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DIAGNÓSTICO PARA RECOMENDACIÓN DE FERTILIZACIÓN NITROGENADA EN CULTIVOS DE INTERÉS AGRONÓMICO

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Introducción El nitrógeno (N) es considerado el nutriente más importante para la producción vegetal debido a las cantidades requeridas por los cultivos y a la frecuencia con que se observan deficiencias en suelos agrícolas. Por lo tanto, la agricultura de altos rendimientos depende del uso de fertilizantes nitrogenados. El diagnóstico de las necesidades de N de los cultivos para alcanzar el máximo rendimiento biológico y/o económico a nivel específico de lote y/o zona de lote, contribuye a i) maximizar la eficiencia de uso del N aplicado y el retorno de la inversión, y ii) a reducir los impactos ambientales que se generan tanto con aplicaciones excesivas (contaminación del suelo, aire y agua) como con aplicaciones deficientes (degradación del suelo por disminución de las reservas naturales de N, fundamentalmente N orgánico). La importancia del N en la producción agrícola genera numerosas investigaciones y experimentaciones en la búsqueda de métodos de diagnóstico de la fertilidad nitrogenada para recomendaciones de fertilización. En general, los métodos de diagnóstico que pretenden predecir la probabilidad de respuesta a la fertilización nitrogenada se basan en la disponibilidad de N en suelo y/o en planta y el requerimiento previsto para un determinado nivel de rendimiento. Históricamente, las recomendaciones de N en el cinturón maicero norteamericano se han basado en el rendimiento objetivo y en créditos por el N abastecido por cultivos previos (leguminosas) y abonos orgánicos (estiércol) (Vitosh et al., 1996). Sin embargo, en los últimos años, se han desarrollado distintas metodologías que contribuyen a definir con mayor precisión la dosis de N necesaria para los cultivos (Blackmer et al, 1997; Sawyer y Nafziger, 2005).
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1
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
DIAGNÓSTICO PARA
RECOMENDAÇÃO DE
ADUBAÇÃO
NITROGENADA
EM CULTURAS DE
INTERESSE
AGRONÔMICO
1Diretor do Instituto de la Potasa y el Fósforo-INPOFOS Cono Sur (Oficina Regional PPI-
PPIC), Acassuso, Argentina. Telefone: (54) (011) 4798-9939, e-mail: fgarcia@inpofos.org
2University of Illinois, e-mail: daverede@uiuc.edu
Capítulo
6
Fernando O. Garcia
1
Inés C. Daverede
2
SUMMARY
DIAGNOSTIC TOOLS FOR RECOMMENDING NITROGEN
FERTILIZER APPLICATIONS IN AGRONOMICALLY
RELEVANT CROPS
The diagnosis of crop nitrogen (N) needs to reach maximum bio-
logical and/or economic yields to a. maximize applied N use efficiency and
investment return, and b. to reduce the environmental impact resulting from
excessive fertilizer applications (causing soil, water and air pollution) and/or
deficient applications (causing soil degradation). This paper summarizes the
main diagnosis methodologies or systems for wheat and corn crops, with
emphasis in research carried out in the Pampas region of Argentina. Balan-
ces of N, soil available N at planting or during the cropping season, soil N
mineralization indices, plant analysis, spectral and remote sensors, and
agronomic simulation models are discussed. The regional calibration of these
2Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
methodologies allows adjusting the variables to the local soil, climatic, and
management conditions. This process is essential to achieve an adequate
diagnosis for every field or field management zone.
RESUMO
O diagnóstico da necessidade de nitrogênio da cultura, visan-
do atingir o máximo rendimento biológico e econômico, contribui para:
a. maximizar a eficiência e o retorno do investimento e b. reduzir o impacto
ambiental proveniente de aplicações excessivas de fertilizantes (causando
contaminação do solo, da água e do ar) e/ou aplicações deficientes (contri-
buindo para a degradação do solo). Este artigo resume as metodologias ou
sistemas de diagnóstico para as culturas de trigo e milho, com ênfase nas
pesquisas realizadas na Região Pampeana da Argentina. Os modelos discu-
tidos incluem balanços de nitrogênio disponível no solo no plantio ou durante
o crescimento da cultura, índices de mineralização do solo, análises de plan-
ta, sensores remotos e espectrais, e modelos de simulação agronômica. A
calibração regional destas metodologias permite ajustar as variáveis às con-
dições edafoclimáticas e de manejo locais.
3
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
1. INTRODUCCIÓN
El nitrógeno (N) es considerado el nutriente más importante
para la producción vegetal debido a las cantidades reque-
ridas por los cultivos y a la frecuencia con que se observan
deficiencias en suelos agrícolas. Por lo tanto, la agricultura de altos rendi-
mientos depende del uso de fertilizantes nitrogenados. El diagnóstico de las
necesidades de N de los cultivos para alcanzar el máximo rendimiento bioló-
gico y/o económico a nivel especifico de lote y/o zona de lote, contribuye a
a. maximizar la eficiencia de uso del N aplicado y el retorno de la inversión,
y b. a reducir los impactos ambientales que se generan tanto con aplicaciones
excesivas (causando contaminación del suelo, aire y agua) como con aplica-
ciones deficientes (contribuyendo a degradación del suelo por disminución
de las reservas naturales de N, fundamentalmente N orgánico).
La importancia del N en la producción agrícola ha generado nu-
merosas investigaciones y experimentaciones en la búsqueda de métodos
de diagnóstico de la fertilidad nitrogenada para recomendaciones de ferti-
lización. En general, los métodos de diagnóstico que pretenden predecir la
probabilidad de respuesta a la fertilización nitrogenada se basan en la dis-
ponibilidad de N en suelo y/o en planta y el requerimiento previsto para un
determinado nivel de rendimiento.
Históricamente, las recomendaciones de N en el cinturón maicero
norteamericano se han basado en el rendimiento objetivo y en créditos por
el N abastecido por cultivos previos (leguminosas) y abonos orgánicos
(estiércol) (VITOSH et al., 1996). Sin embargo, en los últimos años, se han
desarrollado distintas metodologías que contribuyen a definir con mayor pre-
cisión la dosis de N necesaria para los cultivos (BLACKMER et al., 1997;
SAWYER y NAFZIGER, 2005).
En el caso de Brasil, las recomendaciones utilizadas se han basado
en la expectativa de rendimiento, el tenor de materia orgánica, la historia del
lote y la presencia de leguminosas previas (BULL y CANTARELLA, 1993;
CFS-RS/SC, 1997; CSBPT, 1998). A partir de la fuerte expansión de la
siembra directa y el uso de cultivos de cobertura, Amado y Mielniczuk
(2000) propusieron determinar las necesidades de N del cultivo de maíz
considerando los requerimientos del cultivo según el rendimiento esperado,
el aporte de N por mineralización del suelo y el N contenido en los residuos
del cultivo antecesor.
4Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
En este escrito se discuten brevemente los principales métodos de
diagnóstico de la fertilidad nitrogenada utilizados para cultivos de trigo y
maíz, con énfasis en los resultados obtenidos por diversos grupos de inves-
tigación en la región pampeana argentina. La región pampeana argentina
incluye las llanuras ubicadas en el centro-este del país, que presentan un
clima templado con precipitaciones que varían entre 700 y 1.200 mm anuales,
distribuidos principalmente en el período primavera-verano-otoño. Anual-
mente se cultivan unas 22-24 millones de ha, siendo la soja el principal cul-
tivo seguido por trigo, maíz, girasol y otros cereales de invierno (cebada,
centeno, y avena). La siembra directa es el principal sistema de manejo en
la zona y abarca aproximadamente 60-65% del área de cultivos (LOREN-
ZATTI y PERUZZI, 2006)1.
2. BALANCES DE NITRÓGENO
La metodología de balance de N responde a la evaluación de la
oferta de N por el suelo y la demanda por el cultivo (MEISINGER et al.,
1992). Un balance de N se define a partir de los procesos de ganancias,
pérdidas y transformaciones de N, estableciéndose límites en el espacio y el
tiempo para el sistema suelo-planta (MEISINGER, 1984; NEETESON,
1990). El balance general de N en el suelo para el ciclo de un cultivo anual
podría definirse según la siguiente ecuación:
Nf + Na + Nom + Nii = Np + Ng + Nl + Ne + Niin + Nif (Ecuación 1)
donde:
Nf = N aportado por el fertilizante;
Na = N aportado por fijación biológica y/o lluvias;
Nom = N orgánico mineralizado;
Nii = N inorgánico inicial;
Np = N absorbido por la planta;
Ng = N perdido en formas gaseosas (N2, N2O o NH3);
Nl = N perdido por lavado;
1LORENZATTI, S. y PERUZZI, D. Asociación Argentina de Productores en Siembra Directa-
AAPRESID. Comunicación personal, 2006.
