Efecto de la fertilización y la influencia del pH del suelo sobre el rendimiento de granos en el cultivo del arroz

El arroz es un cultivo importante por ser un componente importante en la dieta de la mitad de la población del mundo (Fageria, Slaton, and Baligar 2003), de lo cual no escapa Venezuela. Su siembra es realizada en dos ecosistemas nombrados como tierras altas o arroz aeróbico, dependiendo de las lluvias para suplir sus requerimientos hídricos y tierras bajas conocido como arroz de riego o inundación. (Fageria et al., 2003).

En Venezuela, hasta el año 2011 (Acevedo et al), el rendimiento promedio del cultivo del arroz se ubicó alrededor de los 5.500 kg ha^-1, considerándose alto al compararse con los rendimientos obtenidos en diferentes países Latinoamericanos.

Sin embargo, actualmente en algunas zonas productoras de arroz del estado Portuguesa se ha observado una reducción de los rendimientos, mostrando las plantas síntomas caracterizados por un amarillamiento en las hojas bajeras al inicio del macollamiento, reducción del macollamiento, y enrollamiento de las hojas (Fig 1); al ocurrir la etapa de reproducción, presencia de granos vanos con coloración marrón-rojiza y poco peso; las hojas banderas presentan amrillamiento, quemado, lesiones color marrón y enrollamiento (Fig. 2).

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^{Fig 1.Planta de arroz en la etapa de máximo macollamiento mostrando síntomas de poco macollamiento, raíces color rojizo a negruzco (A); parte foliar mostrando enrollamiento y amarillamiento en hojas (B); Sección de hoja mostrando decoloraciones marrones en hoja (C)}

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^{Fig. 2 Plantas de arroz mostrando síntomas de deficiencias nutricionales, de izquierda a derecha. Síntomas en hojas mostrando síntomas de amarillamiento (A). Panículas de arroz mostrando síntomas de decoloración de las espiguillas y quemado de las puntas de las hojas bandera (B). Características de las plantas en campo a cosecha (C)}

Existen factores que afectan en forma negativa el potencial de rendimiento que poseen las variedades de arroz, entre los que se señalan la densidad de siembra, la fertilización, la labranza de los suelos, el combate de malezas, los insectos plagas, las enfermedades y las pérdidas durante la cosecha. Dentro de estos factores limitantes del cultivo del arroz se encuentran las enfermedades causadas por agentes bióticos y factores abióticos, dentro de estos últimos se incluyen las deficiencias o toxicidades de los nutrimentos.

Para un apropiado crecimiento y desarrollo de las plantas son requeridos diecisiete nutrientes esenciales. De acuerdo a su concentración en la panta algunos de estos nutrientes (nitrógeno el fosforo y potasio), son referidos como macronutrientes, mientras que hay otros que son referidos como micronutrientes. Sin embargo las deficiencias de micronutrientes pueden ser devastadoras. Además, algunos nutrientes son móviles (Nitrógeno, Fosforo, Potasio y Magnesio) observándose los síntomas de deficiencia primero en las hojas viejas, debido a que los contenidos de estos nutrientes se trasladan a las hojas nuevas. Mientras que las deficiencias de los nutrientes inmóviles (calcio, hierro, manganeso, cinc y azufre) se observan en las hojas jóvenes primero, por formar parte de los compuestos de las plantas (Alley y Vanlauwe, 2009)

De lo anterior se establece que la fertilización es una práctica fundamental para la obtención de mayores rendimientos de granos, variando los requerimientos de nutrimentos demandado por el cultivo de acuerdo con las condiciones y características del sistema de producción, así como también, por la fase de desarrollo y de las condiciones ambientales, siendo los periodos de mayor demanda nutricional la etapa de máximo macollamiento y la fase reproductiva, específicamente el inicio de floración (Scivittaro y Machado, 2004).

Cuevas et al. (1995), señalan que en América Latina, la liberación de nuevos cultivares, con el tipo moderno de planta en el que se modifican características morfo-fisiológicas, resultó en un aumento del índice de cosecha de 0,3 a 0,5 y de la producción de arroz en 20%. Este modelo de planta posee algunas características bioquímicas, fisiológicas y morfológicas que, interactuando de manera conjunta, pueden incrementar hasta 25% el potencial de rendimiento.

