Fertilización nitrogenada en agropiro alargado en función de zonas de manejo delimitadas mediante la conductividad eléctrica aparente

La productividad de una pastura es la consecuencia de las múltiples interacciones que tiene con el ambiente edafoclimático que la rodea. En este sentido, en gramíneas forrajeras templadas, la baja disponibilidad de nitrógeno (N) limita el crecimiento ya que afecta principalmente la elongación foliar (Gastal y Lemaire, 1988). Por otra parte, la producción de forraje de estas especies también es afectada por la oferta de agua (Durand, et al., 1997) que, como en el caso de una deficiencia de N, reduce la expansión de las hojas. No obstante, sequías intensas también pueden provocar una disminución de la eficiencia fotosintética (Belanger et al., 1992). La humedad y el N además de limitar el crecimiento interaccionan entre ellos. Por ejemplo, la disponibilidad de agua influye en la oferta de N (Andrade et al., 2002).

Además de variar en el tiempo, la oferta de agua, puede cambiar espacialmente debido a que la misma está asociada a la topografía y a propiedades edáficas (e.g: arcilla, materia orgánica y sales), (Pachepsky et al., 2001; McCutcheon et al., 2006) las cuales presentan una elevada heterogeneidad espacial en suelos ganaderos (Cicore et al., 2015). Por lo tanto, es posible que se produzcan variaciones espaciales en la productividad y en la respuesta al agregado de N. La identificación de zonas de manejo (ZM), las cuales son subregiones que poseen potenciales de producción diferentes, permitiría un uso más eficiente de recursos (Doerge, 1999). En cultivos de cosecha los mapas de rendimiento son una de las herramientas más usadas para delimitar ZM. Sin embargo, en los sistemas ganaderos cuantificar la variabilidad espacial de la producción de biomasa es dificultoso dado que la cosecha de forraje suele ser realizada por el animal (Schellberg et al., 2008). La medición de la conductividad eléctrica aparente (CEa) del suelo sería una herramienta adecuada para determinar la variabilidad de la productividad de las pasturas (Corwin y Lesch, 2003) ya que este parámetro está influenciado por una combinación de propiedades físico-químicas del suelo, [e.g: salinidad (Rhoades et al., 1976), pH (Serrano et al., 2010), textura (Sudduth et al., 2003), MO (Corwin y Lesch, 2005)] que afectan la productividad.

Entre las propiedades de suelo, que afectan la medición de la CEa, una de las más importantes es la disponibilidad de agua (Hossain et al., 2010) debido a que para un rango de salinidad dado existe una relación lineal entre estas propiedades (Hanson y Kaita, 1997). Por lo tanto, dado que la humedad edáfica es una de las principales limitantes para el crecimiento de las pasturas templadas (Durand et al., 1997) la CEa podría ser usada para determinar la variabilidad de la productividad y delimitar ZM en estos recursos forrajeros.

La delimitación de ZM permite la aplicación de dosis diferente de N dentro de un lote (Bullock et al., 2009). En este sentido, Peralta et al. (2015) y Albarenque et al. (2016) encontraron, en trigo y maíz respectivamente, que la respuesta a la fertilización nitrogenada es diferente entre ZM. En suelos de aptitud ganadera Cicore et al. (2015) delimitaron ambientes edáficos utilizando la medición georreferenciada de la CEa ya que hallaron una elevada relación entre este parámetro y ciertas características de suelo. Además, en la literatura hay trabajos que muestran la relación entre CEa y productividad de las pasturas (Serrano et al., 2010) Sin embargo, solo Belanger et al. (2017) analizaron la relación entre ZM y N en sistemas pastoriles. No obstante, estos autores no analizaron respuesta a dosis de N ya que evaluaron respuesta a diversas fuentes de este nutriente. 

El objetivo de este estudio fue evaluar la interacción entre ZM y dosis de N sobre la producción de forraje de una pastura de agropiro alargado (Thinopyrum ponticum (Podp.) Barkworth & D.R.Dewey Phil) en primavera tardía y otoño. 

La experiencia se realizó en la reserva 7 de la Unidad Integrada Balcarce (UIB) INTA – Facultad de Ciencias Agrarias (UNMdP) (37º 45’ S, 58º 18’ O, 130 m.s.n.m.). Se utilizó un lote de 7.5 ha que tenía implantada una pastura de agropiro alargado establecida sobre un complejo de suelos Natracuol típico, Natracualf típico y Natracualf mólico. Los datos meteorológicos y climáticos (serie 1990-2014) fueron suministrados por el Laboratorio de Agrometeorología de la UIB (Figura 1).

