Contribución del nitrógeno incubado en anaerobiosis al rendimiento del cultivo de trigo

La metodología más difundida para el diagnóstico de nitrógeno (N) en trigo se basa principalmente en la determinación del contenido de nitrato en el suelo (0-60 cm) al momento de la siembra (Calviño et al., 2002; Barbieri et al., 2009). Para su empleo, se han propuestos distintos umbrales de disponibilidad de N (suelo+fertilizante), los cuales varían según la zona, sistema de labranza y el rendimiento objetivo del cultivo (Barbieri et al., 2009; Garcia et al., 2010). En general, este tipo de modelos simplificados no contemplan de forma directa el aporte de N por mineralización, el cual representa una de las principales fuentes de N para los cultivos (Rice y Havlin, 1994), particularmente en ambientes con altos contenidos de materia orgánica (MO) (Echeverría y Ferrari, 1993). El potencial de mineralización de los suelos se ve afectado, entre otros factores, por la historia agrícola (Genovese et al., 2008) y las prácticas de manejo (Fabrizzi et al., 2003).

La intensificación de la agricultura producida en los últimos años ha ocasionado un cambio en el contenido de materia orgánica (MO) de los suelos (Sainz Rozas et al., 2011). A su vez, la implementación de sistemas de labranza conservacionistas como la siembra directa (SD) y períodos de barbecho cortos, por la frecuencia del cultivo de soja como antecesor, han afectado la capacidad de mineralización de N del suelo. En tales situaciones de manejo, la concentración de N-nitrato en el suelo a la siembra de los cultivos es generalmente baja y poco variable. Esto afecta la precisión de los modelos simplificados empleados para el diagnóstico de requerimiento de N dado que no se dan las condiciones y el tiempo necesario para que se exprese la capacidad de mineralización de N del suelo. Por lo tanto, el N disponible, en general solo explica entre el 38 y 54% de la variación en rendimiento del trigo (Barbieri et al., 2009).

Lo mencionado plantea la necesidad de contar con herramientas complementarias que permitan cuantificar el aporte de N por mineralización durante el ciclo del cultivo, lo que permitiría mejorar la estimación del N disponible y el diagnóstico de la fertilización. Varios trabajos han propuestos diferentes indicadores biológicos y químicos como posibles índices de mineralización de N (Griffin, 2008; Schomberg et al., 2009). Para el sudeste bonaerense, Echeverría et al. (2000) proponen el empleo del N-amonio producido en incubación anaeróbica (Nan) de muestras de suelo del estrato superficial, dado que se correlaciona estrechamente con el N potencialmente mineralizable.

Además, el Nan es un indicador sensible a los cambios producidos por las prácticas de manejo (Fabrizzi et al., 2003) y sistema de labranza (Cozzoli et al., 2010). Para el cultivo de maíz y trigo, Sainz Rozas et al. (2008) y Reussi Calvo et al. (2011) determinaron que el empleo del Nan permitió mejorar el ajuste de la dosis de N, sin embargo, no hay información sobre cual es la contribución de este indicador a la estimación del rendimiento y exportación de N en grano de trigo. Por lo tanto, los objetivos del presente trabajo fueron evaluar la contribución del Nan al rendimiento del cultivo de trigo y a la exportación de N en grano.

 

Se realizaron un total de 24 ensayos, durante los años 2006, 2008, 2009 y 2010, en lotes con diferente historia agrícola del sudeste bonaerense bajo SD. Los ambientes seleccionados están ubicados en las localidades de Maipú, General Madariaga, Balcarce, Miramar, Otamendi, Pieres y Lobería.

El diseño experimental fue en bloques completos aleatorizados con tres repeticiones y los tratamientos evaluados fueron con y sin N. La dosis de N varió desde 90 hasta 200 kg N ha-1 según el sitio experimental. Para que el fósforo (P) y el azufre (S) no sean limitantes se aplicó a la siembra una dosis de 25 y 20 kg ha-1 de P y S, respectivamente. El fertilizante nitrogenado se aplicó al voleo en dos o tres hojas del trigo bajo la forma de Urea (46-0-0). El tamaño de la unidad experimental fue de 30 m2 (3 m de ancho por 10 m de largo).