Además, la introducción de nuevas variedades de arroz con altos rendimientos, como el SD20A, han provocado el incremento en la brecha de rendimientos, debiendo aplicarse los requiriéndose en fertilizantes en cantidades adecuadas con respecto a las exigencias de los nuevos cultivares, haciéndose necesario el desarrollo de patrones tecnológicos para las nuevas variedades de arroz, incluyéndose la evaluación previa de los sistemas y densidades de siembra ya que tienen influencia directa sobre los rendimientos (Martínez et al., 1997)

La sobre fertilización o la sub fertilización cuando se suplen los nutrientes de las plantas, trae consecuencias negativas por causar un desbalance nutricional, donde también debe tenerse en cuenta el pH el suelo, por considerarse una propiedad química que influencia a los microorganismos del suelo y la disponibilidad de los nutrientes para la planta (Fageria et al., 2011). Por lo expuesto, el presente estudio tiene como objetivo evaluar el efecto de la fertilización y la influencia del pH del suelo sobre el rendimiento en el cultivo del arroz

Materiales y Métodos

Durante dos ciclos se realizaron los ensayos en el campo Experimental del INIA-Portuguesa en el umbráculo ubicado en las instalaciones del INIA-Portuguesa, Araure, estado Portuguesa. Latitud: 9º 36' N; Longitud: 69º 13' W; Altitud: 200 msnm.

Para el establecimiento del ensayo se utilizó la variedad de arroz SD20A a una densidad de siembra de 250 plantas/m². Se trajeron muestras de suelo de 2 lotes ubicados en la localidad de Payara donde se presentaron plantas con los síntomas descritos y una muestra de suelo proveniente del Campo Experimental del INIA-Portuguesa donde se cultiva arroz. Se utilizó un diseño experimental completamente al azar con 28 potes contentivos con suelo sin esterilizar, ocho de los cuales se usaron como testigos, 8 con el suelo del lote A, 8 con suelo del lote B provenientes de Payara y 4 con suelo proveniente del campo experimental del INIA-Portuguesa.

Los tratamientos consistieron en la aplicación de la dosis comercial a los testigo de 300 Kg de formula completa (15-15-15), 150 Kg de urea y 100 Kg de cloruro de potasio (KCl), a cuatro de los cuales se les aplico micronutrientes y a los otros cuatro no se les suministro micronutrientes. A las muestras A y B provenientes de la localidad de Payara se les aplico una fertilización en la proporción 180 Kg de nitrógeno, 60 Kg de P₂O₅ y 180 Kg de K₂O, a la mitad de los potes no se les aplico micro elementos y la otra mitad sí se les aplicó. Por último a los potes con suelo proveniente del campo experimental del INIA-Portuguesa, se fertilizo con la dosis 180-60-180 sin micro elementos. Los micronutrientes aplicados se realizó con el uso del fertilizante foliar COMPEX® contentivo de Cobre 0,1 ppm, Hierro 1 ppm Manganeso 1ppm, Molibdeno 0,0’5 ppm zinc 1 ppm, Oxido de Magnesio 2,5 ppm y Boro 0,1 ppm

Antes del llenado de los potes, a los tres lotes de suelo utilizados en el presente ensayo, se les efectuaron los respectivos análisis químicos. Así mismo, se realizaron todos los controles necesarios de insectos plagas y enfermedades para evitar interferencia en la manifestación de los síntomas en las plantas. A las muestras traídas de campo y a las plantas que manifestaron síntomas se les realizo el diagnóstico para determinar la presencia de agentes bióticos.

Para la realización del diagnóstico para determinar la presencia de agentes bióticos, las muestras d tejido vegetal de la zona de inter fase tejido sano-enfermo se lavaron con agua de grifo por 5 min, luego en una solución de alcohol al 70% por 5 segundos y finalmente se lavaron dos veces con agua destilada estéril. Las muestras se dejaron secar sobre papel de filtro estéril, colocándose posteriormente en cámara húmeda y en cajas de Petri estéril contentivas de agar papa dextrosa Los datos obtenidos durante dos ciclos, referentes al peso de granos se les realizo el ANAVAR y pruebas de media por mínima diferencia significativa (LSD).

Resultados y discusión

En el Cuadro 1 se presentan los resultados de los análisis de suelo realizados a las diferentes muestras, mostrando diferencias en el pH siendo ligeramente acido el suelo proveniente del Campo Experimental del INIA-Portuguesa, mientras que las muestras de suelo provenientes de la localidad de Payara son ligeramente alcalino. Con respecto a los contenidos de Ca, se considera que el contenido de este elemento es alto en el suelo del INIA (738 ppm) y muy alto en los suelos de Payara (>2000 ppm); en cuanto a la concentración de Fe es muy alto para el suelo del INIA-Portuguesa y medio para los suelos de Payara; mientras que las concentraciones de Zn se consideran altos para los tres suelos analizados.

