Mineralización de nitrógeno en maíz: efecto de zona y fecha de siembra

El nitrógeno (N) es el nutriente que con mayor frecuencia limita la producción de maíz (Zea mays L.) en la región pampeana Argentina (RP), producto de los altos requerimientos y por la disminución en los contenidos de materia orgánica (MO) de los suelos (Sainz Rozas et al., 2011).

En la actualidad, los métodos utilizados para el diagnóstico de N en maíz no contemplan en forma directa el aporte realizado por la mineralización, a pesar que dicho proceso contribuye en promedio con 60 % de los requerimientos del cultivo
(Steinbach et al., 2004). 

Existen numerosos índices (químicos y biológicos) para estimar el aporte de N por mineralización (Griffin, 2008; Schomberg et al., 2009), entre estos se destaca el N incubado en anaerobiosis (Nan) por ser un método simple, preciso y rápido
(Keeney, 1982). El Nan consiste en la cuantificación de N-NH4 + producido en incubaciones anaeróbicas a 40 °C durante un período de 7 a 14 días. Se ha determinado que el Nan es el mejor método biológico para estimar el aporte de N por mineralización (Bushong et al., 2007; 2008), siendo el mismo sensible a cambios en las prácticas de manejo y uso del suelo (Genovese et al., 2009; Reussi Calvo et al., 2013). Para los cultivos de maíz y trigo, se ha determinado que la incorporación del Nan a los modelos tradicionales de diagnóstico mejora la estimación de las necesidades de N (Sainz Rozas et al., 2008, Reussi Calvo et al., 2013, Reussi Calvo et al., 2014b). Esto indicaría que el Nan es un adecuado estimador de la mineralización, sin embargo, no hay registros de trabajos que evalúen la relación entre el Nan y la mineralización aparente de N (Nmin) durante el ciclo del cultivo de maíz estimada por el método del balance (Meisinger, 1984).

En la RP el maíz se produce bajo diversas condiciones edafo-climáticas, siendo marcadas las diferencias entre por ejemplo el Sudeste Bonaerense (SEB) y el Norte de la RP (NRP) (Figura 1). Se ha determinado que dichas zonas difieren entre otros factores en el contenido de Nan, siendo el promedio de 70 y 35 mg kg-1, respectivamente (Reussi Calvo et al., 2013; 2014a), y en la temperatura media (Tm) siendo esta superior en 6°C en el NRP para los primeros estadios del cultivo. Además, el efecto de la Tm puede ser marcado entre diferentes fechas de siembra dentro de una misma zona. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo fue evaluar como varia la Nmin y la relación de esta con el Nan para diferentes ambientes de la RP.

 

Se realizaron 17 experimentos de fertilización en maíz bajo siembra directa en la campaña agrícola 2013 - 2014 en diferentes ambientes de la RP, 7 en el SEB y 10 en el NRP (5 en siembras tempranas y 5 en siembras tardías). Se evaluaron cinco dosis de N, sin embargo en el presente trabajo se utilizó únicamente el tratamiento testigo sin aplicación de N (0N). El diseño experimental fue en bloques completos aleatorizados con tres repeticiones.

Para que el fósforo y el azufre no fueran limitantes se aplicó a la siembra una dosis de 30-40 kg P ha-1 y 20-25 kg S ha-1.

En pre-siembra se realizó la determinación de MO, textura, y Nan en el estrato superficial (0-20 cm) y N-NO3 - (N inicial) y humedad hasta los 60 cm de profundidad. El contenido de MO se determi-

nó por el método propuesto por Walkley y Black (1934) y el contenido de humedad por el método gravimétrico. El Nan se determinó mediante el método de incubación anaeróbica (Bremner y Keeney, 1965) propuesto por Gianello y Bremner
(1986). La concentración inicial de N-NO3 - se determinó por colorimetría (Kenney y Nelson, 1982).

Además, a la cosecha del maíz en los tratamientos 0N se determinó el contenido de N-NO3 - hasta los 60 cm de profundidad (N residual).

A cosecha se evaluó el rendimiento y se expresó al 14.5 % de humedad (Tabla 1). El N absorbido por el tratamiento 0N (Ntpl) se estimó en función del rendimiento (0 % de humedad), N en grano (Ngr) e índice de cosecha de N (ICN). El N en
planta se determinó por el método de Dumas (Jung et al., 2003) mediante un analizador TruSpec CN (LECO, 2010). La Nmin se estimó mediante el método del balance (Meisinger, 1984):

Para comparar las variables edáficas y de cultivo entre zonas y fechas de siembra, se realizaron análisis de la varianza utilizando el procedimiento incluido en las rutinas del programa R commander (R Core Team, 2014). Cuando las diferencias entre tratamientos fueron significativas, se empleó el test de la diferencia mínima significativa (DMS), con un nivel de probabilidad de 5 %. Además, se realizaron análisis de regresiones lineales simples empleando el procedimiento lm (lineal model). 

Por último, para determinar coincidencia entre modelos de regresión, se utilizaron variables indicadoras (dummy) al 0.05 de probabilidad. 

El contenido de MO promedio fue de 6.2 y 2.8 % para el SEB y NRP, respectivamente (p< 0.05). Los menores niveles de MO en el NRP se explicarían en parte por la prolongada historia agrícola de los suelos, las texturas más gruesas y
mayor Tm, factores que han favorecido balances

negativos de carbono (Sainz Rozas et al., 2011).

Por otra parte, el contenido promedio de Nan fue de 71 mg kg-1 (mínimo de 51 y máximo de 87 mg kg-1) para el SEB y 29 mg kg-1 (mínimo de 18 y máximo de 34 mg kg-1) para el NRP. El mayor contenido en el SEB se explicaría en parte a los
mayores niveles de MO y arcilla respecto al NRP.

