Cultivos de Cobertura – Maíz

Tres Arroyos se encuentra dentro de la región subhúmeda con una precipitación promedio de 758 mm anuales (INTA CHEI Barrow) siendo el agua la principal limitante para la producción de cultivos en secano. El avance tecnológico alcanzado en el maíz ha permitido que este cultivo compita e incluso se destaque en los ambientes someros de la región. Este éxito se relaciona con el mejoramiento genético asociado a una mayor tolerancia a estrés, a retrasos en la fecha de siembra y ajuste de la densidad, al avances en el control de malezas e insectos y a todos los beneficios de la siembra directa.

En sistemas de cultivo con labranza cero, producir biomasa y lograr elevados niveles de cobertura es esencial para sostener la productividad y la sustentabilidad de los agroecosistemas. Los cultivos de cobertura cumplen esa función cuando la rotación agrícola no es suficiente para alcanzar un nivel de cobertura adecuado. Otro beneficio significativo de los cultivos de cobertura proviene del nitrógeno fijado por especies de la familia leguminosas cuando estas lo integran. Mediante la fijación biológica de nitrógeno permiten disminuir el uso de fertilizantes nitrogenados en los cultivos de gramíneas como el maíz o el sorgo. Además, la presencia de cobertura verde compite con las malezas presentes y retarda la emergencia de estas por la reducción de temperatura y la extinción de luz en la superficie del suelo. Más beneficios sobre patologías y plagas también son mencionados en la literatura pero no serán abordados en este trabajo.

La presencia de cobertura sobre el suelo determina una mejora notable en la economía del agua. Numerosos trabajos mencionan incrementos en la tasa de infiltración del agua por la presencia de CC (Miller y col. 1990, Folorunso y col., 1992). La presencia de cobertura reduce la temperatura en la superficie del suelo y con ello la pérdida de agua por evaporación. Además, la cobertura genera rugosidad sobre la superficie del suelo limitando la acción del viento sobre la evaporación y la erosión. Sin embargo, estos efectos sobre la economía del agua son máximos en las capas superiores del suelo haciéndose nulos por debajo de los 40 cm desde la superficie. Por estas razones, es esperable que los beneficios en la economía del agua por la presencia de cobertura fuesen más importantes cuando menor sea la profundidad efectiva del suelo. Por otro lado, los beneficios en la economía del agua serán mayor cuanto mayor sea la biomasa aportada. Sin embargo la biomasa aportada por el crecimiento de los cultivos de cobertura supone un costo hídrico que va más allá de su implantación y cuidado. Para que la reducción del agua en el perfil no signifique una menor productividad del cultivo principal, debemos conocer los principales aspectos de su dinámica en el suelo. En este trabajo propusimos el objetivo de evaluar los efectos del momento de supresión del CC avena-vicia sobre: A- La dinámica del agua en el suelo y el balance hídrico del cultivo principal (maíz). B- El rendimiento del cultivo de maíz. C- La respuesta a la fertilización nitrogenada del maíz.

Los experimentos se realizaron en el Chacra Experimental Integrada Barrow en suelos clasificados como paleudol petrocálcico, cuya característica principal es la presencia de una capa de carbonato de calcio limitando la profundidad efectiva  (PE= 60 cm). La ubicación de los experimentos difirió entre años por lo cual los resultados y el análisis no son de carácter acumulativo. El 30 de marzo de 2012 se sembró un cultivo de cobertura compuesto por  40 kg.ha^-1 de vicia y 20 kg.ha^-1 de avena, posteriormente se sembró el híbrido de maíz DK6610 el 14 de diciembre. El 3 de marzo  del ciclo 2013-14 se sembró un CC compuesto por avena-vicia en la misma proporción que el año previo y posteriormente el 25 de noviembre se sembró el híbrido DK6610. En el ciclo 2014-15 el cultivo de cobertura polifítico compuesto por 15 kg.ha^-1 de avena, 30 kg.ha^-1 de vicia, 3 kg.ha^-1 de colza y 35 kg.ha^-1 de centeno se sembró el 15 de marzo y luego de secado se sembró el híbrido DK670 el 25 de noviembre. El 15 de febrero de 2015 se sembró un CC compuesto por 40 kg.ha^-1 de vicia villosa y 20 kg.ha^-1 de avena y luego, el 23 de noviembre, se sembraron los híbridos DK692 y AX870. La siembra de maíz se realizó con una sembradora experimental neumática Baumer, con surcos distanciados a 52,5 cm, con una densidad de siembra del cultivo de maíz de 4 pl.m^-2 y 70 kg.ha^-1 de fosfato diamónico a la siembra.