Referente a las relaciones entre los elementos Ca, Mg y K se obtuvieron los siguientes resultados para Ca:Mg en los suelos del INIA-Portuguesa se considera estar dentro del rango, mientras que para los suelos de Payara están en desequilibrio. Para el caso de la relación Ca:K los tres suelos muestran desequilibrio, igual relación de desequilibrio ocurre con la relación Mg:K. Por último para la relación Ca+Mg:K el suelo del Inia muestra equilibrio mientras que para el caso de los suelos de la localidad de Payara uno está dentro del rango y el otro en desequilibrio (Cuadro 2)

Cuadro 1. Análisis de suelo

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Cuadro 2 Relación en meq del nutriente Ca con el K, Mg y Ca + Mg con el K

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A excepción del tratamiento con suelo del INIA-Portuguesa, las plantas de los tratamientos que no se les aplico micronutrientes mostraron diferentes síntomas como amarillamiento de las hojas, manchas necróticas, quemado de las puntas y enrollamiento de las puntas de las hojas y panículas con espiguillas color marrón rojizas (Fig 3 y 4).

En las muestras vegetales con los diferentes síntomas, tanto las colectadas en campo como las cultivadas en potes en el presente ensayo, no presentaron desarrollo de agentes bióticos, por lo tanto no hubo patógenos asociados a los síntomas observados.

En cuanto al Análisis de Varianza, este mostro diferencias estadísticas altamente significativas entre tratamientos, con un coeficiente de variación de 14, indicando que el rendimiento en grano Paddy en el cultivar SD-20A responde de manera diferencial a la combinación de macro y micronutrientes, es decir, se determinó diferencias estadísticas altamente significativas en al menos un contraste entre las medias de los tratamientos evaluados.

^{Fig 3}^{Plantas de arroz en casa de malla, a la izquierda plantas sanas fertilizadas con dosis en proporción 180-60-180; a la derecha plantas con fertilización con 300 Kg de formula completa, 150 de urea y 100 Kg de KCl}

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^{Fig 4. Plantas de arroz enfermas crecías en el tratamiento sin la aplicación de microelementos, desde la fase vegetativa a la reproductiva}

La prueba de medias LSD mostro que los tratamientos superiores en rendimientos fueron obtenidos en el suelo del CIAE y suelo de Payara A con aplicación de micronutrientes, seguido por el suelo Payara B con aplicación de micronutrientes, luego un tercer grupo conformado por el tratamiento Testigo con aplicación de micronutrientes y el suelo de Payara A sin aplicación de micronutrientes y finalmente el grupo con menor rendimiento integrado por el testigo y el suelo Payara B sin aplicación de micronutrientes (Cuadro 3).

Cuadro 3. Prueba de media mínima diferencia significativa para rendimiento promedio en Kg. ha^-1

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Es de hacer notar que el obtentor del cultivar SD20A, recomienda para su fertilización en promedio 60 Kg.ha^-1 de P₂O₅ debido a su alto potencial de rendimiento, con lo cual se determinó la relación balanceada de macronutrientes utilizada en el presente ensayo, la cual se formuló de acuerdo con la recomendación de la aplicación de N:P:K en proporción 3:1:3, la cual está apoyada en una amplia base de datos de rendimiento en grano colectados en 6 países de Asia (Dobermann y Fairhurst, 2000).

Entre los suelos utilizados en el ensayo se muestra una clara diferencias en el pH, siendo el suelo del CIAE ligeramente acido (pH: 5,8) mientras que los suelos de la localidad de Payara mostraron un pH ligeramente alcalino (pH 8 y 7,9). A su vez el suelo del CIAE mostro una concentración alta del nutriente Ca y en los suelos de Payara la concentración de este nutriente se considera muy alta.

Havlin et. al., 1999, señalan que en suelos con pH 7,2 las cantidades de las formas de fosfatos H₂PO₄^- y HPO₄^-2 están en igual proporción en la solución del suelo, por debajo de ese pH predomina la forma H₂PO₄^-, mientras que por encima de pH 7,2 predomina la forma HPO₄^-2. Sin embargo, la forma que es absorbida por la planta es HPO₄^-2 mientras que la absorción del ion H₂PO₄^- es mucho más lenta, causando deficiencias de fosforo en la planta (Havlin et al., 1999). Por lo tanto en el suelo del CIAE no debe ocurrir deficiencias de P, mientras que en los suelos de Payara esta deficiencia debe ocurrir al aplicarse los macronutrientes en desequilibrio con respecto a la proporción de N:P:K recomendada

En los análisis de suelo se obtuvieron resultados que muestran un desequilibrio en los nutrientes Ca, Mg y K presentes en los suelos evaluados. Para el caso de los suelos de Payara la relación Ca:Mg existe un desequilibrio por lo tanto hay un déficit de Mg, para el caso de la relación Ca:K en todos los suelos se muestra un déficit de K, igual sucede con la relación Mg:K, mientras que la relación Ca+Mg:K solo en el suelo A proveniente de Payara se muestra un desequilibrio en el rango para esta relación. Sin embargo para los tres lotes de suelo evaluados los análisis muestran un claro déficit del nutriente K con respecto a las relaciones establecidas para el cultivo del arroz (Dobermann y Fairhurst, 2000).

