Balance de nitrógeno para el cálculo de la dosis de fertilizante en trigo

Es necesario conocer la dinámica del nitrógeno (N) debido a su importancia en la sostenibilidad de los sistemas productivos (Martínez et al., 2015a,b; 2016 a,b). En el manejo eficiente del N es necesario un correcto diagnóstico de la necesidad de fertilización para optimizar la nutrición nitrogenada de los cultivos. La variabilidad de los rendimientos en las regiones semiárida y subhúmeda obliga a un correcto diagnóstico de la fertilización para maximizar la relación costo-beneficio, evitando problemas económicos y ambientales. En estos ambientes con limitaciones climáticas la oferta de N del suelo proviene de la mineralización del N orgánico, residuos de cosecha, enmiendas orgánicas, además del N inorgánico remanente de otros años (St. Luce et al., 2011). La mineralización de N proviene principalmente de la materia orgánica (MO) del suelo, proporcionando del 50 al 80% de las necesidades de N de los cultivos, que pueden liberar o retener al N para aumentar la productividad en el corto plazo o la conservación del sistema a largo plazo.

Los suelos del sudoeste bonaerense se caracterizan por texturas gruesas y bajos niveles de materia orgánica (Martínez et al., 2016b). Además, existe escasa información sobre la mineralización del nitrógeno proveniente de la MO del suelo, para aplicar el balance de N como herramienta en la recomendación de fertilizantes. Generalmente, los productores aplican bajas dosis de N, sin realizar previamente un muestreo de suelos para la evaluación de la fertilidad. Se podría esperar un aumento del rendimiento si se desarrollaran estrategias de recomendación de fertilización precisas para la región que permitan evaluar si los balances de N son positivos o negativos. El balance de N evalúa la oferta de N por el suelo y la demanda por el cultivo. Es uno de los métodos más aceptados para cuantificar la dinámica del N en el sistema suelo-planta y simula procesos de ganancias, pérdidas y transformaciones del elemento en el sistema (García & Davedere, 2007). Sin embargo, surge la incertidumbre sobre la cuantificación de la mineralización de N en estos suelos. Para un cultivo de ciclo  anual, el balance general de N en el suelo se calcula según la siguiente ecuación (Meisinger, 1984):

A partir de este balance propuesto, Meisinger (1984) sugirió que los principales componentes de entrada de N tienen diferente eficiencia de uso (eficiencia del Nii (EF-Nii), de la mineralización (EF-Nmo y del Nf (EF-Nf) por lo que a partir del balance se podría calcular la necesidad de fertilizante nitrogenado a partir de la siguiente ecuación (Salvagiotti et al., 2008):

La mayoría de las estimaciones de la contribución de N por mineralización del suelo, se basan en las incubaciones aeróbicas durante largos períodos (Stanford & Smith, 1972). Una de las principales desventajas de estas metodologías es que demanda mucho tiempo operativo (Walley et al., 2002). Permite determinar la fracción del N del suelo que es susceptible de ser transformada a formas minerales, también denominada N potencialmente mineralizable (Martínez et al., 2017; Martínez & Galantini, 2017). Esta fracción del N orgánico se considera una estimación estandarizada de la máxima mineralización que podría producirse en el suelo. Se han desarrollado diversos métodos químicos y biológicos (Griffin, 2008; Martínez & Galantini, 2017), rápidos y sencillos para identificar el potencial de mineralización proveniente del N orgánico, con distintos niveles de éxito. Entre ellos, las incubaciones anaeróbicas de suelo (Nan) son importantes debido a la sensibilidad del método para observar cambios que se producen en el suelo debido al manejo (Fabrizzi et al., 2003). 

Además, sus valores se asemejan a los obtenidos por incubaciones aeróbicas de largo plazo, por lo que el Nan ha sido propuesto como el mejor indicador del N potencialmente mineralizable (Martínez et al., 2017). El objetivo de este trabajo fue estimar las dosis de fertilizante nitrogenado a partir de balances de masa de N durante dos años en sitios con diferencias edafoclimáticas.

