Efecto de la fertilización de largo plazo sobre la exportación y relaciones N, P y S en granos de soja

La necesidad de producir más alimentos y el deterioro de la fertilidad natural de los suelos ha impulsado la necesidad de la fertilización en forma continua por parte de los productores. Estas aplicaciones continuadas modifican la proporción del nutriente agregado en las diferentes fracciones del suelo, incluyendo su contenido en las fracciones lábiles (Ciampitti et al., 2011a).

Este cambio en el fraccionamiento de los nutrientes en el suelo, puede variar la respuesta de los cultivos a nuevos eventos de fertilización. En el sur de Santa Fe y Córdoba, este fenómeno fue analizado en detalle para el fósforo (P) (Ciampitti et al., 2011a, b, c) y parcialmente para el nitrógeno (N) (García et al., 2010).

Ensayos de larga duración con esquemas de fertilización combinada permiten detectar los cambios en la concentración de nutrientes en las diferentes fracciones que pueden aportar al diagnóstico de la fertilidad de los distintos ambientes. Una alternativa para diagnosticar la fertilidad del suelo es utilizar a la planta como indicador, tanto en términos absolutos como la relación entre nutrientes en los tejidos vegetales (Sattari et al., 2014). Uno de los órganos más estables de la planta, en términos de contenido de nutrientes, es el grano, considerado como reservorio de nutrientes para la cohorte siguiente (Wardlaw, 1990). El análisis del contenido de nutrientes en los granos puede servir como una herramienta complementaria al análisis de suelos para los diagnósticos de fertilidad (Correndo y García, 2012). El análisis de granos también provee información  sobre la exportación de nutrientes y, en consecuencia, sobre el balance de nutrientes de distintos programas de fertilización. 

En la campaña 2000/01, la Región Sur de Santa Fe del movimiento CREA, en conjunto con IPNI y Agroservicios Pampeanos (ASP), implantó una red de ensayos a largo plazo. Uno de sus objetivos comunes desde un principio fue determinar las respuestas directas y residuales de los cultivos a la aplicación de N, P y S y así complementar a los métodos de diagnóstico de la fertilidad de suelos. En este trabajo se sintetizan los resultados obtenidos de análisis de granos de soja de primera y de segunda correspondientes a la campaña 2013/14, después de 14 años de fertilización continuada. Los objetivos fueron evaluar el efecto de los distintos regímenes de fertilización de largo plazo sobre: a. la exportación de N, P, S por el cultivo de soja b.las relaciones entre N, P, y S en granos de soja (N:S, N:P y P:S)

Se tomaron muestras de granos de los cinco sitios de la Red de Nutrición del CREA de la Región Sur de Santa Fe, durante la campaña 2013/14. Las características de los ensayos son: 2 sitios con rotación maíz-trigo/soja (M-T/S) (Balducci y San Alfredo) y 3 sitios con rotación maíz-soja-trigo/ soja (M-S-T/S) (La Blanca, La Hansa y Lambaré). Se evaluaron los 6 tratamientos de la red: Testigo sin fertilizar, NP, NS, PS, NPS y Completo (NPS+micronutrientes).

El diseño es en bloques  completos aleatorizados con 3 repeticiones en cuatro sitios, y dos en San Alfredo. El tamaño de las parcelas es de 25-30 m de ancho y 65-70 m de largo. Se utiliza maquinaria del productor en todos los casos. La dosis de fertilización se estima a partir de los rendimientos esperados más un 5-10% de fertilización de enriquecimiento con P y S a la siembra de soja y, a partir de modelos zonales para cultivos de alto rendimiento en el
caso del N (Boxler et al., 2014).

