Fertilización con fósforo y azufre en dos variedades de alfalfa sobre un suelo deficiente de San Cristobal, Santa Fe

La alfalfa es la leguminosa forrajera más productiva y nutritiva que se dispone en Argentina y en el mundo (Hijano y Basigalup, 1995; Russelle, 2001) y el centro de la provincia de Santa Fe participa con una gran superficie de la misma para la producción de leche y carne. La materia seca (MS) producida está en función de numerosos factores entre los cuales la nutrición del suelo a través de la fertilización es uno de los más relevantes. 

Otras variables agronómicas y ambientales que bajo sistemas de secano se pueden citar son la calidad de los suelos, donde la alfalfa se adapta a un amplio rango de clases, la distribución de las precipitaciones, el control de las malezas, variedades, enfermedades, etc.

En el año 2010 se detectaron suelos con valores inferiores a 25 mg kg-1 de fósforo extractable (Pe), considerados insuficientes para la producción de alfalfa (Knudsen y Rehm, 1977; Racca et al., 2001), en las cercanías de la localidad de San Cristóbal, en la periferia del domo occidental de la provincia. Si el área con dichas características se extiende, constituirá una amplitud de la señalada por Darwich (1983) y García (2001) para suelos deficientes de P dentro de la provincia de Santa Fe. La deficiencia de este nutriente constituye un grave problema para los sistemas productivos y es necesario investigar su magnitud para transferir las posibles soluciones a suelos con similares
condiciones nutricionales.

En la región centro de Santa Fe se comenzó a investigar y generar información sobre fertilización de alfalfa en la campaña 1994/95 y los primeros resultados estimularon la continuidad a través de los años (Vivas, 1995; Vivas y Guaita, 1997a; b; Vivas y Quaino, 2000; Vivas y Romero, 2004). En los primeros años, el P fue el factor dominante por la evidencia de las respuestas. Deficiente en el centro y el este, pero suficiente en el oeste. 

Nutriente imprescindible para la transferencia energética, la planta lo absorbe del suelo como elementos inorgánicos denominados iones ortofosfatos (H2PO4- o HPO4 2-) de buena efectividad para estimular un rápido sistema radicular. El H2PO4- es la forma dominante a pH ligeramente ácido o neutro, por el contrario el HPO4 2- lo es a pH más alcalinos. El P contribuye a la fijación del anhídrido carbónico y facilita la fijación del nitrógeno (N) atmosférico a través de la enzima nitrogenasa (Lanyon y Griffith, 1988). A diferencia del N, el P como fosfato (PO4 -) no puede ser fijado desde la atmósfera y su corrección solo es posible a través de la aplicación de fertilizantes (Culot, 1986).

Como nutriente nativo se encuentra en la materia orgánica (MO) y en muy baja concentración en la solución inorgánica del suelo, desde donde las plantas lo absorben (Ozanne, 1980). 

Son necesarios valores apropiados de la fracción inorgánica, para lograr un rápido crecimiento y desarrollo de las plántulas y una adecuada producción de forraje. El P se recicla alrededor del 40% en los residuos y 60-70% a través del bosteo animal (Barrow, 1975). Se mantiene en superficie con muy poca movilidad y es incorporado por la microfauna o los procesos mecánicos de siembra. La deficiencia de P en alfalfa se manifiesta por la restricción del crecimiento y la altura de las plantas. Es un nutriente estratégico, pues no se produce en Argentina por ausencia de roca fosfórica.

Por la asociación del P con el azufre (S) y por estar igualmente relacionados a las proteínas de la alfalfa se decidió utilizar ambos como fertilizantes, por la respuesta encontrada en otros sitios por Vivas et al. (2001). En la planta, el S se absorbe bajo la forma de azufre de sulfatos (S-SO4 2-). Por la relación de estructura química entre los fosfatos y los sulfatos en el suelo, la fertilización fosfatada contribuiría a liberar sulfatos (SO4 2-) adsorbidos en las arcillas del suelo, aumentando su disponibilidad para la planta (Chao et al., 1962). Esta hipótesis luego fue constatada en laboratorio por Hoeft et al. (1973), quienes experimentaron y demostraron la capacidad del P en solución como extractante del S. Los síntomas de deficiencia  de S en la planta se manifiestan como clorosis o falta de N en las hojas superiores debido a que los SO4 2- absorbidos no son suficientes y dada la escasa movilidad no migran a las hojas superiores más jóvenes. A diferencia de los PO4 -, muy poco móviles en el suelo, los SO4 2- tienen movilidad equivalente al nitrógeno de nitratos (N-NO3 -) (Havlin et al., 1999).