Muestreo de CEa y delimitación de zonas de manejo El Veris 3100® (Veris 3100, Division of Geoprobe Systems, Salina, KS) se calibró según las instrucciones del fabricante (Veris Technologies, 2001), fue remolcado a través del lote con una pick-up (Figura 2) midiendo la CEa hasta los 30 cm de profundidad y georreferenciando los datos con un DGPS de precisión submétrica (Trimble R3, Trimble Navegation Limited, USA). El lote se recorrió en transectas paralelas separadas aproximadamente 20 m porque mayores distancias pueden provocar perdida de información (Farahani y Flynn, 2007). Para cuantificar la auto-correlación espacial de la CEa se confeccionó un semi-variograma experimental. A continuación, se procedió al ajuste de un modelo teórico para describir la variabilidad de la CEa. Finalmente se realizó la predicción en puntos del lote donde no se midió la CEa mediante el método de interpolación kriging ordinario. El mapa obtenido fue procesado dividiéndolo en dos ZM mediante Kriging ordinario
[zona de baja CEa (ZMB) y zona de alta CEa (ZMA)]. Los valores y amplitud de las zonas fueron obtenidos mediante la clasificación de los datos en cuantiles Para la realización de cada uno de los pasos anteriormente mencionados se utilizó el software ArcGIS 9.3.1 (ESRI, Redlands, CA).

Durante un rebrote de primavera avanzada (PRIM) y un rebrote otoñal (OTO) se evaluó la respuesta al agregado de N. Para ello, dentro de cada ZM, tres sectores (bloques) fueron georreferenciados. Los bloques fueron divididos en cuatro unidades experimentales (UE) que fueron fertilizadas con N bajo la forma de urea (0-46-0) utilizando las siguientes dosis: 0, 50, 100 y 150 kg de N ha-1 (N0, N50, N100 y N150 respectivamente). Cada UE midió 1,5 x 2 metros y para evitar deficiencias de P fueron fertilizadas con 20 kg ha-1 de este nutriente bajo la forma de superfostato triple (SFT). El diseño experimental fue en bloques completos aleatorizados con un arreglo en parcelas divididas, donde la parcela principal estaba conformada por la ZM y la subparcela por el tratamiento de fertilización.

En cada uno de los bloques, previo al rebrote PRIM, se realizó un muestreo de suelo tomando tres sub-muestras dentro de cada repetición. Las muestras fueron separadas en dos estratos (0-20 y 20-40 cm) y con una fracción se determinó la humedad del suelo mediante el método gravimétrico (diferencia de peso húmedo y peso seco obtenido por secado en estufa a 105ºC por 24 hs). El resto de cada muestra de suelo se secó en estufa con circulación de aire forzada a una temperatura de 30º C, se molió y tamizó hasta pasar por una malla 2 mm para realizar las determinaciones de pH (relación suelo: agua 1:2.5), materia orgánica (MO) (Walkley y Black, 1934), N mineral bajo la forma de nitratos (NNO3-) (Bremner, 1965) y salinidad. Para este último parámetro se elaboró pasta saturada de suelo para su posterior filtración. En el extracto se midió la salinidad en un equipo Thermo Orion modelo 150 Aplus.

Al inicio de cada rebrote (10/11/14 en PRIM y 10/04/15 en OTO), en cada UE, se realizó un corte de emparejamiento y se aplicaron los respectivos tratamientos. Para cuantificar la BA (kg MS ha-1) el 15/12/14 en PRIM y 27/05/15 en OTO, aproximadamente 500°Cd después del corte de emparejamiento (temperatura base 4 °C; Borrajo y Alonso, 2014), se efectuó el corte de forraje a 3 cm de altura del suelo con una motosegadora mecánica experimental. El forraje verde (FV) cosechado se pesó en el campo y se extrajo una submuestra la cual se pesó húmeda, se secó en estufa a 65ºC con circulación de aire hasta peso constante y se volvió a pesar para determinar el porcentaje de materia seca (%MS). Los datos de BA, se calcularon a partir del FV y el %MS. Para cada tratamiento de N, en cada ZM, se calculó la EUN por la pastura de agropiro alargado (kg de BA kg de N aplicado-1) como la diferencia entre la BA obtenida en los tratamientos con suministro de N (BAN) y el testigo (BAT) dividido la dosis de N aplicada ([BAN-BAT]/Dosis N).  

