Dinámica y Manejo de Fósforo en Siembra Directa

Dinámica y Manejo de Fósforo en Siembra Directa

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La siembra directa (SD) es un sistema de manejo que no remueve el suelo y mantiene cubierta la superficie con los residuos de cultivos anteriores. Esta forma de manejo conserva el suelo al disminuir el impacto de la erosión hídrica y/o eólica. Otras ventajas de la SD son: mayor disponibilidad de agua para los cultivos, mejor fertilidad química, física y biológica del suelo, menor costo de producción por unidad de superficie, rendimientos más altos y estables y la posibilidad de secuestrar carbono (C) en el suelo (Marelli, 2001; Martino, 2001a). Los problemas observados bajo SD son: exceso de residuos en zonas templado-frías que dificultan la implantación y el crecimiento inicial de los cultivos, cambios en la población de plagas que pueden afectar el crecimiento de las plantas y formación de capas compactadas en el perfil del suelo explorado por las raíces (Fontanetto y Keller, 2001; Martino, 2001b).

La superficie bajo SD se ha incrementado en los últimos años, especialmente en los países del Cono Sur que presentan la mayor proporción del área de cultivos extensivos bajo SD (Tabla 1) (Derpsch y Benites, 2004). En Brasil, Paraguay, Bolivia y Argentina, entre el 50% y el 60% del área bajo cultivo se encuentra bajo SD, y 90% de esta superficie esta bajo SD continua.

Tabla 1. Area bajo manejo de siembra directa en distintos países (Derpsch y Benites, 2004).
País Area en SD (miles ha)
Estados Unidos
Brasil
Argentina
Canadá
Australia
Paraguay
India y Pakistán
Bolivia
Sur Africa
España
Uruguay
Venezuela
Chile
Italia
Colombia
México
Francia
Otros
Total
23.700
20.000
16.000
13.400
9.000
1.500
1.500
417
300
300
288
170
130
80
70
50
50
1.000
88.000

El fósforo (P), después del nitrógeno (N), es el nutriente que más frecuentemente afecta la producción de cultivos. El P forma parte de enzimas, ácidos nucleico s y proteínas y está involucrado en prácticamente todos los procesos de transferencia de energía. El contenido total de P en el suelo está controlado por el material parental y el clima. En general, las zonas más húmedas son las más deficientes en este nutriente (Tisdale et al., 1993). Del contenido total de P en el suelo, sólo las fracciones inorgánicas y orgánicas solubles y lábiles están disponibles para las plantas durante el ciclo del cultivo. Las fracciones de P indicadas en la Figura 1 mantienen un equilibrio dinámico y complejo (Stewart y Sharpley, 1987). Solamente una pequeña fracción del P está en forma soluble, pero esta fracción está en equilibrio con la fracción lábil que comprende el P orgánico fácilmente mineralizable y los fosfatos débilmente adsorbidos a las arcillas. La mayor parte del P del suelo está en formas insolubles como fosfatos de calcio (Ca), hierro (Fe) y aluminio (Al), fosfatos retenidos en el humus o fijados fuertemente en las arcillas.


Efectos de la siembra directa sobre el ambiente edáfico


La introducción de la SD genera cambios en el ambiente edáfico que afectan el comportamiento de los nutrientes en el suelo. La presencia de residuos en superficie y la falta de remoción del suelo alteran algunas propiedades físicas que influyen directa e indirectamente en la dinámica de los nutrientes (Ferreras et al., 1999; Ferreras et al., 2000; Marelli, 2001; Fabrizzi et al., 2004). Bajo SD se origina un ambiente más húmedo que en labranza convencional (LC) debido principalmente a la cobertura superficial que promueve una menor tasa de evaporación del agua. Las variaciones de temperatura son también menores bajo SD debido al efecto aislante de los residuos, al menor albedo y al mayor contenido de agua (Ferreras et al., 1999, Fabrizzi et al., 2004). La falta de remoción altera otras propiedades del ambiente físico del suelo como la densidad aparente, la porosidad, la aireación y la resistencia a la penetración (Ferreras et al., 2000).

Figura1.Ciclodelfósforoenelsistemasuelo-...planta. Adaptado de Stewart y Sharpley (1987).