Un suelo se considera deficiente cuando contiene menos de 10 mg kg-1 de S-SO4 2-. No obstante, algunas técnicas de análisis no tienen la precisión suficiente y existen muchas variaciones en los resultados. Por ello, la búsqueda de alternativas para mejorar el diagnóstico de suelos deficientes como el índice de deficiencia de S (IDS) ofrecido por Salvagiotti et al. (2012). Por la movilidad del S se observó que migra gradualmente y tiende a acumularse alrededor de los 60 cm de profundidad donde hay mayor concentración de arcillas (Vivas, et al., 2000; 2010, inédito). Según Spencer (1975), la alfalfa puede demandar rangos de 30-70 kg ha-1 año-1 de S o más. Entre las primeras respuestas positivas de la fertilización de alfalfa con S en el centro de Santa Fe se pueden mencionar, entre otras a Vivas et al. (2001) y Vivas y Romero (2004). El S como fertilizante, a diferencia del P no se destaca por tener un gran efecto arrancador.

El objetivo del presente trabajo fue evaluar la producción de forraje de dos variedades de alfalfa fertilizadas con P y S, separados y combinados, para un sitio del domo occidental con bajos niveles de Pe y sin antecedentes de fertilización. 

 

El ensayo se instaló en la localidad de San Cristobal, Departamento del mismo nombre, sobre un suelo Clase 3/4ws y un índice de aptitud 58. Corresponde a la Unidad Cartográfica PEA 31, serie Petronila 31 (Argiudol ácuico, arcillosa fina, mixta, térmica), integrado por los complejos: Petronila, PEA 40%, María Luisa, MLA 20%, Cululú, CUL 20%, Río Salado, RSA10% y Jacinto Arauz, JAZ10%. 

El suelo fue muestreado con un barreno hidráulico en todo el perfil. La secuencia de horizontes fue: A= 0-16 cm, B21t= 16-32cm, B22t= 33-43cm, B23= 43-68cm, B31= 68-88cm, B32= 88-120cm y C= > a 120 cm. Se analizó el P por Bray I, la MO, la conductividad eléctrica (CE), el pH y el contenido de azufre como S-SO4 2- por turbidimetría. El contenido de Pe, según el orden de los horizontes fue 9.4, 3.2, 12.3, 23.6, 40.1, 40.1 y 50.5 mg kg-1, respectivamente. Los valores de S-SO4 2- fueron de 32.2, 30.7, 68.4, 111.5, 153, 118.5 y 85 mg kg-1, respectivamente. Según los datos analíticos el contenido de Pe en los primeros cuatro horizontes fue inferior a los 25 mg kg-1 necesarios para una óptima producción de alfalfa. En contraste, el nivel de S-SO4 2- fue muy alto en todos los horizontes, superando los 10-15 mg kg-1 considerados como referencia. Dada la poca certeza en la técnica de análisis para S-SO4 2, a la
hora de establecer umbrales de respuesta, igualmente se decidió utilizar el S como tratamiento. 

Referido al manejo del cultivo, posterior a la aplicación de glifosato (2.5 l ha-1) como barbecho químico, el laboreo convencional a nivel productor comprendió pasajes de rastra de discos liviano y dientes. La fertilización con P y S se realizó al momento de la siembra (28-04-2010) aplicando al voleo con remoción del suelo e incorporación superficial. El P fertilizante se aplicó bajo la forma de superfosfato triple de calcio (P= 20%) P40= 40 kg P ha-1 y el S bajo la forma de yeso agrícola (S= 20%) S40= 40 kg P ha-1. Se utilizaron dos variedades de alfalfa: Supermonarca INTA-Produsem y GAPP 969+. Supermonarca es una variedad del Grupo 8 que según sus creadores supera a numerosas variedades tradicionales, tiene un porte semierecto y gran foliosidad. Por su parte GAPP 969+ es una variedad del Grupo 9, de porte erecto, muy foliosa y adaptada para sistemas de alta producción de leche o carne.

