Agronomía

Optimización de aportes de fertilizantes nitrogenados

Crop Insights por John P. Schmidt, Científico investigador de Pioneer*

Resumen

  • El aumento en el precio del nitrógeno y del grano de maíz ha cambiado la ecuación para determinar la tasa de aplicación de nitrógeno.
  • La aplicación de nitrógeno en cobertera en el momento en que la p lanta de maíz lo necesita es lo que ayuda a reducir sus pérdidas potenciales.
  • Los estabilizadores y aditivos de nitrógeno son herramientas efectivas para reducir el riesgo de pérdidas de nitrógeno.
  • En zonas específicas, las analíticas de la cantidad de nitratos en el suelo pueden ayudar a los agricultores a predecir las tasas óptimas de aplicación.
  • Los medidores del contenido de clorofila y la detección en remoto han mostrado resultados favorables en la medición del estado de nitrógeno de las plantas, ayudando a optimizar mejor el aporte nitrogenado.
  • La prueba basal de nitrógeno en el tallo puede aportar un examen post-mortem que indica si el aporte de nitrógeno ha sido el adecuado. 

Introducción

El nitrógeno (N) es un nutriente que se pierde fácilmente en el suelo con precipitaciones fuertes y en suelos estancados o saturados de forma prolongada. En la primavera de 2008, estas condiciones produjeron pérdidas severas de nitrógeno en varias zonas de Norteamérica. Debido al elevado coste de los fertilizantes nitrogenados, los agricultores se están planteando otras formas para reducir sus pérdidas y optimizar los imputs en este importante gasto del cultivo. Este Crop Insights abordará las diferentes formas en que los agricultores pueden gestionar sus inversiones en soluciones nitrogenadas. 

Recomendaciones sobre la tasa de nitrógeno

Todas las campañas, los productores de maíz deben decidir la cantidad correcta de nitrógeno que van a aplicar. Recientemente el aumento de los precios del nitrógeno y de los rendimientos del maíz han impulsado a los especialistas en abonado de cultivos extensivos de a volver a examinar sus recomendaciones para este nutriente. Han surgido nuevas recomendaciones y se han desarrollado calculadoras de la tasa de nitrógeno que se basan en los estudios más recientes de respuesta al nitrógeno, en sus costes, en los precios de la materia prima y, en algunos casos, en los rendimientos de grano. Las investigaciones han demostrado que el rendimiento, por sí solo, no es una forma precisa de estimar las necesidades de nitrógeno. En consecuencia, especificar un objetivo de rendimiento ya no forma parte del método de determinación de la tasa de nitrógeno en muchas zonas.

Recursos en Investigación para determinar la tasa de nitrógeno (para varios estados de la zona centro-oeste).

 

Tal y como indica la lista anterior, las universidades todavía difieren en los métodos que utilizan para recomendar aportes de nitrógeno. Se anima a los productores para que sigan las recomendaciones o, al menos, vuelvan a examinar sus decisiones sobre la cantidad de nitrógeno a aportar en base a los costes actualizados del nitrógeno, al precio del grano, a las expectativas de rendimiento, etc. El tipo de suelo, el contenido en materia orgánica, el cultivo anterior, las aplicaciones de abono y otros factores también deben considerarse en el cálculo de la cantidad a aportar. La investigación local y la experiencia en campo también deberían considerarse en esta importante decisión.

Plazos del nitrógeno

Las plantas utilizan el nitrógeno de forma más eficiente si se aplica lo más cerca posible al momento de absorción del cultivo. Esto podría incluir, idealmente, varias aplicaciones de nitrógeno durante los estadíos de crecimiento.

Sin embargo, en muchas zonas, la aplicación en fondo previa a la siembra es una opción viable como herramienta de gestión de los plazos. Las aplicaciones invernales son adecuadas si los suelos tienen texturas finas y la temperatura media del suelo es inferior a 10 ºC durante una semana o más y se espera que continúe siendo fría. El amoníaco anhidro es la única fuente de nitrógeno que debe aplicarse en fondo anticipado (porque, en principio, no es lixiviable). Con una aplicación previa a la siembra tanto en otoño como en primavera, los inhibidores de nitrificación como N-Serve® y la diciandiamida (DCD), pueden ayudar a reducir el potencial de pérdidas de nitrógeno por lixiviación o desnitrificación.

