¿Los cultivos de cobertura pueden modificar el patrón de nodulación de soja (Glycine max L.)?

Introducción

Los cultivos de cobertura (CC) en los sistemas agrícolas actuales pueden constituir una importante herramienta agronómica para el manejo de la dinámica del nitrógeno (N) (Wagger et al., 1998). Algunos de sus beneficios están asociados a capturar N edáfico susceptible a lixiviación durante el período de crecimiento de los cultivos invernales. Luego, mediante la descomposición de residuos, es posible un aporte de N para el cultivo de cosecha (Stute y Posner, 1995; Sainju y Singh 2001; Malpassi et al., 2000). En ensayos con CC invernales se reportan disminuciones en el contenido de nitratos (NO3-) en el perfil en comparación a un barbecho sin CC previo a la siembra del cultivo estival (Alvarez et al., 2006).

La fijación biológica del N (FBN) es una adaptación de las plantas para utilizar el N atmosférico, pero si su disponibilidad es alta, se dificulta la simbiosis ya que las plantas lo extraen directamente del suelo (p. ej. Perticari, 2005). El patrón de nodulación (número, peso, ubicación y actividad de nódulos) puede ser modificado por las prácticas de manejo. De esta forma, hay una relación exponencial negativa entre la tasa de fertilización nitrogenada y la fijación bioló- gica de N (Salvaggiotti et al., 2009). En cambio, la carencia de N facilita la FBN (González et al., 1998; Díaz Zorita y Fernández Caniggia, 1999; Racca, 2003). La relación carbono/nitrógeno (C/N) de los residuos superficiales también puede afectar el patrón de nodulación. Valores mayores a 30 producen una inmovilización del N, lo que favorece la simbiosis. En cambio, una relación más baja la disminuye debido a que hay aportes de N por mineralización y un limitado suplemento de C al nódulo (Perticari et al., 2005). Por ejemplo, los rastrojos de maíz aumentan la relación C/N del sustrato, por lo que estimulan la inmovilización de N en el suelo y facilitan la FBN (Racca, 2003). La utilización de CC, a través de la modificación de los contenidos de NO 3 - a la siembra de los cultivos estivales y de la relación C/N de los residuos superficiales, podría afectar la producción de materia seca (MS), el número y el peso de los nódulos

El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de diferentes CC en la absorción de N, número de nódulos totales (NNT), peso de nódulos (PN) y producción de MS de plantas de soja a través de cambios en el contenido de NO3- del suelo y la relación C/N de los residuos superficiales.

Materiales y métodos

En la EEA INTA Marcos Juárez (Lat. S 32º43’04,51” y Lon. O 62º06’10,56”) se realizó un ensayo con diseño en bloques aleatorizados con tres repeticiones donde se utilizaron tres antecesores invernales de soja: centeno (Secale cereale L.) (C), vicia (Vicia villosa L.) (V) y barbecho sin CC denominado testigo (T). El ensayo se realizó sobre un suelo Argiudol típico, oscuro, profundo y bien drenado de la serie Marcos Juárez (INTA, 1978), donde los contenidos de arcilla, limo y arena del horizonte superficial son de 25%, 68% y 7%, respectivamente, mientras que las precipitaciones medias anuales son de 860 mm (INTA, 1978). Las precipitaciones entre el secado de los CC y la siembra de soja fueron de 56 mm. Las precipitaciones durante el ciclo del cultivo de soja fueron de 532 mm, concentradas alrededor del período crítico del cultivo (Fuente: Agrometeorología EEA INTA Marcos Juárez).

El cultivo de soja se sembró el 26 de noviembre de 2011 con una densidad de 16 plantas por m lineal a 52,5 cm entre hileras. La producción de MS de soja se determinó en R2 y R5 a través de la recolección manual de 2 m lineales de 2 surcos continuos, siendo la superficie cosechada de 2,08 m2. El material recolectado se transportó al laboratorio y se secó en estufa a 60 ºC hasta peso constante. Finalmente, la MS fue molida a un tamaño inferior a 0,5 mm para la determinación del contenido de N en planta mediante un analizador elemental marca LECO TRUSPEC.