Como herbicida preemergente se utilizó Preside (0,4 l ha-1-p.a.= flumetsulam) y como post-emergente en la primavera de cada año el graminicida Select (0,650 l ha-1-p.a.= cletodim). Para la protección de insectos se hicieron 3 aplicaciones por año de Alsystin (0.05 l ha-1- p.a.= triflumuron). Se utilizó un diseño de parcelas divididas en bloques completos al azar con tres repeticiones. La gran parcela fueron las Variedades (Supermonarca INTA-Produsem y GAPP 969+) y como subparcelas los tratamientos: Testigo, P40, S40 y P40+S40. A partir del 13-10-11 las dosis de P y S fueron repetidas. 

Las unidades experimentales fueron de 1 m x 5 m, evaluándose el total de la parcela cuando la alfalfa se encontraba en el estado de botón floral o con rebrotes basales no mayores de 5 cm. Se evitó el efecto borduras mediante la siembra de parcelas extras con dicho propósito. Luego del 7° corte se analizó nuevamente el suelo (0-20 cm) para P de en todos los tratamientos. Como en su mayoría no alcanzaban los valores recomendados, el 13- 10-11 se repitieron las dosis iniciales de fertilizante tanto de P (40 kg P ha-1) como de S (40 kg S ha-1) solos y combinados. En este trabajo se evaluaron 19 cortes individuales y sus valores acumulados. Los datos de la MS fueron estudiados mediante el análisis de la variancia para un nivel de significancia del 5% y para la comparación de medias se utilizó el test LSD, SAS (2004).

 

El factor ambiental que condiciona anualmente la producción de forraje de alfalfa, por defecto o por exceso, es la distribución de las precipitaciones. En la Figura 1 se presentan los valores mensuales (siempre variables) e históricos disponibles en la AER San Cristóbal.

Como la siembra fue el 28-04-10, las lluvias próximas a la misma, facilitaron una buena emergencia de la alfalfa. Posteriormente, los 58 mm de mayo posibilitaron superar los meses de junio, julio y agosto, naturalmente más escasos y con menos evapotranspiración. Setiembre con 50 mm y la alfalfa con el sistema radicular bastante desarrollado se podría asumir que pudo superar la escasez de octubre y noviembre. Diciembre/2010 con 179 mm y enero/2011 con 244 mm superaron al promedio histórico. Luego desde marzo/11 hasta agosto/11 la recepción fue bastante pareja y comienzan las diferencias en setiembre/2011 con 241 mm con un extremo en diciembre/2011 con 17 mm. En la primavera del 2012, las precipitaciones fueron superiores o iguales a la histórica. De este modo se puede continuar la comparación de las precipitaciones hasta febrero de 2013. 

Previo al ensayo se tomaron muestras del suelo en todo el perfil hasta 120 cm de profundidad y la descripción y distribución de los componentes químicos se pueden apreciar en las Figuras 2 y 3. En la primera se muestran los valores del P en superficie con un promedio de 9.4 mg kg-1, que según la bibliografía son bajos para la producción de alfalfa (Racca et al., 2001; Knudsen y Rehm, 1977). Por lo tanto, la hipótesis de obtener respuestas a la fertilización fosfatada de alfalfa en dicho suelo fue consistente, al menos para los primeros cortes ya que luego de los 60 cm de profundidad la concentración de este índice superó los 25 mg kg-1. Aunque el aumento fue positivo, posiblemente la absorción por las raíces a mayor profundidad podría no ser tan sencilla porque en dichos horizontes existe mayor cantidad de arcilla, que retiene demasiado a los aniones fosfatos.

La denominación de horizontes en la Figura 2 solo se refiere al perfil de San Cristobal. Contrastando los datos anteriores se observa otro perfil bien provisto correspondiente a la serie Rafaela, suelo de clase I, profundo y muy productivo para forraje de alfalfa, que en parte se justifica por los altos niveles de Pe, frecuente en el domo occidental de Santa Fe, aunque en los últimos años se registra una gradual disminución por la intensificación productiva.

