Aspectos Generales   Nitrógeno en el ciclo del cultivo   Consideración final   Conclusiones

Aspectos Generales

Figura 1. Respuesta a N en un trigo de alto potencial sin interferencia de enfermedades,  en un suelo franco arcillo-limoso del litoral oeste.  La línea punteada es la respuesta promedio, con una eficiencia de 13 kg de grano/kg de N aplicado. En todos los años la fertilización fue una práctica rentable. (Fuente: A. García Lamothe, 1997).    “1 kg de Nitrógeno = 2.17 kg. de urea”

1.2) ¿Por qué es importante ajustar la cantidad de N a aplicar?  

Porque subaplicaciones limitan el rendimiento y pueden afectar negativamente la calidad, y aplicaciones excesivas  constituyen un riesgo de contaminación ambiental, reducen los márgenes de ganancia y constituyen una pérdida de energía global.  

El N en exceso puede causar mermas en el rendimiento por ejemplo, promoviendo el vuelco,  el ataque de enfermedades,  o perjudicando la calidad del grano, ya que rendimiento y calidad no siempre son compatibles. Altos niveles de N aumentan la proteína del grano, con la consecuente reducción en la calidad industrial en cebada cervecera. En trigo, en cambio, una buena calidad panadera requiere niveles altos de proteína en el grano; sin embargo el N en exceso puede favorecer la síntesis de determinadas proteínas e inhibir la de otras beneficiosas para la panificación.  

El criterio básico para manejar de un modo racional a los fertilizantes nitrogenados es: “suministrar al cultivo la cantidad de N requerida para lograr la máxima productividad”. De esa forma el impacto ambiental se minimiza y se maximiza el retorno económico. Por otro lado, para que el N sea usado de la forma más eficiente posible el producto cosechado debe adecuarse a su uso final. Actualmente la liberación de los mercados exige que el grano de trigo compita exitosamente, esto implica  reducir costos de producción y/o mejorar la calidad.  
   

1.3) ¿Qué criterios usar para definir la mejor estrategia de fertilización?  

En primer lugar debe enfatizarse que la recomendación de fertilización no puede ser fija. El  clima, el tipo de suelo,  el cultivo, su potencial genético, los residuos de cultivos  previos, el laboreo, las enfermedades y plagas, entre otros factores, influyen sobre la respuesta a la fertilización. El agua disponible en el suelo explica comúnmente, grandes variaciones entre años. Tanto la escasez como los excesos de agua en el suelo limitan la absorción de N. Los suelos secos reducen los mecanismos de absorción, y el crecimiento, los excesos de agua provocar  muerte de raíces, y además, promueven pérdidas de N del fertilizante.  
  Para definir la estrategia de fertilización más adecuada es importante conocer:  

• el comportamiento del N en el suelo y los procesos que afectan su disponibilidad  
• los eventos que van ocurriendo en el cultivo, definiendo el rendimiento potencial  
• el efecto del N sobre los componentes del rendimiento  
• la capacidad de absorción del cultivo en los diferentes estados de crecimiento. 

El ciclo del N en el suelo puede dividirse en  entradas y salidas de N e incluye diversas transformaciones entre formas orgánicas e inorgánicas.  La mayor parte del N del suelo está en forma orgánica (97-99 %). Como las plantas utilizan N inorgánico (amonio y nitrato) su disponibilidad  para el cultivo depende de la descomposición de la materia orgánica, de la cantidad de N aplicado como fertilizante, y de la competencia por N entre plantas y microorganismos del suelo.

Mineralización - inmovilización son procesos opuestos que ocurren en el suelo  simultáneamente regulando la disponibilidad de N. El tipo de laboreo, la calidad, cantidad y ubicación de los residuos en el suelo, hace que uno u otro proceso domine. Inmovilización es el uso de N por los microorganismos para satisfacer sus requerimientos nutricionales. Si este proceso es el dominante se dice que hay inmovilización neta y baja la disponibilidad de N en el suelo, pero la población microbiana es dinámica y una caída de la misma es seguida por liberación de N al suelo.  

La mineralización es la transformación de materiales orgánicos a inorgánicos. Este proceso de descomposición es llevado a cabo por organismos del suelo e implica su crecimiento e inmovilización de N. Sin embargo si los residuos son ricos en N (> a 2%), hay mineralización neta y aumenta la disponibilidad de N en el suelo. El proceso es controlado por la humedad, la temperatura y la aireación, entre otros factores. La fauna,  los hongos y ciertas bacterias tienen un rol fundamental en las primeras etapas de la descomposición. Una población muy diversa de bacterias y hongos es responsable de las transformaciones posteriores que culminan con la liberación de amonio (NH4).  

