Utilización de sensores remotos para mejorar el manejo de la nutrición nitrogenada en trigo y en cebada

El nitrógeno es uno de los nutrientes que con mayor frecuencia limita el rendimiento tanto de trigo como de cebada en la región pampeana. Para su diagnóstico y recomendación de fertilización se ha considerado principalmente la disponibilidad al momento de la siembra (nitrógeno de nitratos en los suelos más el nitrógeno agregado como fertilizante). Sin embargo, son varias las razones que justifican el monitoreo del estado de nutrición nitrogenada luego del ajuste según disponibilidad inicial. Los aportes de nitrógeno por mineralización y las pérdidas de nitrógeno por lavado (entre otras) muestran diferencias entre años y lotes (incluso diferencias entre zonas de un mismo lote). Si bien los modelos que consideran el nitrógeno disponible al momento de la siembra tienen en cuenta los procesos de aporte y de pérdida durante el ciclo del cultivo, en ocasiones la magnitud de estos procesos justifican el monitoreo del estado nutricional para disminuir los errores de sobre o sub fertilización.

Una herramienta que permite monitorear la nutrición nitrogenada tanto en trigo como en cebada es el uso de los sensores remotos. Si bien se han evaluado distintos sensores, los más estudiados en la región pampeana son las cámaras multiespectrales y el GreenSeeker. Estas herramientas basan su funcionamiento en sensores ópticos que miden la reflectancia del canopeo en las bandas del rojo (R) e infrarrojo cercano (IR), expresando los resultados como un Índice de Vegetación Normalizado (NDVI = IR – R / IR + R). La utilización de este método requiere la preparación de franjas de suficiencia de nitrógeno (sectores del lote en los cuales se aplica una dosis inicial de nitrógeno elevada para asegurar condiciones no limitantes del nutriente). Una vez que los cultivos alcanzan suficiente acumulación de biomasa (desde macollaje en adelante), se determina el NDVI de referencia en las franjas de suficiencia de N y en el resto del lote a fertilizar pasando el sensor por encima del canopeo. Finalmente, con los valores de NDVI así obtenidos, se puede determinar las deficiencias de nitrógeno incluso según distintas zonas dentro de un lote (Figura 1).

 

Figura 1: Ciclo de seguimiento, evaluación y diagnóstico de estado nutricional mediante uso de sensores remotos montado en aviones tripulados.

 

En experimentos realizados en la región pampeana, se han obtenido aumentos significativos en la eficiencia de uso del nitrógeno cuando se emplearon dosis variables prescriptas mediante sensores remotos en comparación con una estrategia de fertilización de dosis uniforme. Los aumentos en la eficiencia de uso de nitrógeno que posibilitó el manejo variable del nutriente asistido mediante el sensor en general han significado también una reducción de la dosis de nitrógeno aplicada.

 

Durante las campañas 2013 y 2014 se realizaron en las localidades de Tandil, Lobería, Gonzales Chaves, y Tres Arroyos experimentos en trigo y en cebada con el objetivo de evaluar el uso de la relación entre NDVI observado y el NDVI de referencia como herramienta para manejo de la nutrición nitrogenada. En cada sitio se realizaron experimentos con diferente disponibilidad de nitrógeno, se midieron los niveles de NDVI en primer nudo visible (Z3.1), y los rendimientos de grano. Los rendimientos tuvieron un rango de 1200 a 7500 kg/ha en trigo y 1150 a 9100 kg/ha en cebada. En todos los sitios se observó respuesta de rendimiento ante el agregado de nitrógeno según modelos cuadráticos decrecientes.

