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Manejo de la fertilización de cultivos en el medio oeste de EE.UU.

Publicado: 10 de diciembre de 2019
Por: Dorivar Ruiz Diaz, Fernando Hansel, Cristie Preston (Kansas State University) y Andrew Stammer (University of Wisconsin). EE.UU.
Introducción
Los principales cultivos en el medio oeste de EE.UU. – maíz, soja y trigo – continúan con un incremento constante en el potencial genético de rendimiento, aun en situaciones de estrés. Este escenario requiere el constante ajuste en las prácticas agronómicas para lograr ese potencial genético. Mejoras en la eficiencia del uso de nutrientes a través de la implementación de mejores prácticas de manejo es un componente clave. Prácticas y principios tradicionales, al igual que las herramientas de diagnóstico y recomendaciones, deben ser examinados y revisados en forma continua en virtud del alto potencial de producción. A pesar de estos cambios en el sistema, la actividad agrícola debe enmarcarse en un sistema que genere rentabilidad al productor como componente clave de sostenibilidad del sistema. Esto constituye el principal desafío actual dada las fluctuaciones del mercado de granos, con la tendencia actual a bajos precios en EE.UU. La conservación del medio ambiente y del suelo evitando la perdida de fertilidad son aspectos que pueden ser afectados por filosofías propias del productor y factores externos como regulaciones gubernamentales.
Cultivos como soja y maíz pueden remover cantidades significativas de nutrientes por unidad de cosecha. Considerando el potencial de rendimiento actual de estos cultivos, las deficiencias nutricionales pueden aparecer incluso después de pocos años dentro del sistema de rotación agrícola. Esto es una realidad para muchos productores en el medio oeste de EE.UU., motivando a muchos agrónomos a considerar muestreos de suelos más frecuentes (principalmente para fosforo (P)), y ajustes a las dosis de fertilización, con énfasis en un sistema sostenible de rotación agrícola.
El manejo adecuado de macronutrientes (particularmente nitrógeno (N) y P) tienen un mayor impacto en el retorno económico para los productores en el medio oeste de EE.UU. Sin embargo, micronutrientes como zinc (Zn), cloro (Cl), hierro (Fe); y nutrientes secundarios somo el azufre (S) pueden ser la principal limitante en algunos suelos, observándose respuestas en rendimiento más frecuentes en los últimos años. El uso de la fertilización de arranque con fertilizantes líquidos es frecuente para maíz. Esta práctica es definida como la aplicación a siembra de una dosis baja de fertilizante (normalmente N y P) aplicado en banda en proximidad a la semilla. El resto de la dosis total requerida es normalmente aplicado en forma separada en una pasada de fertilización. Las respuestas a la fertilización de arranque de maíz y soja varían dependiendo del nivel de fertilidad del suelo, potencial de rendimiento, y del tipo de labranza.
Actualmente, el consumidor promedio en EE.UU. demanda la producción sostenible de alimentos, incluyendo responsabilidad en cada fase de la producción, transporte, y manejo de alimentos, y minimizando el impacto medioambiental. Esto ha creado un renovado interés en aspectos claves de la producción agrícola, incluyendo el uso adecuado de fertilizantes debido a la demanda energética para la producción de los mismos, además del potencial de pérdidas en el medioambiente. Aspectos relevantes al uso de fertilizantes y la fertilidad de suelos incluyen el efecto de manejo a mediano y largo plazo, el incremento en la eficiencia de uso de nutrientes, la calidad de granos producidos, así como la salud de suelo.
Estrategias de fertilización y respuestas a largo plazo
En ciertas situaciones, se requieren varios años de aplicación de fertilizantes fosfatados para notar el efecto agronómico y ambiental de la forma y la dosis de aplicación de fertilizantes. En ensayos a largo plazo en Kansas se han evaluado estrategias específicas de fertilización, así como el efecto ambiental de sistemas de laboreo y fertilización (Adee et al., 2016a; Preston et al., 2019). Estos estudios han demostrado perdidas potenciales de P en aguas superficiales bajo sistemas de labranza mínima (normalmente como P disuelto). Desde el punto de vista agronómico, la aplicación de P en bandas profundas pocas veces resulta en rendimientos más altos en comparación con voleo superficial. Sin embargo, en el estudio de Preston et al. (2019) para sistemas de alto rendimiento, la aplicación dividida de P (arranque y voleo) a la siembra aumentó el rendimiento promedio de grano (Fig. 1). El uso combinado de fertilizantes de arranque con fertilizantes en banda profunda y voleo superficial también contribuyó a un mayor contenido de P en la planta y al incremento de P en el grano. Estos efectos fueron evidentes en el transcurso de este estudio, pero particularmente después de varios años de aplicación de los tratamientos. El uso de fertilizantes de arranque con fuentes liquidas (APP) contribuyó a obtener mayores rendimientos específicamente en ambientes de alto potencial de rendimiento.
