Antonio P. Mallarino Iowa State University

MANEJO INTEGRADO DE NUTRIENTES
CLAVES PARA UNA AGRICULTURA
MODERNA Y EFICIENTE
Antonio P. Mallarino
Iowa State University
Desafíos para el Manejo de Fertilidad

La toma de decisiones para el manejo de
nutrientes se ha complicado
»
»
»
»
»
Muy inestables relaciones de precios
Mayor variabilidad y extremos climáticos
Fuertes opiniones del público acerca de la
sustentabilidad de sistemas agrícolas y
calidad de aguas
Prácticas de manejo con mayor beneficio
económico a corto plazo pueden no ser las
más sustentables (suelo, agua)
Adecuar el tipo, distribución y el manejo de
fertilizantes y estiercol a nuevas tecnologías
Manejo Integrado de Nutrientes?
Las "4 C" para el Manejo de Nutrientes
Fuente, Dosis, Forma y Momento de Aplicación Correctos
1.
2.
3.
4.
Abastecer formas disponibles
Ajustar a las condiciones del suelo
Reconocer sinergismos
Compatibilidad de mezclas
1.
2.
3.
4.
Evaluar abastecimiento de nutrientes
Evaluar todas las fuentes de nutrientes
Evaluar la demanda de los cultivos
Predecir la eficiencia de uso del fertilizante
Dosis
Fuente
Momento
1. Evaluar los momentos de demanda
nutricional del cultivo
2. Evaluar la dinámica de abastecimiento de
nutrientes del suelo
3. Reconocer los efectos de factores climáticos
4. Evaluar la logística de operaciones
Forma
Gentileza de Drs. Fernando García
y Paul Fixen
1. Reconocer la dinámica suelo-raíz
2. Manejar la variabilidad espacial
3. Ajustar las necesidades del sistema
de laboreo
4. Limitar las pérdidas de nutrientes
afuera del campo
Pero la Toma de Decisión No Es Fácil


No hay una única combinación de prácticas
que sea la mejor debido a variación de
suelo, rotación, clima y precios
Pero aún en un campo o un ambiente
dentro de un campo hay otros factores
»
»
Incertidumbre en el diagnóstico y la
estimación de dosis óptimas
Tenencia de tierra y actitud del investigador,
consultor y productor respecto a
– riesgo de inversión en fertilizante
– sustentabilidad para la producción futura
y calidad de aguas
Hay Que Fertilizar o No, y Con Cuánto?


Tablas generalizadas de cantidad total de
nutriente absorbida o balances no son
útiles para decidir dosis óptimas
Diagnóstico directo de suficiencia
»
»

Análisis de suelo o foliares, sensores
No son buenos para todos los nutrientes
Información empírica de promedios de
respuesta a dosis que se generalizan o se
adecuan empíricamente a diferentes
situaciones
Conceptos Claves para P y K

Calibración de métodos de análisis de
suelo y foliares basado en respuesta
»


Considerar la remoción con las cosechas
para mantener niveles de suelo deseados
Usar métodos de aplicación eficaces
»

dar un significado a los resultados y
determinar dosis de fertilización para una
producción económica y sostenible
eficiencia, practicidad y costo
Reconocer la variación de P-K disponible,
rendimiento y remoción dentro de campos
Respuesta y Estimación de Nivel de
Nutriente Disponible
-1
Respuesta de Maiz (kg ha )
6000
Alta respuesta y muy probable
5000
4000
3000
Baja respuesta y menos probable
2000
Respuesta muy poco probable
1000
0
-1000
0
10
20
30
40
50
P en el Suelo (ppm)
(Bray-1, 15 cm)
Datos de Dodd y Mallarino, SSSA 2002
60
70
Los viejos conceptos
aún son clave,
determinar:
- el rango crítico
- dosis para suelos
deficientes
- la estrategia de
manejo a usar a
través del tiempo
Un Muestreo Eficaz es Clave


Las muestras deben ser representativas
Usar técnicas de agricultura de precisión y
manejo por ambiente y VRT para
considerar variación dentro de campos
puede ser muy ventajoso dependiendo de
»
»
»

la variabilidad y en que rangos en
disponibilidad, rendimiento y remoción
tamaño de predio
disponibilidad y costos de la tecnología
Pero el problema de las decisiones e
impacto económico de incertidumbre o
errores aún existe y se puede multiplicar!
Qué es el Nivel o Rango Crítico?