 

Tabla 2. Carbono orgánico, nitrógeno mineralizable y características microbianas bajo siembra directa y labranza convencional (Adaptado de Doran y Linn, 1994).
Determinación
Relación SD/LC
  0 – 7.5 cm 7.5 – 15 cm
Carbono orgánico
Nitrógeno mineralizable
Biomasa microbiana
Hongos
Bacterias aeróbicas
Nitrificadores
Anaeróbicos obligados
Desnitrificadores
1.4
1.4
1.5
1.4
1.4
1.0
1.3
2.7
1.0
1.0
1.0
0.6
0.7
0.5
1.1
1.9

Los cambios en cantidad y distribución de materia orgánica y propiedades físicas y químicas del suelo resultan en efectos directos e indirectos sobre la composición y dinámica de las poblaciones microbianas (Doran, 1980; Colozzi Filho et al., 2001).

Los datos de la Tabla 2 indican que el C orgánico, N mineralizable y C de la biomasa microbiana son mayores en la capa superficial del suelo bajo SD (0 – 10 cm). El conteo de hongos y bacterias aeróbicas es también superior en superficie bajo SD. Las bacterias anaeróbicas obligadas y denitrificadoras se incrementan a profundidad en el suelo sin laboreo reflejando la mayor energía, humedad y densidad aparente del sistema. En definitiva, los efectos sobre los microorganismos del suelo se reflejan en las transformaciones de nutrientes como N y P.


Dinámica del fósforo bajo siembra directa

Una característica de la dinámica de P en los sistemas de SD es la estratificación a profundidad. Se encuentran mayores concentraciones de P disponible en la capa superficial (0 -10 cm) debido a la acumulación de residuos y a la aplicación superficial de fertilizantes fosfatados (Scheiner y Lavado, 1998; Calviño et al., 2000) (Figura 2).

El reciclaje de P a través de la biomasa microbiana es también influenciado por los cambios en las propiedades físicas y químicas del suelo bajo SD. El mayor contenido de agua y de C y N orgánicos se reflejan en una mayor población microbiana con respecto al suelo bajo LC. El contenido de P en la biomasa microbiana es también mayor en los suelos bajo SD (Figura 3) (Zamuner et al., 2004a).

En suelos altamente meteorizados con deficiencia, la disponibilidad de P para las plantas puede depender más del reciclaje del P orgánico de la biomasa microbiana que del P inorgánico (Tiessen y Shang, 1998).

Figura 2. Estratificación de fósforo en profundidad bajo siembra directa (SD) y labranza convencional (LC). Fuente: Ricardo Bergh. Tres Arroyos, Buenos Aires, Argentina.

 

Figura 3. Fósforo en la biomasa microbiana bajo siembra directa (SD) y labranza convencional (LC) en el sudeste de Buenos Aires, Argentina (Zamuner et al., 2004a).

Investigación conducida en molisoles de Saskatchewan, Canadá, demostró que al pasar de un sistema de trigo-barbecho bajo LC a trigo continuo bajo SD se produjo un incremento significativo en el P total (19%) a una profundidad de 0-10 cm como resultado de una mayor acumulación de formas lábiles y moderadamente lábiles de P en superficie, especialmente en forma orgánica (Tabla 3) (Selles et al., 1999). Este resultado muestra la mayor cantidad de residuos que retorna al suelo en una rotación con trigo continuo y la menor tasa de descomposición de los mismos bajo SD. Estudios realizados en el sudeste de Buenos Aires, en la región pampeana argentina, mostraron incrementos significativos en el P de la biomasa microbiana a 0-20 cm de profundidad después de 8 años de SD en un suelo argiudol típico (Figura 3) (Zamuner et al., 2004a).

Para identificar si existe acumulación o disminución de las diferentes formas lábiles de P con diferente labranza, Zamuner et al. (2004a) calcularon un cociente que relaciona la concentración de cada fracción de P en el suelo bajo SD respecto a las mismas fracciones en LC a diferentes profundidades (Tabla 4). Esta relación muestra que hay una mayor concentración de formas lábiles de P en los primeros 10 cm de un suelo bajo SD que bajo LC, principalmente de las formas inorgánicas de P extraídas con membrana de intercambio aniónico (Pi-MIA).