El amonio proveniente de la mineralización o de fertilizantes comerciales, puede ser absorbido por las plantas, usado por los microorganismos, fijado en arcillas del suelo,  transformado a amoníaco, o biológicamente convertido a nitrato (nitrificación).   

¿Qué salidas de N (pérdidas) influyen más sobre la eficiencia de la fertilización?  
El pasaje de amonio(NH4) a nitrato (NO3) ocurre en un par de semanas en la mayoría de los suelos agrícolas. El suelo puede retener NH4 pero en cambio el NO3 es muy soluble y susceptible a ser perdido por procesos naturales que reducen su disponibilidad en el suelo. La denitrificación  es una pérdida gaseosa de N que puede proceder al agotarse el oxígeno (O2) en el suelo, por ejemplo, por exceso de agua. Entonces ciertos microorganismos usan NO3 en lugar de O2, liberando gas N2O o N2  que escapa a la atmósfera. En suelos pesados y/o de pobre drenaje puede ser la vía de pérdida de N  cuantitativamente más importante.  

La lixiviación o lavado de nitrato es otro proceso favorecido por los excesos de agua en el suelo. Es más relevante en suelos arenosos donde el agua y el NO3 disuelto en ella se mueven rápidamente hasta quedar fuera del alcance de las raíces. Un suelo arcilloso tiene menor potencial de lixiviación porque el movimiento del agua es más lento, aunque si desarrolla grietas el agua puede moverse rápidamente a través de ellas. 
 

Nitrógeno en el ciclo del cultivo

 
2.1) ¿Por qué no es recomendable aplicar todo el N a la siembra?  

Porque en las etapas iniciales el cultivo tiene reducida capacidad de absorción de N y una  proporción significativa del nutriente quedaría expuesta a procesos de pérdida. Si en cambio, el suministro de N acompaña los requerimientos del cultivo se reduce la probabilidad de ocurrencia de pérdidas significativas del nutriente.  

Por otro lado, al diferir parte del N a etapas más tardías se evitan los efectos indeseables de una alta disponibilidad inicial del nutriente, por ejemplo: excesivo desarrollo foliar y sombreado, menor erección de las hojas, ambos perjudiciales para la fotosíntesis; condiciones microclimáticas favorables para el desarrollo de enfermedades, y un tejido más susceptible al ataque de patógenos y al daño de insectos; agotamiento del agua almacenada en el suelo. A su vez, el N inicial tiende a incrementar la altura de las plantas, lo que resulta en mayor susceptibilidad al vuelco.  

A estas desventajas se puede agregar el efecto negativo sobre la calidad del grano que puede ocasionar el desarrollo de macollos tardíos  que no llegan a producir espiga y constituyen una pérdida de N para la planta. Este fenómeno en trigo tiende a reducir la proporción de N translocado al grano y en consecuencia la proteína del grano.  

En EEUU y Europa se recomienda fraccionar la fertilización nitrogenada en 3 o más aplicaciones, pero en países en vías de desarrollo las relaciones de precios y los niveles de rendimiento hacen inviable un manejo tan intensivo. No obstante, sobre la base de resultados experimentales, INIA-La Estanzuela ha recomendado el fraccionamiento de la fertilización en trigo y cebada como una forma de reducir las pérdidas de N y así aumentar la eficiencia de esta práctica de manejo.  
  

2.2) ¿Cuándo aplicar el N para lograr mayor eficiencia?   

El N debe aplicarse en momentos críticos y/o cuando es máxima la capacidad de absorción del cultivo. En base al patrón de crecimiento (curva de acumulación de materia seca) es posible identificar estos momentos, pues el crecimiento es el que genera la demanda del nutriente. Por otro lado, como el efecto del N sobre los componentes del rendimiento varía según el momento de aplicación, la mejor estrategia de fertilización depende a su vez, del objetivo que se persiga con la misma (rendimiento vs. calidad).  

En trigo y cebada los componentes que determinan el rendimiento en grano son: plantas/m2 , espigas/planta, granos/espiga, y peso del grano (figura 2). Los 3 primeros definen el rendimiento potencial (granos/m2), el rendimiento final se concreta a través del llenado del grano. De modo que el rendimiento potencial queda definido relativamente temprano en el desarrollo del cultivo.  
 