5
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
Ne = N perdido por erosión;
Niin = N inorgánico inmovilizado;
Nif = N inorgánico final.
La formulación de este balance se puede utilizar para estimar las
necesidades de fertilización (Nf):
Nf = (Np + Ng + Nl + Ne + Niin + Nif) – (Na + Nom + Nii) (Ecuación 2)
La diferencia entre el N orgánico mineralizado (Nom) y el N
inorgánico inmovilizado (Niin) puede ser definida como N mineralizado neto
(Nmin). El Na no es significativo para cereales u otras no-leguminosas y el
Nif debe ser minimizado. La determinación de las pérdidas gaseosas y por
lavado es probablemente el mayor limitante para la generalización del uso
del balance de N como método de diagnóstico. La dificultad está dada fun-
damentalmente por la alta variabilidad espacial y temporal que se observan
en este tipo de pérdidas (PARKIN, 1984; FOLLET et al., 1991). Para faci-
litar el cálculo del balance, las pérdidas gaseosas, por lavado y por erosión
son estimadas como un porcentaje del N disponible como fertilizante, como
N inorgánico inicial y mineralizado durante el ciclo del cultivo, o simplemente
se estima una eficiencia media de uso de N disponible para la planta que
incluya estas pérdidas.
A partir de estas simplificaciones y considerando el balance sólo
para la parte aérea del cultivo, la Ecuación 2 resulta en:
Np – (E x Nmin) – (E x Nii)
E
donde:
Np = N absorbido por la planta;
E = fracción de N disponible recuperada en la parte aérea de la planta;
Nmin = N mineralizado (Nom – Niin);
Nii = N inorgánico inicial.
Para resolver esta ecuación podemos estimar Np a partir del
rendimiento esperado y una concentración de N en planta promedio. Los
requerimientos de N para trigo y maíz han sido estimados en 30 y 22 kg de
N por ton de grano producido, respectivamente (ECHEVERRÍA y SAINZ
Nf = (Ecuación 3)
6Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
ROZAS, 2005; GARCÍA y BERARDO, 2005). El Nii se puede determi-
nar por muestreo y análisis de suelo a la siembra del cultivo. El valor de
Nmin se puede aproximar a partir de información generada a nivel expe-
rimental (RICE y HAVLIN, 1994; ECHEVERRÍA y BERGONZI, 1995)
o estimar a partir del rendimiento de cultivos sin fertilizar (SCHEPERS y
MEISINGER, 1994).
El E, con valores generales estimados de 0,40-0,70, varía princi-
palmente con las condiciones climáticas, de suelo y de manejo. El valor E
debería ser distinto para cada fracción de N disponible (Nf, Nmin y Ni) ya
que la eficiencia de uso de N no es igual para todas estas fracciones. Para
Ni, E puede variar de 0,40 a 0,60. El valor de E para Nmin es mayor ya que
la mineralización es favorecida por condiciones de temperatura y humedad
que también favorecen el crecimiento y la absorción de N por parte de los
cultivos, estimándose un rango de 0,60 a 0,85 (MEISINGER, 1984). Para
Nf, el valor de E depende del tipo de fertilizante y el momento y forma de
aplicación, variando de 0,50, para aplicaciones pre-siembra de trigo, a 0,85,
en aplicaciones de fertilizante con agua de riego.
Como ejemplo, supongamos que se deben estimar las necesidades
de fertilización de un lote de maíz con un rendimiento objetivo de 8.000 kg
ha-1. Las necesidades de N para toda la parte aérea se estiman en 22 kg N
por cada 1.000 kg de grano (ECHEVERRÍA y SAINZ ROZAS, 2005). El
Nmin se estima en 150 kg ha-1 N. El Nii, determinado por análisis de N-
NO3- + N-NH4+ en el perfil, es de 60 kg ha-1 N. Como eficiencia promedio
de uso de N se estima un valor del 70% (E = 0,7). Reemplazando en la
Ecuación 3:
176 – (0,7 x 150) – (0,7 x 60)
0,7
Es decir que los requerimientos de fertilizante serían de 41 kg ha-1 N.
La utilización de balances de N para la formulación de
recomendaciones de fertilización, si bien es sostenida por una sólida base
teórica, está restringida por: a. la variabilidad de los rendimientos esperados
y los realmente alcanzados; b. la variabilidad de Ns a escala de lote; c. las
estimaciones de Nmin y d. las eficiencias de uso estimadas de las distintas
fracciones de N (FOLLET et al., 1991; RICE y HAVLIN, 1994).
Nf = = 41 kg ha-1 N
7
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
En la región pampeana argentina, se han calibrado balances sim-
plificados a escala zonal para trigo y maíz que incluyen la evaluación de
niveles de N disponible en pre-siembra, el manejo previo del lote, las
precipitaciones y el rendimiento objetivo (BARBERIS et al., 1983; BARBE-
RIS et al., 1985; NOVELLO et al., 1986; LOEWY, 1990; BERARDO, 1994).
La metodología oficial de recomendación de fertilización nitro-
genada en Inglaterra y Gales utiliza una versión modificada del balance de
N que incluye el requerimiento de N del cultivo a partir del rendimiento
objetivo, un índice de abastecimiento de N del suelo y un coeficiente de
eficiencia de uso del N del fertilizante (MAFF, 2000).
El trabajo de Amado y Mielniczuk (2000), en Rio Grande do Sul
(Brasil), plantea un balance parcial de N para cultivos de maíz bajo siembra
directa luego de cultivos de cobertura:
Nf = (NR – Nd) / Ef (Ecuación 4)
donde:
Nf = dosis de N a aplicar;
NR = requerimiento de N del cultivo;
Nd = oferta de N por mineralización del N orgánico del suelo y del N contenido
en los residuos del cultivo de cobertura antecesor;
Ef = eficiencia de uso del N del fertilizante.
3. DISPONIBILIDAD DE N EN EL SUELO
3.1. Pre-siembra
La evaluación del N disponible (N-NO3-) en pre-siembra constituye
una herramienta eficaz en el diagnóstico de la fertilización nitrogenada en
áreas subhúmedas o semiáridas; pero también ha demostrado su utilidad en
zonas húmedas bajo consideraciones especiales de suelo, manejo de cultivo y
profundidad de muestreo (HERGERT, 1987). La determinación de la dispo-
nibilidad de N como nitratos en pre-siembra ha sido frecuentemente utilizada
en trigo para caracterizar sitios deficientes y efectuar recomendaciones de
fertilización, por ejemplo en Canadá (FOWLER et al., 1989; CAMPBELL et
al., 1993) y Argentina (GONZÁLEZ MONTANER et al., 1991; GARCÍA et
al., 1998). Los umbrales críticos varían según las condiciones edafo-climáti-
8Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
cas, el rendimiento esperado del cultivo y el sistema de manejo, como se
observa para distintas zonas de la región pampeana argentina en la Tabla 1.
Tabla 1. Umbrales críticos de N disponible a la siembra (N-NO3- , 0-60 cm de profun-
didad) para trigo en distintas áreas de la región pampeana argentina con
distintos niveles de rendimiento objetivo.
Umbral crítico Rendimiento
N-NO3-objetivo
- - - - - - - (kg ha-1) - - - - - - - -
Sudeste de Buenos Aires 125 3.500 GONZÁLEZ MON-
TANER et al. (1991)
Serrana de Buenos Aires 110 4.000-4.500 GARCÍA et al. (1998)
Oeste de Buenos Aires 90 3.000 GONZÁLEZ MON-
TANER (com. pers.)
Centro-Sur de Santa Fe 70 2.500 GONZÁLEZ MON-
TANER (com. pers.)
Norte de Buenos Aires 100-140 3.500-4.000 SATORRE (com. pers.)