Para cada año, en los meses de agosto, septiembre y octubre se realizó la supresión del cultivo de cobertura entre mediados y fines de cada mes. Además, de dejó un tratamiento testigo sin cultivo de cobertura como barbecho químico. Para suprimir el cultivo de cobertura se aplicó glifosato, atrazina y 2,4 D. La fertilización con nitrógeno presentó dos variantes, 0 N y 80 N aplicados en preemergencia del maíz como Urea. Se utilizó un diseño anidado con cuatro repeticiones dispuestas en bloques completamente aleatorizados, ubicando el momento de supresión en la parcela mayor y la fertilización con nitrógeno en la parcela menor.

A la siembra del cultivo de maíz se midió la biomasa presente sobre la superficie del suelo (cobertura) y la disponibilidad de agua por el método gravimétrico hasta el manto de carbonato de calcio. La eficiencia de almacenaje de las precipitaciones se calculó como el cociente entre el agua disponible en el suelo a la siembra y las precipitaciones acumuladas desde la supresión hasta la siembra del maíz (para el testigo se consideró como inicio el día 1-jun). Los datos meteorológicos se tomaron en una estación ubicada a 600 y 2000 metros según sitio experimental. Se calcularon los balances hídricos para el cultivo de maíz mediante el programa CropWat (FAO). El análisis estadístico se realizó con el programa INFOSTAT.

Las condiciones meteorológicas resultaron contrastantes entre años. Las precipitaciones luego de la supresión del CC resultaron abundantes en los años 2012 y 2014 (Tabla 1). En cambio, durante el año 2015 la recarga hídrica invierno-primaveral resultó intermedia y escasa para el 2013. En este año, para el período siembra a cosecha de maíz, se observó un fuerte estrés hídrico producto de la escasez de precipitaciones y de una elevada demanda atmosférica (Evapotranspiración potencial, ETP). Para el resto de los años las diferencias entre precipitaciones y ETP resultaron normales para la zona. Aunque, se destaca una reducida ETP en el año 2012 producto del retraso en la fecha de siembra respecto de los demás años (ver materiales y métodos).

Tabla 1: Precipitaciones entre supresión y siembra del cultivo de maíz (para el tratamiento testigo se contabilizó desde el 1/6), precipitaciones y evapotranspiración potencial (ETP) durante la estación de crecimiento del maíz, en función del año y del momento de supresión (MS).

Para todos los años evaluados retrasar el momento de supresión del CC determinó un incremento en la cantidad de biomasa en superficie al momento de siembra del cultivo de maíz. Sin embargo, la biomasa acumulada difirió entre años (Fig. 1). Especialmente en el año 2013, donde las precipitaciones resultaron escasas y la acumulación de cobertura resultó significativamente inferior al resto de las campañas. En el año 2014, los niveles de cobertura acumulados resultaron elevados. No obstante,  producto de que se realizó un CC polifítico (ver mat. y met.), la prevalencia de la vicia dentro de la biomasa total del CC resultó menor respecto al resto de las campañas (dato no mostrado).

Cuando la supresión se realizó a fines de octubre la biomasa medida incluyo parte de órganos reproductivos e incluso semillas viables. Este es un importante detalle a considerar ya que no es el objetivo por el cual se implantan los CC y para ese tratamiento luego se debieron realizaron controles químicos de guachos dentro del cultivo de maíz.

Figura. 1: Promedio de biomasa aérea del cultivo de cobertura (cobertura) a la siembra del cultivo de maíz en función del momento de supresión, para las cuatro campañas evaluadas.

La cobertura y el agua acumulada son aspectos esenciales a balancear en los CC. A medida que aumenta la biomasa por extender el período de crecimiento del CC, mayor será el consumo de agua del suelo y menor el tiempo de barbecho para la reposición. Este trabajo no resultó una excepción, al igual que en  trabajos previos retrasar el momento de supresión determinó incrementos en el nivel de cobertura (Fig. 1) y una marcada reducción del agua acumulada entre supresión y siembra de maíz (Tabla 1). Sin embargo, la disponibilidad de agua en el suelo se asoció con las precipitaciones acumuladas en el barbecho según un modelo cuadrático-plateau (Fig. 2). A medida que entre supresión y siembra se acumularon hasta 149 mm de precipitación, el agua útil en el suelo se incrementó linealmente hasta los 100 mm (Fig. 2). Estos 100 mm de agua útil representan la máxima capacidad de almacenaje de suelos con 60 cm de PE. En cambio, cuando las precipitaciones acumuladas entre supresión y siembra superaron los 149 mm, el excedente no tuvo donde alojarse perdiéndose del sistema y reduciendo notablemente la eficiencia del barbecho. Por lo tanto debemos considerar que en suelos limitados en profundidad efectiva los barbechos extensos son notablemente ineficientes. Además, los excedentes hídricos escurren superficialmente causando anegamientos en el lote y pueden contribuir sustancialmente con las inundaciones en la cuenca cuando se registran precipitaciones de magnitud.