El concepto de nivel o rango critico es
claro, pero en realidad es complicado
Cómo se define "respuesta o no respuesta"
y quién y cómo lo define?
»
»
»
»
Estadística, al 0.01, 0.05, 0.10 o mayor?
Qué probabilidad de respuesta se define
como "no respuesta", cero, 5%, 10%?
Si se basa en relación de precios el rango
crítico cambia todos los meses?
Cómo se considera la filosofía de manejo de
negocios del productor o consultor?
Correlaciones de Campo para Fósforo
RENDIMIENTO RELATIVO (%)
100
80
Incertidumbre, respuesta
poco probable
60
MAIZ
40
SOJA
Respuesta grande y
muy probable
20
MB B
O
A
MA
Clases
interpretativas
MB B O
A
MA
Clases
interpretativas
0
0
10
20
30
40
50
60
70
0
10
20
30
P DISPONIBLE (Bray-1, ppm)
Profundidad de muestreo: 15 cm,
40
50
60
70
Calibraciones y Dosis de Fertilización
Respuesta Relativa (%)
MAIZ
30
MB
Recomendación
kg P2O5/ha
25
MB
Bajo
Opt
Alto
MA
20
15
SOJA
MB
Bajo
Bajo
10
5
MB
90
Bajo 67
Opt remoción
Alto starter
MA 0
Yinc: 17.792
Opt
Opt
Alto
0
Recomendación
kg P2O5/ha
112
84
remoción
starter
0
MA
Adaptado de A. Mallarino, 2009
Alto MA
Nivel de Rendimiento y Calibraciones
RESPUESTA DE MAIZ
Aumento de Rendimiento (%)
Nivel Moderado
30
MB
RESPUESTA DE SOJA
Alto Nivel
Alto Nivel
MB
MB
Nivel Moderado
25
MB
20
15
Bajo
Bajo
Bajo
Bajo
10
5
Opt
Opt
Opt
Alto
Alto MA
MA
0
Adaptado de A. Mallarino, 2009
Opt
Alto MA
Alto MA
Clases Interpretativas y Precios
-1
Retorno Neto a 23 kg P ($ ha )
700
MAIZ
SOJA
MAIZ
SOJA
600
$138/ton maiz
$330/ton soja
$3.03/kg P
500
400
$236/ton maiz
$403/ton soja
$2.02/kg P
300
200
100
0
-100
-200
MB B O Alto
-300
0
10
20
30
MB B O Alto
Muy Alto
40
50
60
70
0
10
20
30
Muy Alto
40
50
60
70
P en el Suelo (Bray-1, ppm, 15 cm)
Mallarino, 2011
Problemático Diagnóstico para Potasio


Mayor incertidumbre del análisis de suelo
para K que para P o pH
Variación temporal de K disponible:
»
»


