Balance de nitrógeno, fósforo y zinc para una rotación trigo

Balance de nitrógeno, fósforo y zinc para una
rotación trigo-soja
Emilia Rivero1, Carlos Irurtia2, Roberto Michelena3, Marcelo Beltrán4
1
Instituto de Suelos, INTA Castelar erivero@cnia.inta.gov.ar
Instituto de Suelos, INTA Castelar cirurtia@cnia.inta.gov.ar
3
Instituto de Suelos, INTA Castelar rmichelena@cnia.inta.gov.ar
4
Instituto de Suelos, INTA Castelar mbeltran@cnia.inta.gov.ar (autor de contacto)
2
Balance de nutrientes móviles y poco móviles para una rotación trigo-soja de segunda en
siembra directa
Balance, nutrientes, trigo, soja
Balance, nutrients, wheat, soybean
RESUMEN
El balance de nutrientes esenciales para las plantas, depende de las entradas y salidas del
sistema en estudio. Smailing y Oenema 1998, propusieron un modelo denominado “black Box”
para realizar balances en cultivos agrícolas. Las principales entradas son la fertilización, la
mineralización de la materia orgánica, aportes por fijación biológica, aportes por
descomposición de rastrojos y deposición atmosférica; mientras que las principales salidas del
sistema se producen por exportación de nutrientes en grano, lixiviación y pérdidas debidas
procesos de erosión. Si las entradas son mayores a las salidas los balances son positivos, de
lo contrario son negativos. Los distintos sistemas de manejo han conducido a un desequilibrio
en el balance nutricional de los suelos debido a la alta tasa de nutrientes exportados a través
de las cosechas. El desequilibrio indujo a la aplicación de nutrientes bajo la forma de
fertilizantes minerales. El objetivo de este trabajo fue realizar un balance de nitrógeno (N),
fósforo (P) y Zinc (Zn) de una rotación trigo – soja de segunda en un haplustol éntico de la
provincia de Córdoba bajo siembra directa. Para tal motivo se midió la concentración de los
nutrientes en grano (exportación), rastrojo (aporte) y en el suelo. De los tres nutrientes
analizados, el P fue el único que tuvo un balance positivo debido a la alta fertilización recibida,
en cambio tanto el N como el Zn, tuvieron balances negativos luego de los dos años de
estudio.
SUMMARY
The balance of essential nutrients to plants depends on the inputs and outputs of the system
under study. Oenema Smailing and 1998, proposed a model called "Black Box" for balances in
agricultural crops. The principal entrances are fertilization, mineralization of organic matter,
inputs by biological fixation, decomposition of crop residue inputs and atmospheric deposition;
whereas the main outputs of the system are caused by nutrient export grain, leaching and
erosion losses. If the inputs are greater than outputs balances are positive, otherwise are
negative. Different crop systems have led to an imbalance in the nutrient balance of the soil due
to the high rate of nutrients exported through harvest. The imbalance led to the application of
nutrients in the form of mineral fertilizers. The aim of this work was to make balances of nitrogen
(N), phosphorus (P) and zinc (Zn) in a rotation of wheat and soybean in an Entic Haplustol soil
under no tillage system in the province of Cordoba. For this reason we measured the
concentration of nutrients in grain (export), stubble (input) and soil. Of the three nutrients
analyzed, P was the only one who had a positive balance due to the high fertilization, on the
other hand, both N and Zn, had negative balances after two years of study.
INTRODUCCIÓN
EL balance de nutrientes esenciales para las plantas, depende de las entradas
y salidas del sistema en estudio. Smailing y Oenema 1998, propusieron un
modelo denominado “black Box” para realizar balances en cultivos agrícolas.
Dentro de este modelo, las principales entradas son la fertilización, la
mineralización de la materia orgánica, aportes por fijación biológica, aportes por
descomposición de rastrojos y deposición atmosférica; mientras que las
principales salidas del sistema se producen por exportación de nutrientes en
grano, lixiviación y pérdidas debidas procesos de erosión. Si las entradas son
mayores a las salidas los balances son positivos, de lo contrario son negativos.