Se determinó el rendimiento en grano y la concentración en grano de N, P y S (digestión húmeda), seguido de colorimetría para la determinación de N y P y turbidimetría para medir S. Los resultados se analizaron mediante ANOVA, y de regresión. Los ANOVA de rendimiento y de exportación de nutrientes se analizaron para cada sitio por separado, porque hubo heterogeneidad de varianzas entre sitios (Kuehl, 2001). Las diferencias significativas fueron determinadas a un nivel de significancia del 5% usando la prueba de LSD. Los efectos de los tratamientos sobre la relación entre la exportación de N, P y S y el rendimiento se analizaron mediante regresión lineal. Los efectos de los tratamientos sobre las relaciones entre nutrientes en grano se analizaron con una función potencial. Se compararon las distintas regresiones mediante test de F y, en los casos en que no fueron diferentes, la relación para esos tratamientos se representó con una  sola función. 

 

Los rendimientos observados variaron entre 2464 y 6126 kg ha-1, dependiendo del sitio y tratamiento (Boxler et al., 2014) (Figura 1). El sitio con rendimientos más altos fue Lambaré (promedio

5918 kg ha-1), mientras que en los otros cuatro sitios el rendimiento promedio fue entre 3325 y 3951 kg ha-1. Se observó un aumento de los rendimientos debido a la fertilización con N, P y S en todos los sitios (Figura 1). La disminución del rendimiento del tratamiento Testigo respecto del NPS varió entre 10 y 40%. En dos de los cinco sitios, los tratamientos NPS y Completo sobresalieron en rendimiento (Balducci y La Blanca). 

Estos dos sitios presentaron las deficiencias nutricionales más importantes, con una caída de los rendimientos del 41%, y una interacción positiva entre los nutrientes agregados (p<0.05).

En La Hansa y Lambaré sólo el Testigo fue inferior a los demás tratamientos, y las disminuciones del rendimiento por no aplicar de N, P y S fueron de 19% y 11% respectivamente. Es interesante destacar que en la campaña 2013/14, el P-Bray en los tratamientos sin agregado de P no fue el mismo en todos los sitios. Balducci tuvo el valor más bajo mientras que Lambaré tuvo el más alto (Boxler et al., 2014). Ello explicaría la mayor diferencia de rendimientos entre los tratamientos NPS y NS en Balducci (Figura 1).

El agregado de N en los cultivos antecesores de la soja no aumentó la exportación de N en granos, alcanzaron un promedio de 56.43 kg N t-1 de grano (r2=0.92) (Figura 2). Esto puede deberse

a que este cultivo cubre la mayor parte del N que requiere mediante la fijación biológica.

La fertilización continuada a largo plazo con P aumentó ligeramente las exportaciones de P en granos en un 9.5%, varió de 4.59 kg P t-1 en los tratamientos sin P agregado (Testigo y NS) a 5.03 kg P t-1 en los tratamientos con P agregado (NP, PS, NPS y Completo) (Figura 3). Esto sugiere que la concentración de P en grano es sensible a la nutrición del cultivo con este nutriente y que podría ser utilizada como un indicador para monitorear un programa de fertilización.

La concentración de S en el grano fue la más sensible al manejo de la fertilización. La fertilización con S aumentó la exportación de S en granos por tonelada en un 23%. Aumentó de 2.08 kg S t-1 en los tratamientos sin S (Testigo y NP) a 2.57 kg S t-1en los tratamientos con S agregado (PS, NS, NPS, Completo) (Figura 4). Los valores obtenidos en las parcelas no fertilizadas con S se categorizarían como bajos y el de los fertilizados con S como normales según los reportes en literatura (muy bajos: 1.5 - 2 kg t-1, bajos: 2 - 2.3 kg t-1, normales: >2.3 kg S t-1; Hitsuda et al., 2004). Cabe señalar que la concentración de S en granos está relacionada con la composición de la proteína, ya que una mayor concentración de S implica mayor proporción de aminoácidos azufrados como metionina y cisteína (Krishnan, 2008). 