Entre los años 2013 y 2015 hubo diferencias notables en la tendencia de reposición del agua útil del suelo. Considerando el momento de supresión de octubre, para una lluvia similar durante el período de barbecho (20 mm en 2013 vs. 23 mm en 2015; Tabla 1) se midieron a la siembra del maíz 19 mm de AU en 2013 vs 75 mm en 2015 (Fig. 2). Esta diferencia se debe principalmente al estado hídrico del suelo al momento de supresión. Las mayores precipitaciones previo al momento de supresión de octubre del año 2015 (Tabla 1) determinaron un incremento del agua útil del suelo a la siembra del maíz respecto de 2013. Esto nos indica la importancia de considerar el agua útil del suelo al momento de supresión para tener una mejor estimación de las precipitaciones necesarias para reponer la humedad del suelo a la siembra del maíz.

Figura 2: Milímetros de agua útil en el suelo a la siembra del maíz en función de las precipitaciones ocurridas durante el barbecho (supresión-siembra).

Del mismo modo que afectó el agua disponible a la siembra, el momento de supresión afectó significativamente el rendimiento del cultivo de maíz (Tabla 2). Además, el rendimiento difirió entre los años evaluados y el MS presentó una suave interacción con Año (p<0.15). Por otro lado, la fertilización nitrogenada sólo resultó significativa en interacción con la variable Año (Tabla 2). Debido que estas interacciones determinan cambios en la magnitud y dirección de la respuesta, se procederá a realizar un análisis desglosado por campaña.

Tabla 2: Análisis de la varianza, nivel de significancia (p-valor) para cada variable analizada.

En los años 2012, 2014 y 2015 se obtuvieron excelentes rendimientos del cultivo de maíz en secuencia con CC, superando notablemente otras experiencias locales con suelo desnudo (Ross, datos no publicados). En cambio, en el ciclo 2013 el rendimiento resultó inferior producto de la escasez de precipitaciones y una elevada ETP (Tabla 1). En promedio, el mejor rendimiento del cultivo de maíz se obtuvo sobre cultivo de cobertura con supresión en la segunda quincena de septiembre (Tabla 3). La supresión del cultivo de cobertura en septiembre superó significativamente al testigo sin CC en 416 kg.ha^-1. Además, se observó una marcada reducción en el rendimiento cuando la supresión se realizó entre mediados y fines de octubre.

Tabla 3: Rendimiento del cultivo de maíz en función de la campaña y del momento de supresión. 

Para el promedio de las campañas evaluadas, el agregado de nitrógeno no produjo incrementos significativos en el rendimiento del cultivo de maíz (Tabla 4). Sin embargo, en año 2014 la adición de 80 Kg.ha^-1 de nitrógeno incrementó significativamente el rendimiento. Es probable que la biomasa y la fijación biológica de la vicia fuese menor que en el resto de los años, en particular porque compartió el espacio con más especies (materiales y métodos). Además, es posible que haya ocurrido una mayor inmovilización de nitrógeno por las otras especies. De Sá Pereira y col. (2014) encontraron para el sudoeste bonaerense que la respuesta a la fertilización nitrogenada en maíz luego de CC fue variable: baja respuesta al agregado de N cuando el CC antecesor fue vicia, variable cuando fue barbecho y significativa cuando fue avena. Es altamente probable que con antecesor vicia el suelo logre aprovisionarse del nitrógeno requerido por un cultivo de maíz de rendimiento intermedio (Ruffo y Parsons, 2004). Al igual que en este trabajo, en el sudoeste bonaerense se encontró una sustitución casi completa del agregado de nitrógeno como fertilizante (80N kg.ha^-1) cuando el cultivo de maíz se realizó sobre un CC de vicia (De Sá Pereira y col., 2014).

Tabla 4: Rendimiento del cultivo de maíz en función de la campaña y de la fertilización nitrogenada.