Los suelos con balances negativos debido a altas tasa de lixiviación se vuelven
cada vez más ácidos y pobres en nutrientes. Por otra parte cuando el balance
es positivo se pueden desarrollar suelos muy fértiles a causa de la continua
acumulación de nutrientes vegetales. Los distintos sistemas de manejo han
conducido a un desequilibrio en el balance nutricional de los suelos debido a la
alta tasa de nutrientes exportados a través de las cosechas. El desequilibrio
indujo a la aplicación de nutrientes bajo la forma de fertilizantes minerales.
El concepto de balances de nutrientes se amplía en el tiempo cuando se
considera una rotación determinada que incluye más de un cultivo o un ciclo
agrícola. Dados los beneficios que resultan de la rotación de cultivos, es de
importancia considerar un ciclo de rotación, y no simplemente un cultivo, al
definir los balances de nutrientes. Por otra parte, la dinámica de los nutrientes
en el sistema suelo-planta implica transformaciones que en muchas ocasiones
exceden el período de crecimiento de un cultivo, por ejemplo la residualidad de
fósforo (P). (García 2003)
De los nutrientes esenciales, el nitrógeno es considerado el más importante
para la producción vegetal por las cantidades requeridas por los cultivos y por
la frecuencia con que se observan deficiencias en suelos agrícolas; es así que
la agricultura de altos rendimientos depende del uso de fertilizantes
nitrogenados (García 1996). Los organismos vivos como las plantas
leguminosas no pueden utilizar directamente el nitrógeno que se encuentra en
la atmósfera en forma gaseosa, deben ser transformados previamente a
nitrógeno orgánico. No obstante existen ciertas bacterias simbióticas, algas y
otros organismos libres que pueden asimilar directamente este nitrógeno
gaseoso de la atmósfera, de esta forma convierten el N en otras formas
químicas (nitratos y amonio) asimilables por las plantas.
En el caso del fósforo es un nutriente poco móvil que se aplica comúnmente en
forma de fertilizante. El P es fundamental en el transporte de energía dentro de
la planta en forma de ATP. Cada cultivo tiene un umbral de respuesta
determinado, por ejemplo en el caso del cultivo de soja ese umbral es de 15
ppm.
Finalmente, el zinc es un micronutriente poco móvil que no es tenido en cuenta
generalmente en planteos de fertilización. Dentro de la planta actúa como
cofactor de varías enzimas por lo que tiene varias funciones metabólicas. En
los últimos años se han empezado a encontrar respuesta al agregado de este
nutriente, principalmente en suelos con bajos niveles de materia orgánica, se
toma como umbral de respuesta un valor de 1 ppm.
En el presente trabajo se aplica la metodología de caja negra para evaluar las
entradas y salidas de N, P y Zn en un sistema de siembra directa en un
Haplustol éntico (Córdoba).
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se realizó en un Haplustol éntico en la localidad de Bengolea
(provincia de Córdoba), desde noviembre/00 hasta diciembre/01.
Del lote estudiado se determinó una parcela representativa del mismo, de 50 m
x 50 m que tiene una historia previa de 12 años de SD en rotaciones maíztrigo-soja. Para el presente trabajo fueron considerados solo los cultivos de
soja y trigo debido al período de tiempo estudiado. El muestreo se realizó al
azar (D.C.A.= Diseño completamente aleatorizado) sobre la parcela obteniendo
tres muestras compuestas (con 15 submuestras cada una) para cada
profundidad de suelo estudiada.
El cultivo de soja Nidera 4657 inoculado fue sembrado en noviembre/00 y
cosechado en abril/01, con un rendimiento en grano de 3000 kg.ha-1,
aportando un rastrojo de 8850 kg/ha-1. A continuación (aproximadamente a
los 30 días desde la cosecha de soja) se sembró el cultivar de trigo Klein
Estrella (ciclo largo) en marzo/01. Al cual se fertilizó con un fertilizante líquido
(SOLFOS, Pasa S.A) a razón de 200 lts.ha-1. El rendimiento en grano de trigo
fue de 3.300kg.ha-1, aportando 7.360kg.ha-1 de rastrojo. Para conocer la
cantidad de los residuos de cosecha fue arrojado al azar con cinco repeticiones
un marco metálico de 1m x 1m. Para cuantificar el contenido de nitrógeno en
las muestras de rastrojo de cosecha y grano, componentes que integran el
balance de nitrógeno en el sistema soja- trigo, fue utilizada la metodología
Kjeldahl. Para determinar P y Zn se realizó una digestión con una mezcla de
ácido nítrico-perclórica y el P se determinó por colorimetría y el Zn por
absorción atómica.