Otras características químicas como la MO, la CE y el pH del suelo figuran en la Figura 3. Es importante el nivel de MO superficial porque a través de su mineralización provee los nutrientes necesarios que demanda la pastura, en este caso P y S.

Dado que el P no es aportado por las lluvias, el mismo debió ser corregido con la fertilización cada vez que sus niveles no se correspondieron con las exigencias de la alfalfa (Culot, 1986). La MO fue suficiente en el horizonte A, pero a partir del horizonte B la misma disminuyó abruptamente lo que posiblemente condicionó la capacidad de intercambio de nutrientes en profundidad, liberando dicha propiedad casi por entero a las arcillas. 

Respecto a la CE (mS/cm), los valores estuvieron dentro del rango moderadamente salino (4-8 mS/cm) donde la alfalfa aún es tolerante y no condicionaría su desarrollo. En cambio el pH, si bien fue óptimo en el horizonte A, a partir del horizonte B los valores crecientes de alcalinidad por sobre 8.5 posiblemente hayan afectado la capacidad productiva de la alfalfa, USDA (1996).

Luego del 7°corte, el análisis del suelo reportó los valores de Pe residual indicados en la Figura 4. Los únicos tratamientos que superaron los 25 mg kg-1 de P fueron S-P40S40 y G-P40. Por su parte, los tratamientos S-P40 y G-P40S40 registraron incrementos en el nivel de Pe pero no lo suficiente. Tanto los testigos como los tratamientos solo con S oscilaron entre Pe= 12 mg kg-1 y Pe= 14.4 mg kg-1, muy por debajo de lo deseable. Se demostró que el S no tuvo ninguna influencia sobre los niveles de Pe. En cambio hubo una reacción inmediata cuando se fertilizó con P. 

Esta condición determinó que se repitiera la fertilización inicial suponiendo que ocurrirían nuevos incrementos y que los testigos o aquellos solo con S se mantendrían en igual nivel. En la Tabla 1 se expresan los resultados productivos correspondientes a cada corte.

En todos los cortes no hubo diferencias significativas entre las variedades (p>0.05) ni en la interacción Variedades*Tratamientos de fertilización (p>0.05). Esto indicó que para las alternativas de fertilización tanto Supermonarca INTA-Produsem como GAPP 969+ respondieron en el mismo sentido. El CV tuvo una tendencia a disminuir desde el corte 1 (24.9%) hasta el corte 11 (16%), posteriormente fue variando y en aumento hasta el corte 18 (24%). El análisis acumulado tuvo un CV de 7.2%. Fue importante haber encontrado respuestas significativas al S (p<0.05) respecto al testigo en 11 de los 19 cortes, interpretando que el análisis químico inicial del suelo para S, no pudo diagnosticar la respuesta. 

En numerosas experiencias de la región pampeana ocurrieron casos similares y por ello todavía el mejor indicador es la planta. No obstante, existen en nuestro país algunos laboratorios más equipados y con técnicas más precisas que podrían guardar mayor relación con la respuesta. 

En la emergencia de plántulas (42 días de la siembra), las parcelas con azufre (S40) se asimilaron a las testigos sin fertilizar. En cambio con P las alfalfas reaccionaron rápidamente, notándose a la vista mayor altura y crecimiento.

Con respecto a P, hubo respuesta significativa (p<0.05) respecto del testigo en 10 de los 19 cortes. Por último con la combinación P40+S40 la respuesta fue significativa (p<0.05) en 14 de los 19 cortes. En este sentido, es importante tener en cuenta que luego del 7° corte hubo una refertilización. La combinación PxS fue la más importante y los nutrientes actuaron en forma conjunta y aditiva. La influencia positiva del S en forma de yeso agrícola no solo benefició la productividad de la alfalfa sino que dada su movilidad podría disminuir el pH de los horizontes más profundos,   siempre que su aplicación no baje la acidez del horizonte A a menos de 5.5 (Figura 5).