Los síntomas en las plantas observados en campo y en las plantas cultivadas en umbráculo en suelo de Payara coinciden con los síntomas señalados para deficiencias de fosforo, que se caracterizan por las plantas presentar hojas erectas de color verde oscuro y poco macollamiento, esta deficiencia causan granos con poco peso y algunos vanos y de mala calidad, la planta no responde a las aplicaciones de nitrógeno. Esta deficiencia es explicada por el pH alcalino que predomina en la zona de Payara.

Así mismo, los síntomas descritos en las plantas cultivadas en umbráculo muestran síntomas descritos para la de deficiencia de potasio, caracterizadas por manifestación de hojas con coloración verde oscuro, con los márgenes de las hojas de color café a amarillamiento o con manchas necróticas de color café en las puntas de las hojas, senescencia temprana de las hojas, marchitamiento y en condiciones de altas temperaturas y baja humedad ocurre el enrollamiento de las hojas, alto porcentaje de espiguillas vanas o parcialmente llenas, poca viabilidad del polen, mal sistema radicular, muchas raíces negras, toxicidad del hierro por deficiencias de potasio, incremento en la incidencia de enfermedades.

Además, los síntomas observados también se asemejan a los descritos para de deficiencias de Zn, que son fácilmente identificables por presentarse en las hojas envainadoras de manchas rojizas marrones, este síntoma es referido como “bronceado” la hoja completa puede tomar este color la planta también causan esterilidad en las espiguillas

Todos los síntomas descritos para las deficiencias nutricionales de P, K y Zn tienen en común que son frecuentes en suelos con pH 7 o mayor o con altos contenidos de Ca así mismo cuando la relación K:Mg es mayor que 1:1, ambas condiciones se presentan en los suelos provenientes de la localidad de Payara. Además el uso de altas cantidades de fertilizantes, cultivo intensivo, el uso de variedades altamente rendidoras, prolongada inmersión aunado aplicaciones de cantidades elevadas de fosforo tienden a inducir el estado de deficiencias de zn, inhibiéndose la absorción del zinc por la planta de arroz al incrementarse la disponibilidad del Ca, Mg Cu, Fe y fosfatos (Wissuwa et al., 2006).

En los suelos calcáreos las plantas son susceptibles de deficiencias nutricionales por causar deficiencias de fosforo, las plantas de arroz oara el mantenimiento del rendimiento entre 5 y 7 ton requiere entre 15 y 30 Kg de P (Petri y Toribio, 2009)

Dentro de la problemática estudiada y de acuerdo con los resultados obtenidos surge la aplicación del concepto de La Nutrición Balanceada del cultivo, para lograrlo es necesaria la Fertilización Balanceada, requiriéndose el establecimiento del objetivo de

Desarrollar Prácticas Agronómicas adecuadas para una producción agrícola rentable y sustentable. Objetivo que forma parte del concepto de las Mejores Prácticas de Manejo Agronómicas (MPMA).

El concepto de las MPMA fue usado hace unos 20 años, definiéndose como aquellas prácticas, probadas por la investigación y evaluadas por los productores, que conlleven al logro del óptimo potencial productivo, un eficiente uso de los insumos y la protección del medio ambiente (Griffith y Murphy, 1991).

Luego, Roberts (2007) determino las bases de las MPM para la fertilización de cultivos con un enfoque simple y contundente, que consiste en la: aplicación del nutriente correcto, en la cantidad necesaria, en el momento y localización apropiados para satisfacer los requerimientos del cultivo. Estos cuatro principios de las MPM para la fertilización se reagruparon en dos etapas para la toma de decisiones con respecto a la fertilización. Así, el primer paso consiste en el diagnóstico de las deficiencias o requerimientos del nutriente y la consecuente recomendación de fertilización, que definirá la dosis correcta de nutriente a aplicar y en el segundo paso se definirá el momento, localización y fuente de nutriente apropiada para efectuar la fertilización.

Por lo señalado, el presente trabajo se encuentra en el primer paso que es el diagnostico donde se determina que los síntomas observados tanto en campo como en umbráculo es causado por un agente abiótico, específicamente pr deficiencias nutricionales producto de la sub-fertilización y las necesidades de la aplicación de micronutrientes, para este caso específico el pH alcalino aunado a los contenidos de calcio en los suelos de Payara son los causantes de las deficiencias observadas, pero también es importante la aplicación de las fuentes fertilizantes en las proporciones adecuadas.

Conclusiones

Los síntomas observados en las plantas de arroz son causados por factores abióticos
La fertilización equilibrada incrementa los rendimientos
Los síntomas en las plantas son causados por deficiencia o bloqueo de la absorción de macro y micronutrientes
El pH alcalino del suelo provoca inhibición de la absorción de macro y micronutrientes
Los altos contenidos de calcio en los suelos inhibe la absorción de macro y micronutrientes