Variabilidad de la respuesta al nitrógeno del maíz según zonas de productividad a escala de lote

Para aumentar la sustentabilidad de los agroecosistemas, una alternativa posible es aplicar los insumos según la variabilidad de la productividad a nivel lote. Numerosos son los factores bióticos y abióticos que influyen sobre la variabilidad de la producción dentro de un lote, tales como la disponibilidad de agua, nutrientes presencia de plagas y adversidades climáticas, entre otros (Roel et al. 2004). En el cultivo de maíz, los rendimientos han mostrado relaciones estrechas con varias propiedades de los suelos, tales como los contenidos de nutrientes, materia orgánica, textura y la capacidad de retención de humedad (Alvarez y Grigera 2004) y también a escala de lote se han registrado asociaciones similares (Zubillaga et al., 2006). El nitrógeno es uno de los nutrientes que con mayor frecuencia limita el rendimiento de maíz en la región pampeana, y en el diagnóstico y recomendación de necesidades de fertilización se ha considerado principalmente la disponibilidad de nitrógeno (nitrógeno de nitratos en el suelos más el nitrógeno agregado al suelo como fertilizante) (Alvarez, 2010 y Salvagiotti et al., 2010). Cuando se considera los diferentes sectores dentro un lote de producción para definir la fertilización nitrogenada en maíz algunas características edáficas han mostrado un patrón de variabilidad asociados con la disponibilidad de nitrógeno durante el ciclo del cultivo de maíz (Zubillaga et al. 2006). Los objetivos de este estudio fueron (i) establecer si las diferentes zonas de productividad de maíz a escala intralote presentan una respuesta diferencial a la fertilización nitrogenada, e (ii) identificar las propiedades de suelo que se asocian con los rendimientos de maíz según zonas de productividad en Hapludoles representativos de la región de la Pampa Ondulada (Hall et al. 1992).

 

El estudio se realizó en un lote de producción de maíz ubicado en el partido de Chacabuco (Buenos Aires, Argentina) con predominio de Hapludoles Típicos durante la campaña 2011/12. Se delimitaron zonas de alta, media, y baja productividad a partir de información de imágenes satelitales y mapas de rendimientos (López de Sabando et al., 2008). En cada zona de productividad se instalaron ensayos en bloques al azar con cuatro repeticiones y 5 tratamientos de fertilización nitrogenada, a razón de 0, 92, 184, 276 y 368 kg de N ha^-1 aplicado como urea (0-46-0) en el momento de la siembra de los cultivos. Las unidades experimentales fueron de 8 surcos por 70 m (aproximadamente 280 m² ) y en todos los casos fueron fertilizados en la siembra con 23 kg ha^-1 de P. En el momento de la siembra se tomaron muestras compuestas de los suelos (0 a 0,2 m) para la determinación de carbono orgánico total, fósforo extractable, pH en agua y textura (Tabla 1). Se determinó la densidad aparente cada 0,2 hasta 1,6 m de profundidad de suelo. N-NO₃ se determinó hasta 0,6 m de profundidad. Los niveles de N del suelo (Nsu) hasta los 0,60 m de profundidad se estimaron a partir de los contenidos de N-NO₃ (0 a 0,2 + 0,2 a 0,4 + 0,4 a 0,6 m) (Tabla 1).

El agua gravimétrica se determinó al momento de la siembra hasta los 1,6 m de profundidad de suelos según estratos de 0,2 m. Se calculo la lámina de agua cada 0,2 m utilizando datos de densidad aparente promedio (Tabla 1 y Fig. 1).

 

Tabla 1. Resumen de propiedades edáficas de cada zona de productividad en lote de producción de maíz en Hapludoles de la Pampa Ondulada. Datos promedio.

 

Figura 1. Contenido de agua gravimétrica al momento de la siembra de maíz según zonas de productividad aparente.