Sudeste de Buenos Aires 175 5.000-5.500 GONZÁLEZ MON-
TANER et al. (2003)
Sur de Santa Fe y Córdoba 100-150 3.200-4.400 BLANCO et al. (2004)
Area Fuente
La recomendación de fertilización nitrogenada con este método
se realiza estimando la cantidad de N a aplicar como la diferencia entre el
umbral crítico y la disponibilidad de N-NO3- determinada en pre-siembra:
Nf = UC – X (Ecuación 5)
donde:
Nf = cantidad de N a aplicar como fertilizante;
UC = umbral crítico de N disponible a la siembra;
X = cantidad de N-NO3- determinada en el suelo a 0-60 cm de profundidad.
Es importante tener en cuenta que los umbrales zonales indicados
en la Tabla 1 dependen del nivel de rendimiento objetivo. En el sudeste de
Buenos Aires, el umbral de 125 kg ha-1 N, determinado inicialmente para
rendimientos de 3.500-4.000 kg ha-1 (GONZÁLEZ MONTANER et al.,
1991), ha sido actualizado a 175 kg ha-1 N para niveles de rendimiento supe-
9
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
riores a los 5.000 kg ha-1 (ECHEVERRÍA et al., 2001; GONZÁLEZ MON-
TANER et al., 2003).
En maíz, esta metodología se utiliza en modelos predictivos en
algunas zonas de Estados Unidos (BUNDY et al., 1992), y en la región
pampeana argentina fue desarrollado a partir de la década del ’80 en el área
norte de Buenos Aires y centro de Santa Fe (SENIGAGLIESI et al., 1984;
BARBERIS et al., 1985; GAMBAUDO y FONTANETTO, 1996). Ruiz et
al. (1997) propusieron un esquema simplificado de decisión para la fertilización
nitrogenada basado en la disponibilidad inicial de N-NO3- (N del suelo + N
del fertilizante), pH del suelo y los años de agricultura continua (Figura 1).
La Figura 2 muestra la calibración de esta metodología para ensayos reali-
zados en 2000 y 2004 en Córdoba, Santa Fe y Buenos Aires. Evaluaciones
de resultados experimentales más recientes indican que disponibilidades de
N-NO3- en el suelo (0-60 cm) + N fertilizante de 150-170 kg ha-1 N, según
el potencial de rendimiento, maximizan el beneficio económico de la
fertilización nitrogenada (ALVAREZ et al., 2003; GARCÍA et al., 2005).
Figura 1. Esquema de decisión para la fertilización nitrogenada de maíz en el norte
de Buenos Aires y sur de Santa Fe desarrollado por la Cátedra de Cereales
(FAUBA) y las zonas CREA Sur de Santa Fe y Norte de Buenos Aires.
Fuente: RUIZ et al. (1997).
10 Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
Figura 2. Rendimiento de maíz en función de la disponibilidad de N a la siembra
(N suelo + N fertilizante), en ensayos realizados por diferentes grupos de
experimentación entre 2000 y 2004 en Córdoba, Santa Fe y Buenos Aires
(Argentina).
3.2. Durante el ciclo del cultivo
En trigo, en el sudeste de Buenos Aires, Echeverría et al. (2004)
reportaron umbrales entre 120 y 130 kg ha-1 N para rendimientos de
5.000-7.000 kg ha-1 en las campañas 2002 y 2003, con la determinación del
contenido de N-NO3- en el suelo (0-60 cm) durante el macollaje del trigo.
Esta determinación presentó una menor variación en los umbrales de
respuesta entre años y por efecto de variedades que el análisis de nitratos
en pre-siembra.
En Uruguay, el nivel de N-NO3- en el suelo (0-20 cm de profun-
didad) al estado de 2 macollos (Zadoks 2.2) (ZADOKS et al., 1974), se
utiliza junto con el nivel de N-NO3- en el suelo (0-20 cm de profundidad) a la
siembra para decidir la fertilización nitrogenada de cereales de invierno. En
cebada y trigo, también puede usarse el contenido de N en planta a fin de
macollaje, para verificar y corregir el suministro de N (BORDOLI y PER-
DOMO, 2005).
11
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
En maíz, el análisis de N-NO3- a 0-30 cm de profundidad al esta-
do de 5-6 hojas desarrolladas (V5-6) (RITCHIE et al., 1993) o pre-side-
dress soil nitrate test (PSNT) fue inicialmente desarrollado por Magdoff
et al. (1984) en el noreste de Estados Unidos. Este análisis se basa en el
monitoreo de la mineralización in situ y es un índice de la intensidad de
mineralización (MEISINGER et al., 1992). Para su utilización se asume
que la mayor parte del fertilizante nitrogenado será aplicado con el escardillo
(sidedress application) y que a la siembra del cultivo sólo se aplican
cantidades reducidas de N (menos de 50 kg ha-1 de N). Blackmer et al.
(1992) calibraron un análisis similar incluyendo sitios con aplicaciones de
N en pre-siembra (late-spring test) (BLACKMER et al., 1997). Los ni-
veles críticos por debajo de los cuales se observa respuesta a la fertilización
varían entre 18 y 25 mg kg-1 de N-NO3- (FOX et al., 1989; BINFORD et
al., 1992; MEISINGER et al., 1992; SIMS et al., 1995; BUNDY y AN-
DRASKI, 1995).
Las evaluaciones en distintas áreas de la región pampeana argen-
tina han mostrado resultados promisorios. En Entre Ríos, Melchiori et al.
(1996) encontraron niveles críticos de 17,4 mg kg-1 de N-NO3- en pre-
escardillada a la profundidad de 0-40 cm. Ferrari et al. (2000) y Bianchini et
al. (2005) reportaron niveles críticos de 18-20 mg kg-1 para la región pampeana
norte. En el sudeste bonaerense, los resultados obtenidos muestran que,
en general, se pueden esperar respuestas a la aplicación de N si el nivel de
N-NO3- es menor de 15-27 mg kg-1, dependiendo del nivel de rendimiento
alcanzado (SAINZ ROZAS et al., 2000). En maíz de secano, con rendi-
mientos promedio de 9.000 kg ha-1, los niveles críticos se ubicaron entre
15 y 17 mg kg-1 N-NO3- (GARCÍA et al., 1997; SAINZ ROZAS et al.,
2000) (Figura 3). Bajo condiciones de riego, con rendimientos de hasta
15.000 kg ha-1, los umbrales críticos se ubican entre 24 y 27 mg kg-1 (SAINZ
ROZAS et al., 2000).
Esta metodología puede complementar el diagnóstico inicial rea-
lizado a través del análisis de suelo pre-siembra (BORDOLI y PERDOMO,
2005), o a través del balance de N. En forma práctica, se ha determi-
nado que para alcanzar el nivel crítico (en mg kg-1) se necesita aplicar
de 8 a 12 kg ha-1 N para aumentar 1 mg kg-1 (BIANCHINI et al., 2005;
ECHEVERRÍA y SAINZ ROZAS, 2005).
12 Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
Figura 3. Rendimiento relativo de maíz en función del nivel de N-NO3- a 0-30 cm
de profundidad al estado de 5-6 hojas. Ensayos Unidad Integrada EEA
INTA-FCA Balcarce 1993-1996 (n = 42). La línea vertical indica N-NO3- =
18 ppm y la horizontal Rendimiento relativo = 0,95.
Fuente: GARCÍA et al. (1997).
4. INDICES DE MINERALIZACIÓN DE NITRÓGENO
Varios métodos de análisis de laboratorio han intentado predecir la
cantidad de N mineralizable durante el ciclo del cultivo, con el objetivo de
mejorar la estimación del Nmin en la Ecuación 3. Este es un gran desafío
debido a que la mineralización del N orgánico durante el ciclo del cultivo
depende de factores difíciles de controlar, como la temperatura y la humedad.
Entre los métodos desarrollados se encuentran las incubaciones
aeróbicas, anaeróbicas, y análisis químicos que intentan extraer el N más
lábil de la materia orgánica, simulando la cantidad de N mineralizada duran-
te el ciclo de un cultivo (Nmin). El método original de incubaciones aeróbicas
de 30 semanas para estimar el Nmin potencial en un suelo fue desarrollado
por Stanford y Smith (1972), y aunque se hayan encontrado buenas corre-
laciones con el Nmin a campo (CURTIN y McCALLUM, 2004), no resulta
práctico para la adopción rutinaria por parte de laboratorios comerciales.