equilibrio entre fracciones en el suelo
absorción y reciclaje con residuos
Manejo de las muestras (secado)
Deficiencias inducidas
»
»
»
compactación, suelo seco/suelto, redox
agua disponible (cantidad y época)
interacción con enfermedades/insectos
Variación Estacional de K
170
1994
50
1996
1995
1997
160
V6
140
Cosecha
V6
V6
Cosecha
40
Cosecha
130
30
120
110
20
100
90
10
80
Humedad del Suelo (%)
Potasio en el Suelo (ppm)
150
70
60
0
J J A S ON D J F MAM J J A S ON D J F MAM J J A S ON D J F MA
Tiempo (mes)
Ebelhar & Varsa, Peck. IL
K Dosis, Remoción, en Suelo Post-Cosecha
Remocion con grano
cosechado
115
210
200
55
K Disponible
Post-Cosecha
190
50
180
Incremento de K Disponible (%)
60
220
K Disponible (ppm)
Remocion de Potasio (kg K/ha)
65
120
K en el Suelo
Post-Cosecha
110
K Disponible
K No Interc
110
105
100
100
95
45
170
0
28
56
112
168
Dosis de Potasio para Maiz (kg K/ha)
90
0
60
Incremento de K No Intercambiable (%)
Typic Hapludolls; drenaje interno bueno; franco arcillo limoso; smectitas 60-70%, illita 20-25%, vermiculita 0-5%
180
Dosis de Potasio para Maiz (kg K/ha)
Lo esperado: El K "no intercambiable" cambia poco a corto plazo
K Dosis, Remoción, en Suelo Post-Cosecha
Remocion con grano
cosechado
130
K Disponible
Post-Cosecha
35
120
110
30
100
25
90
20
Incremento de K Disponible (%)
40
140
K Disponible (ppm)
Remocion de Potasio (kg K/ha)
140
130
140
K en el Suelo
Post-Cosecha
130
K Disponible
K No Interc
120
120
110
110
100
100
90
90
80
80
80
0
28
56
112
168
Dosis de Potasio para Maiz (kg K/ha)
0
60
180
Dosis de Potasio para Maiz (kg K/ha)
El llamado K "no intercambiable" no es tan no intercambiable!
Incremento de K No Intercambiable (%)
Typic Endoaquolls, drenaje interno moderado a pobre, franco arcillo limoso
smectitas 60-70%, illita 20-25%, vermiculita 0-5%
Reciclaje de K en Soja y Maíz
Evolución de la Cantidad que Permanece en Tejidos
Cantidad de Potasio (kg K/ha)
100
SOJA
Tejido Vegetativo a
Madurez Fisiologica
100
MAIZ
Tejido Vegetativo a
Madurez Fisiologica
Con K
Sin K
80
Con K
Sin K
80
Residuos al
Cosechar Grano
60
60
Residuos en el Suelo
Residuos al
Cosechar Grano
40
40
Residuos en el Suelo
20
0
Sep
20
Oct
Nov
Dic
Ene
Feb
Mar
0
Abr May Sep
Oct
Oltmans and Mallarino, 2012
Nov
Dic
Ene
Feb
Mar
Abr May
Rendimiento Relativo (%)
Correlaciones para Clásica Muestra Seca
110
110
100
100
90
90
Maiz
80
Soja
80
Drenaje
Drenaje
70
Pobre
Moderado
Bueno
60
50
Pobre
Moderado
Bueno
70
60
50
0
50 100 150 200 250 300 350 400
Analisis de K Seco (ppm)
0
50 100 150 200 250 300 350 400
Analisis de K Seco (ppm)
Barbagelata y Mallarino, 2013 (datos 2001 a 2006)
Análisis de K sin Secar el Suelo es Mejor
Rendimiento Relativo (%)
Correlaciones para Muestra Húmeda
110
110
100
100
90
90
Maiz
80
Soja
80
Drenaje
Drenaje
70
Pobre
Moderado
Bueno
60
50
70
Pobre
Moderado
Bueno
60
50
0
50 100 150 200 250 300 350 400
Analisis de K Humedo (ppm)
0
50 100 150 200 250 300 350 400
Analisis de K Humedo (ppm)
Barbagelata y Mallarino, 2013 (datos 2001 a 2006)
Enfermedades de Soja y Potasio
Incidencia de la Enfermedad (%)
50
Frog eye leaf spot (Cercospora sojina)
100
Leaf spot (Cercospora kukuchii)
Sin K
Con K
Sin K
Con K
40
80
30
60
20
40
10
20
0
0
Bajo
Optimo
Alto
Categoria de K Disponible
MA
Bajo
Optimo
Alto
MA
Categoria de K Disponible
Clover, Mallarino, Mueller, 2008
Localización y Época de Aplicación