Durante 2010 y 2011 se seleccionaron dos sitios (Las Oscuras, LO y Tornquist, T) bajo siembra directa, pertenecientes a productores de la Regional AAPRESID Bahía Blanca. Se seleccionaron cinco lotes en LO y tres en T. Los lotes seleccionados fueron destinados al cultivo de trigo (Triticum aestivum L.). Los mismos se ubican en el sudoeste bonaerense, dentro de lo que comprende la región semiárida y subhúmeda. Se tomaron muestras compuestas de suelos al momento de la siembra y cosecha del trigo en las profundidades 0-20 cm y 20-60 cm en ambos años. Algunas de las propiedades edáficas químicas y físicas de los lotes seleccionados para el 2010 se detallan en la Tabla 1.

En madurez fisiológica del trigo se cosechó la biomasa aérea total, se determinó rendimiento en grano, N en el grano y N en paja. El N del suelo proveniente de la mineralización de la MO, se cuantificó a partir de incubaciones anaeróbicas del suelo (Nan) (Waring & Bremner, 1964) sobre las muestras obtenidas de la profundidad 0-20 cm.

Para la conversión de concentración a cantidad se utilizó una densidad aparente de 1,3 Mg m-3.

Para calcular la cantidad de fertilizante nitrogenado a aplicar se utilizó el balance de masa (Meisinger, 1984). Como eficiencia del N inorgánico inicial, de mineralización y de fertilizante se tomaron los valores propuestos por la bibliografía (EF-Nii=0,5 y EF-Nmo=0,6 y EF-Nf=0,65). Como fuente del fertilizante nitrogenado se usó urea granulada (46-0-0).

En ambos sitios y años se observó una concentración otoño-estival de las precipitaciones y alta variabilidad (Figura 1), tanto en la cantidad total como en la distribución mensual, siendo una característica de estos sitios del sudoeste bonaerense (Landriscini et al., 2015; Martínez et al., 2015a; Martínez et al., 2017). Los rendimientos hallados en cada sitio y lote fueron variables de acuerdo al año estudiado (Figura 1). En LO se observaron los mayores rendimientos para el año 2010, mientras que en los lotes seleccionados en T los mayores rendimientos se determinaron en 2011, a excepción del lote A. La variabilidad obtenida en los rendimientos es una situación usual en estas regiones con limitantes hídricas, por lo que el cálculo de la eficiencia del fertilizante cobra gran relevancia.

Figura 1. Precipitación mensual y rendimientos de trigo para a) Las Oscuras y b) Tornquist en 2010 y 2011.

A partir de los datos obtenidos, la necesidad de fertilizante (urea) fue variable, sin una tendencia firme y dependiendo principalmente de la absorción de N por el cultivo y del N inorgánico al momento de la siembra (Tabla 2). En los dos años se observaron diferencias, confirmando la tendencia anterior y demostrando el efecto de la variabilidad climática, que produjo sobre el cultivo una diferente absorción de N. Debido a que se consideran insignificantes las pérdidas de N en estos suelos por las condiciones climáticas, el método del balance de N sería una herramienta certera para calcular la necesidad de fertilizante a aplicar. Sin embargo, la variabilidad anual de todos los factores del balance de masa, indica que la estrategia de fertilización debería ser ajustada anualmente de acuerdo a un potencial de rendimiento del cultivo.

El método del balance de N permite cuantificar de manera certera la necesidad de N de fertilizante, debido a que explica mayormente la dinámica del N dentro del sistema suelo- planta, especialmente cuando las pérdidas de N pueden considerarse despreciables. A pesar de la precisión en la determinación de la necesidad de fertilizante, la variabilidad encontrada en estas zonas no hace posible establecer una única dosis de fertilizante para todos los años.

Es importante conocer el nitrógeno inorgánico al momento de la siembra, así como el N que se mineraliza durante la estación de crecimiento en cada lote para mejorar el diagnóstico y optimizar la dosis de fertilizante a aplicar.

Es necesario repetir estos estudios durante muchos años para plantear estrategias de fertilización que permitan incrementar la eficiencia de uso del nitrógeno, favoreciendo los márgenes económicos y reduciendo los riesgos ambientales por el uso irracional.