dinámica de nutrientes y fertilización en siembra directa

DINÁMICA DE NUTRIENTES Y FERTILIZACIÓN EN
SIEMBRA DIRECTA
José M. Bordoli1
INTRODUCCIÓN
A pesar de que la siembra directa (SD) o cero laboreo ofrece varias ventajas respecto a
formas convencionales de laboreo de suelos, varios factores han contribuido al lento crecimiento de
esta técnica. Estos factores incluyen el lento desarrollo de implementos apropiados de siembra, el
alto costo de estos implementos, y la falta de información específica de prácticas de manejo como
control de malezas y enfermedades, dosis de fertilización, ubicación de fertilizantes, técnicas de
muestreos de suelos para evalución de la fertilidad, etc.
El cero laboreo produce varios cambios en las condiciones del suelo y de crecimiento de los
cultivos. Estos cambios afectan la disponibilidad de nutrientes a diferentes profundidades del suelo,
la temperatura y contenido de agua de los suelos, el crecimiento y distribución de los sistemas
radiculares, la absorción de nutrientes por parte de los cultivos y la eficiencia de uso de los
fertilizantes aplicados. La percepción de serios problemas potenciales en el manejo de la fertilidad
en cero laboreo puede retrasar la adopción de esta técnica. Los problemas en el manejo de la
fertilización nitrogenada y fosfatada en sistemas de cero laboreo incluyen inapropiada extrapolación
de la interpretación de disponibilidad de nutrientes desde laboreos convencionales, inapropiadas
técnicas de muestreo de suelos, e ineficiente ubicación de fertilizantes.
Este artículo pretende discutir brevemente los cambios en la dinámica de los nutientes más
relevantes y algunas consideraciones prácticas en el manejo de fertilizantes en siembra directa.
ALGUNOS CAMBIOS PRODUCIDOS POR EL CERO LABOREO
En siembra directa o cero laboreo se elimina la inversión del suelo y las únicas
perturbaciones que se realizan son en el surco de siembra o cuando se aplican fertilizantes
localizados debajo de la superficie del mismo. Esta no perturbación del suelo junto con la
acumulación de residuos sobre la superficie produce grandes cambios en la dinámica y distribución
de nutrientes al establecerse un sistema de cero laboreo.
El aumento de cobertura del suelo con residuos aumenta la infiltración de agua de lluvia y
sirve como una barrera insulada, que reduce la temperatura del suelo y la evaporación de agua. Por
esto en sistemas de cero laboreo se ha reportado que los suelos se presentan más fríos, más húmedos,
menos aereados, y más densos que bajo laboreo convencional durante la estación de crecimiento
(Randall, 1980; Ketchenson, 1980; Moncrief y Schulte, 1982; Hill y Cruse, 1985).
Las menores temperaturas del suelo tienden a retrasar la germinación, emergencia, y
crecimiento temprano de los cultivos. Además, el laboreo y la cobertura del suelo por residuos
afecta la tasa y el patrón de desarrollo, la morfología, y el tamaño de los sistemas radiculares (Barber
,1971). Los suelos bajo cero laboreo presentan diferente distribución vertical de nutrientes
inmóviles (P y K), materia orgánica, actividad microbiana, y raices de los cultivos. También, la
descomposición de residuos orgánicos en la superficie y subsecuente lavado de los resultantes ácidos
1
Ing. Agr., M. Sc., Cátedra de Fertilidad de Suelos.
orgánicos junto con la nitrificación de fertilizantes amoniacales aplicados en superficie, puede
producir una capa ácida (1 a 5 cm de espesor) en la superficie de suelos minerales luego de varios
años de manejo bajo cero laboreo (Shear y Moschler, 1969; Randall et al., 1985; Eckert, 1985;
Grove, 1986; Eckert, 1991).
Estos cambios en contenido y distribución de materia orgánica, pH, y potencial de oxidación
afectan la dinámica y disponibilidad de P y N aplicados en superficie, y la eficiencia de uso de los
fertilizantes.
Uso de fertilizantes “Starter”
Debido a este efecto del cero laboreo en la temperatura del suelo, en EEUU normalmente se
recomienda el uso de fertilizantes P o N-P “starter” o de arranque en bandas cerca de la semilla
(Mengel et al.,1992; Randall y Hoeft, 1988; Randall et al., 1985; Timmons 1982; Rehm, 1986;
Fixen and Wolkoswski, 1981, Farber and Fixen, 1986; Bordoli, 1996). Las cantidades de fertilizante
que se pueden agregar de esta forma estan limitadas por el efecto salino del fertilizante, el tipo de
suelo, las características de la semilla, y la forma de localización del fertilizante respecto a la semilla
(junto o debajo y al costado de la misma), etc.