La aplicación de nitrógeno en cobertera permite un uso más eficiente ya que el productor aplica el nitrógeno cerca del momento de máxima absorción del maíz. Todos los fertilizantes de nitrógeno habituales se pueden utilizar para la fertilización de cobertera. El Dr. Fabian Fernández, de la Universidad de Illinois clasifica las diferentes soluciones nitrogenadas de más aptas a menos según la siguiente relación (Fernández, 2008):

1.  El amoníaco anhidro inyectado o la solución nitrato de amonio ureíco entre líneas.

2.  La distribución de fertilizantes sólidos ricos en amonio, como nitrato de amonio o sulfato de amonio.

3.  La distribución de urea.

4. El goteo de solución nitrato de amonio ureíco entre líneas.

5. La distribución de solución nitrato de amonio ureíco.

 

En caso se aplicaciones superficiales, el fertilizante puede incorporarse mediante lluvia o riego para posicionar el nitrógeno en la zona radicular. Con aplicaciones inyectadas, se recomiendan aplicaciones entre líneas para reducir el potencial de daño. No hay ninguna ventaja en aplicar el nitrógeno cerca de la línea. También es posible aplicar el nitrógeno en cada línea sin que afecte negativamente al rendimiento, ya que cada lineo dispondrá de nitrógeno aplicado a uno y otro lado.

También es posible, aunque menos recomendable, aplicar nitrógeno de forma aérea o con equipos de altura. Con la aplicación aérea, es importante mantener tasas por debajo de 550 l de nitrógeno por hectárea y evitar aplicarlo cuando el envés está húmedo para reducir los daños a la planta. Si se utilizan aplicaciones líquidas, la tasa no debería exceder los 9 l de nitrógeno por hectárea.

Síntomas clásicos de carencia de nitrógeno manifestada en hoja.

Estabilizadores y aditivos

Cuando el nitrógeno se aplica con bastante antelación a la absorción por parte del maíz, es más susceptible a perderse debido a los procesos naturales del suelo. Dos de los productos más utilizados para ayudar a reducir estas pérdidas son N-Serve® y Agrotain®. Ambos son efectivos para reducir el riesgo de pérdida de nitrógeno con una fórmula específica del fertilizante nitrogenado. ESN® es otro tipo de estabilizador de nitrógeno.

N-Serve es un inhibidor de la nitrificación que se utiliza, principalmente, con amoníaco anhidro. Aunque puede utilizarse con otras fuentes de nitrógeno, sus beneficios están principalmente probados con el amoníaco. Los iones de amoníaco están cargados positivamente y se adhieren a las partículas del suelo, que tienen carga negativa. De esta forma, el nitrógeno está protegido. Pero las bacterias del suelo convierten el amonio en iones de nitrato (nitrificación), que tienen carga negativa, las partículas del suelo los repelen y son susceptibles de perderse.

N-Serve funciona, inhibiendo las bacterias responsables de la nitrificación; por tanto, ralentizando la conversión a nitrato y reduciendo el riesgo de pérdida. Es una buena práctica utilizar N-Serve como aditivo con amoníaco anhidro aplicado anticipadamente a la siembra.

El riesgo de pérdida de nitrógeno es mayor con aplicaciones en invierno que con aplicaciones previas a la siembra. Sin embargo, N-Serve también aporta beneficios con las aplicaciones de amoníaco anhidro en primavera. Esto se da especialmente en años húmedos y en suelos mal drenados, que pueden derivar en importantes pérdidas de nitrógeno.

Agrotain, el componente NBPT [triamida N(n-butil) tiofosfórica] es un inhibidor de la ureasa que se utiliza tanto con ureas y como con soluciones de urea-nitrato de amonio. Agrotain inhibe la ureasa, una enzima natural del suelo responsable de la conversión de urea en amoníaco.

