FERTILIZACIÓN AZUFRADA EN MAIZ EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA DEL CULTIVO Y ANÁLISIS DE METODOLOGÍAS DE DIAGNOSTICO DE LA FERTILIZACIÓN AZUFRADA Gustavo Ferraris1, Flavio Gutiérrez Boem2, Pablo Prystupa2, Fernando Salvagiotti3, Lucrecia Couretot1, Javier Elisei4 1EEA 4AFA INTA Pergamino, 2 Facultad de Agronomía (UBA) ,3EEA INTA Oliveros, Centro Primario Pergamino INTRODUCCIÓN Los altos niveles de extracción de nutrientes de los cultivos asociado a la baja reposición de los mismos, ha generado balances de nutrientes negativos en los sistemas de producción de la región pampeana (Cruzate y Casas, 2003). En el cultivo de maíz, la principal gramínea de verano, la respuesta a la fertilización con nitrógeno es generalizada. Sin embargo en los últimos años diversos investigadores han observado incrementos en los rendimientos del cultivo de maíz por la aplicación de azufre (S) en el sur de la Provincia de Santa Fe y norte de Buenos Aires. La principal limitante para un uso racional de la fertilización azufrada en este y otros cultivos es la falta de un método de diagnóstico en el cual basar una recomendación de fertilización. Los mismos deben ser rápidos, reproducibles, confiables y de bajo costo. En el caso del azufre no se han podido encontrar hasta el momento relaciones consistentes entre la disponibilidad de sulfatos a la siembra y la respuesta del cultivo de soja (Ferraris et al., 2002). En consecuencia, la decisión de fertilización con azufre se basa en el uso conjunto de características del lote tales como el contenido de materia orgánica, la estabilidad estructural, la historia agrícola, el grado de erosión del suelo, la cantidad de años en siembra directa (Vilche et al., 2002) o la historia de fertilización del lote (Martínez y Cordone, 1998). Existen varias metodologías para determinar la disponibilidad de sulfatos en el suelo, que caracterizan distintas fracciones del azufre disponible para el cultivo que podrían utilizarse como índices para conocer la posibilidad de respuesta a la fertilización azufrada. Algunos de los extractantes que se pueden usar para extraer sulfatos del suelo pueden ser: i) acetato de amonio, ii) cloruro de potasio calentado a 40ºC o iii) fosfato diácido de potasio (Lisle et al, 1994). Cada uno de ellos es un potencial indicador de la disponibilidad de azufre en el suelo y puede presentar diferente grado de asociación con la respuesta del cultivo. De esta manera, aquel que presente una asociación consistente podría llegar a ser utilizada como metodología de laboratorio para estimar la disponibilidad de sulfatos y utilizarse en el diagnostico de la fertilización azufrada en maíz. Por otra parte, existe la posibilidad encontrar otras metodologías de diagnostico del cultivo cuando el mismo esta implantado y permitir una refertilización del mismo en un estado más avanzado. La medición de nitratos en el suelo en el estadio de 5 hojas es un índice de disponibilidad de nitrógeno y ha sido utilizada para determinar la probabilidad de respuesta del cultivo a la fertilización nitrogenada (Bock y Kelley, 1992; Ferrari et al, 2000; Salvagiotti et al, 2002). Debido a que la dinámica del nitrógeno en el suelo tiene similitudes con la del azufre, es probable que la medición de sulfatos en este estadio fenológico pueda ser utilizado como una herramienta para decidir la fertilización con azufre cuando el cultivo ya esta implantado. Los objetivos de esta investigación fueron: a) Determinar qué indicadores de suelo están asociados a la respuesta del cultivo de maíz a la fertilización azufrada, y