Figura 2. Componentes del rendimiento en trigo y  secuencia de eventos  que definen el rendimiento, en una escala de tiempo arbitraria.   S=siembra, Em=emergencia, M=macollaje temprano,   Es=espigazón,   An=antesis (floración),   GA=grano acuoso,   MF=madurez fisiológica, C=cosecha.   Aplicaciones de N anteriores a floración incrementan los granos/m2 producidos, fertilizaciones posteriores pueden aumentar el peso del grano, aunque el efecto es escaso y muy dependiente de factores ambientales.

El N puede tener efecto beneficioso sobre todos los componentes del rendimiento, pero la existencia de fenómenos compensatorios hace que comúnmente el aumento en uno de ellos resulte en caída de otro, resultando difícil definir una combinación óptima de componentes. El fenómeno compensatorio es más relevante en trigo que en cebada porque el trigo puede modificar más el tamaño de la espiga dada su capacidad de producir más de un grano por espiguilla. El parámetro que mejor explica el incremento en rendimiento es granos/m2 en la mayoría de los casos (figura 3). 
 

Figura 3. Efecto de dosis crecientes de N sobre espigas/m2 y granos/m2. Mientras que el impacto sobre el primer componente es más fácil de visualizar, granos/m2 es el parámetro que mejor explica el incremento en rendimiento debido al agregado de N.

2.3) ¿Qué tan importante es el N inicial?  

Entre emergencia y comienzo del macollaje el requerimiento de N del cultivo es bajo porque es escasa la producción de materia seca, por consiguiente es posible que sea satisfecho por el aporte del suelo en años promedio.  

En experimentos regionales de trigo conducidos en el litoral oeste, un 35 % de los casos requirió N a la siembra para maximizar la eficiencia de fertilizaciones posteriores. En cebada cervecera, el N a la siembra fue necesario en 80-90 % de los casos. ¿Porqué el N al inicio del cultivo fue más importante en cebada que en trigo? En parte por que las chacras de cebada tenían en promedio más años de cultivos previos que las de trigo.  

Es importante enfatizar la relevancia de los residuos de cultivos previos en lo que respecta al poder de suministro de N del suelo y la consecuente respuesta al nutriente. En chacras con rotaciones de pasturas con leguminosas, aún después de 2 cultivos previos, la aplicación de N a la siembra no es de vital importancia cuando se realiza laboreo convencional. En  cebada, el N a la siembra puede llegar a ser más relevante que en trigo porque su menor capacidad de modificar el tamaño de la espiga hace al número de espigas más importante para maximizar el rendimiento y el N tiene marcado efecto sobre este componente.  

A pesar de lo discutido anteriormente, es común que se recomiende aplicar una dosis baja de N a la siembra para lograr una buena implantación del cultivo. Se trata de un “seguro” contra determinadas situaciones en las que puede ser beneficioso aplicar N, como por ejemplo, una mala preparación de la tierra y/o un ambiente adverso para el desarrollo de las raíces. El N a la siembra incrementa el vigor de las plantas, promueve el macollaje, ayuda a compensar bajas poblaciones en chacras mal preparadas, o la muerte de plantas por plagas o enfermedades, e incrementa el número de espigas. Sin embargo su efecto sobre el rendimiento en trigo y cebada es comúnmente menor que el de aplicaciones posteriores.  
  

2.4) Nitratos en el suelo  

El análisis de suelo es una herramienta útil  para decidir la aplicación de N a la siembra. En trigo se ha observado una buena relación entre el nivel inicial de nitrato y el rendimiento en grano, o la respuesta a N (figura 4). Bajo condiciones climáticas normales, una concentración de N como nitrato (N-NO3-) en los 0-40 cm, inferior a 15 ppm (mgN/kg de suelo) refleja escaso poder de suministro de N. En ese caso es aconsejable aplicar N (18-20 kg/ha). La gran dependencia del nitrato con el régimen de lluvias anterior al muestreo hace necesario tener presente las condiciones climáticas para una buena interpretación del dato.  
 

2.5) N al Macollaje  

Tanto en trigo como en cebada la producción de materia seca incrementa marcadamente durante el macollaje y  por consiguiente los requerimientos de N. A fin del macollaje el trigo ha absorbido un tercio aproximadamente del N que utilizará en todo su ciclo. La cantidad absoluta depende de la materia seca acumulada y el estado nutricional del cultivo, y se relaciona con el rendimiento potencial.  