Por otro lado, se han desarrollado métodos de incubaciones anaeróbicas
(Nan) de una semana que también han dado buenas correlaciones con el N
mineralizado en condiciones controladas (KEENEY y BREMNER, 1966;
13
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
DERSCH et al., 2003). Sin embargo, otros investigadores en Pennsylvania
(FOX y PIEKIELEK, 1984) y en Minnesota (THICKE et al., 1993) no han
encontrado que las incubaciones anaeróbicas se correlacionen con la
disponibilidad de N durante el desarrollo de cultivos a campo de maíz.
En el sudeste de la provincia de Buenos Aires, Calviño y Echeverría
(2003) encontraron que el método de incubación anaeróbica permitió sepa-
rar suelos donde el cultivo de maíz no respondió al agregado de N de suelos
donde respondió al N. Maíces en suelos con concentraciones de Nan supe-
riores a 48 mg kg-1 no mostraron respuestas al agregado de 60 kg ha-1 N,
mientras que concentraciones inferiores produjeron una gran variabilidad
en las respuestas, probablemente a causa de la diversidad de factores que
afectan la mineralización de N, como la accesibilidad de los microorganismos
al sustrato, calidad del mismo, humedad de suelo, ciclos de secado y hume-
decimiento y temperatura de suelo (CALVIÑO y ECHEVERRÍA, 2003).
Los suelos con índices superiores a 48 mg kg-1 habían estado bajo pasturas
recientemente (1 a 3 años). Como el Nan es un índice de mineralización
potencial del cultivo, podría complementarse bien con un análisis de N-NO3-
a la siembra o en V6, que reflejaría si se dieron las condiciones oportunas
para la mineralización de N durante el cultivo (ECHEVERRÍA y SAINZ
ROZAS, 2005).
Entre los análisis químicos se encuentran las extracciones de amonio
del suelo con ácidos, agua caliente o sales, métodos rápidos y precisos que
en algunos casos han dado buenas correlaciones con el N disponible duran-
te cultivos en condiciones controladas de agua y temperatura. Mengel et al.
(1999) observaron que el N amino extractable por medio de sales o
electroultrafiltración es el indicador que mejor predice el N potencialmente
mineralizable. Si bien estos métodos están disponibles hace más de 20 años,
nunca fueron adoptados en forma masiva por no poder dar resultados
confiables a campo (CURTIN y McCALLUM, 2004).
Recientemente, se ha desarrollado el Análisis de Nitrógeno en
Suelo de Illinois, o ISNT (KHAN et al., 2001), un método diseñado para
cuantificar el N lábil de una muestra mediante hidrólisis alcalina suave del
suelo, completándose en un día y requiriendo de baja tecnificación. El
ISNT está positivamente correlacionado con el N en forma de aminoazúcares
(r = 0,9), y Mulvaney et al. (2001) observaron que estos compuestos son
más fácilmente mineralizables que los aminoácidos. Khan et al. (2001) en-
14 Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
contraron que el maíz en Illinois no respondió al agregado de N cuando el
nivel de ISNT del suelo era mayor que el rango crítico de 225 a 235 mg kg-1
y que la respuesta fue positiva cuando el ISNT era menor que este rango
(Figura 4).
Figura 4. Relación entre el ISNT y la respuesta del maíz al agregado de fertilizante en
25 ensayos en Illinois (1990-1992). Porcentaje de respuesta = (rendimiento
del cultivo fertilizado – rendimiento del control no fertilizado)/rendimiento
del control no fertilizado.
Fuente: KHAN et al. (2001).
Muchos productores de Illinois ya han adoptado el ISNT y varios
laboratorios comerciales están ofreciendo el servicio de análisis. En Caroli-
na del Norte, Williams et al. (2005) observaron fuertes correlaciones entre
la dosis óptima económica de N y el ISNT. En el resto de los estados de
Estados Unidos, el ISNT no tuvo tan buenos resultados como en Illinois y,
por lo tanto, la determinación de N-NO3- en presiembra y el PSNT siguen
usándose en forma rutinaria. El ISNT es un estimador del N que se podrá
mineralizar durante el crecimiento del cultivo, pero no puede predecir la
15
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
cantidad de N inorgánico inmediatamente disponible en un momento puntual,
ya que la tasa de mineralización depende de factores como la humedad y la
temperatura. Por esta razón, la estructura espacial del ISNT es más fuerte
que la de nitratos, posibilitando la construcción y creación de mapas para el
uso de ISNT en aplicaciones variables de N (RUFFO et al., 2005). La
estabilidad del ISNT encontrada en el tiempo implicaría que los mapas
generados podrían ser utilizados en los modelos de diagnóstico de fertilización
durante varios años.
Resultados promisorios en Illinois generaron interés por analizar al
ISNT como método de diagnóstico para la fertilización nitrogenada de maíz
en la Argentina. El ISNT fue analizado en cuatro lotes en Santa Fe, donde
se condujeron ensayos de respuesta a la fertilización nitrogenada en maíz,
supervisados por J. González Montaner y M. DiNápoli. La respuesta al
agregado de aproximadamente 75 kg ha-1 N fue no significativa a niveles de
ISNT mayores a 210 mg kg-1, mientras que superó los 800 kg ha-1 en lotes
de niveles de ISNT menores a 210 mg kg-1 (Figura 5). Estos resultados
preliminares generaron alentadoras perspectivas para la utilización de este
test como método de diagnóstico para la fertilización nitrogenada.
Figura 5. Relación entre el ISNT y la respuesta del maíz al agregado de fertilizante en
4 ensayos supervisados por J. González Montaner y M. DiNápoli en Las
Rosas, Santa Fe (2002).
16 Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
En síntesis, los análisis rápidos de Nmin no han podido generali-
zarse para todas las condiciones agroecológicas. La materia orgánica es
una estructura muy compleja, y la disponibilidad de N inorgánico para el
cultivo está sujeta a muchos factores que afectan a los microorganismos
que llevan adelante la mineralización. Hasta ahora, los índices de mine-
ralización han servido para separar suelos con cultivos que responderán o
no responderán al agregado de fertilizante nitrogenado, pero son muy pocos
los casos donde se ha podido determinar el Nmin con exactitud.
5. ANÁLISIS DE PLANTA
Los análisis de planta presentan la ventaja, sobre los análisis de
suelo, de integrar los efectos de factores meteorológicos y edáficos sobre el
estado nutricional del cultivo (PAPASTYLIANOU y PUCKRIDGE, 1981).
Distintas metodologías de análisis de planta han sido utilizadas para determi-
nar las deficiencias nutricionales de trigo, maíz y otros cultivos.
5.1. Concentración de N total
El estado de nutrición nitrogenada ha sido evaluado a través de la
concentración de N en planta entera o en diferentes órganos (JONES, 1998).
Se determina un valor crítico calibrando la concentración de N en un órgano
determinado y en un estadío de crecimiento específico en función del
rendimiento relativo obtenido de datos provenientes de ensayos. El valor
óptimo o crítico es aquel que alcanza el 90-95% del rendimiento relativo
máximo. Este valor crítico se compara como un standard con el valor deter-
minado en la muestra a diagnosticar. Considerando las variaciones que se
pueden producir por efectos no relacionados con la nutrición del cultivo
(otros factores abióticos y bióticos), se suele usar un rango de suficiencia.
Para planta entera de trigo al estado de emergencia de la espiga
– Feekes 10.1 (LARGE, 1954), Zadoks 50 – el rango de suficiencia de
concentración de N sugerido es de 1,75-3,0% (WARD et al., 1973; JONES,
1998), mientras que para hojas superiores al inicio de floración (Feekes
10.5, Zadoks 65), el rango de suficiencia es de 3,0-3,3% (MALAVOLTA
et al., 1997).
La determinación de la concentración total de N al final del
macollaje en trigo (Zadoks 30 o Feekes 5) ha sido utilizada para determinar
17
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
deficiencias de N y necesidades de fertilización, con niveles críticos entre
3,5 y 3,95% (BAETHGEN y ALLEY, 1989; ROTH et al., 1989; VAUGHAN
et al., 1990). Esta metodología fue complementada con determinaciones de
número de macollos y disponibilidad de N-NO3- en suelo (0-90 cm) en Zadoks
25 para diseñar un programa de fertilización nitrogenada para el este de
Estados Unidos (SCHARF y ALLEY, 1993).