Se calcularon estadísticos descriptivos por medio del procedimiento MEANS (SAS, SAS Institute Inc., 2007). Se realizaron análisis de varianza (ANVA) utilizando el procedimiento GLM (SAS, SAS Institute Inc., 2007). Cuando algún ANVA indicó diferencias significativas, la comparación de medias se realizó mediante el test de la diferencia mínima significativa (DMS).

En PRIM las precipitaciones, previas a la instalación del ensayo (149 mm) y durante el experimento (84 mm) fueron similares a la media histórica (Figura 1a). En cambio, en OTO, las precipitaciones registradas previas al periodo evaluado fueron inferiores a los datos promedio del periodo 1990-14 (18 mm vs. 122 mm respectivamente) y para el periodo experimental fueron similares (101 mm vs. 97 mm respectivamente) (Figura 1b). Sin embargo, en este experimento, se determinó un balance hídrico positivo (realizado en base a los datos de precipitaciones menos la ETP) (Figura 1b) que no fue observado en PRIM ya que los datos de la ETP, de este último rebrote, fueron marcadamente superiores a las precipitaciones (Figura 1a).

Variabilidad espacial de la CEa y delimitación de ZM En el análisis descriptivo, se observó que los valores de CEa promedio, máximo, mínimo y el desvío estándar fueron 6.9; 1.9; 25.5 y 5.6 mS m-1 respectivamente. Además, el coeficiente de variación fue 81%. La elevada variabilidad de la CEa estaría relacionada a la heterogeneidad espacial de las propiedades del suelo presente en este tipo de suelos (Cicore et al., 2015). Un alto grado de variación a nivel de lote, podría ser un indicador de que el manejo uniforme, seria ineficiente (Moral et al., 2010).

En la Figura 3 se presenta el mapa de distribución espacial de las ZM. Para la delimitación de las mismas se realizó el semivariograma empírico. El modelo matemático que obtuvo el menor cuadrado medio del error fue el esférico (datos no mostrados). A partir de estos datos se confeccionó el mapa utilizando sólo dos rangos de CEa (ZMB y ZMA) debido a que la literatura señala que la división en un gran número de zonas no genera información adicional y el manejo del lote se dificulta (Peralta et al., 2013).

La caracterización edáfica fue realizada previa al rebrote PRIM. Los valores de MO determinados en los primeros 20 cm de suelo en las ZM fueron 3.9% y 3.4% para ZMA y ZMB respectivamente y son característicos de lotes compuestos por suelos natracuoles y natracualfes. El pH mostró poca variabilidad entre ZM (10.0 y 10.3 para ZMA y ZMB respectivamente) y nuevamente los valores son característicos de suelos ganaderos habitualmente encontrados en esta región (Taboada, 2006). La disponibilidad de N-NO3- hasta los 40 cm de profundidad fue baja debido a la elevada tasa de crecimiento de la pastura, en esta época del año, que favorece la continua captura del N disponible (de Prado et al., 2001) y similar entre ZM (1.10 y 1.35 ppm). El ECext no mostró gran variabilidad entre ZM (3.0 y 3.5 dS m-1 para ZMA y ZMB respectivamente) y siendo estos valores de escaso impacto para el crecimiento de agropiro (Priano y Pilatti, 1989). Por otra, parte es relevante mencionar que la humedad gravimétrica del suelo, hasta los 40 cm de profundidad fue superior en ZMA (42%) respecto de ZMB (35%). Debido a que las precipitaciones fueron homogéneas en el lote, el mayor contenido de humedad gravimétrica en la ZMA podría deberse a cuestiones de relieve y/o textura.

En PRIM la BA acumulada varió, según el nivel de disponibilidad de N y la ZM, entre 1965 y 4960 kg ha-1 (Tabla 1). En cambio, en OTO varió entre 1720 y 2800 kg ha-1. La duración de los periodos experimentales, en tiempo térmico, fue similar (539 y 552°d en PRIM y OTO respectivamente). En ninguno de los rebrotes se registró interacción entre los factores de tratamiento ZM y dosis de N (Tabla 1). En PRIM se registró efecto significativo del tratamiento de fertilización, lo que coincide con lo reportado con Marino y Agnusdei (2007) en ensayos realizados en primavera avanzada en pasturas de festuca.