En esta etapa es más probable la deficiencia de N, sin embargo en chacras nuevas ( 1 o 2 años de cultivos previos) bien manejadas, el aporte de N del suelo es comúnmente suficiente para permitir una producción de macollos que no limite el número de espigas y la expresión del potencial de rendimiento. En caso contrario, la aplicación de N aumenta el macollaje notablemente,  aunque su efecto sobre el rendimiento final  es comúnmente menos marcado que el de fertilizaciones posteriores.  
 

El análisis de nitrato en el suelo al inicio del macollaje es aún una herramienta válida para decidir la fertilización, ya que la absorción del cultivo y su efecto sobre la acumulación de nitrato comienza a ser importante después de iniciado el macollaje activo. Valores de NO3-N mayores a 25 ppm en los 0-40 cm de profundidad indican comúnmente, una adecuada disponibilidad de N. 

Si se opta por fertilizar a la siembra y no al macollaje, puede utilizarse este mismo criterio para estimar la dosis de N a aplicar, aunque la eficiencia de la fertilización puede ser algo menor dependiendo de las condiciones ambientales.  
 
 

2.6) ¿Qué ocurre con la demanda de N durante el encañado? 

La demanda de N es máxima entre el inicio del encañado (1er nudo visible) y floración. Durante ese período el cultivo puede asimilar de 3 a 5 kg de N/ha/día. Esta demanda de N es sólo excepcionalmente satisfecha por el suelo, cuyo poder de suministro varía entre 0.5 y 2  kg de N/ha/día. 

La utilidad del análisis de nitrato a fin del macollaje es limitada para estimar  cantidad de N a aplicar. El consumo del cultivo no permite al nitrato acumularse en el suelo, su concentración es relativamente baja y sumamente variable. Sin embargo, la disponibilidad de nitrato en este momento puede indicar la necesidad o no de fertilizar. Si el valor de N-NO3- en los 0-20 cm de profundidad es superior a 15 ppm, es escasa la probabilidad de  que el cultivo responda al agregado de N, ya que valores tan altos sólo se encuentran cuando el suelo tiene buen poder de reposición de N por mineralización. Resulta imposible, en cambio,  transformar valores de nitrato por debajo de ese nivel crítico a dosis de N a aplicar, pues a diferencia de lo que ocurre en etapas más tempranas, no se ha encontrado una asociación clara entre nitrato y rendimiento. En este estado del cultivo es conveniente complementar el  análisis de suelo con el diagnóstico foliar.  
  

2.7) ¿Qué es el diagnóstico foliar y cuál es su utilidad?  

El diagnóstico foliar mide el estado nutricional de la planta y se basa en la asociación existente entre la concentración de N en los tejidos vegetales y el rendimiento en grano para establecer la deficiencia del nutriente. En trigo y cebada se han determinado niveles críticos para concentración de N en plantas a fin del macollaje. El nivel crítico es el valor  por encima de la cual el N es suficiente y no hay que fertilizar al cultivo.  

En trigo, se han establecido valores críticos para rendimientos entre 1.5 y 4.5 ton./ha. El nivel crítico para 1.5 ton/ha es 1.5 % (g de N/100 g de MS), el valor aumenta con el potencial de rendimiento en aproximadamente  1 % por ton. de grano, por consiguiente  para producir 4.5 ton./ha el nivel crítico es cercano a 4.5 %.  

El  % de N de los tejidos en un cultivo con desarrollo normal, refleja como fue la disponibilidad de N  hasta ese momento, por lo tanto es un indicador de la capacidad de suministro de N, y da una idea del rendimiento posible si no se agregase N extra. Esa información y una estimación del rendimiento potencial permite aproximar la cantidad de N a aplicar. La diferencia entre el rendimiento posible si no se fertiliza con N al encañado y el rendimiento potencial, estimado a partir del estado general del cultivo y la experiencia previa, debe obtenerse a través del agregado de N. Como el trigo necesita asimilar  unos 30 kg de N para producir 1 tonelada de grano y en promedio  sólo la mitad del N de los fertilizantes comerciales queda disponible (50 % de eficiencia), habría que aplicar 60kg de N por tonelada de grano extra que se pretenda obtener.  