En maíz, se han reportado rangos de suficiencia de N en planta
entera al estado V3-V4 de 3,5-5,0% y de N en hoja de la espiga en floración
de 2,75-3,5% (VOSS, 1993). En la región pampeana argentina (AMBROGIO
et al., 2001; BIANCHINI et al., 2005), se han encontrado niveles críticos de
N en hoja de la espiga o inferior a la espiga en floración (estado R1) de
2,7-2,8%, coincidentes con los del rango considerado crítico por Voss (1993)
y otros autores de Estados Unidos. En determinaciones en grano de maíz,
se han reportado valores críticos de N total de 1,2-1,4% (UHART y
ECHEVERRÍA, 2002; BIANCHINI et al., 2005).
El uso de rangos de suficiencia está limitado por las variaciones en
concentración de N a medida que el cultivo crece. Las alternativas para N
son el uso de las curvas de dilución, que se presenta en la siguiente sección,
o del sistema integrado de diagnóstico y recomendación (DRIS) desarrollado
por Walworth y Sumner (1987). Este sistema utiliza relaciones entre
nutrientes en lugar de valores críticos para hacer el diagnóstico. En la
medida que la planta madura, los tejidos contienen mayor proporción de
materia seca que de humedad y nutrientes y, por consiguiente, al expresar
la concentración de nutrientes en función del contenido de materia seca
(MS), el valor decrece en el tiempo, por ejemplo, N(%) = 100N/MS. Sin
embargo, al usar las relaciones entre nutrientes, como ejemplo, N/P =
(100N/MS)/(100P/MS), se cancela la MS y la relación N/P se vuelve me-
nos dependiente de los cambios relativos en MS con la edad. La metodología
de DRIS requiere de la formulación de normas locales para los distintos
cultivos. La Tabla 2 muestra normas ya publicadas para maíz, soja, trigo,
alfalfa y girasol que pueden ser usadas como una primera aproximación.
En Argentina, Valenzuela y Ariño (2000) en Entre Ríos, y Goldman
et al. (2000) en Balcarce, Paraná y Rafaela, indican que los índices DRIS
identificaron adecuadamente los lotes deficientes en N, aunque en casos de
excesos de N, no consideraron el consumo de lujo de N, indicando desba-
lances con otros nutrientes.
18 Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
Tabla 2. Normas DRIS para N en maíz, soja, trigo, alfalfa y girasol.
Parámetro Maíz1Soja2Trigo3Alfalfa4Girasol5
N (%) 3,26 3,29
N/P 10,13 14,9 12,74 10,3 12,80
N/K 1,40 2,69 1,45 1,26 1,71
N/S 12,17 14,7
1 WALWORTH y SUMNER (1987); 2 BEVERLY et al. (1985); 3 SUMNER (1981);
4 ERICKSON et al. (1982); 5 GROVE y SUMNER (1982).
Fuente: adaptada de SUMNER (2001).
5.2. Curvas de dilución de nitrógeno
Entre las metodologías que utilizan la determinación de N total
en planta, las denominadas “curvas de dilución” permiten definir la
concentración crítica de N para cualquier estado de crecimiento según la
biomasa acumulada por el cultivo. La concentración crítica de N es definida
como la concentración de N mínima para que el cultivo alcance la tasa
máxima de crecimiento. Esta concentración crítica disminuye a medida que
los cultivos crecen por un efecto de dilución (GREENWOOD et al., 1990).
Concentraciones por debajo del nivel crítico producen un estrés de N y
tasas de crecimiento inferiores a la óptima. La intensidad del estrés se
cuantifica a través de un índice de estrés de N (IEN) que relaciona la
concentración de N actual y la concentración crítica. El IEN no está relacio-
nado linealmente con el rendimiento ya que los efectos del estrés no sólo
dependen de su intensidad sino también del momento del ciclo del cultivo en
que se produce.
Para trigo, Justes et al. (1994) establecieron la siguiente relación
entre la concentración crítica de N y la biomasa acumulada:
CCN = 5,3 B-0,44 (Ecuación 6)
donde CCN es la concentración crítica de N y B es la biomasa acumulada.
La CCN, según Justes et al. (1994), se ubica por arriba de la
estimada para ensayos realizados en Balcarce (Buenos Aires) en 1997 y
1998 (Figura 6). En estos ensayos, los sitios sin respuesta (SR) se diferencian
claramente de los sitios con respuesta (CR).
19
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
Figura 6. Concentración de N en función de la cantidad de biomasa aérea acumula-
da en trigo. Se indican la curva según Justes et al. (1994) (Ecuación 5) y
datos de ensayos realizados en Balcarce (Buenos Aires) en 1997 y 1998,
con el respectivo ajuste para los sitios sin respuesta a N (SR), condiciones
sin limitación de N (CCN = 6,47 B-0,68; R2 = 0,93). CR indica sitios con
respuesta a N.
Para maíz, Uhart y Andrade (1996) obtuvieron una única ecuación
de ajuste entre concentración de N en materia seca aérea y peso seco para
datos de diferentes híbridos de maíz de varias regiones del mundo:
CCN = 4,1 B-0,42 R2 = 0,91 (Ecuación 7)
5.3. Concentración de nitratos en base de tallos
Este método involucra la determinación de la concentración de
nitratos (NO3-) en un extracto de la base del tallo principal (NBT)
(GONZÁLEZ MONTANER et al., 1987; JUSTES et al., 1997). En trigo, el
extracto se obtiene por prensado de unas 60 bases del pseudotallo (vainas
de hojas en estado de macollaje) por muestra. El NBT no refleja el flujo de
absorción instantánea de nitratos, sino que representa un valor integrado del
flujo de exportación de nitratos desde la raíz hacia los tallos durante los días
20 Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
precedentes a la determinación (JUSTES et al., 1997). El nivel crítico de
NBT debajo del cual el N es limitante para el cultivo varía según el estado
de desarrollo del cultivo, la densidad de plantas y la condición edafo-climá-
tica por lo cual se requieren calibraciones locales. En Francia, se han indica-
do niveles críticos de 1.500 a 2.300 mg L-1 de NO3-.
Como este método no puede ser utilizado para efectuar reco-
mendaciones de fertilización, se lo combinó con un método de balance de N
conformando el método Jubil® (JUSTES et al., 1994; JUSTES et al., 1997).
Básicamente, los pasos involucrados en el método Jubil® son los siguientes:
a. Cálculo de las necesidades de N según el balance de N;
b. Aplicación de una cantidad reducida de fertilizante nitrogenado
en macollaje (Feekes 3) y el resto a “espiga 1 cm” (Feekes 5);
c. Determinación de NBT durante la elongación del tallo (Feekes
6 a 8-9); y
d. Una última aplicación de N si el nivel de NBT es inferior al
nivel crítico.
Una alternativa para la determinación de NBT es el análisis del
contenido de N-NO3- en pseudotallos al estado de macollaje pero en base
seca (PAPASTYLIANOU y PUCKRIDGE, 1983). En Argentina, Vigliezzi
et al. (1996) encontraron umbrales de 4,47 g kg-1 de N-NO3- y 1,25 g kg-1
de N-NO3- en pseudotallos de trigo para los estados apicales de “doble
arruga” y “espiguilla terminal”, respectivamente, con esta metodología.
En maíz, la determinación de NBT permite evaluar la nutrición
nitrogenada del cultivo en distintos estados de desarrollo, con la posibilidad,
en estados tempranos como V5-7, de realizar un muestreo y análisis rápido
y corregir inmediatamente la potencial deficiencia nitrogenada. Los resulta-
dos obtenidos con concentración de nitratos en savia al estado V4-6, en el
sur de Santa Fe por González Montaner y Di Napoli (1997) indican un nivel
crítico de 4.500 mg L-1. Sin embargo, trabajando en el sur de Santa Fe y
norte de Buenos Aires, Ferrari et al. (2001) encontraron un nivel crítico de
1.439 mg L-1 de NO3 para alcanzar el 90% del rendimiento máximo.