Manejo de la fertilización de cultivos en el medio oeste de EE.UU. - Image 1
El fertilizante fosfatado en la rotación maíz-soja es frecuentemente aplicado antes del maíz, y destinado para ambos cultivos. Sin embargo, con altos niveles de rendimiento y remoción de este nutriente, muchos sistemas corren el riesgo de un déficit en el balance nutricional (Arruda et al., 2019) (Fig. 2). La aplicación de fertilizantes a través de voleo superficial contribuye a una mayor remoción de P, ocasionado por un incremento en la remoción del mismo en el cultivo de la soja (rendimiento y concentración de P en grano). Pequeñas diferencias en rendimiento y remoción de P no fueron detectables para años individuales, pero evidente para el periodo completo de 10 años (Arruda et al., 2019).
Manejo de la fertilización de cultivos en el medio oeste de EE.UU. - Image 2
Eficiencia de sistemas productivos en el uso de nutrientes
Los sistemas de alta productividad remueven cantidades significativas de nutrientes, pero la eficiencia (eficiencia interna) en el uso de N tiende a incrementar para sistemas de alto rendimiento. En distintos ensayos en Kansas se han evaluado sistemas de producción bajo irrigación (rendimientos altos) y secano (rendimientos bajos) para el uso de N en maíz (Fig. 3). En estos ensayos se observa una tendencia con mayores rendimientos por unidad de N total absorbido por la planta para los sistemas bajo irrigación. Generalmente este incremento en eficiencia tiene como consecuencia una disminución en la concentración de N en grano. La disminución en la concentración de N en grano no es considerado problemático para el caso del maíz, sin embargo, para el caso del trigo, el cambio en el contenido de N (proteína) es un parámetro clave en la calidad del grano.
Actualmente el productor promedio en Kansas y el medio oeste de EE.UU. no percibe un valor adicional por calidad de grano, por lo tanto, el enfoque es normalmente optimizar el rendimiento. Sin embargo, en algunos casos existe un enfoque hacia calidad del grano, ya que constituye una forma de diferenciar el cultivo, constituyendo un mercado especial para estos casos. Estos mercados (nichos o specialty markets) que ofrecen un precio diferencial por calidad premium están ganando popularidad en el medio oeste de EE.UU. y pueden expandirse en el futuro. La calidad de grano (especialmente proteína en trigo) es afectada en forma directa por el nivel de rendimiento, así como la dosis, y momento de aplicación de N. El dilema para los productores de trigo en nuestra región es incrementar la eficiencia y rendimiento sin sacrificar la calidad, un aspecto menos crítico para otros granos como el maíz.
Si bien el papel del N en la determinación de proteína en el grano del trigo está bien establecido, la información sobre otros nutrientes es escasa. Específicamente, el rol del azufre (S) en la concentración de proteína y en la calidad de la misma durante la cocción de harinas; aspecto demandado por la industria actual. La fertilización balanceada es un componente crítico en la calidad de grano, y es un aspecto que está generando más interés para ciertos cultivos en el medio oeste de EE.UU. tales como el trigo.
La disponibilidad de equipos de alto despeje, accesible para muchos productores de maíz abre la oportunidad para las aplicaciones tardías de N con el uso de fuentes liquidas (UAN). En ensayos recientes se demuestra que la absorción total de N por la planta puede incrementar con aplicaciones dividas (aplicaciones tardías hasta VT en maíz) (Fig. 4). Este incremento en la absorción total de N en la planta generalmente representa un incremento en los índices de eficiencia de uso (estimados en base a N en la planta). Sin embargo, estas aplicaciones tardías no resultan en incrementos consistentes de rendimiento, en suelos con bajo potencial de pérdidas de N. El mayor beneficio potencial de las aplicaciones tardías de N en maíz es en suelos con alto potencial de lixiviación o desnitrificación (aplicaciones de recobro en temporada). Por otro lado, la habilidad del maíz de absorber N durante periodos vegetativos tardíos puede facilitar el uso de sensores para el manejo de la fertilización nitrogenada.