El NNT y PN se determinó en R2 mediante extracción de tres submuestras de suelo en cada parcela con un cilindro de 22 cm de diámetro a una profundidad de 12 cm. En la muestra extraída se contó el número de plantas y se desechó la parte aérea. Luego se trasladó al laboratorio y se colocó en baldes con el agregado de hexametafosfato de sodio (NaPO3) para romper los agregados de mayor consistencia. Posteriormente, la totalidad de la muestra se pasó a través de un tamiz de 0,1 mm, recuperando el material retenido (nódulos y raíces) y se colocó en estufa a 60 ºC para su secado hasta peso constante. Finalmente, se realizó el recuento y pesado de nódulos para obtener el NNT y PN, respectivamente.

El contenido de nitratos (NO3-) del suelo se determinó a 0–20 cm de profundidad a la siembra, R2 y R5 utilizando el método del fenoldisulfónico (Bremmer, 1965). La relación C/N de los residuos superficiales se determinó en R2 y R5 recolectando tres submuestras mediante rectángulos de 0,25 m por 0,50 m. Para esto, se recolectó todo el material dentro del rectángulo y posteriormente se trasladó al laboratorio. Las muestras fueron colocadas en estufa a 60 ºC hasta peso constante y luego se procesaron utilizando un tamiz de 0,5 mm para eliminar restos de suelo adheridos a los residuos superficiales. Finalmente, las muestras fueron pesadas y molidas para la determinación del contenido de C y N mediante analizador elemental LECO TRUSPEC.

Los resultados fueron analizados mediante análisis de varianza (ANAVA) y se realizó un test de comparación de medias utilizando el test LSD Fisher (p < 0,05). Además se evaluaron relaciones entre el PN y NNT con los contenidos de NO 3 - a la siembra mediante análisis de regresión lineal utilizando el programa estadístico INFOSTAT (Di Renzo et al., 2011).

Resultados y discusión

Los antecesores no provocaron diferencias en la producción de MS y en la concentración de N en planta en los estadios fenológicos R2 y R5 (tabla 1). Similares resultados fueron encontrados por Alvarez et al. (2006) en un Hapludol del noroeste bonaerense. A su vez, la acumulación de N en planta fue mayor a lo informado por Benintende et al. (2010) donde los contenidos de N en planta fueron de alrededor de 160 kg ha-1 para el período R4. Estas diferencias pueden deberse a que la acumulación de biomasa aérea en ese experimento fue menor y, por lo tanto, los contenidos de N en planta. Así, las diferencias en el contenido de N se deben a la mayor acumulación de MS y no a la concentración de N (Koutroubas et al., 1998).

Tabla 1. Materia seca (MS), concentración de N en planta (%) y N absorbido en planta (kg ha-1) en los estadios R2 y R5 de soja con
diferentes antecesores.

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El factor antecesor no provocó diferencias estadísticamente significativas (p < 0,05) en los contenidos de NO3- en los tres momentos evaluados, siendo en todos los casos menores a 30 ppm (figura 1). En la siembra de soja se observó una variabilidad en los contenidos de NO 3 - entre bloques para el antecesor V, la que pudo deberse a la producción de MS que fue variable entre bloques (datos no mostrados). La mineralización de N de los residuos superficiales depende de la relación C/N (Bolger et al., 2001) y de las condiciones de humedad y temperatura entre el secado de los CC y la siembra de soja. Algunos autores reportan incrementos en los contenidos de NO 3 - cuando se utiliza un antecesor V como CC debido a la mineralización del residuo (Vidal et al., 2002), como así también se reportan disminuciones cuando se utilizan gramíneas como CC en comparación a un testigo sin CC (Fernández et al., 2007; Restovich et al., 2012).