A la siembra del cultivo se realizaron muestreos de suelo en superficie (0-20 cm) para determinar el contenido de MO, pH y Nan, y en el perfil (0-20, 20-40 y 40-60 cm) para N-nitrato. La concentración de N-NO3- se extrajo con KCl y se determinó por colorimetría (Keeney & Nelson, 1982). Para poder estimar la disponibilidad de N (kg ha-1) en los primeros 60cm de profundidad se empleo una densidad promedio de 1,2 Mg m-3 (Fabrizzi et al., 2005). La MO se determinó por el método Walkley y Black (Nelson & Sommers, 1996) y el pH en relación 1:2,5 (suelo-agua). Además, el Nan se obtuvo según la metodología descripta por Echeverría et al. (2000). En la Tabla 1 se presentan algunas características de suelo de los sitios experimentales.

A la cosecha se determinó el rendimiento del cultivo mediante el corte de plantas de 9 surcos al azar de 1m de longitud (1,8 m2) y las espigas fueron desgranadas en una trilladora estacionaria. El rendimiento se expresó al 14%. La concentración de N total en grano se determinó por el método de combustión seca de Dumas, utilizando un analizar TruSpec CNS (LECO, 2008). Los valores de concentración de N en grano se transformaron a proteína empleando un factor de 5,7.

Se realizó análisis de regresión empleando el procedimiento PROC REG (SAS Institute, 1988). Se empleo el método de selección stepwise para determinar la mejor combinación de variables que expliquen el rendimiento y exportación de N en grano. Cuando las diferencias entre tratamientos fueron significativas se empleó el test de la diferencia mínima significativa (LSD), con un nivel de significancia de 5 % (SAS Institute, 1988).

El contenido de MO vario desde 44 hasta 68 g kg-1 mientras que la concentración de Nan y la disponibilidad de N-nitrato oscilaron entre 34 y 84 mg kg-1 y entre 39 y 150 kg N ha-1, respectivamente (Tabla 1). Estas variaciones en los niveles de MO, Nan y N-nitrato deben atribuirse, principalmente, al efecto de las diferentes historias agrícolas y de manejo de los suelos. Además, los mayores niveles de N-nitrato determinados a la siembra del trigo para la mayoría de los sitios del 2009 se explicarían en parte por las bajas precipitaciones registrada en la región durante los cultivos estivales de la campaña 2008 (desde 260 a 380 mm), y por ende, bajos rendimientos y exportación de nutrientes.

En la Tabla 2 se presenta el rendimiento y contenido de proteína en grano de trigo para los diferentes tratamientos de fertilización. El rendimiento promedio del cultivo de trigo sin fertilización fue de 3450, 4330, 5020 y 5288 kg ha-1, y la respuesta promedio a N de 1296, 717, 1001 y 1624 kg ha-1 para el año 2006, 2008, 2009 y 2010, respectivamente. En general, la disponibilidad hídrica promedio durante el ciclo del cultivo fue mayor en el año 2010 respecto a los demás años (321, 323, 350 y 440mm para el año 2006, 2008, 2009 y 2010, respectivamente), lo cual ayudaría a explicar en parte las variaciones en los rendimientos entre años. Además, es válido mencionar que la variabilidad en los rendimientos dentro de cada año muestra la diferente potencialidad de los sitios, la cual depende de la disponibilidad de agua, de N y del tipo de suelo. De manera contraria al rendimiento, el contenido de proteína promedio de los testigos fue de 11,6; 9,7; 9,5 y 9,1%, siendo la respuesta promedio a N de 2,5; 2,4; 1,7 y 0,8% para el año 2006, 2008, 2009 y 2010, respectivamente. Otros autores han observado relaciones inversas entre el rendimiento del cultivo de trigo y el contenido de proteína en grano (Fowler, 2003), situación que en general también se presenta en los sistemas productivos de la Región Pampeana.