La localización de P o K y la época de
aplicación no son importantes en la zona
húmeda del cinturón del maíz, aún para
siembra directa, excepto starter a veces
Sin embargo aplicación subsuperfical de P
a menudo mejora la calidad de aguas
En Argentina y Uruguay no lo es en
algunas regiones pero puede serlo en otras
Considerar no solo eficiencia pero también
eficacia: costo, aspectos prácticos
Remoción Reduce los Niveles de P y K
50
Y = 4 - 18.2X
r2 = 0.99
2
100
4
150
6
P en el Suelo
200
8
Y = 0.8 - 0.78X
r2 = 0.83
250
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
Años de Rotacion Maiz-Soja
-1
Remocion de Potasiol (kg K ha )
Remocion
Reduccion de P en el Suelo (ppm)
-1
Remocion de P (kg P ha )
0
100
200
Remocion
0
Y = 2 - 39.7X
2
r = 0.99
10
300
20
400
30
500
40
600
K en el Suelo
Y = 4 - 3.0X
2
r = 0.61
700
800
50
60
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Años de Rotacion Maiz-Soja
Adaptado de A. Mallarino, 2012
Reduccion de K en el Suelo (ppm)
0
0
El Nivel de Rendimiento Afecta la Remoción
La tendencia a aumentar el rendimiento va a aumentar la
remoción de nutrientes y la cantidad de fertilizante necesaria
para mantener niveles de disponibilidad adecuados
Especialmente P con maíz; y K con soja, forrajes para heno, y
maíz para ensilaje

Remocion de P (kg P2O5/ha)
100
Fosforo Maiz
125
Fosforo Soja
Remocion de K (kg K2O/ha)

80
Potasio Maiz
Potasio Soja
100
60
40
20
Y = -0.2 + 4.85X
r² = 0.64
Y = -5 + 13X
r² = 0.75
0
75
50
Y = -9 + 22X
r² = 0.81
25
Y = 3.9 + 3.1X
r² = 0.67
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 1
-1
Rendimiento (Mg ha )
2
3
4
5
-1
Rendimiento (Mg ha )
6
2
4
6
8 10 12 14 16 18 1
-1
Rendimiento (Mg ha )
Adaptado de A. Mallarino, 2009
2
3
4
5
-1
Rendimiento (Mg ha )
6
Cuidado con Binarios o Fórmulas!

Debe cambiarse la mentalidad en Argentina
y Uruguay de uso de binarios o mezclas:
» Muy pocas chacras necesitan la misma
proporción de N-P-K-S, y varia dentro de
campos!
» En USA distribuidores mezclan a pedido
para cada chacra al salir el camión, y hay
un distribuidor cada 20 o 30 km
» Pienso que esto es un grave problema
logístico en todo el Cono Sur
Interés en Uso de Fertilizantes Líquidos
Porque y Cuando Usar Fertilizantes Líquidos?




La disponibilidad de fertilizantes líquidos a
mejorado, gran variedad
Con sembradoras más grandes, usar
fertilizante sólido granulado es caro y
complicado
Líquidos son preferidos por productores si
el bandeado o starter son necesarios
No es claro que sean más eficientes a
igualdad de dosis, métodos de aplicación y
manejo para más de un cultivo o rotación
Líquidos NPK: Complemento de Granulados

Starter para maíz
»
»
»
»
»
10-34-0, varios NPKS, micronutrientes
Varios tienen bajo índice salino (aplicación
al surco)
NPK justificado con mucho residuo, suelos
fríos o mal drenados, y siembra muy
temprana
N necesario con aplicación de todo el N
después de la emergencia
Ideal para aplicación de micronutrientes, si
hay deficiencia
Resultados de Fertilización Foliar

Mas de 200 ensayos NPK, NPKS, Micros
»
»
»



Varios estados de crecimiento
Una o varias aplicaciones
Nivel de rendimiento variado
Respuesta errática con niveles óptimos
Eficiente para micronutrientes; si hay
deficiencias!
Usar como herramienta táctica
»
»
No se fertilizó bien, falla de inoculación
Problemas radiculares limitando la
absorción de nutrientes pero no agua
Encalado: Principios Parecidos