Es necesario destacar que el S por sí mismo produjo aumentos de producción y por su bajo costo los productores podrían inclinarse únicamente hacia él. No es lo correcto porque la deficiencia de P continúa existiendo y de esa manera se acentuará. En consecuencia la mayor producción de forraje solo con S también extrajo P, pero en este caso totalmente del suelo y no del fertilizante. Si la decisión es solamente usar S el camino elegido es equivocado y no sustentable, porque la continua extracción de P sin el aplicación correspondiente de fertilizante provocará una  continua degradación. En la Figura 4 se observa como los tratamientos con P mantienen niveles más adecuados de Pe además de mejorar la productividad de la alfalfa. Por ello se deberían utilizar ambos nutrientes P y S a la vez, cuyos resultados han demostrado la mayor significación y ser económicamente viables, Tabla 1 y Figura 5. 

El tratamiento P40S40 difiere del tratamiento P40 y el Testigo y los tratamientos S40 y P40 difieren del testigo según la prueba del LSD (Figura 5). La producción de MS de alfalfa mediante doble aplicación de 40 unidades de P= P40 produjo 32 311 kg ha-1 de MS, con doble aplicación de 40 unidades de S= S40 fue de 33 046 kg ha-1 de MS y con la combinación doble P40S40 alcanzó 35 198 kg ha-1 de MS. Los porcentajes de aumento correspondientes fueron de 19%, 21.7% y 29.7% respecto al testigo sin fertilizar, con 27 144 kg ha-1 de MS y los incrementos correspondientes fueron de 5167 kg ha-1, 5902 kg ha-1 y 8054 kg ha-1, respectivamente, (Figura 5). 

Fue evidente el aumento que incluyó la doble aplicación de fertilizantes. La relación P y S ya fue caracterizada en otros ensayos conducidos por Vivas (2005) y por Vivas et al. (2007) en estudios con alfalfa y secuencias agrícolas.

Como la movilidad de los SO4 2- se la puede asimilar a la de los nitratos (Havlin et al. 1999), es importante destacar lo mencionado por Chao et al. (1962) quienes particularizaron las estructuras químicas de los dos aniones, fosfatos y sulfatos, que permitieron a los PO4 - liberar a los SO4 2- adsorbidos en las arcillas y aumentar el disponible para la planta. Posteriormente, Hoeft et al. (1973) constataron en laboratorio la capacidad del P en solución como extractante del S. Dado la ausencia de diferencias significativas entre las variedades y la no interacción significativa variedades*tratamientos fertilizados (p>0.05), a continuación se puede observar la evolución de los cortes conjuntos de las variedades a través de todos los tratamientos (Figura 6).

Todos los tratamientos fertilizados produjeron más forraje de alfalfa que el testigo. El T comenzó produciendo un promedio de 458 kg ha-1 de MS y finalizó con 1241 kg ha-1 de MS, Su máximo ocurrió el 11/2011 con 2386 kg ha-1 de MS. La combinación P*S que resultó la más productiva y se inició con 792 kg ha-1 de MS y finalizó con 1711 kg ha-1 de MS. Su máximo sucedió durante 01/2012 con 3056 kg ha-1 de MS.
 

Se puede observar en la Tabla 2 la producción de MS de los 19 cortes y los nutrientes expresados como doble fertilización (P80, S80 y P80+S80), los costos de cada tratamiento, lo disponible para diferentes porcentajes de aprovechamiento, los litros de leche producidos y los beneficios económicos de cada tratamiento respecto al testigo, con su respectivo valor porcentual.

El tratamiento testigo siempre produjo menos que cualquier otro fertilizado y el incremento económico total debido al mayor porcentaje de aprovechamiento también fue evidente (Tabla 2). Para el Testigo los beneficios económicos crecientes según el 60 %, 65 % o 70 % de aprovechamiento fueron 59 438 $ ha-1, 64 666 $ ha-1 y 69 894 $ ha-1, respectivamente. Los beneficios económicos de los tratamientos con P, S o P+S respecto a su correspondiente testigo oscilaron desde 9937 $ ha-1 (16.7 %) para una eficiencia de cosecha del 60% hasta un aumento de 18 986 $ ha-1 (27.2 %) si se alcanza el 70% de aprovechamiento.

Se agradece a los Srs. Roberto, Claudio y Jorge Manganelli propietarios del campo donde se llevó a cabo el estudio y al Sr. Clemar Tomatis, auxiliar técnico de la EEA INTA Rafaela, quien fue el encargado de realizar los cortes. Al igual que a técnicos de la AER San Cristóbal por el cuidado del ensayo.