Estos valores son similares a los reportados por otros autores (Sainz Rozas et al., 2008; Reussi Calvo et al., 2013; 2014a).

El rendimiento promedio del cultivo de maíz fue de 8823, 8883 y 11 890 kg ha-1 para el SEB, maíces tempranos y tardíos del NRP, respectivamente (Figura 2a). El mayor rendimiento obtenido en siembras tardías del NRP se explicaría en parte por las mejores condiciones hídricas. Por otro lado, el contenido promedio de Ngr fue de 1.31, 1.03 y 1.20 % para el SEB, maíces tempranos y tardíos del NRP, respectivamente, siendo significativas (p< 0.05) las diferencias entre zonas y fechas de siembra. Por el contrario, para el ICN no se determinó diferencia significativa (p> 0.05) entre zona siendo el promedio de 71, 69 y 67 %, para el SEB, maíces tempranos y tardíos del NRP, respectivamente, valores similares a los informados por otros autores (Andrade et al., 2000, Ciampitti et al., 2010).

Para el SEB la Nmin promedio fue de 87 kg ha-1 con valores que van desde 67 hasta 117 kg ha-1 (Figura 2b). Considerando una eficiencia de absorción del N del sistema del 80 % (Meisinger, 1984), el N mineralizado a nivel de sistema suelo
fue de 109 kg ha-1, similar a lo reportado por Echeverría y Bergonzi (1995) para un N potencialmente mineralizable (N0) de 180 mg kg-1 y 50 % de agua útil. Además, según el modelo desarrollado por Echeverría et al. (2000) este valor de N0 representa un valor de Nan de 70 ppm, similar al determinado como promedio en el SEB. En siembras tempranas del NRP la Nmin promedio fue de 77 kg ha-1 (mínimo de 42 y máximo de 98 kg ha-1) (Figura 2b), similares a los obtenidos por otros autores (Faccendini et al., 2008). Por último, para maíces tardíos del NRP la Nmin promedio fue de 136 kg ha-1 (Figura 1b), con valores que van desde 111 hasta 171 kg ha-1. En general, al comparar maíces de siembra temprana, se asume que los suelos del SEB presentan mayor mineralización de N respecto a los suelos del NRP debido a los mayores contenidos de MO y Nan. No obstante, en el presente trabajo la Nmin no difirió entre zonas (p< 0.05) (Figura 2b). La mayor Tm y la textura más gruesa de los suelos del NRP incrementan la tasa de mineralización de N, lo que permitiría compensar la diferencia en el potencial de mineralización (Nan). Por otra parte, dentro del NRP se determinó diferencia significativa (p< 0.05)
entre fechas de siembra. Los mayores valores registrados en siembras tardías se explicarían por la mayor Tm y disponibilidad hídrica, siendo estos los principales factores que afectan la tasa de mineralización (Quemada y Cabrera, 1997;
Zak et al., 1999). 

En las diferentes zonas y fechas de siembra se determinó estrecha asociación (r2 desde 0.57 hasta 0.83) entre el Nan y la Nmin (Figura 3). Al comparar las pendientes de los modelos se determinó diferencia significativa (p> 0.05) entre el SEB y el NRP (siembras tempranas y tardías)

(Figura 3). La menor pendiente de SEB se explicaría en parte por la menor Tm durante el ciclo del cultivo y textura más fina. Por lo tanto, estos resultados indicarían que no es posible emplear un único modelo para estimar la Nmin, en función
del Nan. Por otro lado, al comparar las pendientes de los modelos propuestos para el NRP (siembras  tempranas y tardías), no se determinó diferencia significativa (p> 0.05). Sin embargo, se determinó que dichos modelos difieren significativamente (p< 0.05) en la ordenada al origen, esto se explicaría en parte por la mayor Tm en los maíces tardíos y mejores condiciones hídricas respecto a tempranos. Esto explicaría, también, la mayor mineralización de N en maíces tardíos respecto a tempranos.

Estos resultados demuestran por un lado que el Nan es un buen estimador de la Nmin, siendo necesario el empleo de diferentes algoritmos según zonas y fecha de siembra, y por el otro contribuyen a explicar porque la incorporación del Nan a
los métodos actuales de diagnóstico de N mejora la estimación de la oferta de N, tal como ha sido reportado en otros trabajos (Sainz Rozas et al., 2008, Reussi Calvo et al., 2013, Reussi Calvo et al., 2014b). En síntesis y a modo de ejemplo, para
obtener una Nmin de 100 kg ha-1 es necesario un valor de Nan en el estrato superficial (0-20 cm) de aproximadamente 80, 40 y 20 mg kg-1 (ó ppm) en el SEB, maíces tempranos y tardíos del NRP, respectivamente (Figura 3).

En el presente estudio se determinó una mayor mineralización de N en maíces de siembras tardías del norte de la región pampeana, respecto a siembras tempranas de la misma zona y del sudeste bonaerense. Además, el Nan resultó un estimador adecuado de la mineralización de N en condiciones de campo, siendo necesario el empleo de diferentes algoritmos según zona y fecha de siembra. Por lo tanto, la incorporación del Nan a los métodos tradicionales de diagnóstico de N sería una alternativa promisoria para mejorar la estimación de la oferta de N desde el suelo y, por ende, el ajuste de la dosis de fertilizante. 

 

Este trabajo fue posible por el apoyo financiero de FERTILAB (Laboratorio de Suelos y Plantas), INTEA S.A. y del Proyecto INTA (PNSUELO- 1134024).

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