En la Tabla 3 se presentan un resumen de los parámetros y modelos de regresión para rendimiento y N exportado en grano. En la misma se observa que el contenido de N-nitrato explicó el 39% de la variabilidad en el rendimiento del testigo, lo que pone de manifiesto la importancia de dicha variable para el diagnóstico de N en trigo (Tabla 3, Modelo 1). Varios trabajos han reportado que el contenido de N-nitrato a la siembra es un buen indicador de la disponibilidad de N para el cultivo (Calviño et al., 2002; Barbieri et al., 2009). No obstante, cuando se incorporó la concentración de Nan la capacidad predictiva del rendimiento mejoró considerablemente (Tabla 3, Modelo 2). El modelo que contempla la determinación de N-nitrato y Nan a la siembra del cultivo explicó el 58% de la variación en rendimiento del testigo, siendo la contribución del Nan significativa (p<0,05) y del 19% (Tabla 3). No obstante, es válido mencionar que existen variaciones en rendimiento entre sitios por efecto de tipo de suelo y antecesor (Echeverría et al., 1992), y entre años por las precipitaciones (Calviño & Sadras, 2002). Estos resultados indican que el contenido de N-nitrato inicial junto con la estimación del aporte por mineralización (Nan), deberían ser considerados en forma conjunta con el objetivo de cuantificar con mayor precisión la disponibilidad de N para el cultivo. A partir de esta información es posible realizar una mejor estimación del rendimiento del cultivo sin fertilizante y de la dosis de N para un determinado rendimiento objetivo. A modo de ejemplo, empleando el Modelo 2 de la Tabla 3 [Rendimiento (kg ha-1) = -1174,4+ 85,3*N-nitrato (kg ha-1) (0-60cm) – 0,398*N-nitrato (kg ha-1) (0-60cm)2 + 36,2*Nan (ppm) (0-20cm)], y para una disponibilidad inicial de N-nitrato de 70 kg ha-1 y un Nan de 50 mg kg-1 es posible estimar un rendimiento de 4694 kg ha-1 de trigo. Considerando un rendimiento objetivo de 6000 kg ha-1, la dosis de N a aplicar sería de 65,2 kg N ha-1 [(6000-4696 kg ha-1/1000)* 50 kg N ton Grano-1].

Para finalizar, en la Tabla 3 se observa que la determinación del contenido de N-nitrato y Nan a la siembra del cultivo explicó el 51% de la variación en la exportación de N en grano de trigo. No obstante, a diferencia de rendimiento, la contribución parcial del Nan al N exportado en grano fue superior que la de N-nitrato (32 y 19% para Nan y N-nitrato, respectivamente). El proceso de mineralización N del suelo depende entre otros factores del contenido de humedad y de la temperatura del suelo (Echeverría et al., 1994), por lo tanto, a medida que avance el ciclo de crecimiento del cultivo también se incrementa la mineralización del N (Studdert et al., 2000). Melaj et al. (2003) reportaron una adecuada asociación entre el N acumulado en preantesis y el contenido de N en grano. Al igual que para rendimiento, empleando el Modelo 3 de la Tabla 3 se puede estimar la
exportación de N en grano y luego la concentración de N, conociendo el rendimiento del testigo (estimado con el Modelo 2).

 

La incorporación del Nan a los modelos tradicionales de diagnóstico de N en trigo mejoró la explicación en las variaciones en el rendimiento y exportación de N en grano (19 y 32%, respectivamente). Por lo tanto, el contenido de N-nitrato junto con la determinación de Nan deberían ser considerados al momento de realizar el diagnóstico de las necesidades de N para el trigo.

 

Este trabajo fue realizado gracias a la colaboración de Agropecuaria Don Vicente, Mosaic Argentina, Yara Fertilizantes y Profertil S.A.