 

La producción de los cultivos se determinó en madurez fisiológica por cosecha mecánica de la porción central de cada unidad experimental. Se calculó el incremento de rendimiento (IR) producido por la fertilización con N como:

IR = (1-(R0*Rf^-1 ))*100

ec.1

 

donde IR es el incremento de rendimiento relativo por fertilización en %, R₀ el rendimiento sin fertilización expresado en kg ha^-1 y R_f el rendimiento del tratamiento fertilizado en kg ha^-1 .

El análisis estadístico consistió en modelos de regresión lineal incorporando términos lineales, cuadráticos e interacciones siendo las variables dependientes el rendimiento absoluto y el incremento de rendimiento. Las variables regresoras incluyen las propiedades de suelo, la fertilización realizada y la zona de productividad alta, media y baja como variable ¨dummy¨. Se seleccionaron variables independientes por ¨Stepwise¨ para lograr el modelo de mejor ajuste. Sólo se incluyeron en los modelos términos significativos a P= 0,15 y se buscó que el modelo completo fuera significativo a P = 0,05 según la prueba de F (InfoStat/P ver 2,0).

 

Los rendimientos de maíz variaron entre 4196 y 11780 kg ha^-1 , con IR de -17 a 39 %. Los rendimientos de maíz fueron distintos para los tres ambientes delimitados en el lote siendo 9369, 6790 y 5919 kg ha^-1 para alta, media y baja productividad respectivamente (Fig. 2 y 3).

La respuesta a la fertilización nitrogenada difirió según la zona de productividad, habiendo sido en promedio de los tratamientos de fertilización los incrementos de rendimientos del 21 % para la zona de alta y media, y del 10,5 % para la zona de baja productividad. En las tres zonas de productividad los mayores rendimientos y los mayores incrementos de rendimientos fueron con 368 kg de N fertilizado ha^-1 (Fig. 2 y 3).

 

Figura 2. Resumen de rendimientos de maíz según zonas de productividad alta, media y baja en las diferentes dosis de N de fertilizante aplicado (0, 92, 184, 276, y 368 kg N ha^-1 ). Letras diferentes muestran diferencias (LSD Fisher, p<0,10) entre niveles de nitrógeno fertilizado según zonas de productividad.

 

Figura 3. Incrementos rendimientos de maíz según zonas de productividad alta, media y baja en las diferentes dosis de N de fertilizante aplicado (92, 184, 276, y 368 kg N ha^-1). Letras diferentes muestran diferencias (LSD Fisher, p<0,10) entre niveles de nitrógeno fertilizado según zonas de productividad.

 

Los coeficientes de regresión muestran que los modelos de estimación de rendimiento difieren entre zonas de productividad. En las tres zonas de productividad los rendimientos aumentan con mayores contenidos de arcilla, y presenta una respuesta con incrementos decrecientes ajustada según modelos cuadráticos en función de los niveles de nitrógeno fertilizado. Sin embargo, los aumentos de rendimiento asociados a la fertilización con nitrógeno son menores en las zonas de productividad baja en relación a las zonas de productividad media y de productividad alta (Tabla 2).

 

Tabla 2. Coeficientes estimados y errores estándar (entre paréntesis) de la respuesta de rendimiento al contenido de arcilla, nitrógeno fertilizado (Nfe), y zona de productividad baja, en el cultivo de maíz de la campaña 2011/12. ***, **, *, y + representan significancia de 0,0001, 0,001, 0,05 y 0,15 nivel de probabilidad, respectivamente.

 

El incremento de rendimiento tuvo una respuesta con aumentos decrecientes ajustada según modelos cuadráticos en función de los niveles de nitrógeno fertilizado. Las zonas de productividad alta y media tuvieron mayores incrementos de rendimientos con aumento del nitrógeno fertilizado, la tasa de incremento de rendimiento por aumento en el nitrógeno fertilizado fue 40 % mayor en la zonas de productividad media y alta que en la zona de productividad baja (Tabla 3).

 

Tabla 3. Coeficientes estimados y errores estándar (entre paréntesis) de la respuesta de incremento de rendimiento al contenido de nitrógeno fertilizado (Nfe) y la zona de productividad baja, en el cultivo de maíz de las campaña 2011/12. ***, **, *, y + representan significancia de 0,0001, 0,001, 0,01, y 0,05 nivel de probabilidad, respectivamente.