Aparte de limitaciones de orden práctico del análisis foliar, precisión de muestreo, conocimiento del  cultivo y de factores que lo hayan afectado, etc., esta aproximación requiere asumir un valor de eficiencia, estimar el rendimiento potencial, y no considera el óptimo económico, por consiguiente es prioritario continuar investigando al respecto. Es necesario desarrollar un método rápido y preciso para establecer el estado nutricional del cultivo,  ya que el tiempo que insume el análisis de N total  constituye una limitante a la adopción de esta tecnología. Para establecer el rendimiento potencial el productor o el técnico asesor puede apoyarse en mapas de rendimiento de la chacra. Respecto a la eficiencia de la fertilización, el clima juega un rol importante pero a medida que el manejo del cultivo es mejor más estable es la eficiencia.  
  

2.8) ¿Qué pasa con el N en el período floración-cosecha?  

En general la absorción de N decae o cesa luego de la floración, pero si las condiciones ambientales son favorables (disponibilidad de agua, nutrientes, etc.) puede prolongarse. Las aplicaciones de N en este estado del cultivo tienen poco o ningún efecto sobre el rendimiento aunque pueden llegar a modificar el peso del grano (Figura 2).  
  

2.9) ¿Cómo afecta a la calidad del grano el manejo de N 
        recomendado para maximizar el rendimiento?  

Cuanto mayor es la respuesta en grano menor es el impacto del N sobre la proteína del grano. Por consiguiente, mientras que para optimizar el rendimiento se recomienda fertilizar antes del encañado, de modo de aumentar el número de granos/m2 , es razonable que aplicaciones de N posteriores, tengan mayor efecto sobre la concentración proteica del grano.  

En cebada, una alta concentración de N crea problemas durante el malteo.  
En algunas regiones de Europa se recomienda aplicar N por encima del óptimo económico para asegurar la calidad del grano de trigo. Esta práctica además de ser discutible desde el punto de vista ambiental, no parece económicamente viable con las relaciones de precios que se manejan a nivel local.  

Resultados experimentales en trigo indican que si  la fertilización se basa en el óptimo económico la proteína se mantendrá dentro de valores aceptables para la industria. Cuando el suministro de N a lo largo del ciclo del cultivo es el adecuado, la proteína del grano es 11.5 % o mayor. Esta información confirma  la obtenida en otras regiones del mundo y le permite al productor saber si está utilizando o no suficiente N en sus cultivos. Un contenido de proteína menor a 11.5 % diagnostica deficiencia de N en algún estado de crecimiento.  

Si el principal objetivo de la fertilización nitrogenada fuese aumentar la concentración de proteína del grano, debería pensarse en un manejo del insumo que incremente su eficiencia, como por ejemplo, estrategias de fertilización posteriores al encañado.  
 

Consideración final

 

Es importante enfatizar que muchos factores, algunos  controlables y otros no, pueden contribuir a reducir la respuesta a N. Se mencionó al agua disponible, a la incidencia de enfermedades y plagas, etc. La deficiencia de otros nutrientes comúnmente no limitantes, puede reducir la respuesta al N al intensificarse la producción. A través de la corrección de deficiencias se podría aumentar la productividad y probablemente la calidad, no obstante, es importante basar las recomendaciones en resultados experimentales.

Conclusiones

 

• En trigo y cebada el nitrógeno es el insumo de mayor impacto y el que provoca  mayores retornos. 

• El nitrógeno tanto en exceso como en déficit es negativo. Dar al cultivo la cantidad de nitrógeno requerida para el máximo retorno.  

• Existen varios mecanismos de pérdida de nitrógeno del suelo por eso hay que suministrarlo al cultivo en forma fraccionada. 

• El período de mayor absorción de nitrógeno por el cultivo va desde el inicio del macollaje a la encañazón, con el máximo entre fin de macollaje y dos nudos. 

• Para optimizar el uso del nitrógeno hay que realizar análisis en los momentos claves:  

1) siembra (nitratos suelo) 
2) inicio macollaje (nitratos suelo) 
3) fin de macollaje (análisis foliar) 
 
• Si los nitratos a la siembra son menores a 15 ppm probablemente haya que fertilizar. 

• Al macollaje los nitratos en el suelo mayores a 25 ppm indican adecuada disponibilidad. 

• El N en planta está relacionado con el rendimiento final. 

• Un uso eficiente del nitrógeno lleva a una buen nivel de proteína en grano. 

• En la decisión de fertilización hay otros factores importantes a tener en cuenta, historia de chacras, régimen de precipitaciones, enfermedades, plagas, etc.