b) Evaluar metodologías de diagnóstico que sean capaces de predecir la respuesta a la fertilización azufrada en este cultivo, utilizando el contenido de sulfatos a la siembra y cuando el cultivo esta con 5 hojas. MATERIALES Y MÉTODOS Se realizaron siete experimentos de campo, distribuidos desde el centro-sur de Santa Fe hasta el centro-norte de Buenos Aires. Las características salientes de los sitios experimentales se describen en la Tabla 1. Por su parte, el manejo realizado en los respectivos ensayos se presenta en la Tabla 2. Tabla 1: Características más destacadas de los diferentes sitios experimentales. Años Tipo de Serie Nº Localidad Dpto/Partido Pcia Sist. Labranza Agricultura suelo de suelo 1 San San Lorenzo Santa SD > 50 Argiudol Roldán Jerónimo Fe vértico 2 Monje San Santa SD > 30 Argiudol Maciel Jerónimo Fe típico 3 Oliveros San Lorenzo Santa SD > 10 Argiudol Maciel Fe típico 4 Wheelwright General Santa SD > 20 Argiudol Hughes López Fe típico 5 Arroyo Salto Bs As SD > 20 Argiudol Arroyo Dulce típico Dulce 6 El Dorado L.N. Alem Bs As SD > 20 Hapludol Junin típico 7 Junín Junín Bs As LC 1 Hapludol Junin típico Tabla 2: Manejo efectuado en los sitios experimentales. Nº Localidad Cultivar Fecha Cultivo Densidad de antecesor de siembra siembra 1 San Cargill 11-set Soja 1ra 80000 Jerónimo 280 pl/ha 2 Monje NK 940 11-set Soja 1ra 80000 pl/ha 3 Oliveros NK 23-set Soja 1ra 70000 Siroco pl/ha TDMax 4 Wheelwright Dekalb 10-oct Soja 1ra 80000 682 MG pl/ha CL 5 Arroyo Nidera 29-sep Soja 1ra 80000 Dulce Ax 840 pl/ha 6 El Dorado Pioneer 14-oct Soja 1ra 80000 32G63 pl/ha 7 Junín Pioneer 14-oct Maíz 80000 30R76 pl/ha Distancia entre surcos 0,70 Fecha de Cosecha 26-mar 0,70 18-feb 0,525 16-feb 0,70 3-mar 0,525 20-feb 0,70 10-mar 0,70 27-feb Los tratamientos correspondieron a la aplicación a la siembra de tres dosis de S, contrastados con un testigo sin fertilización: S0: Testigo sin agregado de S S1: 7,5 kg S/ha como sulfato aplicados al voleo S2: 15 kg S/ha como sulfato aplicados al voleo. S3: 30 kg S/ha como sulfato aplicados al voleo. Con el objeto de evitar que otros nutrientes limiten al rendimiento, todos los tratamientos fueron fertilizados con 150 kg ha-1 de nitrógeno y 30 kg ha-1 de fósforo a la siembra. El diseño fue en bloques completos aleatorizados con cuatro repeticiones. La cosecha se realizó en forma manual, y los rendimientos fueron ajustados a 13,5 % de humedad. Mediciones efectuadas En el suelo: Previo a la siembra, sobre una muestra de 0-20 cm se determinó pH y los contenidos de nitratos, materia orgánica, fósforo disponible y sulfatos. En este intervalo de profundidad el contenido de sulfatos se determinó utilizando tres extractantes (acetato de amonio, cloruro de potasio y fosfato diácido de potasio). También en esta profundidad se realizó un fraccionamiento textural. De 20 a 40 cm y de 40 a 60 cm se determinó el contenido de sulfatos utilizando como extractante acetato de amonio. Utilizando esta metodología, en el estado V5-6 se midió el contenido de S-sulfatos en los diferentes tratamientos sobre una muestra de 0-30 cm integrada por submuestras provenientes de los cuatro bloques. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Los datos de los análisis químicos de suelo se detallan en la Tabla 3 Tabla 3: Análisis de suelo a la siembra. Valores promedio de cuatro repeticiones. S inicial San Jerónimo Monje Oliveros Wheelwright Arroyo Dulce El Dorado Junín Prof. (cm) MO (%) PBray ppm K-AcNH4 ppm PH NNO3 S-SO4 K2PO4 S-SO4 AcNH4 0-20 20-40 40-60 0-60 0-20 20-40 40-60 0-60 0-20 20-40 40-60 0-60 0-20 20-40 40-60 0-60 0-20 20-40 40-60 0-60 0-20 20-40 40-60 0-60 0-20 20-40 40-60 0-60 2,93 13,2 449 5,68 6,3 16,1 2,20 11,8 507 5,75 7,0 6,0 1,98 21,1 536 5,55 6,4 4,7 2,25 6,3 595 6,2 2,2 10,3 1,68 7,3 566 5,9 8,4 3,3 3,20 11,4 663 5,6 13,9 10,3 3,00 11,9 692 5,6 15,4 10,5 13,5 14,9 23,0 17,1 8,2 5,3 3,9 5,8 5,7 4,0 4,9 4,9 12,5 11,9 7,3 10,6 5,3 1,6 1,6 2,8 12,0 10,6 7,5 10,0 8,0 6,0 6,3 6,8 S-SO4 KCl 40C 7,9 8,6 7,0 9,7 4,3 4,9 4,7 Por su parte, en la Tabla 4 se presentan los resultados del fraccionamiento textural realizado sobre muestras superficiales de suelo: Tabla 4: Fraccionamiento textural sobre muestras de 0-20 cm de profundidad. Arena (%) Limo (%) Arcilla (%) San Jerónimo 4,6 79,0 16,4 Monje 5,9 81,8 14,4 Oliveros 5,0 78,8 16,2 Wheelwright 23,1 58,0 19,0 Arroyo Dulce 16,7 67,2 16,0 L.N. Alem 47.7 44.3 8.0 Junín 44.2 41.4 14.4 18 18 16 16 Acetato de amonio (ppm) Cloruro de potasio (ppm) Los valores de S-sulfatos determinados en estos ensayos son inferiores a los observados en una red de fertilización azufrada en Soja realizada por nuestro grupo de trabajo (Ferraris et al., 2003). Esto se debería al momento de muestreo, ya que estos análisis fueron realizados en setiembre-octubre, cuando el suelo presenta menor temperatura y un barbecho más corto que daría lugar a una menor acumulación de S-sulfatos respecto de los análisis realizados para Soja en el mes de noviembre. En la Figura 1 se presentan las relaciones existentes en el contenido de Ssulfatos extraídos por las diferentes metodologías evaluadas en esta red. 14 12 10 8 6 4 2 0 y = 0,6676x + 3,4776 R2 = 0,77 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 Fosfato diácido de potasio (ppm) Figura 1.a 2 4 6 8 10 12 14 Fosfato diácido de potasio (ppm) Figura 1.b 16 18 Cloruro de potasio (ppm) 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Acetato de amonio (ppm) Figura 1.c Figura 1: Relaciones entre la disponibilidad de S-sulfatos en capa superficial de suelos (0-20 cm) determinados por diferentes extractantes .a)Fosfato diácido de potasio y Cloruro de potasio. b)Fosfato diácido de potasio y Acetato de amonio. c) Acetato de amonio y Cloruro de potasio. Relación entre el contenido de sulfatos en el suelo en V5 y la respuesta del cultivo Las muestras de suelo tomadas hasta 30 cm de profundidad en V5-V6 en los diferentes tratamientos (Tabla 6) no se relacionaron con la dosis de S aplicada (Figura 2). Una explicación sería que el cultivo incorpora una parte del S agregado al suelo. Otro probable motivo sería la movilidad del nutriente en el perfil, que haría que parte del S aplicado como fertilizante migre a una profundidad mayor que los 30 cm evaluados. Tampoco se debería descartar una escasa sensibilidad del análisis de S-sulfatos en suelo para detectar diferencias que existieran entre tratamientos. Tabla 6: Contenido de S-sulfatos en muestras de 0-30 cm para las diferentes dosis de S evaluadas. Cada valor surge de una muestra compuesta a partir de submuestras de los cuatro bloques. S0 S1 S2 S3 San Jerónimo 6,9 12,8 13,0 14,0 Monje 1,0 4,9 3,0 2,0 Oliveros 2,0 3,2 3,8 14,6 Wheelwright 4,8 6,8 6,8 6,0 Arroyo Dulce 4,9 3,3 4,9 1,8 El Dorado 3.5 2 2 4.7 Junín 1.9 5.6 7 5 El rendimiento relativo es un indicador de la respuesta a la aplicación de azufre. Un rendimiento relativo del 90% indica la posibilidad de encontrar un 10% de respuesta a la fertilización. La Figura 2 muestra la relación entre el contenido de S-SO4 a los 30 cm de profundidad y el rendimiento relativo. La información fue ajustada a través de la metodología de Cate y Nelson (1965), que permite separar los puntos