Estos autores sugieren que el incremento de formas lábiles de P como Pi-MIA, en los primeros 10 cm del suelo bajo SD, se debe a una combinación del efecto de la reducción de pH que incrementa el desarrollo de cargas positivas dependientes del pH y al aumento en la concentración de C orgánico total (COT) que favorece la formación de complejos con P. Entre los 10 y 20 cm de suelo, la LC se enriqueció con las formas lábiles de P (Tabla 2), sin embargo, la concentración de Pi-MIA fue similar en ambas labranzas. Posiblemente, los efectos de COT y pH sobre la concentración de P retenido bajo esta forma dejaron de ser importantes.

Tabla 3. Fracciones de fósforo del suelo (0-10 cm de profundidad) bajo SD y labranza convencional luego de …10 años de instalados ambos sistemas. Swift Current, Canadá (Selles et al., 1999).
Forma de P Barbecho trigo
  Trigo
(LC)
continuo
(SD)
  -------- kg P/ha --------
P orgánico lábil
P inorgánico lábil
P orgánico moderadamente lábil
P inorgánico moderadamente lábil
P residual
P total
66 a
82
157 a
411
189
877 a
108 b
112
238 b
387
197
1041 b

 

Tabla 4. Concentración de P en fracciones lábil (P lábil), moderadamente lábil (P mod lábil) y no lábil (P no lábil) …bajo siembra directa (SD) y labranza convencional (LC), a diferentes profundidades y la relación SD/LC de …dichas fracciones (Zamuner et al., 2004a).

Fracciones de P Concentración de P Relación SD/LC
  LC SD  
  ----- mg/kg -------  
  ------ Profundidad 0 a 5 cm -------
P lábil
P moderadamente lábil
P no lábil
50.6
146.9
390.0
86.5
173.5
412.4
1.7
1.2
1.1
  ----- Profundidad 5 a 10 cm -------
P lábil
P moderadamente lábil
P no lábil
41.4
143.6
370.1
64.5
150.1
413.7
1.6
1.0
1.1
  ----- Profundidad 10 a 20 cm -----

P lábil
P moderadamente lábil
P no lábil
36.3
125.4
366.1
24.9
120.5
421.2
0.7
1.0
1.2

Manejo de la fertilización fosfatada bajo siembra directa

La respuesta de los cultivos a la fertilización fosfatada depende del nivel de P disponible en suelo, pero también depende de factores del suelo, del cultivo y de manejo del fertilizante. Entre los factores del suelo se destacan la textura, la temperatura, el contenido de materia orgánica y el pH, mientras que entre los factores del cultivo deben mencionarse los requerimientos y el nivel de rendimiento.

A pesar de las diferencias en la distribución del P extractable a diferentes profundidades por efecto de la estratificación, los niveles críticos de P para SD coinciden con aquellos para LC cuando se muestrea el suelo a profundidad de 0-15 ó 0-20 cm (Calviño et al., 2000; Essington y Howard, 2000; Zamuner et al., 2004b). En el sudeste de Buenos Aires (Argentina) y en Uruguay se ha observado que los niveles críticos de P Bray 1 en el suelo para decidir la fertilización fosfatada de trigo y maíz son similares bajo SD y LC (García et al. 1997; Calviño et al., 2000; Bordoli et al., 2004). Zamuner et al. (2004b) reportaron mejores ajustes para la calibración del rendimiento relativo de trigo en función del nivel de P Bray 1 a profundidad de 0-20 cm que a 0-5 ó 5-10 cm en el sudeste de Buenos Aires (Figura 4).



Figura 4. Rendimientos relativos de trigo en función del nivel de P Bray 1 a distintas profundidades de muestreo bajo siembra directa en el sudeste de Buenos Aires, Argentina. (Zamuner et al., 2004b). Coeficientes de determinación R 2 de 0.5, 0.6 y 0.7 para 0-5, 0-10 y 0-20 cm, respectivamente.

Algunos estudios sugieren que la acumulación superficial de P bajo SD podría resultar en una mayor disponibilidad para las plantas con respecto a LC, debido a la reducción de los procesos que sacan P de la solución del suelo a través de reacciones químicas de precipitación y de adsorción en los coloides y la tendencia a acumular formas de P más biodisponibles (Guertal et al., 1991; Selles, 2003).