A menudo ignorada, es importante aún sin
Al intercambiable y no solo para alfalfa,
tréboles o soja!
Determinar el pH óptimo es relativamente
fácil, como para P o K, con muchos
ensayos de respuesta
»
Existen las mismas consideraciones
respecto a que es optimo o critico pero peor
– el encalado se maneja a mas largo plazo
que para P y K
– el nivel cítrico es menos cítrico!
Encalado: Aspecto Bien Diferente


El pH indica si se encala o no, pero no la
cal a agregar para subirlo al optimo
Como se estima la necesidad de cal?
»
»


Medir poder buffer: Aluminio intercambiable
si hay, acidez titulable, soluciones buffer
Empíricamente, relaciones entre cambio de
pH y pH inicial, OM y/o arcilla
Como se mide el equivalente CaCO3
efectivo de una caliza e impacto de la finura
en aumentar pH y la velocidad de reacción?
Volumen de suelo a modificar
pH Optimo para Maíz y Soja en Iowa
Rotación Maíz-Soja, 14 Sitios, Una Aplicación Inicial, 14 Sitios, 4 Años Cada Sitio,
Sin Al Intercambiable
Incremento Relativo (%)
10
Maiz
Soja
8
6
4
2
0
-2
-4
<5.0 5.0-5.4 5.5-5.9 6.0-6.4 6.5-6.9 >=7.0
<5.0 5.0-5.4 5.5-5.9 6.0-6.4 6.5-6.9 >=7.0
Rango de pH Inicial
Rango de pH Inicial
Adaptado de A. Pagani y A.P. Mallarino, 2014
Duración del Efecto del Encalado
6.7 Mg ha-1 CCEE, 8.3 a 13.2 Mg ha-1 CEE
6.8
Encalado
6.6
pH del Suelo
6.4
6.2
6.0
5.8
5.6
Control
5.4
5.2
0
1
2
3
4
Años de Cultivo (Maíz y Soja)
Adaptado de A. Pagani y A.P. Mallarino, 2014
25
20
15
10
5
0
5.6
5.8
6.0
6.2
6.4
6.6
6.8
7.0
30
Y = 55.7 - 7.49 X
r ² = 0.18, P < 0.01
25
20
15
10
5
0
5.6
Lime Requirement (Mg ECCE ha-1)
Lime Requirement (Mg ECCE ha-1)
6.0
6.2
6.4
6.6
6.8
7.0
20
15
10
5
0
6.0
25
20
15
10
5
0
5.2
25
20
15
10
5
30
0
4.0
Y = 68.2 - 10.4 X
r ² = 0.28, P < 0.001
5.4
5.6
8.0
Titratable Acidity (cmol kg-1)
4.5
5.8
6.0
6.2
6.4
Mehlich Buffer pH
Y = 30.9 - 3.92 X
r ² = 0.10, P < 0.001
n = 437
30
Y = 7.00 + 0.45 X
r ² = 0.01, P < 0.02
25
2.0
5.8
30
Sikora Buffer pH
SMP Buffer pH
30
Lime Requirement (ton ECCE/acre)
Y = 50.1 - 6.52 X
r ² = 0.12, P < 0.001
Lime Requirement (Mg ECCE ha-1)
30
Lime Requirement (ton ECCE/acre)
Lime Requirement (ton ECCE/acre)
Estimando la Necesidad de Cal para Subir pH
ns
n = 437
25
20
15
10
5
0
5.0
5.5
6.0
6.5
Initial Soil pH
Adaptado de A. Pagani y A.P. Mallarino, 2012
0
20
40
60
80
Organic Matter (g kg-1)
100
Están Bien las Estimaciones de Efectividad?
7.5
7.5
Site 1
Site 2
R2 = 0.94
7.0
R2 = 0.99
7.0
6.5
R2 = 0.94
Soil pH
Soil pH
R2 = 0.96
R2 = 0.98
6.0
6.5
R2 = 0.89
6.0
Y=5.79+1.35*(1-e-0.29*X)
-0.17*X
Calcitic Y=5.84+1.30*(1-e
)
-0.14*X
Dolomitic Y=5.80+1.04*(1-e
)
CaCO3
Y=5.66+1.60*(1-e-0.16*X)
-0.13*X
)
Calcitic Y=5.66+1.68*(1-e
-0.10*X
)
Dolomitic Y=5.67+1.78*(1-e
CaCO3
5.5
7.5
5.5
7.5
Site 4
Site 3
R2 = 0.99
7.0
7.0
R2 = 0.99
Soil pH
Soil pH
R2 = 0.99
R2 = 0.98
6.5
R2 = 0.98
6.5
R2 = 0.95
6.0
6.0
CaCO3
Y=5.75+1.53*(1-e-0.10*X)
-0.17*X
Calcitic Y=5.71+1.09*(1-e
)
-0.29*X
Dolomitic Y=5.74+0.60*(1-e
)
Y=6.03+1.26*(1-e-0.36*X)
-0.21*X
)
Calcitic Y=6.02+1.10*(1-e
-0.15*X
)