Trabajos realizados en el sudeste de Buenos Aires mostraron ni-
veles críticos variables entre años y ensayos de 1.200-2.400 mg L-1 de NO3
(SAINZ ROZAS et al., 2001). GARCÍA et al. (2005) reportaron un nivel
crítico de 2.000 mg L-1 de NO3 para alcanzar el 90% del rendimiento máxi-
21
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
mo en ensayos realizados en el sur de Santa Fe y Córdoba. La elevada
variabilidad observada en los umbrales críticos ha sido adjudicada funda-
mentalmente a diferencias en el manejo del cultivo y la humedad del suelo y
radiación incidente, y limita el uso de la metodología a aquellos ambientes en
los que se disponga de calibraciones locales actualizadas.
Las determinaciones sobre base seca en madurez fisiológica de
maíz (R6) se indican como una alternativa para detectar cultivos que han
recibido una oferta excesiva de N. Cuando el abastecimiento de N es sufi-
ciente, los nitratos tienden a acumularse en la base de los tallos al final de la
estación de crecimiento (BLACKMER et al., 1992). La concentración de
NO3- incrementa linealmente con dosis de fertilización superiores a la óptima,
lo cual permite distinguir situaciones en las cuales la dosis aplicada fue
excesiva (VARVEL et al., 1997). Concentraciones de 400-800 mg kg-1 han
sido reportadas como suficientes para alcanzar rendimientos relativos de
90% del máximo (BINFORD et al., 1992; SAINZ ROZAS et al., 2001;
BIANCHINI et al., 2005).
6. SENSORES ESPECTRALES Y SENSORES REMOTOS
6.1. Medidor de clorofila (Indice de verdor)
El medidor de clorofila Minolta SPAD 502® constituye una alter-
nativa para el monitoreo del status de N, a través de la cuantificación no
destructiva del verdor de la hoja. El SPAD determina la trasmitancia de luz
de la hoja a longitudes de onda de 650 y 940 nm. La longitud de onda larga
es la referencia y tiene en cuenta factores relacionados al espesor de la hoja
y su humedad, mientras que la trasmitancia a la longitud de onda corta de-
termina una medida relativa del contenido de clorofila (BLACKMER y
SCHEPERS, 1995). La lógica del medidor de clorofila se basa en las
estrechas relaciones positivas que existen entre la intensidad del color verde
de la hoja o índice de verdor (IV) y el contenido de clorofila de la misma, y
entre éstas y la concentración de N en hoja. Al ser un método rápido, no
destructivo y fácil de utilizar, permite realizar muestreos frecuentes y explo-
rar en mayor medida la variabilidad en un sitio comparado con otros méto-
dos. Sin embargo, presenta el inconveniente de que el IV es afectado por
numerosos factores como genotipos, estados de crecimiento, otros nutrien-
tes, enfermedades o ataques de insectos, y condiciones ambientales como
22 Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
humedad y temperatura al momento de la medición. Numerosos estudios
han demostrado variaciones del IV generadas por distintos genotipos de una
misma especie, entre estados de crecimiento, independientemente de la
aplicación de N, y por la disponibilidad hídrica (SCHEPERS et al., 1992;
STRADA y ECHEVERRÍA, 1998; LEÓN et al., 2001; GANDRUP et al.,
2004). Por lo tanto, se puede afirmar que no existe un valor de IV crítico
único que indique suficiencia de N en todos los cultivos, sitios, años y con-
diciones ambientales. Debido a esto, y para minimizar la influencia causada
por los factores mencionados, se recomienda calibrar las lecturas SPAD
estableciendo áreas de referencia con exceso de N para lograr una concen-
tración máxima de clorofila en las hojas. A partir de las lecturas de IV en las
áreas de referencia sin limitación de N, se estima un índice de suficiencia de
N (ISN), que surge del cociente entre el IV del sector del lote o parcela a
caracterizar y el IV del área sin limitación de N.
En trigo, el IV y el ISN diferencian las situaciones de deficiencia
de N y se relacionan más estrechamente con los rendimientos a partir de fin
de macollaje (Feekes 5 o Zadoks 30) en adelante (Figura 7 y Tabla 3) (FOX
et al., 1994; PELTONEN et al., 1995; GANDRUP et al., 2004).
En maíz, la sensibilidad de las mediciones no es lo suficientemente
elevada al estado de 5-6 hojas desarrolladas para diferenciar niveles
contrastantes de disponibilidad de N (BLACKMER y SCHEPERS, 1995;
SAINZ ROZAS y ECHEVERRÍA, 1998; FERRARI et al., 2000; URRI-
CARRIET y ZUBILLAGA, 2001). En estados más avanzados del ciclo
(15 días pre-floración, floración y 15 días post-floración), los valores del
índice de suficiencia de N (ISN = IV Testigo/IV Fertilizado) oscilaron entre
0,97-0,98 para lograr el 95% del rendimiento máximo del cultivo (SAINZ
ROZAS y ECHEVERRÍA, 1998). En ambientes controlados de alta
producción, Argenta et al. (2002, 2004) encontraron relaciones significati-
vas entre el IV y los rendimientos de maíz aún en estados vegetativos, pero
con una mayor variabilidad. Se puede concluir que esta metodología presenta
mejores posibilidades de uso en estados avanzados, por lo cual se adapta
mejor a planteos de maíz bajo riego.
6.2. Sensores remotos
Hay un creciente interés por desarrollar sistemas precisos y
confiables de detección de las necesidades de N en el cultivo con el fin de
23
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
Figura 7. Evolución del índice de verdor (IV) en un ensayo realizado en Balcarce,
Buenos Aires, durante el ciclo del cultivo de trigo 1997/98, para los
tratamientos con 0 (N0), 30 (N30), 60 (N60), 90 (N90), 120 (N120) y 180
(N180) kg ha-1 N. Se indican los estados de desarrollo según Zadoks et al.
(1974).
Fuente: GANDRUP et al. (2004).
eficientizar la producción de granos y minimizar el impacto de excesos de N
sobre el medioambiente. Los sensores remotos sirven para obtener
información sobre un objeto sin entrar en contacto con el mismo, y en agri-
cultura se han usado, por ejemplo, para identificar cultivos, monitorear plagas
y enfermedades, y efectuar censos agrícola-ganaderos.
Las imágenes aéreas y satelitales proporcionan información sobre
el contenido de clorofila del cultivo (cantidad de reflexión de rojo y verde), y
sobre la cantidad de vegetación viviente (cantidad de reflexión del infrarrojo
cercano). Como la mayoría del N está contenido en la clorofila, hay una
estrecha relación entre el N en la hoja y el contenido de clorofila de la
misma. Las plataformas de imágenes aéreas, como las satelitales, proveen
información sobre los cultivos, pero su baja resolución (20 m aproximada-
mente) y su dependencia de cielos descubiertos disminuyen la precisión de
la información aportada. Por otro lado, la traducción de la información espa-
cialmente variable contenida en las imágenes (intensidad y colores del suelo
24 Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
Tabla 3. Relación entre el índice de verdor (IV) y el índice de suficiencia de N (ISN) en distintos estados de desarrollo del
cultivo con el rendimiento en grano (Rto) para dos ensayos realizados en Balcarce, Buenos Aires. Se indican los
estados de desarrollo según ZADOKS et al. (1974).
Estado IV ISN
Ecuación de regresión R2Ecuación de regresión R2
Z 20 Rto = -55,5x2 + 4969x - 104632 0,59 Rto = -162680x2 + 326318x - 157396 0,28
Z 32 Rto = -33,7x2 + 2896x - 55857 0,68 Rto = - 57860x2 + 116442x - 52257 0,70
Z 50 Rto = -21,6x2 + 1750x - 28864 0,84 Rto = - 37217x2 + 72560x - 28805 0,84
Z 65 Rto = -24,0x2 + 1959x - 33357 0,71 Rto = - 40850x2 + 78639x - 31323 0,76
Z 73 Rto = -14,5x2 + 1131x - 15542 0,81 Rto = - 24005x2 + 46981x - 16434 0,80
Fuente: GANDRUP et al. (2004).
25
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
y cultivo), a las recomendaciones de manejo de cultivo requiere de consi-
derable experiencia y habilidad. El contenido de clorofila en hojas depende
de otros factores más allá del N, y por lo tanto es necesario asegurarse a
campo que no haya otra limitante antes de hacer un diagnóstico. En el caso
del maíz, por ejemplo, la deficiencia de N es la causa más frecuente de
clorosis, seguida de ciertos micronutrientes cuando el pH del suelo es elevado.