 

En los dos modelos la ordenada de las regresiones observadas con respecto a los valores estimados no difirió de cero y la pendiente fue similar a 1. La distribución de residuales de los modelos de rendimientos e incrementos de rendimientos fue levemente asimétrica, tendiendo el mejor modelo logrado a subestimar en rangos altos y bajos y a sobrestimar en rangos medios de rendimiento (Figura 4).

 

Figura 4. Relación entre valores estimados por el modelo y observados A) Rendimiento Absoluto y B) Incremento de Rendimientos.

 

En las condiciones de este estudio se observa que las diferencias en rendimientos a escala intralote responden a patrones detectables, estos resultados son coincidentes con lo descripto por otros autores que diferencian zonas con diferente productividad dentro de los lotes (Bongiovanni et al. 2007; Taylor et al. 2007). Los mayores incrementos de rendimientos se lograron con las dosis superiores en los sectores de alta productividad, éste comportamiento no coincide con los modelos regionales utilizados donde las variaciones de productividad dentro del lote no son tenidas en cuenta para la decidir la dosis de N a aplicar.

 

La dosis de nitrógeno aplicada y las características del sitio afectan diferencialmente los rendimientos para cada zona delimitada por productividad a escala intralote.

La respuesta a la fertilización nitrogenada fue dependiente de la zona de productividad. La zona de alta productividad presentó mayor respuesta a la fertilización, intermedia para la zona media y menores para la zona de baja productividad. Por lo tanto, el desarrollo de estrategias de diagnóstico y recomendación de fertilización con N en maíz según zona de productividad sería una tecnología recomendable para el uso eficiente de este nutriente. No solo mejoraría el retorno económico sino también disminuirían los riesgos ambientales asociados a la sobrefertilización para la zona en estudio.

 

Álvarez R., y S. Grigera, 2004. Analysis of Soil Fertility and Management Effects on Yields of Wheat and Corn in the Rolling Pampa of Argentina. J. Agronomy y Crop science 191: 321-321.

Alvarez, R., 2010. Análisis económico de la metodología del balance y la de umbrales fijo para recomendar la fertilización nitrogenada de maíz. IX Congreso Nacional de Maíz (Argentina, Actas, pag. 261-263

Bongiovanni R.G., C.W. Robledo y D.M. Lambert. 2007. Economics of site-specific nitrogen management for protein content in wheat. Computers and electronics in agriculture 58:13-24.

Hall A.J., C.M. Rebella, C.M. Ghersa, y P. Culot. 1992. Field crop systems of the Pampas. Pp 413-450. En C.J. Pearson (ed). Ecosystems of the world. Field Crop Ecosystems. Elsevier Scientific, Amsterdam-London-New York-Tokyo.

López de Sabando M.J., M. Diaz-Zorita, F. Mousegne y P. Mercuri. 2008. Zonas de manejo agrícola en Argiudoles: I. Comparación entre metodologías de delimitación. Congreso. XXI Congreso argentino de ciencia del suelo. San Luis, Argentina. P 329.

Roel A., E. Deambrosi, R. Méndez, N. Saldain, S. Ávila, G. Belderrain, L. Casales, y O. Bonilla, 2004. Variabilidad Espacial del Rendimiento. Resultados Experimentales 2003-04, INIA Treinta y Tres, 373.

Salvagiotti, F; J. Castellarin, F Ferraguti, D. Dignani y H. Pedrol. 2010. Umbrales de respuesta a la fertilizacion nitrogenada en maiz y dosis optimas econmicas según potencial de producción. Actas XXII Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo, 5 pag.

Taylor J.A., McBratney A.B. y B.M. Whelan, 2007. Establishing management classes for broadacre agricultural production. Agronomy Journal 99:1366-1376.

Zubillaga M.M., M. Carmona, A. Latorre, M. Falcon, y M.J. Barros, 2006. Estructura espacial de variables edáficas a nivel de lote en Vedia. CD-R XX Congreso Argentina de la Ciencia de Suelo, Salta, Argentina.6 Pág.