Dolomitic Y=6.05+1.02*(1-e
CaCO3
5.5
5.5
0
5
10
15
20
-1
ECCE Rate (Mg ha )
25
0
5
10
15
20
-1
ECCE Rate (Mg ha )
Adaptado de A. Pagani y A.P. Mallarino, 2012
25
Profundiad de Muestreo Directa
Volumen de suelo que se puede cambiar el pH
Muestreo de 5 a 8 cm en directa o pasturas
7.0
pH del Suelo
0-7.5 cm
6.5
6.0
7.5-15 cm
5.5
5.0
Inicial
1
2
Inicial
1
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Años de Cultivo (Maíz y Soja)
Adaptado de A. Pagani y A.P. Mallarino, 2012
Calidad de Aguas: En Ohio, el Martes
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Claro, toda la
culpa la tienen
los productores
de animales y los
vendedores de
fertilizantes
En realidad es
una combinación
de muchas cosas
complicadas,
incluso cambio
climático!
Usar Bien Nutrientes en Estiércol!
Animal
Vacunos
Aves
Cerdos
N
P
K
% de Nutriente Disponible*
30-40
80-100
90-100
50-60
90-100
90-100
90-100
90-100
90-100
* Comparado con fertilizante. PMR 1003, Sawyer and Mallarino, ISU
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Relaciones de N-P-K disponible: Exceso de P al aplicar
estiércol de aves y vacunos basada en N para maíz en
rotación con soja
Líquidos: Alta variabilidad en concentración pero fácil
aplicación uniforme, se puede inyectar y usar VRT
Sólidos: Muy alta variabilidad, difícil y más costosa
aplicación uniforme, no se puede incorporar en directa!
Requerido Uso del Índice de Pérdida de P
No es un modelo perfecto (no existe), pero es útil e integra
manejo de P con prácticas de conservación de suelos y aguas
Mallarino, et al., 2005
Dos Mundos Distintos en los Campos del Sur
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Un sector de productores están usando
nuevos conocimientos de los últimos 20
años y nuevas tecnologías, avanzando
Otros, tanto arrendatarios como dueños,
siguen con una visión muy cortoplacista y
conservadora, aún están 20 o 30 años
atrás, con miedo de invertir en fertilizante
culpándose uno al otro o al gobierno
Como se encara esto cuando a los
gobiernos les interesa cada vez menos la
transferencia de tecnología y la extensión?
Decisiones y Alternativas de Manejo

Tenencia de tierra inestable o mala
condición económica?
»
»
»
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Ser conservador, manejarse a bajos niveles
de análisis de suelo y con dosis subóptimas puede tener sentido
Se prioriza el beneficio al insumo fertilizante
Una mayor eficacia del bandeado es más
probable con niveles bajos y dosis bajas
Pero si se limita el rendimiento también se
limita el retorno a costos fijos y otros
insumos cada vez más caros
Si la Deficiencia es Probable

Con tenencia de tierra estable, porqué no
apuntar a lograr el máximo retorno a la
producción a largo plazo?
»
Algo más de P, K o Cal un año no es un
exceso, como para N, se puede corregir en
el futuro y brinda flexibilidad
»
El beneficio de formas de aplicación
costosas o imprácticas ya no es claro
»
Más claro valor de la inversión en nuevas
tecnologías
apmallar@iastate.edu
515-294-6200