La relación o cociente entre el NDVI observado y el NDVI de referencia se ajustó tanto en trigo como en cebada con la dosis óptima económica (DOEN, Figuras 2 y 3). Así, los valores negativos de Dif DOEN indican que la disponibilidad de nitrógeno es menor a la dosis óptima económica, mientras que valores de Dif DOEN positivos indican que la oferta de nitrógeno es mayor a la dosis óptima económica. Así, aumentos en los niveles de nitrógeno inicial en las parcelas (Dif DOEN), determinaron incrementos el índice de suficiencia de nitrógeno determinado por el cociente entre el NDVI observado y NDVI de referencia (Fig. 2 y 3). Cuando la disponibilidad de nitrógeno corresponde a la dosis optima económica (valor 0 de Dif DOEN en fig. 2 y 3) el índice de suficiencia fue de 0,96 y 0,97 en trigo, y de 0,96 en cebada (Figuras 2 y 3). Estos resultados son similares a los observados por Zubillaga y colaboradores en San Antonio de Areco, y a lo observado por Reussi Calvo y colaboradores en un reciente estudio en sur de la provincia de Buenos Aires (Tabla 1).

 

Figura 2: Relación NDVI observado y NDVI de referencia (nivel de suficiencia de nitrógeno) en función de un rango de niveles de nitrógeno disponible centrados en la dosis optima económica (Dif DOEN=0) en trigo durante campaña 2013 y 2014. Los datos corresponden a sitios de Tres Arroyos, Gonzales Chaves, Lobería y Tandil.

 

Figura 3: Relación NDVI observado y NDVI de referencia (nivel de suficiencia de nitrógeno) en función de un rango de niveles de nitrógeno disponible centrados en la dosis optima económica (Dif DOEN=0) en cebada durante campaña 2013 y 2014. Los datos corresponden a sitios de Tres Arroyos y Tandil.

 

Tabla 1: Resumen de resultados de valores diagnóstico en trigo y cebada según estado fenológico, sitio y autores.

 

Para realizar el seguimiento de los cultivos de trigo y de cebada según estos modelos propuestos se requiere la realización de una franja de suficiencia aplicada a inicio del cultivo (franja con nivel de nitrógeno no limitante) y su diagnóstico posterior mediante el uso de sensores (avión con cámara multiespectral, GreenSeeker, etc). Esta técnica alcanza un alto grado de confiabilidad con lecturas entre fin de macollaje e inicios de encañazón (desde Z 3.0). La metodología se basa en realizar la observación de la parcela de referencia (NDVI ref) y la observación en el sitio (parcela, lote, etc) donde se quiera diagnosticar su estado nutricional (NDVI obs). Posteriormente, se calcula el cociente (NDVI obs / NDVI ref) y se la compara con valor diagnóstico (Tabla 1).

Como ejemplo de uso, en la figura 3 el esquema A muestra una situación con deficiencia de nitrógeno y necesidad de corrección. Mientras que el esquema B muestra una situación sin necesidad de corrección de nitrógeno.

Los sensores son herramientas que debemos integrar a nuestro método de diagnóstico tradicional. Estos nos ofrecen la ventaja de poder hacer muchas determinaciones dentro del lote. Lo cual, abre la posibilidad del manejo sitio específico de la fertilización dentro del lote, e incluso poder realizar aplicaciones de corrección en tiempo real (sensores incluidos en los equipos que realizan la fertilización permitiendo tomar lecturas y en el mismo momento realizar aplicaciones).

 

Figura 3: Ejemplos de uso utilizando umbral de suficiencia la relación de NDVI observado y NDVI de referencia igual a 0,96. Esquema A con deficiencia de nitrógeno, la relación de NDVI de referencia (nitrógeno en nivel de suficiencia) y NDVI observado es menor a 0,96. Esquema B con suficiencia de nitrógeno, la relación de NDVI de referencia (nitrógeno en nivel de suficiencia) y NDVI observado es igual o mayor a 0,96.

 

Zubillaga, M.M., M. López de Sabando, y M.S. Zubillaga. 2012. Índices espectrales y fertilización nitrogenada de trigo a escala intralote. Actas de XXIII Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo.

Reussi Calvo N.I., H. Sainz Rozas, H. Echeverría, y N. Diovisalvi. 2015. Using Canopy Indices to Quantify the Economic Optimum Nitrogen Rate in Spring Wheat. Agron. J. 2014 doi:10.2134/agronj14.0392.