El uso de Agrotain es apto cuando la urea se distribuye en superficie y no se incorpora mediante labor o riego. Las investigaciones constatan pérdidas de nitrógeno de hasta el 50 % en función de las condiciones climáticas: la pérdida es mayor con climas cálidos, viento, suelos húmedos y ausencia de lluvia (incorpora la urea al suelo)

Agrotain® Plus contiene tanto triamida N(n-butil) tiofosfórica, inhibidor de la ureasa, como diciandiamida (DCD) que retrasa la nitrificación. 

 

ESN® (Environmentally Smart Nitrogen) es otro tipo de estabilizador del nitrógeno que encapsula el nitrógeno en una membrana de polímero patentada que libera nitrógeno cuando el suelo se calienta. Este retraso en el tiempo de liberación es una alternativa para reducir las pérdidas por volatilización.

 

Análisis de nitratos en el suelo previo a la siembra

La analítica de suelo para comprobar la cantidad de nitratos previa a la siembra se ha utilizado desde siempre al oeste del río Missouri, donde las precipitaciones son lo suficientemente bajas para prevenir una lixiviación sustancial del nitrato en la zona radicular entre final de otoño y principio de primavera. Una investigación reciente también ha revelado similitudes en Wisconsin y Minnesota. Esta prueba cuantifica la cantidad de nitrato residual presente en la zona que explora la raíz para que los agricultores puedan ajustar sus aportes en consecuencia. Deben tomarse muestras a una profundidad de unos 60 cm.

La analítica es más útil en campos en los que se espera una residualidad de nitrógeno sustancial (por ejemplo, en campos de maíz con historial racional de abonado, rendimientos bajos anómalos debidos a sequía o al granizo y/o tasas elevadas de fertilizantes nitrogenados en campañas anteriores). La cantidad total de nitrógeno analizado debería restarse de la total recomendada. Otra opción es utilizar un algoritmo o modelo que considere los niveles de nitrato del suelo junto con otros factores para calcular la recomendación de aporte nitrogenado. Por ejemplo, el algoritmo de recomendación de nitrógeno desarrollado por la Universidad de Nebraska es el siguiente:

Aporte de nitrógeno = 35 + (1.2 * EY) - (8.0 * NO3) - (14 * EY * OM)- otros aportes

Donde EY es el rendimiento esperado (suponiendo una extracción de 25 kg N/ha), NO3 es el contenido de nitrato en el suelo en ppm, MO es la materia orgánica (%) del suelo presente en el horizonte superficial y “otros aportes” se estiman para cultivos previos de leguminosas, aplicaciones de enmiendas orgánicas o residuos biológicos sólidos.

Análisis de nitratos en el suelo a principios de primavera

La analítica de nitratos en el suelo a principios de primavera, también llamada prueba de nitratos de precobertera (PSNT, en sus siglas en inglés) se utiliza en áreas más húmedas donde las pruebas en el suelo para el nitrógeno residual no han demostrado ser efectivas. Es, básicamente, una prueba de mineralización in situ para determinar si es necesario añadir fertilizantes nitrogenados. La PSNT presenta su mayor potencial para suelos con potenciales altos de mineralización (por ejemplo, suelos abonados o suelos con altos niveles de materia orgánica). Se toman muestras a 30 cm de profundidad cuando el maíz mide de 15 a 30 cm y se analiza la concentración de nitrógeno. La concentración crítica de nitrógeno-nitratos normalmente está entre 21 y 25 ppm. Si la concentración del suelo excede el nivel crítico, es poco probable que el cultivo se beneficie de un aporte de nitrógeno adicional. Si el suelo contiene menos nitrato, es probable que el cultivo responda positivamente al aporte. Las recomendaciones varían de unas zonas a otras lo que hace necesario apoyo técnico en cada caso.

Las muestras de suelo se toman cuando el maíz mide de 15 a 30 cm. Las condiciones del suelo deberían permitir la toma de muestras en los 30 primeros centímetros. La interpretación de la analítica se corrige cuando las precipitaciones en la primavera están muy por encima de lo normal. En campos en los que se aplicó menos nitrógeno en fondo y con precipitaciones por encima de la media histórica en primavera, la bajada de la concentración crítica de 25 ppm a 20-22 ppm es más de un 20% de lo normal. En aportes únicamente en fondo (en otoño o principios de primavera) o si hay aportes de enmiendas orgánicas, la concentración crítica sugerida es 15 ppm si las precipitaciones al inicio de la primavera son cuantiosas. En estos campos, si las pruebas están entre 16 y 20 ppm, se debe considerar una aplicación de nitrógeno reducida. En situaciones en las que se aplicaron enmiendas orgánicas o la totalidad del nitrógeno en fondo, la sugerencia es limitar la aplicación adicional de nitrógeno de entre 50 y 90 l/ha de nitrógeno, incluso si el resultado de la prueba es 10 ppm o menos.