La relación C/N del residuo no presentó diferencias estadísticamente significativas entre antecesores (figura 2). Sin embargo, el antecesor V presentó, en ambos momentos, valores de C/N inferiores a 30, donde predominarían procesos de mineralización del N (Coyne, 1999). La relación C/N del residuo es determinante del proceso de mineralización o inmovilización y el aporte de nutrientes al próximo cultivo (Bolger et al., 2001). De esta forma, es probable que en los antecesores T y C la inmovilización del N haya sido mayor que en V.

El NNT en estado fenológico R2 presentó diferencias estadísticamente significativas entre antecesores, donde C presentó el mayor NNT y V el menor valor (figura 3).

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Figura 1. Contenido de nitratos (NO3-) en los momentos de siembra, R2 y R5 de soja, en la profundidad 0-20 cm para los diferentes antecesores.

La ausencia de letras indica que no se encontraron diferencias significativas entre antecesores (p < = 0,05). NS: No significativo. Las barras indican el error estándar.

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Figura 2. Relación C/N del residuo en estadio R2 y R5 de soja con diferentes antecesores. La línea punteada indica que por debajo comienza la mineralización del N. La ausencia de letras indica que no se encontraron diferencias significativas entre antecesores (p < = 0,05). NS: No significativo. Las barras indican el error estándar.

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Figura 3. Peso de nódulos (PN) (A) y número de nódulos por planta (NNT) (B) con diferentes antecesores en el estadio R2 de soja. Las letras distintas indican diferencias significativas (p < 0,05). NS: no significativo.

En cambio el PN resultó sin diferencias estadísticamente significativas (p=). Tanto el NNT como el PN observados en los antecesores C y T fueron similares a los reportados por Perticari quien, en estadio R5, observó de 40 a 50 NNT y un PN de 7 a 10 mg. Estos resultados también son similares a los reportados por Álvarez y Scianca (2006) en Hapludoles típicos del noroeste bonaerense, donde el mayor NNT fue observado con gramíneas invernales como antecesores de soja. El contenido de NO3- al momento de siembra de soja fue el que determinó un menor NNT.

El contenido de NO 3 - a la siembra presentó una relación inversa y significativa con el NNP (R2=0,68; p <0,006), pero no presentó relaciones significativas con el PN (figura 4). Esto coincide con lo reportado por Streeter y Wong (1998) que mostraron una reducción en el número de nódulos con el incremento de la concentración de NO 3 -. En el presente estudio, por cada incremento en una unidad de NO3- hubo una disminución en una unidad de NNP. Una adecuada nodulación necesita alrededor de 40–50 nódulos totales por planta (Perticari, 2005). Por lo tanto, elevados contenidos de NO 3 - podían estar limitando el proceso de nodulación.

La relación observada entre el número de nódulos y la disponibilidad de NO3-, es similar a la reportada por Cicore et al., (2005) con una relación lineal negativa (R2=0,50) y por Pietrarelli et al., (2008) en suelos Argiudoes típicos del centro de la provincia de Córdoba para dos campañas (R2=0,88 y 0,79).

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Figura 4. Relación entre peso de nódulos (simbolos vacíos) y número de nódulos por planta (simbolos llenos) determinados en R2 con los contenidos de nitratos (NO-3) del suelo a la siembra de soja.

La inclusión de CC previo a un cultivo de soja no modificó el contenido de NO 3 -, la producción de MS, absorción de N por la planta y el PN del cultivo de soja. En cambio, se modificó el NNT, donde el antecesor C presentó los mayores valores y V los menores. Esto pudo deberse, por una parte, a que la relación C/N del residuo superficial en el antecesor V siempre fue menor a 30. Por otra parte, los contenidos de NO 3 - a la siembra presentaron una relación lineal negativa con el NNT. Las variaciones observadas en el NNT no afectaron la producción de MS ni la absorción de N por la planta de soja, como así tampoco el rendimiento en grano (datos no mostrados). Si bien son necesarios estudios de largo plazo con el fin de evaluar la nodulación en diferentes condiciones ambientales, estos resultados preliminares reflejan que la utilización de CC afectaría la fijación biológica de N en el cultivo de soja.