En general, los sensores de cultivos combinan diferentes anchos
de banda para representar un índice sensible al parámetro que se está
evaluando. Por ejemplo, el índice normalizado de diferencias de vegetación
(NDVI) se creó para evaluar el índice de área foliar y se representa como
NDVI = (NIR - rojo)/(NIR + rojo). Otro índice denominado Verde NDVI =
(NIR – verde)/(NIR + verde) es útil cuando el índice de área foliar (IAF) es
superior a ~ 2,5 (SCHEPERS, 2002). Esencialmente, la reflexión verde es
más indicativa del status de N en cultivo cuando hay suficiente material
vegetativo para absorber una mayor parte de la luz roja (vía fotosíntesis).
En un trabajo conducido en Argentina, Urricarriet y Zubillaga (2001)
demostraron la utilidad de las fotos aéreas para diferenciar sitios con distin-
tas disponibilidades de N en maíz al estado de grano pastoso (R4). En otro
experimento conducido en Nebraska (Estados Unidos), Osborne et al. (2004)
usaron imágenes multiespectrales aéreas para estimar rendimientos y
deficiencias nutritivas en maíz, y observaron que el índice Verde NDVI fue
el que tuvo la mayor correlación (r = 0,83) con la biomasa vegetal en V5-V7,
y con la concentración de N en planta de V14-R1 (r = 0,73).
Con la llegada de la agricultura de precisión, surgió la necesidad
de desarrollar instrumentos que sincronicen la demanda de N por parte del
cultivo con la aplicación del fertilizante. Con este fin, se han desarrollado
sensores terrestres montados en tractores o pulverizadoras de alto despeje
que proveen datos de reflexión del cultivo en tiempo real. Varios trabajos
realizados en Oklahoma (Estados Unidos) y México por Raun et al. (2001)
demostraron que los niveles de rendimiento pueden predecirse a partir de
mediciones NDVI que se realizan en el trigo de invierno en la mitad de
campaña. Más adelante, los mismos investigadores encontraron que la lectura
NDVI de un sensor (GreenSeeker®; N Tech Industries, Inc.) tomada entre
el estadío de crecimiento Feekes 5 a 7 (primer a segundo nudo), dividida por
la cantidad de días desde la siembra hasta la medición, tuvo una buena
predicción del rendimiento real. Los días fueron contados como Grados Día
26 Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
de Crecimiento [GDD; (Tmin + Tmax)/2 – 4,4°C] que fueran superiores a
0. Esta metodología pudo predecir los rendimientos reales en lotes de distin-
tas condiciones, como momento de siembra, precipitaciones, y momento de
las mediciones (Figura 8).
Figura 8. Relación entre el INSEY (rendimiento calculado en la mitad de la campaña)
o NDVI dividido por la cantidad de días desde la siembra hasta la medición
(donde GDD > 0), y el rendimiento real del grano de trigo. La línea de
puntos es igual a la línea sólida + 1 desviación estándar, para reflejar mejor
el “rendimiento potencial” o el borde externo de las observaciones.
Fuente: RAUN et al. (2004).
El próximo paso fue el desarrollo de un método para calcular las
dosis de fertilizante nitrogenado a aplicar en la mitad de la campaña. El
método consta de tres pasos (RAUN et al., 2002; MULLEN et al., 2003):
• Determinar un índice normalizado de diferencias de vegetación
(NDVI ) que estima el rendimiento potencial del cultivo;
• Estimar el índice de respuesta a N como el cociente entre el NDVI
para una franja sin limitaciones de N y el NDVI del lote bajo estudio; y
27
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
• Determinar la cantidad de N a aplicar a través de un algoritmo
que incluye el rendimiento potencial estimado del lote, el índice de respuesta
a N, y un factor de eficiencia de uso de N aplicado.
Numerosos ensayos a campo han demostrado la validez del
algoritmo y el buen desempeño de los sensores y su adaptación a sistemas
de aplicación con dosis variables. Al mismo tiempo, se desarrollaron mode-
los de predicción de rendimiento para otros cultivos como maíz y pasto ber-
muda (RAUN et al., 2004).
En maíz, Melchiori et al. (2001) compararon aplicaciones de N
uniformes y variables utilizando el N-Sensor® de Hydro. El N-Sensor reali-
za mediciones de reflectancia de la canopia y prescribe dosis de aplicación
variable de N en tiempo real. El manejo sitio específico permitió obtener
mayores rendimientos que el manejo de dosis uniformes y, a igual dosis de
aplicación, mejoró la eficiencia de uso del N aplicado (kg de maíz por kg de
N). EEA INTA Paraná y AAPRESID están evaluando actualmente los
sensores Crop Circle® de Holland Scientific y GreenSeeker®, recientemente
desarrollados en Nebraska y Oklahoma (Estados Unidos), respectivamente
(MELCHIORI, 2006)1. En Nebraska, Solari et al. (2005) midieron el alcan-
ce de la luz emitida por estos dos sensores en maíz mediante defoliaciones
desde la base o desde la punta de la planta, y observaron que los sensores no
penetran más allá de 5 a 6 hojas de la planta, que las mediciones de los
sensores son proporcionales a la biomasa del maíz, y que ambos sensores
diferenciaron bien las plantas con alta y baja disponibilidad de N.
Los sensores de cultivos, si bien todavía se encuentran en la etapa
de experimentación, podrían ser una herramienta útil y económica en la
aplicación variada de N en tiempo real.
7. MODELOS DE SIMULACIÓN AGRONÓMICA (MSA)
Los MSA constituyen una herramienta muy promisoria para el
manejo eficiente del N en el sistema suelo-planta ya que integran los factores
de suelo, clima y manejo que afectan la dinámica de N y el crecimiento y
rendimiento del cultivo. Los MSA permiten diagnosticar situaciones de
deficiencia de N del cultivo y generan información sobre las probabilidades
1MELCHIORI, R. EEA INTA Parana, Entre Rios, Argentina. Comunicación personal, 2006.
28 Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
de respuesta a dosis y momentos de aplicación de N para el mismo escenario.
Existe abundante literatura sobre los MSA y trabajos en los cuales se desta-
ca su utilización para el diagnóstico de deficiencias de N y la recomendación
de fertilización (SMITH et al., 1996; JEUFFROY y RECOUS, 1997; GON-
ZÁLEZ MONTANER y Di NAPOLI, 1997; MADDONI, 1997; de WIL-
LINGEN, 2001; SATORRE et al., 2001).
El trabajo desarrollado por Satorre et al. (2001) permitió generar
el software Triguero (FAUBA-AACREA, 2005), un sistema interactivo para
apoyar la toma de decisiones sobre el manejo del cultivo de trigo en la región
pampeana argentina de acuerdo a las condiciones de clima, suelo, cultivar y
disponibilidad hídrica inicial. La Figura 9 muestra una salida del software en
la que se simulan rendimientos, promedios para una serie histórica climática,
suelo y agua a la siembra determinados, con distintas disponibilidades iniciales
de N. A partir de esta información, se pueden estimar las necesidades de
aplicación de N para una determinada respuesta en rendimiento y generar
una recomendación de fertilización.
Figura 9. Rendimiento simulado de trigo para tres variedades en función de la
disponibilidad de N a la siembra en un suelo Serie Bragado con dispo-
nibilidad de agua a la siembra a capacidad de campo para una seria climá-
tica de la localidad de 9 de Julio (Buenos Aires). Rendimientos simulados
con el software Triguero desarrollado por la Facultad de Agronomía
(Universidad de Buenos Aires) y AACREA.
Fuente: SATORRE et al. (2001).
29
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
En maíz, la Cátedra de Cereales de la FAUBA y las zonas CREA
Norte de Buenos Aires y Sur de Santa Fe desarrollaron las “Bases para
decidir la fertilización nitrogenada del maíz en el norte de Buenos Aires”
(SATORRE y MERCAU, 2001), utilizando una versión revisada del mo-
delo GECER. Este modelo se calibró y validó a través de numerosos
ensayos en el norte de Buenos Aires y sur de Santa Fe (RUIZ et al., 1997;
MERCAU et al., 2001). La versión revisada del modelo GECER permite
plantear escenarios que incluyen distintas localidades, series climáticas,
series de suelo, niveles de materia orgánica, perfiles de humedad a la
siembra, e híbridos de maíz. El criterio de diagnóstico se basa en la
disponibilidad inicial de N-NO3- a una profundidad de 60 cm para cada
combinación de localidad, suelo e híbrido. A partir del nivel de N disponible
a la siembra se puede:
a. Predecir el rendimiento para distintos escenarios climáticos;
b. Predecir la cantidad de fertilizante que será necesario aplicar
para alcanzar un determinado rendimiento objetivo; y
c. Evaluar el riesgo económico asociado a la opción de manejo
seleccionada.