Manejo de la fertilización de cultivos en el medio oeste de EE.UU. - Image 3Manejo de la fertilización de cultivos en el medio oeste de EE.UU. - Image 4
Estado nutricional y sanitario en la producción de soja
En trabajos anteriores se ha demostrado relaciones entre los niveles de nutrientes en el suelo y la incidencia de enfermedades, principalmente para potasio (K). En ensayos de campo en Kansas, Adee et al. (2016b) evaluaron los niveles de P y K en el suelo para el cultivo de soja. Las dosis de aplicación de K utilizadas no mostraron relación con la incidencia de enfermedades. Esto podría deberse a un nivel de K generalmente alto (194 ppm de K promedio). Con el aumento de los niveles de P en el suelo, la gravedad de la incidencia de Fusarium disminuyo a menos de la mitad, comparando la dosis de 67 kg P2O5/ha con el testigo de 0 kg P2O5/ha (Fig. 5). Los análisis de suelo y P en la planta mostraron una relación lineal con la incidencia de Fusarium en soja. Otros parámetros fueron evaluados, incluyendo NDVI, altura de la planta, y numero de colonias (UFC) de F. virguliforme en el suelo (Adee et al., 2016b).
Manejo de la fertilización de cultivos en el medio oeste de EE.UU. - Image 5
Conclusiones
La mayor disponibilidad actual de maquinaria y tecnología de campo genera el potencial para una mayor flexibilidad y perfeccionamiento del momento y forma de aplicación de fertilizantes. Estas prácticas permiten aplicaciones en momentos críticos de desarrollo de la planta con beneficios agronómicos y medioambientales. Por ejemplo, en estudios ecofisiologicos de maíz se han demostrado los requerimientos de N en estadios tardíos y reproductivos. El uso de fertilizantes de liberación lenta, así como aplicaciones tardías de N con equipos acordes a la altura del canopeo y el uso de fungicidas están creciendo en popularidad. Estos factores pueden contribuir al incremento en la eficiencia del uso de N en maíz, gracias a un mejor ajuste en la relación demanda/suministro del nutriente.
El reciente énfasis en la agricultura sostenible da como resultado un interés renovado en la calidad de suelo (salud de suelo) como un componente clave para la producción de cultivos. Un componente fundamental de la salud de suelos es la disponibilidad de nutrientes, por lo tanto, se están promoviendo análisis químicos de salud del suelo que puedan proporcionar recomendaciones de fertilizantes. Actualmente, se están evaluado métodos como el H3A (Haney) para P, K y algunos micronutrientes como opciones al Mehlich-3, Bray-1, y acetato de amonio para K. Por otro lado, el enfoque en salud de suelo enfatiza el uso de siembra directa y el uso de cultivos de cobertura, con implicancias en el uso de fuentes y la forma de aplicación de fertilizantes para estos sistemas. Por ejemplo, el uso de arrancadores y la utilización de fertilizantes líquidos (UAN, APP) son populares en estos sistemas por la facilidad de aplicación, y mezcla con otros nutrientes críticos como el S en base a fuentes liquidas.
  • Adee, E., D.A. Ruiz Diaz and C. Little. 2016 Effect of soil test and phosphorus fertilization on soybean sudden death syndrome severity. Crop, Forage and Turfgrass Manag. doi: 10.2134/cftm2015.0193
  • Adee E, F. Hansel, D.A. Ruiz Diaz and K. Janssen. 2016. Corn response as affected by planting distance from the center of strip-till fertilized rows. Front. Plant Sci. 7:1232-1235. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01232
  • Arruda M.J., D.A. Ruiz Diaz, F.D. Hansel, G. Hettiarachchi and P. Pavinato. 2019. Long-term fertilizer placement in a corn-soybean rotation affect soil phosphorus fractions and legacy. Geoderma. In Press
  • Hansel, F. and D.A. Ruiz Diaz. 2019. Long term corn response to nitrogen fertilization in Kansas. Kansas Agricultural Experiment Station Research Reports: Vol. 4: Iss.7. https://newprairiepress.org/kaesrr/all_issues.html
  • Preston, C.L. D.A. Ruiz Diaz and D.B. Mengel. 2019. Corn response to long-term phosphorus fertilizer application rate and placement with strip-tillage. Agronomy Journal. 111:1-10. doi:10.2134/agronj2017.07.0422
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Autores:
Dr. Dorivar Ruiz-Diaz
Kansas State University
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