La respuesta a fertilizantes “starter” tradicionalmente ha sido atribuida al P, sin embargo en
la zona central y sur del Medio-Oeste de EEUU, son comunes las respuestas a pequeñas cantidades
de N como starter. Trabajos de Mengel et al.,1992; Reeves et al., 1986; Touchton, 1988, y Ritchie et
al., 1996; demostraron que el N es el nutriente responsable de muchas respuestas a “starter” en
sistemas de laboreo conservacionista.
Si la estación de crecimiento del cultivo se ve limitada por bajas temperaturas o falta de
agua, la respuesta a la fertilización de arranque aumenta el crecimiento inicial y se transforma en
mayor rendimiento en grano (Mengel et al.,1992; Ritchie et al., 1996). Otras veces, si no hay
limitantes serias en la estación de crecimiento, la respuesta al “starter” se observa en forma
espectacular pero sólo en crecimiento inicial y no en rendimiento final de grano (Bordoli, 1996;
Mallarino 1998; Mallarino et al., 1999).
Nitrógeno
Mineralización-Inmovilización
En sistemas de cero laboreo la mineralización de la materia orgánica (m.o.) del suelo se ve
reducida, y la no incorporación de los residuos enlentece la mineralización de los mismos. La
magnitud del enlentecimiento en la mineralización de residuos dependerá de la cantidad de residuos,
del tipo de residuos tanto en su forma física (tamaño, densidad y diámetro) como en su composición
química (relación C/N, contenido de lignina, etc), y de las condiciones climáticas. El aumento en los
requerimientos de fertilizante N se debe no sólo a la menor mineralización de los restos y de la m.o.
del suelo, sino también a la inmovilización de N ya que en los primeros años usualmente hay una
ganancia neta de m.o. del suelo. La inmovilización del N proveniente del fertilizante es mas
acentuada cuando este es aplicado en superficie ( Kitur et al., 1984; Rice y Smith, 1984; Salet et al.,
1997).
Lixiviación de nitrógeno
La mayor infiltración de lluvias, el mayor almacenaje de agua en el perfil, junto a la menor
evaporación resultan en un aumento en el potencial de lixiviación de nitratos. Por otro lado, el cero
laboreo conduce al largo plazo a una mayor cantidad y continuidad de macroporos (poros realizados
por mesofauna y canales dejados por raíces) lo que unido a la mayor infiltración aumenta el riesgo
de pérdidas por lixiviación a través de flujo preferencial de fertilizantes aplicados sobre la superficie
del suelo (Sharpley y Smith, 1993).
Desnitrificacion
Como es esperable debido a la mayor humedad, a la menor fluctuación de la temperatura
diaria, y la mayor acumulación de residuos orgánicos en la superficie del suelo, usualmente hay
mayor actividad microbiana en superficie de los suelos bajo cero laboreo comparados con suelos
bajo laboreo convencional (Doran, 1980). Normalmente hay también una mayor presencia de
bacterias anaerobias lo cual resulta en menor potencial de oxidación y mayores pérdidas de NO3 por
desnitrificación en suelos no laboreados (Linn y Doran, 1984).
Volatilización de Amonio
Así mismo, las oportunidades de incorporación de fertilizantes nitrogenados en el suelo
debajo de la capa de residuos se ve limitada en este sistema, por lo cual las pérdidas por
volatilizacion de NH3 cuando se aplican fertilizantes amoniacales en superficie se ven incrementadas
(Keller y Mengel, 1986; Urban et al., 1987; Stecker et al. 1993). Esto es especialmente importante al
aplicar urea ya que produce un pH alcalino en la zona de disolución.
Aplicacion de Fertilizantes Nitrogenados
Si bien las pérdidas de N asociadas a impactos de mineralización de materia orgánica pueden
verse reducidas en cero laboreo (ya que se elimina el impacto de mineralización producido por el
laboreo cuando no hay cultivos creciendo y absorbiendo nitrógeno), la forma, fuente y momento de
aplicación de fertilizantes toma mayor relevancia para aumentar su eficiencia al aumentarse las
potenciales pérdidas de eficiencia por inmovilización de fertilizantes en superficie, volatilización de
NH3 y lixiviación de NO3.