La Figura 10 muestra el esquema de decisión para la localidad
de Junín (Buenos Aires), suelo Serie Santa Isabel e híbrido DK752. Las
figuras superiores indican la relación entre la disponibilidad inicial de N
por hectárea (N de nitratos y amonio a 0-60 cm más el N agregado en el
fertilizante) y el rendimiento del cultivo para situaciones de baja (izquierda)
y alta materia orgánica (derecha). La línea llena central indica el
rendimiento medio esperado y las líneas punteadas superior e inferior
representan el 80% y el 20% de probabilidad de obtener rendimientos
inferiores a esos valores. La banda encerrada por las líneas punteadas
incluye los posibles rendimientos que ocurrirían para cada nivel de N en
tres de cada cinco años. Dentro de la figura se agrega la ecuación que
ajusta a cada curva. Las figuras inferiores representan la distribución de
probabilidad acumulada de rendimientos en cuatro planteos de manejo
nutricional (hasta 85, 110, 135 y 160 kg de N disponible por hectárea) para
los dos contenidos de materia orgánica. Cada curva representa, en cada
planteo, la probabilidad de obtener rendimientos iguales o inferiores a cada
valor. Esta figura permite estimar de manera más precisa el riesgo asociado
a la decisión tomada.
30 Nitrogênio e Enxofre na Agricultura Brasileira
Figura 10. Relación entre el rendimiento de maíz y la disponibilidad de N-NO3- a
0-60 cm con el 20, 50 y 80% de probabilidad (figuras superiores) y
distribución de probabilidad acumulada de rendimientos para cuatro
planteos de disponibilidad inicial de N (figuras inferiores). Modelo
GECER, Localidad Junin, Serie Santa Isabel, Híbrido DK752. Informa-
ción Convenio Cátedra de Cereales (FAUBA)-CREA Zonas Norte de
Buenos Aires y Sur de Santa Fe.
Fuente: SATORRE y MERCAU (2001).
31
Diagnóstico para Recomendação de Adubação...
8. COMENTARIOS FINALES
El diagnóstico de las necesidades de fertilización nitrogenada es
un aspecto esencial para alcanzar elevadas eficiencias de uso de N en los
sistemas de producción. Las metodologías descriptas en este escrito pre-
sentan diferentes alternativas para cultivos de grano, y su mayor o menor
utilidad dependerá de la disponibilidad de calibraciones locales o zonales. La
calibración local o zonal permite ajustar las variables a las condiciones
edáficas, climáticas y de manejo de suelo y de cultivo propias, y es
imprescindible para lograr un diagnóstico adecuado para cada lote o zona de
manejo.
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Article
Full-text available
Se realizó un ensayo para evaluar el comportamiento productivo del pasto Cuba OM-22, en Santa Cruz, Guanacaste, localidad situada a 54 msnm, con una precipitación anual de 1834 mm. Se evaluó la producción de biomasa verde y seca, el contenido y la producción de proteína cruda por hectárea y el contenido de macronutrientes y micronutrientes del Cuba OM-22 sometido a cuatro dosis de nitrógeno, con cortes a los de 56 días: 50, 100, 150 y 200 kg N ha-1. El rendimiento de biomasa seca varió con las dosis de N aplicado, lo cual produjo 6,7 t, 8,5 t, 10,9 t y 11,3 t MS.ha-1 corte-1, la tasa de crecimiento de biomasa presentó valores de 120 kg, 152 kg, 195 kg y 201 kg MS ha-1 día-1, la producción de proteína cruda por hectárea fue de 459 kg, 751 kg, 1180 kg y 1459 kg PC ha-1 corte-1, con la aplicación de 50 kg, 100 kg, 150 kg y 200 kg N ha-1 corte-1 respectivamente. Todos los nutrientes se presentaron en cantidades adecuadas para la salud y producción animal, con la excepción del potasio (K), que mostró valores superiores a 3,0% de la materia seca, con las dosis de 150 y 200 kg N ha-1 corte-1. Se recomienda aplicar al pasto Cuba OM-22, 150 kg N ha-1 por corte de 56 días.
Technical Report
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En las regiones semiárida y subhúmeda con suelos de texturas gruesas y bajos niveles de materia orgánica, no existe información disponible sobre la mineralización del nitrógeno proveniente de la descomposición de los residuos y de la materia orgánica del suelo para la aplicación del método de balance de nitrógeno como una herramienta en la recomendación de fertilizantes.
Chapter
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Crop production and fertilizer use has steadily increased in Argentina in the last 18 years; however, nutrient balances are still negative. Best management practices for fertilizer use (FBMP) include the selection of the right source to be applied, using the right rate at the right time, and in the right place. This paper summarizes the main FBMP in cropping systems of annual crop rotations in the Pampas region of Argentina. Soil testing is the main tool to determine right rates of nitrogen (N) and phosphorus (P) in wheat, maize, soybean, and sunflower. Sulfur (S) responses are predicted mainly from field history and management. Urea, CAN or UAN, on surface-before planting, at planting or at tillering have shown similar efficiencies in wheat, however in maize, differences in N use efficiency among N fertilizers have been observed under surface applications, especially at V5-6 as compared to planting applications. Phosphorus fertilization is generally carried out at planting, banding the fertilizer, and the most common P fertilizers (DAP, MAP, TSP or SSP) present similar P use efficiencies. Sulfur fertilizer sources have shown similar S use efficiencies. Gypsum is the most common S source, and its efficiency highly depends on particle size. Research in the Pampas has shown high residual effects of P and S applications. These residual effects may be managed to improve and/or maintain soil fertility conditions, and to design BMPs not only for a current particular crop but also for the rotation. Balanced NPS management not only increased yields but also enhanced several functional indicators such as net return, farmer's income, nutrient balances, yield stability, ecosystem services (less land to produce similar amount of grain), water and energy use efficiencies , and, finally, the whole system effectiveness. Nutrient management based on scientific principles, the FBMPs, would contribute to social, economic and ecological sustainability of the whole society by making cropping systems more efficient and effective in reaching its main goals of providing food, feed, fiber, and energy, without harm for the environment.
Article
Current nitrogen use efficiency (NUE) of cereal crop production is estimated to be near 33%, indicating that much of the applied fertilizer N is not utilized by the plant and is susceptible to loss from the soil-plant system. Supplying fertilizer N only when a crop response is expected may improve use efficiency and profitability. A response index using harvest data was recently proposed that indicates the actual crop response to additional N within a given year. This response index, RIHarvest, is calculated by dividing the average grain yield of the highest yielding treatment receiving N by the average yield of a check treatment (0 N). Although theoretically useful, RIHarvest does not allow for in-season adjustment of N application. The objective of this work was to determine the relationship between RIHarvest and the response index measured in-season (RINDVI) using the normalized difference vegetative index (NDVI). Research was conducted in 23 existing field experiments in Oklahoma. Each field experiment evaluated crop response to varying levels of preplant N. At Feekes growth stages 5, 9, and 10.5, RIHarvest was accurately predicted using RINDVI (r(2) > 0.56). These results indicated that the in-season response index based on sensor readings is a viable method for identifying environments (i.e., fields) where the potential to respond to additional N exists.
Chapter
The importance of mineral nitrogen (N) has been proven in many published reports in both semiarid and semihumid regions. There has been a great deal of research that has shown that nitrate-nitrogen (NO3-N) tests can be used very effectively for improving N fertilizer recommendations. These tests are routinely made in drier areas in the western USA and, in many cases, where summer fallow is practiced or in areas where winter or off-season leaching is minimal. This chapter discusses three topics related to NO3-N tests: root-zone sampling including problems of spatial variability, the challenge of putting together a sufficient data base over a regional or statewide area to develop a successful N recommendation program, and the impact of implementing such testing procedures over larger areas as it relates to N use efficiency and groundwater or surface water quality. The goal is to increase the overall adoption of soil NO3-N tests at the farm level.