El rendimiento relativo del cultivo de maíz respecto del tratamiento sin CC se asoció con la disponibilidad hídrica a la siembra (Fig. 3). Recordemos que estas variantes en la disponibilidad hídrica estaban determinadas principalmente por el momento de supresión (Tabla 1, Fig. 2). Sin embargo, a medida que el agua útil a la siembra fue mayor, el impacto sobre el rendimiento resultó menor. Podemos considerar que con niveles mayores a 90 mm de AU ya no hubo efectos sobre el rendimiento (Fig. 4). Por lo tanto, conocer la disponibilidad hídrica a la siembra es un aspecto esencial a considerar para iniciar el ciclo del cultivo minimizando riesgos. 

Figura 3: Rendimiento relativo del maíz respecto al tratamiento sin CC en función del agua útil a la siembra del cultivo.

El rendimiento del cultivo de maíz se asoció con el déficit hídrico acumulado durante su estación de crecimiento (Fig. 4). El estrés hídrico resultó moderado en las campañas 2012, 2014 y 2015. En cambio, en el 2013 el estrés fue muy intenso y redujo significativamente el rendimiento del cultivo (Fig. 4). Debemos considerar que el programa de simulación utilizado (CROPWAT) es simple y no permite discriminar el efecto de la cobertura sobre el balance hídrico. Es decir, todos los tratamientos se simularon bajo las mismas condiciones de suelo, solo variando la disponibilidad hídrica a la siembra. Sin embargo, si consideramos que el MS de septiembre rindió en promedio 416 Kg.ha^-1 (Tabla 3) mediante la ecuación de la figura podemos deducir que el incremento en el uso de agua por el cultivo fue de 18 mm (416/23). Esta diferencia en el uso de agua es similar al incremento en el agua del suelo calculada para el período de barbecho entre suelo con cobertura versus suelo desnudo (Monzón y Col., 2006). Si bien, en términos absolutos, este incremento en la disponibilidad de agua parece despreciable, llevado a la práctica produjo un incremento notable en el rendimiento. Por otro lado, en el año 2013 producto de la gran deficiencia de agua no hubo beneficios por la inclusión de CC. Entonces, si solo se consideran los años 2012, 2014 y 2015, la diferencia de rendimiento fue de 600 Kg.ha^-1 y el uso extra de agua por el cultivo de maíz sobre CC con supresión en septiembre resultó de 26 mm respecto del tratamiento sin CC. Según Monzón y col. (2006), las mayores diferencias de almacenaje en barbecho entre suelos desnudos y con cobertura, ocurren en el rango de 60-250 mm. Es esperable que los beneficios de la cobertura durante el barbecho ocurran en igual magnitud durante las etapas iniciales del cultivo y permita una mejora en el uso del agua por el cultivo. Trabajos previos donde se estimó el efecto de la cobertura sobre el rendimiento de maíz encontraron similares diferencias de rendimiento (Monzón y col., 2012). En ese trabajo se destaca que para producir una tonelada de maíz se necesitan 59.1 mm con cobertura versus 70 mm con suelo desnudo. Tomando esos datos obtenemos una diferencia de 986 Kg.Ha^-1 producto de la presencia de cobertura. Podemos resumir que la fecha de supresión de fines de septiembre logró combinar una adecuada cobertura con la reposición hídrica del suelo al momento de la siembra del maíz incrementando el rendimiento respecto del testigo sin cobertura.

Figura 4: Rendimiento del cultivo de maíz en función del déficit hídrico estimado desde siembra a madurez fisiológica (CropWat, FAO).

El propósito actual del CC en secuencia con maíz es: 1-generar cobertura que permita minimizar la evaporación directa desde el suelo y entonces maximizar el uso de agua por el cultivo de maíz, 2-minimizar los requerimientos de fertilización nitrogenada y 3-suprimir temporalmente la emergencia de malezas. La supresión en septiembre de CC avena-vicia sembrado entre fines de febrero e inicio de marzo logró un nivel de cobertura adecuada y permitió acumular el óptimo de agua útil a la siembra del cultivo de maíz, condiciones que permitieron maximizar su rendimiento. En cambio, cuando la supresión se retrasó a octubre, el rendimiento del maíz se vio reducido principalmente por una menor disponibilidad hídrica a la siembra. Según los resultados, los objetivos de implantar un CC serían buscar acumular aproximadamente 5 T.ha^-1 biomasa y sembrar el maíz cuando se logre la recarga hídrica del suelo. Considerando la información meteorológica de Barrow el momento de supresión de septiembre combinaría todos los beneficios de los CC con la reposición del agua del suelo para siembras de fines de noviembre (media: 143 mm).

La siembra temprana del cultivo de cobertura (mediados a fines de febrero) es muy importante para lograr estos objetivos. De este modo se maximiza el crecimiento otoñal del CC y esto permite adelantar el momento de supresión si se esperan escasas lluvias durante la primavera.