Antes y al finalizar el ciclo de los cultivos fueron extraídas muestras
compuestas de suelo a 0-5cm, 5-10cm y 10-25cm de profundidad. Estas
muestras fueron secadas al aire, tamizadas y determinado el contenido N por el
método del micro-Kjeldahl. El P fue medido por el método de Bray y Kurtz y el
Zn extraído con DTPA y analizado por absorción atómica.
El análisis de los datos de entradas y salidas del nitrógeno al sistema fueron a
analizados por medio de la metodología según Smaling and Oenema, 1998.
RESULTADOS Y DISCUCIÓN
Los datos obtenidos a través del registro anual de las precipitaciones son de
suma importancia para la realización del balance de N, el total de
precipitaciones fue de 1114 mm.
El contenido inicial de nitrógeno en el suelo para las diferentes profundidades
es:
0 - 5 cm= 0.12 % N, 5 - 10 cm= 0.1 % N, 10- 25 cm= 0.08 % N
Según la ecuación de Wischmeier and Smith (1978) se calculó el contenido
total de N en el espesor de suelo considerado (0-25 cm) obteniendo el
siguiente resultado: 3170 kg.ha-1.
Durante el cultivo de soja las entradas de nitrógeno son de 153 kg.ha-1
teniendo en cuenta el aporte del rastrojo, de la fijación biológica y del aporte
atmosférico. Y las salidas son de
180.5 kg.ha-1 representados por las pérdidas de cosecha, erosión y lixiviación.
El balance de nitrógeno durante los seis meses del cultivo de soja fue negativo.
Las salidas del nutriente fueron mayores que las entradas. Durante el cultivo de
trigo las entradas de nitrógeno son de 98,92 kg.ha-1 teniendo en cuenta la
fertilización, el aporte del rastrojo y la atmosférica. Y las salidas son de 69,35
kg.ha-1 representados por las pérdidas de cosecha, erosión y lixiviación. El
balance de nitrógeno durante el cultivo de trigo fue positivo. Las salidas del
nutriente fueron menores que las entradas.
Los componentes de la entrada y salida del nutriente del sistema fueron
evaluados a través de diferentes autores, para establecer un criterio necesario
para la evaluación de los resultados obtenidos.
El balance de ambos cultivos indica la presencia de mayores fuentes de aporte
de nitrógeno que de salidas de este nutriente (diferencia de 2.07 kg.ha -1),
considerando que la erosión eólica e hídrica, están controladas, y sin
considerar las pérdidas por lixiviación.
El contenido final de nitrógeno en el suelo para las diferentes profundidades
consideradas es: 0-5 cm = 0.13 % N, 5-10 cm = 0.08 % N, 10-25 cm = 0.07 %
N
El total de nitrógeno final en el perfil de suelo analizado es de 2885,5 kg.ha -1
calculado a través de la ecuación de Wischmeier and Smith (1978, cit. por
Smaling and Oenema).
Analizando los contenidos de N iniciales y finales para cada profundidad, se
tiene que:
0-5 cm = el N aumentó 0.01 % (66 kg/ha); 5-10 cm = el N disminuyó 0.02 %
(142 kg/ha); 20-25 cm = el N disminuyó 0.01 % (208.5 kg/ha).
Por lo tanto, se perdieron 284.5 kg N/ha del suelo, causando una disminución
del nutriente en el perfil del suelo para futuros cultivos.
Este valor no coincide con el balance de N de los cultivos realizado
anteriormente, lo cual significa que la erosión no está controlada totalmente, y
que la lixiviación existe, y puede ser importante.