Al no mezclar la capa superficial del suelo con SD, el P residual en las bandas de aplicación de fertilizantes fosfatados genera variabilidad espacial (Kitchen et al., 1990; Giuffre et al., 1995; Anghinoni et al., 2003) (Figura 5). Se ha demostrado que en maíz bajo SD la concentración de P en la banda decrece logarítmicamente con la distancia desde el centro de la banda y que varia sustancialmente a lo largo de la dirección de aplicación de la banda (Stecker et al., 2001). El P en el centro de la banda sería más fácilmente extractable con Bray 1 que el suelo no afectado por la banda. El muestreo de un suelo con la inclusión de bandas podría introducir error al sobreestimar el P disponible. A este proceso de variación horizontal se suma la variación vertical, generada por la estratificación, afectando el muestreo para el diagnóstico de la fertilidad y la recomendación de dosis de P para los cultivos.

Se han sugerido distintas alternativas de muestreo de suelo para reducir el impacto de la variabilidad horizontal (P residual en bandas de años anteriores). Una alternativa consiste en incrementar el número de submuestras por muestra. Tyler y Howard (1991) consideran que el muestreo al azar es adecuado para evitar sobreestimar el efecto de la banda. Sin embargo, Kitchen et al. (1990) sugirieren que una porción de la muestra debe ser tomada de la banda. La Comisión de Fertilidad de Suelos RS/SC (1997) sugiere el muestreo de fajas transversales a las bandas o líneas de fertilización de años anteriores, desde una entrebanda a la siguiente entrebanda incluyendo la línea fertilizada. El muestreo puede realizarse con barreno de 2.5 cm de diámetro en forma transversal a la banda de fertilización considerando 3 submuestras entre bandas y 1 sobre la banda en bandas a 17.5-19 cm de separación, 7 submuestras entre bandas y 1 en la banda para bandas a 38-40 cm y 13 submuestras en la entrebanda y 1 en la banda para bandas a 60-80 cm (Anghinoni et al., 2003).

Figura5. Distribucióndefósfororesidualalre dedordeunabandadefertilización(Kitchenet al., 1990).

Los efectos de estratificación y variabilidad horizontal de P también generan interrogantes acerca de la eficiencia de los métodos de aplicación de fertilizantes fosfatados. Las aplicaciones en cobertura total reducirían el impacto de la variabilidad horizontal, pero simultáneamente resultarían en una mayor concentración superficial del P aplicado. En zonas húmedas del cinturón maicero norteamericano, Bordoli y Mallarino (1998) no encontraron diferencias en rendimiento de maíz o soya entre tres métodos de aplicación de P: voleo superficial en otoño y banda profunda a 15-18 cm o superficial a 5 cm a la siembra en primavera (Figura 6).

Figura6. Rendimientos de maíz y soy abajo la branza concince l y siembra directa con distintos métodos de aplicación de fósforo en Iowa, EE.UU (Mallarino, 2001).

Evaluaciones realizadas en Uruguay (Bordoli et al., 2004) y en la región pampeana argentina (Bianchini et al., 2003) han demostrado que, bajo las condiciones edafo-climáticas locales, las aplicaciones al voleo de fertilizantes fosfatados solubles antes de la siembra resultan en respuestas similares a las de las aplicaciones en bandas al momento de la siembra, aún en suelos de baja disponibilidad de P extractable (Figura 7). Estos resultados indicarían que la fijación de P en capas superficiales del suelo no sería un proceso de importancia bajo SD en molisoles. Las aplicaciones al voleo anticipadas presentan ventajas desde el punto de vista logístico ya que incrementan la capacidad de trabajo de los equipos y podrían reducir la variabilidad horizontal y, por lo tanto, los problemas asociados al muestreo y diagnóstico de la fertilidad.

Figura7.Rendimientos de trigo con aplicaciones de Palvoleo, coberturatotal, anticipado (40dias antesdelasiembra) V), oincorporadoen líneasalasiembra(I)endosisde25,50y150 kg / hade P. Promedios de cinco sitios de la región pampeana argentina conniveles de P Bray de 8 a 22 mg/kg (Bianchini, 2003).

Numerosos trabajos, en la región pampeana argentina, han reportado efectos residuales de aplicaciones de P en sistemas de producción de cultivos de granos bajo SD (García, 2003; Echeverría et al., 2004; Salvagiotti et al., 2004: L. Ventimiglia y col., com. pers.; G. Gerster y O. Novello, com. pers.), similares a los reportados bajo LC (Berardo, 2000). La Figura 7 muestra los efectos residuales de la aplicación de P en una rotación doble cultivo trigo/soja-soja-maíz en el centro de la provincia de Santa Fe (Fontanetto et al., 2003).


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