Nivel de clorofila en hoja

El medidor de cantidad de clorofila en hoja de Minolta (modelo SPAD 502) permite que los usuarios midan rápida y fácilmente el contenido foliar en clorofila. El aparato dispone de una pinza en la parte superior, se trata de pellizcar la hoja hasta el tope en su tercio distal y el visor indicará y almacenará un valor relacionado con el índice de verdor foliar.

Uso del medidor de clorofila SPAD 502 en el maíz. 

El contenido en clorofila depende de varios factores, siendo uno de ellos el estado de nitrógeno en la planta. Las ventajas del medidor SPAD es que es rápido, no destructivo, repetible y puede detectar una deficiencia antes de que sea visible al ojo humano. Para obtener una estimación precisa de las necesidades de nitrógeno es importante tomar lecturas tanto de las plantas a evaluar como de plantas testigo en zonas que consideren sana y que contengas previsiblemente el contenido de nitrógeno adecuado. 

Detección en remoto

 

El medidor de clorofila puede detectar el nivel de nitrógeno de las plantas en aquellas zonas específicas tomadas como muestra. Se han realizado esfuerzos para utilizar determinados sensores instalados en satélites, aviones o equipos a gran altura. Estos sensores podrían determinar la misma información por el reflejo foliar que podemos observar en el medidor de clorofila en una zona más amplia. Si una imagen aérea pudiera indicar zonas del campo que están desarrollando una falta de nitrógeno, los agricultores o sus asesores podrían evaluar si corregir o no la deficiencia estaría justificado.

Los sensores podrían estar instalados en difusores de altura y conectados a los mecanismos de pulverización que proporcionarían dosis adicionales solo a aquellas zonas que lo necesitaran. Los aplicadores de campo están equipados con dispositivos de detección en remoto similares a los presentes en los satélites y aviones. Por tanto, el aplicador se desplaza por el campo, detectando el estado de nitrógeno del cultivo y dirigiendo la aplicación de cuando necesidad de nitrógeno sobre la marcha. Las aplicaciones futuras pueden incluir sensores instalados en sistemas móviles de irrigación que podrían activar las aplicaciones de fertilizante en un sitio específico y solo donde y cuando sean necesarias.

Uso del medidor de clorofila SPAD 502 en el maíz.
Uso del medidor de clorofila SPAD 502 en el maíz.

Detección en remoto

 

El medidor de clorofila puede detectar el nivel de nitrógeno de las plantas en aquellas zonas específicas tomadas como muestra. Se han realizado esfuerzos para utilizar determinados sensores instalados en satélites, aviones o equipos a gran altura. Estos sensores podrían determinar la misma información por el reflejo foliar que podemos observar en el medidor de clorofila en una zona más amplia. Si una imagen aérea pudiera indicar zonas del campo que están desarrollando una falta de nitrógeno, los agricultores o sus asesores podrían evaluar si corregir o no la deficiencia estaría justificado.

Los sensores podrían estar instalados en difusores de altura y conectados a los mecanismos de pulverización que proporcionarían dosis adicionales solo a aquellas zonas que lo necesitaran. Los aplicadores de campo están equipados con dispositivos de detección en remoto similares a los presentes en los satélites y aviones. Por tanto, el aplicador se desplaza por el campo, detectando el estado de nitrógeno del cultivo y dirigiendo la aplicación de cuando necesidad de nitrógeno sobre la marcha. Las aplicaciones futuras pueden incluir sensores instalados en sistemas móviles de irrigación que podrían activar las aplicaciones de fertilizante en un sitio específico y solo donde y cuando sean necesarias.