en situaciones de respuesta (puntos ubicados en el cuadrante inferior izquierdo) y de ausencia de respuesta (cuadrante superior derecho). De esta manera, maximizando la cantidad de puntos en cada uno de estos cuadrantes, se puede definir un umbral de S-SO4 a 30 cm en V5 a partir del cual es probable encontrar respuesta a la fertilización con azufre. Los resultados de esta red no permitieron establecer un nivel crítico de S-SO4 en los 30 cm de profundidad (Figura 2). Alem Junin Wheelwright Arroyo Dulce Monje San Jeronimo Oliveros 1.05 Rendimiento relativo 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 SO4 (ppm) 0-30 Figura 2: Relación entre los rendimientos relativos al tratamiento fertilizado y la disponibilidad de S (ppm 0-30 cm) en un estado vegetativo temprano (V5-V6). Efecto sobre los rendimientos en cada sitio experimental De los 7 sitios que abarcó la red, se observaron respuestas significativas al agregado de azufre en 4 sitios (sitios 1, 2, 4 y 7, Tabla 7). En casi todos los sitios con respuesta (3 sobre un total de 4), ésta fue lineal al agregado de azufre. Es decir, la respuesta aumentó en todo el rango de dosis utilizado. Esto se manifiesta en que el término lineal de la respuesta es significativo y el cuadrático no (es decir, no se curva significativamente hacia abajo al aumentar la dosis) (Tabla 7). En el sitio 7, la respuesta alcanza un plateau con la primera dosis (términos lineal y cuadrático significativos). Tabla 7: Efecto del agregado de azufre sobre el rendimiento (ANOVA para cada sitio) Sitio Localidad 1 2 3 4 5 6 7 San Jerónimo Monje Oliveros Wheel wright Arroyo Dulce El Dorado Junin ──────────────────── valores de p ──────────────────── Efecto de 0.01* tratamiento Relación rendimiento-dosis <0.01** Lineal Cuadrático 0.26 CV % 2.9 0.03* 0.01* 0.09 0.32 <0.01** 0.94 0.01* 0.41 4.9 <0.01** 0.01* 0.05 <0.01** 0.66 0.10 3.4 7.6 5.4 9.6 2.0 Respuesta al agregado de 30 kg S ha-1 kg ha-1 884 919 285 2290 -234 -183 729 % 8.2 8.0 3.6 24.2 -2.2 -1.4 6.1 Los valores de p en negritas indican efectos significativos con una probabilidad menor a 0.05 (*) y 0.01(**) La Figura 3 muestra las relaciones observadas entre el rendimiento y la dosis de S usada. 14000 14000 S. Jerónimo 13000 Monje Wheelw right 12000 Junin Lineal (S. Jerónimo) 11000 Lineal (Monje) Lineal (Wheelw right) 10000 Polinómica (Junin) 9000 y = 30.1x + 10615, r 2 = 0.91 2 y = 37.8x + 11395, r = 0.58 8000 Rendimiento (kg ha-1) Rendimiento (kg ha-1) 13000 12000 11000 10000 9000 8000 y = 66.5x + 9978, r 2 = 0.74 7000 y = -2.56x 2 + 95.8x + 11918, r 2 = 0.67 6000 Oliveros 7000 A. Dulce El Dorado 6000 0 10 20 30 S agregado (kg S ha-1) 40 0 10 20 30 40 S agregado (kg S ha-1) Figura 3: Rendimiento en función de la dosis de S en los 7 sitios experimentales (a la izquierda los sitios donde el agregado de S aumentó los rendimientos) Los aumentos del rendimiento por el agregado de la dosis más alta de azufre fueron de entre 700 y 2300 kg ha -1, representado aumentos en los rendimientos del 6 al 24%. Sólo en uno de los sitios (Wheelwright) la caída en los rendimientos por no fertilizar fue superior al 10%. Es decir que, salvo en este sitio, las deficiencias de azufre que sufrió el cultivo fueron moderadas. Existen antecedentes de marcada respuesta a la fertilización con S en soja en esta localidad (Ferraris et al, 2003; 2004). Disponibilidad de azufre del suelo y del fertilizante La disponibilidad de un nutriente en el suelo se puede evaluar midiendo la absorción de ese nutriente por una planta, estimar mediante un extractante químico o a través de la respuesta