El agregado de P en el largo plazo disminuyó las relaciones N:P hasta en un 30% (Figuras 5 y 8A). Gran parte de este cambio estuvo explicado por los aumentos en contenido de P en granos (19%), ya que el N en los granos sólo se incrementó en un 7% por efectos de la aplicación continua con P. Lambaré (sitio con mayor rendimiento) tuvo las más bajas relaciones N:P (promedio 10.8) y sin diferencias entre los tratamientos. Balducci (sitio con menor rendimiento) mostró los valores más altos (promedio 14.09). En cuatro de los cinco sitios (sin incluir a Lambaré), el agregado continuo de P bajó las relaciones N:P (Figura 8A). Las bajas relaciones N:P podrían estar relacionados con los mayores rendimientos (Sadras, 2006), y con la capacidad fotosintética y crecimiento de las plantas (Sardans et al., 2012; Ys Jia y MV Gray, 2007). Esta relación fue reportada por algunos investigadores, por lo que han establecido relaciones N:P óptimas para algunos cultivos (With et al., 1999; Diuvenbooden et al., 1996), que podrían servir como herramienta en las recomendaciones de fertilización.

La fertilización con S provocó aumentos en el contenido de S en grano (23%, Figura 4) y, por lo tanto, cambios en la relación N:S (Figura 6). La caída de la relación N:S se explica por la mayor sensibilidad de la concentración de S en grano al manejo de la fertilización comparado con la concentración de N en grano (Figura 2). En Balducci, La Hansa y Lambaré se ven los mayores efectos de la aplicación del S sobre la relación N:S de los granos.

Desde hace varias décadas, muchos estudios en diferentes leguminosas han mostrado que el contenido de aminoácidos azufrados componentes de la proteína baja marcadamente con deficiencias azufradas (Blagrove et al., 1976; Gaylor y Sykes, 1985), lo que podría explicar las variaciones observadas en nuestros resultados. Estas relaciones N:S en tejidos vegetales fueron investigadas en muchas plantas hace más de 100 años por Liebig (1859), con lo cual logró reconocer la función del S en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Estudios más recientes, plantean la posibilidad de usar la relación N:S para reconocer suelos deficientes en S (Salvagiotti et al., 2012;
Reussi. et al., 2010). El contenido de aminoácidos azufrados suele limitar el valor biológico de la proteína de soja, por lo cual la relación N:S de

los granos de soja está relacionada con su valor nutricional (Sexton et al., 2002).

La fertilización de largo plazo con S generó aumentos en la concentración de S en granos de un 23% y de P de un 9.5%. La mayor sensibilidad de la concentración de S explica que los cambios en la relación P:S se deban más al agregado o no de S, que al de P (Figura 7). Analizando todos los sitios juntos los tratamientos se agruparon según se haya o no agregado S (i.e. una función para los tratamientos sin S y otra para los tratamientos con S (Figura 7). No se observaron diferencias importantes entre sitios, sin embargo los tratamientos que rindieron más (NPS y Completo) poseen relaciones P:S medias (Figura 7). El P y el S se relacionaron isométricamente (exponente alrededor de 1).

 

Los granos de soja no cambiaron su contenido de N (i.e. proteína) y, por lo tanto, la exportación de N por efectos de fertilización continuada con N, P y S. Sin embargo, los distintos regímenes de fertilización cambiaron la concentración de P y S en el grano y, por lo tanto, su exportación. La concentración de nutriente que mostró mayor sensibilidad al manejo de la fertilización fue la de S. La fertilización continua de largo plazo con P y S cambió las relaciones entre N:P, N:S y P:S, en los granos, mientras que las aplicaciones con N no influyeron de forma significativa. Tanto la relación N:P como la N:S tendieron a bajar levemente con el aumento de los rendimientos. La sensibilidad de la concentración de S y de la relación N:S al agregado de S como fertilizante, sugiere que la fertilización puede ser una herramienta para modificar la composición de la proteína del grano de soja (i.e. mayor proporción de aminoácidos azufrados), y mejorar así su valor nutricional.

Se agradece especialmente a Franco Permingeat por la colaboración en el muestreo a campo de los ensayos y la recolección de muestras. La financiación del presente trabajo provino de UBA, CONICET y ANPCYT.

 

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