Detección en remoto

El medidor de clorofila puede detectar el nivel de nitrógeno de las plantas en aquellas zonas específicas tomadas como muestra. Se han realizado esfuerzos para utilizar determinados sensores instalados en satélites, aviones o equipos a gran altura. Estos sensores podrían determinar la misma información por el reflejo foliar que podemos observar en el medidor de clorofila en una zona más amplia. Si una imagen aérea pudiera indicar zonas del campo que están desarrollando una falta de nitrógeno, los agricultores o sus asesores podrían evaluar si corregir o no la deficiencia estaría justificado.

Los sensores podrían estar instalados en difusores de altura y conectados a los mecanismos de pulverización que proporcionarían dosis adicionales solo a aquellas zonas que lo necesitaran. Los aplicadores de campo están equipados con dispositivos de detección en remoto similares a los presentes en los satélites y aviones. Por tanto, el aplicador se desplaza por el campo, detectando el estado de nitrógeno del cultivo y dirigiendo la aplicación de cuando necesidad de nitrógeno sobre la marcha. Las aplicaciones futuras pueden incluir sensores instalados en sistemas móviles de irrigación que podrían activar las aplicaciones de fertilizante en un sitio específico y solo donde y cuando sean necesarias.

Analítica de contenido en nitrato en el tallo

Esta prueba se basa en la concentración de nitratos en la parte más baja del tallo después de que el grano haya madurado. Las investigaciones han demostrado que la cantidad de nitratos presente en la parte baja del tallo al final del ciclo está directamente relacionada con el suministro de nitrógeno aplicado a lo largo de la campaña. La metodología es tomar muestras cortando el tallo del maíz a una altura de entre 15 y 35 cm por encima del suelo. La sección resultante se analiza para obtener la concentración de nitrato. Pueden tomarse muestras de unas 15 plantas de maíz por área de muestra. Estas muestras deberían tomarse, aproximadamente, de1 a 3 semanas después de la madurez fisiológica.

Si la concentración de nitrógeno-nitratos está entre 700 y 2000 ppm, se suministró el nitrógeno adecuado a ese cultivo de maíz. Concentraciones de nitrógeno-nitrato superiores a 2000 ppm indican un exceso de nitrógeno. Cuanto mayor es la concentración observada por encima de 2000 ppm, mayor es la cantidad de nitrógeno en exceso que se suministró al cultivo.

Es difícil cuantificar la cantidad de deficiencia en el aporte con esta prueba si la concentración de nitratos-nitrógeno es inferior a 700 ppm. Por tanto sirve para determinar aquellas situaciones en las que el nitrógeno se suministra en cantidades superiores a las necesarias para obtener rendimientos óptimos. Esta prueba es, básicamente, una evaluación final de las prácticas de gestión del nitrógeno utilizadas durante la campaña. No deberían realizarse cambios significativos en el manejo de la gestión del nitrógeno basándose en las muestras de un año. Si los campos presentan valores excesivos de nitratos en la parte baja del tallo durante varios años, es probable que se deban modificar las prácticas de fertilización nitrogenada.

Referencias

Doerge, Tom. 2001. Variable-Rate Nitrogen Management for Corn Production - Success Proves Elusive. Crop Insights vol. 11 n.º 11. Pioneer Hi-Bred, Johnston, Iowa.

Variable-Rate Nitrogen Management for Corn Production - Success Proves Elusive. Nutrient Management for Agronomic Crops in Nebraska. Extension publication EC 155. Universidad de Nebraska - Lincoln.

Fernandez, Fabian. 2008. Nitrógeno de cobertera para el maíz. The Bulletin No. 6, May 2. Universidad de Illinois - Urbana.

Randall, Gyles. 2008. New Nitrogen Rate Recommendations for Corn. Universidad de Minnesota Extensión Noticias e Información.

Sawyer, John. 2007. Medición del estado del nitrógeno - 2007. Integrated Crop Management Newsletter, May 14, 2007. Universidad del Estado de Iowa, Ames, Iowa.

Scharf, P.C. and J.A. Lory. 2006. Buenas prácticas para la fertilización nitrogenada en Missouri. Ext. Pub. IPM1027. Universidad de Missouri, Columbia.

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