del cultivo al agregado de dosis crecientes de ese nutriente. En este último caso, se ajusta una función a la curva de respuesta al agregado del nutriente y la proyección de esa función sobre el eje de x es la disponibilidad inicial del nutriente, medido en las mismas unidades que el nutriente agregado (kgS ha-1). La siguiente Figura muestra la función ajustada para el sitio 4 (Wheelwright). Rendimiento relativo (%) 120 100 80 60 40 20 y = A (1- e-c(x+b)) b 0 -20 -10 0 10 20 30 40 -1 S agregado (kg ha ) Figura 4: Disponibilidad de S en suelo (kgS ha-1) determinada en función de la respuesta a la fertilización. La función utilizada fue la de Mitscherlich, que tiene tres parámetros (A, b y c), dónde A es el rendimiento máximo, b la disponibilidad inicial del nutriente y c la curvatura de la función. Como b y c no son independientes entre sí (es decir, el valor de uno depende del valor del otro), se ajustó esta función para todos los sitios usando un valor de c común (-0.13), de forma tal que las variaciones del valor de b representen una estimación de la disponibilidad inicial del nutriente en cada sitio. La disponibilidad estimada de esta manera se relaciona con la respuesta a la fertilización azufrada (r=-0.91, p<0.01). Esta estrecha relación es esperable, ya que al mantener la curvatura fija (coeficiente c), al aumentar la diferencia de rendimiento entre el testigo y la dosis más alta de S (la respuesta), el valor b baja (como si la curva se desplazara hacia la derecha). La siguiente tabla muestra los valores de b ajustados, y los valores de disponibilidad de azufre medidos con los tres extractantes utilizados en esta red. Tabla 8: Disponibilidad inicial de S-SO4 estimada con el valor b y con tres extractantes S-SO4 S-SO4 0-20cm 0-60cm Valor b KH2PO4 AcNH4 KCl AcNH4 kg ha-1 ppm 1 San Jerónimo 18.0 16.1 13.5 7.9 17.1 2 Monje 17.4 6 8.2 8.6 5.8 3 Oliveros 22.6 4.7 5.7 7 4.9 4 Wheelwright 12.7 10.3 12.5 9.7 10.6 5 Arroyo Dulce 32.4 3.3 5.3 4.3 2.8 6 El Dorado 26.1 10.3 12.0 4.9 10.0 7 Junín 20.2 10.5 8.0 4.7 6.8 No se pudo establecer ninguna relación entre la disponibilidad inicial estimada con el valor b y el azufre como sulfatos en los primeros 20 o 60 cm medido con los extractantes utilizados. Es decir, la cantidad de sulfatos extraídos a la siembra del cultivo no fue un buen estimador de la disponibilidad de azufre que tuvo el cultivo durante su crecimiento (estimado con el valor b), ni estuvieron relacionados con la respuesta del cultivo a la fertilización azufrada. Si se le suma al S agregado como fertilizante el S disponible en el suelo (estimado según el valor b) se puede ajustar los resultados de todos los sitios con una sola función. Rendimiento relativo (%) 120 100 80 Oliveros Monje S Jerónimo Wheelwright A. Dulce Alem Junin 60 40 20 0 0 20 40 60 80 S disponible (suelo+fertilizante, kg ha-1) Figura 5: Rendimiento relativo del cultivo en función de la disponibilidad de azufre. El S disponible del suelo fue estimado según el valor b de Mitscherlich. Parte de la dificultad en establecer valores críticos de disponibilidad con los resultados de esta red surge del hecho que las deficiencias sufridas por el cultivo fueron moderadas en casi todos los sitios. Como se puede observar en la Figura 5, sólo el tratamiento testigo de un sitio (Wheelwright) tuvo un rendimiento relativo menor al 90%. Respuesta a la fertilización y características del suelo No se observó ninguna relación entre la respuesta a la fertilización y el nivel de sulfato a la siembra, el contenido de materia orgánica, arcilla, limo o arena, el pH, ni tampoco con