentes estados a lo largo del ciclo del cultivo, y también al final del mismo (madurez fisiológica). Los criterios más utilizados para definir la fertilización con nitrógeno en trigo son: la disponibilidad inicial de N (N-NO3- del suelo 0-60 cm + N de fertilizante), el balance de nutrientes, la concentración de nitratos en base de tallo, y en menor medida uso de sensores remotos. Parte de la cuantificación de la disponibilidad inicial de N y del balance de nutrientes requiere realizar muestreos de suelos. Como fue mencionado en la fertilización fosfatada, la agricultura de precisión permite disponer de herramientas para modificar la unidad de toma de decisiones agrupando áreas de mayor uniformidad. De esta manera, el muestreo de suelos (o de cultivo) muestra mayor uniformidad y se puede lograr mayor aproximación a la recomendación óptima en la totalidad del lote.

Para determinar la disponibilidad de fósforo y de nitrógeno de nitratos en los suelos y considerar la variabilidad intra lote se han utilizado 3 alternativas: un muestreo de suelos en grillas, un muestreo mediante punto difuso, y muestreo estratificado (Fig. 4). Estos muestreos pueden ser mejorados utilizando herramientas de agricultura de precisión. La estratificación de áreas dentro de un lote utilizadas en el muestreo estratificado y en el muestreo mediante punto difuso se puede realizar con información de producción de cultivos anteriores (mapas de rendimiento, e imágenes satelitales), con evaluación del relieve (loma, media loma y bajo), y con agrupación de tipos de suelos. Para esta agrupación de áreas, el uso de sistemas de información geográficas agronómicos resultan de herramientas facilitadoras. Para la definición de los puntos a muestrear y para la generación de mapas de disponibilidad de nutrientes en los muestreos en grilla también es necesario el uso de los sistemas de información geográfica.

Figura 4: Estrategias de muestreo de suelos que permiten considerar la variabilidad intra lote.

En general el rango de diferencias en la disponibilidad de nutrientes según sitios dentro de un lote puede superar el valor promedio del lote. Resultados observados en Vedia (Pcia de Buenos Aires) mediante muestreos en grillas muestran valores promedio de 110 kg de N/ha, con rangos de 180 a 60 kg/ha según sector del lote. Otras propiedades de suelo que presentan interacción con la respuesta que tiene el cultivo al agregado de nitrógeno, como la disponibilidad de agua y de fósforo, también han mostrado patrones de distribución espacial (Fig. 5). Como venimos describiendo, la complejidad observada dentro de los lotes determinan la necesidad de intensificar la caracterización mediantes herramientas como las que nos permite utilizar la agricultura de precisión para optimizar el manejo de los nutriente.

Figura 5: Mapa de disponibilidad de nitrógeno de nitratos, humedad inicial y fósforo extractable en lote de Vedia (pcia de buenos aires). Adaptado de Zubillaga et al. 2006.

La delimitación de zonas ha permitido diferencias áreas dentro de lotes donde los rendimientos de trigo contrastaban en más de 2000 kg/ha. Esas áreas también mostraban diferencias en la eficiencia de uso de nitrógeno y en los requerimientos para alcanzar los rendimientos máximos (diferencias mayores a 40 kg N/ha). Para las condiciones observadas durante 2 años en lotes de producción de San Antonio de Areco, un manejo uniforme con 150 kg de urea/ha, produce sobredosificación (40 kg urea/ha) y subdosificación (60 kg urea/ha) de urea según la zona de productividad (Fig. 6).

Diferencias de rendimientos y de uso de nitrógeno también han sido observadas en trigo y cebada en Tandil (Sureste de la pcia de Buenos Aires). La delimitación de zonas de alta y baja productividad permitió diferenciar áreas con contrastes de rendimientos mayores a 400 kg/ha en cebada, y mayores a 900 kg/ha en trigo. El uso de nitrógeno también mostro deferencias según zona de productividad, siendo recomendable la delimitación de zonas para ajustar la dosis de fertilizante nitrogenado (Fig. 7).

Figura 6: Rendimiento de trigo según nitrógeno disponible (suelo+fertilizante) y zonas de alta, media, y baja productividad, en verde, amarillo y rojo, respectivamente. Sitio San Antonio de Areco. Adaptado de Lopez de Sabando et al. 2008.

Figura 7: Rendimientos de trigo y de cebada según sitio y nivel de fertilización con nitrógeno en localidad Tandil. Adaptado de Lopez de Sabando et al. 2014.

En los últimos años se han observado adelantadores resultados con el uso de sensores remotos. Paralelamente, se está registrando una creciente difusión de equipos pulverizadores autopropulsados, los cuales son operativamente adecuados para hacer correcciones liquidas de N. Esto da lugar a herramientas de diagnóstico y recomendación basadas en sensores remotos. El más difundido ha sido GreenSeeker. Éste basa su funcionamiento en sensores que miden la reflectancia del canopeo del cultivo. Finalmente con valores obtenidos y un algoritmo validado localmente se calculan las dosis de N a aplicar. Esta herramienta permite ir modificando la dosis de fertilizante según cada sector del lote de manera sitio-específico en tiempo real (Fig. 8).

Figura 8: Equipo de dosificación variable de nitrógeno en tiempo real.

La agricultura de precisión nos permite contar con herramientas para ajustar la toma de decisiones. La información de trabajos realizados, tanto con uso de herramientas de agricultura de precisión como sin su utilización, puede ser adaptada e incorporar la variabilidad observada dentro de los lotes a la toma de decisiones. El uso de estas herramientas resulta una estrategia recomendable para el uso eficiente de los nutrientes, mejorando su retorno productivo, y reduciendo los riesgos ambientales asociados a su sobredosificación.