En los primeros 5 cm del suelo no hubo pérdidas del nutriente, lo que nos
indicaría que la erosión eólica e hídrica superficial, no son las causantes de la
pérdida de 285.4 kg. ha-1 en los 25 cm superiores del suelo. Las pérdidas
podrían haber sido causadas por lixiviación (probable para el tipo de suelo
estudiado), o simplemente, por ser el nitrógeno un elemento muy móvil se debe
tener en cuenta que puede encontrarse por debajo de los 25 cm, aún estando
disponible para la planta. Otro factor a tener en cuenta es el consumo de
nitratos por parte de las plantas durante su desarrollo, conformará otra salida
del N del sistema.
En el caso del P el balance fue positivo debido a la aplicación de P en forma de
fertilizante. Las entradas del sistema fueron la fertilización (71 kg/ha), el
potencial aporte de los rastrojos (11 Kg/ha) y la deposición atmosférica (0.6
kg/ha), en cambio las salidas del sistema fueron las producidas por la
exportación de nutrientes (30 Kg/ha) y las pérdidas por erosión (1,7 Kg/ha).
Otros autores también estimaron pérdidas de fósforo por erosión, como
Vázquez (2002) quien estimó a partir de los datos de Aimar, 1996 pérdidas de
suelo entre 11.6 – 16.8 Ton ha-1año-1 para suelos franco arenosos y arenosos
respectivamente. Michelena e Irurtia (1995) mencionaron pérdidas promedio de
27 ton ha-1 año-1 para Haplustoles énticos de la Provincia de La Pampa,
utilizando un índice parametrico basado en la ecuación de la erosión eólica.
Según Hepper et al., (1996) la pérdida de P vía eólica en la región pampeana
semiárida es de 6.2 – 9.0 kg ha-1año-1. Considerando que la SD produce una
disminución de la erosión eólica en un valor de 10% en relación a SC, el valor
de pérdida de P para el período de dos años sería 1.2 – 1.8 kg P.
Finalmente para el caso del Zn el balance fue negativo debido a que no hubo
un aporte por fertilización. La concentración de Zn en los rastrojos fue la única
entrada al sistema (240 gramos) y las salidas fueron lo exportado en grano
(270 gramos) y la pérdida estimada por erosión (1,5 gramos).
Los balances aportan información valiosa para cualquier región o sistema, ya
que ofrece una práctica comprensión entre entradas y salidas en la producción
de cultivos. Estos balances contienen muchas imprecisiones a nivel país o
región, y en el mejor de los casos funcionan como balances parciales ya que
resultaría imposible tener cifras exactas de todas las entradas y salidas según
Stewart, 2003.
Si bien el desarrollo de la agricultura ha conducido al desequilibrio en los
balances, particularmente para los estudios llevados a cabo en estos suelos, el
balance fue positivo para el elemento P y negativo para el caso del N y el Zn.
Los contenidos de P en el suelo final respecto al inicial fueron mayores (Tabla
1) como consecuencia de la aplicación de fertilizantes fosfatados en primer
término y la recuperación de los nutrientes contenidos en los rastrojos en
segundo término. El contenido de Zn fue menor al finalizar los dos años (Tabla
1), dado que las exportaciones a través de los granos fueron mayores que las
entradas al sistema al no recibir ningún fertilizante con Zn.
NUTRIENTES
INICIAL
FINAL
Fósforo
13 (kg/ha)
66 (kg/ha)
Zinc
0.3 (Kg/ha)
0.2 (kg/ha)
Tabla 1: balance de P y Zn en el suelo
DIFERENCIA
+ 53 (Kg/ha)
-0.1 (kg/ha)
CONCLUSIONES
A partir de los resultados obtenidos se pueden mencionar las siguientes
conclusiones:
● En la hipótesis se planteó que no existían deficiencias del nutriente en el
sistema agrícola elegido, pero la diferencia entre los análisis edafológicos
finales e iniciales reflejó la existencia de pérdida de N del suelo.

La lixiviación no debe ser considerada nula para elementos móviles como
el nitrógeno ya que puede llegar a ser relevante durante la realización del
balance nitrogenado.

El balance de P fue positivo, esta circunstancia se correspondió con el
elevado contenido de P en el suelo a través de dos años de cultivo.

El balance de Zn fue negativo, en este tipo de suelos, es previsible la
aparición de deficiencias más agudas considerando sus bajos contenidos.
BIBLIOGRAFÍA

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RESUMEN