el cociente MO:arcilla. La única variable de suelo que mostró alguna asociación con la respuesta fue la concentración de nitratos (0-20 cm), como se puede observar en la figura 6. Esta asociación entre la respuesta a la fertilización azufrada y el contenido de nitratos en el suelo se puede deber a que tanto nitratos como sulfatos provienen de la materia orgánica del suelo y, por lo tanto, es esperable que un suelo con baja capacidad de producir nitratos también genere pocos sulfatos. Quizás el nivel de nitratos a la siembra sea un buen estimador de la capacidad de mineralización de los suelos (tanto de N como de S orgánico). De todas formas, son pocos sitios y la relación observada es muy dependiente del sitio con la mayor respuesta como para afirmar que esta relación se va a mantener cuando se agreguen resultados de más experimentos. 3000 Rsp = 3011 - 350 N (N<8.3) Rsp = 103 (N>8.3) r2 = 0.78 Respuesta (kg ha-1) 2500 2000 1500 1000 500 0 -500 0 5 10 15 20 N-NO3 (0-20 cm, ppm) Figura 6: Relación entre la respuesta al agregado de 30 kg S ha-1 y el nivel de nitratos a la siembra. CONCLUSIONES Los valores de S en suelo a la siembra fueron considerablemente inferiores a los determinados en una red anterior realizada en Soja, lo cual podría atribuirse a un menor aporte de S por mineralización a la salida del invierno, momento de realización de los muestreos en Maíz. La cantidad de S extraído por acetato de amonio y fosfato diácido de potasio estuvieron correlacionadas entre sí, pero no tuvieron relación con el S extraído con cloruro de potasio. Cuatro de siete ensayos respondieron significativamente a la fertilización en una magnitud que varió desde el 6,1 al 24,2 %. En tres de los sitios con respuesta se verificó un incremento lineal de rendimiento con la dosis de S aplicada. Estos resultados permiten afirmar que la región abarcada por estos ensayos tiene un considerable potencial de respuesta a la fertilización azufrada en Maíz. La deteminación de S-sulfatos a la siembra demostró incertidumbre para predecir la disponibilidad de azufre que va a tener el cultivo durante su crecimiento y la respuesta del cultivo a la fertilización azufrada. Asimismo, la determinación en V5 no fue lo suficientemente sensible como para diferenciar variaciones en la disponibilidad de S en el suelo originadas en el agregado de dosis crecientes de fertilizante. No se pudo establecer un umbral de respuesta con el nivel de S-sulfatos en el suelo (0-30 cm). Se identificó una relación entre la respuesta a la fertilización y el nivel de nitratos en el suelo a la siembra del cultivo. Fotografía 1: Síntomas de deficiencias de Nitrógeno en tratamientos sin agregado de S. Estos síntomas no se visualizaron en los tratamientos fertilizados con S, demostrando la interacción existente entre ambos nutrientes. Ensayo Wheelwright, departamento General López, Santa Fe. Fotografía 2: Tamaño de espiga como consecuencia del agregado de diferentes dosis de S (de izquierda a derecha, 30, 15, 7.5 y 0 kg S ha-1, respectivamente). Ensayo Wheelwright, departamento General López, Santa Fe. BIBLIOGRAFÍA Bock BR y Kelley KR 1992. Predicting N fertilizer needs for corn in humid regions. Bulletin Y-226 TVA/NFERC -92/2. National Fertilizer and environmental research center, Alabama. Cate, R.B. y L.A. Nelson. 1965. 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Hernán Echeverría por su permanente apoyo y a los productores Jorge y Ricardo Defelice, Antonio Pupic, flias Culaciatti, Cernik y Carballo, Luciano Rufer (San Jeronimo) y Tito Zanella (Monje) por su inestimable colaboración.