Dosis de fertilizante nitrogenado
La dosis de fertilizante N a agregar a un cultivo debe determinarse en base a la diferencia
existente entre lo requerido por el cultivo y lo suministrado por el suelo. El fertilizante a agregar es
un complemento a lo que aporta el suelo.
Usualmente se han reportado mayores requerimientos de fertilizantes nitrogenados en SD, al
menos hasta que el suelo logre un nuevo equilibrio en materia orgánica. Resultados nacionales
(Sawchik, 1991,1992) muestran mayores respuesta al agregado de N al inicio de un sistema de SD.
Sin embargo (Bordoli, 1998) reportó, en 11 ensayos de trigo en sistemas con más de tres
años de siembra directa, una respuesta muy variable a la fertilización nitrogenada, con sitios con
respuestas de más de 30 kg de trigo por unidad de N y sitios sin respuesta. Estas variaciones en
respuesta se relacionaron con cultivo anterior, años de instalado el sistema de siembra directa, y con
indicadores objetivos cuantitativos de suelo (N-NO3 a macollaje temprano).
Las herramientas de diagnóstico y los valores de niveles críticos usados para decidir la dosis
de fertilizante N a agregar no parecen verse influidas por el sistema de laboreo (Bordoli, 1998;
Perdomo, comunicación personal). Meisinger et al. (1992) reportan similares valores críticos para
N-N03 en el suelo al estado de 6 hojas en maíz independiente del sistema de laboreo .
Momento
Las menores temperaturas del suelo tienden a retrasar la germinación, emergencia, y
crecimiento temprano de los cultivos en S.D. Esto indicaria que el fraccionamiento del fertilizante
N seria más importante en SD para mejorar el uso del fertilizante al acompasar la disponibilidad de
nitrógeno con los mayores requerimientos del cultivo. Bordoli (1998) reportó, en 11 ensayos de
trigo, una mayor eficiencia en producción de grano de las dosis de N aplicadas al macollaje que a la
siembra.
Forma de aplicación y fuente
Debido a las mayores probabilidades de pérdida de nitrógeno en cero laboreo en aplicaciones
en cobertura sobre la superficie del suelo sería conveniente la aplicación de fertilizante N localizado
incorporado por debajo de la capa de residuos (Griffith et al., 1977). Esta localización disminuiría
las pérdidas de eficiencia por inmovilización en los residuos, volatilización de amonio y lixiviación
por flujo preferencial. Esta localización mejoraria ademas la disponibilidad posicional del
fertilizante, al aplicarse cerca de las raíces del cultivo (Griffith et al., 1977; Phillips et al. 1990,
citados por Mengel et al. 1992). En el caso de no disponer de implementos para esta aplicación
localizada cerca de la semilla (o de la planta en el caso de fraccionamientos), podria ser conveniente
la aplicación de NO3NH4 en vez de urea para reducir posibles pérdidas por volatilización de amonio,
si el aumento en eficiencia justifica el mayor costo de la unidad de N proveniente de esta fuente.
Sin embargo, en la zona de Soriano (Uruguay) en 3 ensayos de S.D. en 1997, no se
encontraron ventajas en producción de trigo por incorporar la urea al suelo en vez de agregarla al
voleo sobre el suelo, o por usar nitrato de amonio aplicado sobre el suelo en vez de urea (Bordoli,
1998). Ese mismo año, tampoco se encontraron ventajas por usar Nitrato de Amonio (NA) o Nitrato
de Amonio Cálcico (CAN) en vez de urea, aplicados sobre la superficie del suelo en 6 ensayos de
trigo (Bordoli, 1998).
Nutrientes no móviles : fósforo y potasio
La falta de incorporación de las aplicaciones en superficie de fertilizantes fosfatados y
potásicos y de los residuos de los cultivos, junto con el ciclaje de nutrientes a través de la absorción
de los cultivos desde capas más profundas del suelo produce estratificación de estos nutrientes
inmóviles en la superficie del mismo (Shear y Moschler, 1969; Griffith et al., 1977; Ketchenson,
1980; Randall, 1980; Timmons, 1982; Moncrief y Schulte, 1982; Cruse et al.,1983, Mackay et al.,
1987; Karathanasis y Wells, 1990; Karlen et al., 1991; Rehm et al. 1995). Esta estratificacion junto
a cambios en las relaciones cantidad/intensidad en profundidad (derivados de los cambios en pH,
m.o., etc) resultan en que los cultivos presentan una alta dependencia de estos nutrientes
concentrados en los primeros centímetros de suelo.