Por otra parte, en PRIM se registró sobre la BA efecto significativo de la ZM (Tabla 1) siendo la respuesta absoluta al N (BA fertilizado – BA no fertilizado) mayor en la ZMA respecto de la ZMB, independientemente de la dosis evaluada (1470 y 890 kg ha-1 en N50, 2246 y 1275 kg ha-1 en N100 y 2136 y 1176 kg ha-1 en N150). Estas diferencias en la respuesta a la fertilización nitrogenada entre sitios dentro de un mismo lote, delimitados mediante la CEa, ha sido reportada en suelos agrícolas por Peralta et al. (2015) y Albarenque et al. (2016) en cultivos de trigo y maíz respectivamente.

Las diferencias en BA entre ZM en esta estación podrían explicarse por diferencias en la cantidad de agua disponible para las plantas. Como se mencionó previamente, la humedad gravimétrica al inicio del ensayo fue superior en la ZMA que en la ZMB. Así, en esta estación (PRIM) el balance hídrico (precipitaciones – ETP) previamente mencionado habría sido más acentuado en la ZMB. En OTO se registró, sobre la BA, efecto significativo de la aplicación de N (Tabla 1). Respuestas positivas a la aplicación otoñal de N sobre la producción de forraje en pasturas de agropiro han sido registradas previamente en la región por Barbieri et al. (2006). Sin embargo, no se detectó efecto de la ZM. Esto podría deberse al balance hídrico positivo determinado en esta estación de crecimiento, que habría minimizado las diferencias de agua disponible entre ZM, y/o a las limitaciones impuestas al crecimiento debido a la menor radiación fotosintéticamente activa incidente acumulada en OTO respecto de PRIM (Figura 4).

En la bibliografía se encuentran muy pocas evidencias de la delimitación de ambientes en pasturas. Belanger et al. (2017) realizaron un experimento en Canadá donde separaron dos ambientes, mediante la CEa, y compararon diferentes fuentes de fertilizante nitrogenado a similar dosis. Sin embargo, estos autores no hallaron diferencias significativas entre ZM en la producción de forraje independientemente de la fuente de fertilizante utilizada. 

La EUN disminuyó con el aumento de la dosis de N coincidiendo con lo reportado por Lemaire y Gastal (2009). Este comportamiento se debe a que a medida que aumenta el nivel de fertilización el N deja de ser un factor limitante (de Wit, 1992). En ninguno de los rebrotes evaluados se determinó interacción entre ZM y dosis de N (Tabla 2). En el rebrote PRIM se registró efecto significativo de la dosis de N y de la ZM ya que la EUN fue entre 64 y 81% mayor en ZMA respecto a ZMB. En OTO no se registró efecto significativo de la dosis de N (p=0.15) ni efecto de la ZM (p=0.25). Nuevamente este comportamiento estaría asociado a la menor RFAi de OTO (Figura 4), la expresión del crecimiento reproductivo en primavera y/o menores diferencias en disponibilidad de agua entre ZM.

Tabla 2. Eficiencia de uso de nitrógeno (EUN) de una pastura de Agropiro alargado durante un rebrote primaveral (PRIM) y un rebrote otoñal (OTO); para dos zonas de manejo (ZM) [zona de baja CEa (ZMB) y zona de alta CEa (ZMA)] y cuatro tratamientos de fertilización  nitrogenada (N0, N50, N100 y N150).

 

El presente trabajo muestra que el crecimiento de agropiro alargado, en respuesta a la aplicación de N, presentó variación espacial en primavera tardía. En cambio, en otoño, no se hallaron diferencias entre ZM. Estos resultados evidencian la utilidad de la delimitación de ambientes en ciertas épocas del año. Sin embargo, estas conclusiones son preliminares ya que son producto de un sitio experimental, un solo año de estudio y dos momentos del año de aplicación de fertilizantes. Por lo tanto, estudios posteriores permitirán avanzar en el conocimiento de las interrelaciones entre agua, N y época del año (condiciones ambientales), las cuales afectan la implementación de esquemas de manejo por ambientes en sistemas pastoriles.