Existe preocupación de que la acumulación de P y K cerca de la superficie puede resultar en
menor disponibilidad para las plantas dado la mayor probabilidad de condiciones secas del suelo en
superficie. La ocurrencia de deficit de agua en los primeros centímetros de suelo dependerá no sólo
de las condiciones climáticas, sino también y en gran medida de la cantidad y tipo de residuos en
superficie que afectarán la tasa de evaporación.
Investigadores de las áreas más lluviosas del sur y este del cinturón de maiz de EEUU han
reportado que no existiría disminución en la disponibilidad de nutrientes inmóviles debido a la
estratificación superficial de los mismos bajo cero laboreo, al menos durante estaciones normales de
crecimiento (Singh et al.,1966; Molscher y Martens,1975; y Belcher y Ragland,1972). El éxito de la
aplicación en superficie ha sido atribuido al incremento en la actividad radicular en esta zona de alta
fertilidad debido al alto contenido de humedad del suelo bajo la capa de residuos vegetales y la
adecuada lluvia recibida durante la estación de crecimiento.
Sin embargo, si la superficie del suelo se seca las raices se vuelven inactivas, los nutrientes
reducen su disponibilidad y la absorción por los cultivos se verá reducida, especialmente si las capas
más profundas del suelo poseen baja disponibilidad de nutrientes. Esta situación fue observada por
Mackay et al. (1987), Timmons et al. (1984), Havlin (1987), Eckert y Johnson (1985), Bordoli
(1996) y Bordoli y Mallarino (1998), sugiriendo que la estratificación de nutrientes inmóviles puede
ser un problema significativo en zonas más secas (particularmente para potasio). Mackay et al.
(1987), en Illinois, concluyen que la ubicación profunda de los fertilizantes fosfatados y potásicos
sería deseable luego de varios años de continuo cero laboreo para proveer estos nutrientes a las
raices que crecen más profundo en el perfil del suelo.
Bordoli y Mallarino (1998) reportan que en 26 sitios-años en Iowa (750-1000 mm de
precipitación anual) no hubo diferencias en rendimiento debido a tres diferentes formas de
aplicación (al voleo superficial, bandeado profundo a 15-18 cm. o bandeado 5 cm debajo y 5 cm al
costado de la semilla) de P en maíz en sistemas de cero laboreo. Sin embargo el bandeado
profundo de K resultó en mayores rendimientos de maíz en los sitios donde ocurrió un período, de al
menos 15 días, sin precipitaciones durante la etapa de mayor absorción de potasio (entre 8 y 18
hojas del maíz). A pesar de esto, los aumentos en rendimiento de maíz difícilmente paguen el mayor
costo de estas aplicaciones profundas.
Otro problema asociado a esta estratificación de nutrientes inmóviles es la profundidad de
muestreo de suelos para estimar disponibilidad de nutrientes. Se ha sugerido una profundidad de
muestreo menor (0-7,5 cm) a la convencional como forma de no subestimar la disponibilidad para
los cultivos. Pero al cambiar la profundidad de muestreo es necesario proceder a calibrar estos
valores para interpretarlos correctamente en términos de disponibilidad para el cultivo y redefinir
niveles críticos (Bordoli, 1996). En las condiciones de Iowa (EEUU) para profundidades de
muestreo de suelo similares (0-15 cm), el sistema de laboreo no parece influir los niveles críticos ni
pautas de calibración de P Bray Nº1 para maíz. Esto permitiría, en esas condiciones, usar las
mismas pautas de fertilización fosfatada en cero laboreo que en siembras convencionales (Bordoli,
1996; Bordoli y Mallarino, 1998).
Otro problema asociado al cero laboreo es el aumento en la variabilidad espacial de
nutrientes derivada de la eliminación de la mezcla de fertilizante-suelo producida por el laboreo y
del uso más frecuente de aplicaciones localizadas; esto conduce a la necesidad de redefinir técnicas
de muestreo (al azar, en transectas, etc) y el número de tomas necesarias para obtener muestras
representativas.
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