GESTION DEL AGUA EN PRODUCCIONES VEGETALES EN SECANO

Alberto Quiroga

De: Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria - INTA

 Lugar:   XXIV Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo

INTRODUCCION

Uno de los principales desafíos que presenta la humanidad es producir suficientes cantidades de alimento para la población con recursos hídricos cada vez más limitados. En el siglo XX, el consumo global de agua aumentó seis veces, más del doble de la tasa de crecimiento de la población, con un valor promedio de 1.243.000 litros por habitante por año y un amplio rango de variación entre países/regiones. Esta tendencia parece no ser preocupante para un país como Argentina que anualmente exporta unos 50 mil millones de m3 de agua virtual. Sin embargo el país presenta graves problemas de distribución, y en muchos territorios la disponibilidad y calidad de agua constituye el principal condicionante del desarrollo. Las producciones agrícolas y ganaderas son las principales consumidoras de agua, representando más del 70% del agua utilizada. Es decir que una parte importante de la Huella Hídrica se produce “tranqueras adentro” de los sistemas de producción. Según estimaciones de la FAO, se espera que para 2030 la producción agrícola se incremente un 49% en áreas de secano y un 81% en aquéllas bajo riego (Alí y Talukder, 2008), lo que representa un importante problema para la gestión del suelo y de los recursos hídricos dado que dicha expansión será, en gran parte, sobre tierras menos aptas para soportar la agricultura (Hillel, 2011). En virtud de ello, resulta creciente la preocupación por los efectos que la actividad antrópica está generando en los recursos naturales y el ambiente. Estudios recientes (Viglizzo et al., 2009) muestran que la dinámica hidrológica puede ser afectada tanto por la hidrogeología de la región como por el uso de la tierra. No obstante, a pesar de los importantes cambios estructurales y funcionales que ha experimentado la pradera pampeana por el intenso proceso de agriculturización (Viglizzo et al., 2001), las relaciones entre el uso de la tierra y su hidrología han sido poco estudiadas (Jobbagy y Santoni, 2006). Asimismo, la intensificación ganadera estaría modificando sustancialmente la dinámica y balance de nutrientes, agua, materia orgánica, e incrementando los riesgos de contaminación. Durante las últimas dos décadas en La Argentina, 13 millones de hectáreas destinadas a ganadería han modificado sustancialmente su uso consuntivo y dinámica hídrica en general al pasar a una agricultura prácticamente continua. De esta manera, las pasturas han sido desplazadas a regiones y/o ambientes con mayores limitaciones productivas. 

La identificación, jerarquización y categorización de los principales factores que condicionan la productividad física y económica del agua y su integración disciplinaria a modelos conceptuales sistémicos resulta prioritario al momento de elaborar y articular estrategias de manejo del recurso a distintas escalas decisorias.

La biodisponibilidad de agua (agua útil, AU) y su eficiencia de uso no sólo es influenciada por las precipitaciones (climosecuencia), sino que también resulta dependiente de aspectos genéticos de los suelos determinantes de la capacidad de retención de agua (CRA), del cultivo (ciclo, índice de cosecha), profundidad efectiva de raíces (PER)) y del manejo (sistema de labranza, cultivo antecesor, barbecho, cobertura, fertilización). El régimen hídrico también puede ser influenciado por la presencia de la napa freática (profundidad, ascenso capilar, contenido y composición de sales) y por factores que condicionan la captación (infiltración, conductividad hidráulica) el almacenaje y la eficiencia de uso del agua (EUA). Si bien todos los factores mencionados pueden ejercer algún grado de influencia sobre la producción, el peso relativo de los mismos normalmente varía entre sitios, siendo necesario reconocer en los mismos las mejores combinaciones genotipo-ambiente manejo. En la Figura 1 se muestra un esquema de cómo por variaciones en la granulometría y espesor de los suelos varía la capacidad de retención de agua, lo cual sumado al gradiente de precipitaciones (efecto climosecuencia) resultan principales determinantes de la disponibilidad hídrica.

Figura 1: Esquema simplificado de variaciones en la capacidad de retención de agua por efecto de variaciones en el espesor y granulometría de los suelos, sumando el efecto gradiente de precipitación.

Por otra parte, frente a determinada disponibilidad hídrica, diferencias en la eficiencia de uso del agua por parte del cultivo pueden condicionar el rendimiento (Ritchie y Basso, 2008). Se ha comprobado que el sistema radical es un importante factor que condiciona el rendimiento y calidad en años secos o en áreas con deficiente distribución de las precipitaciones. Un mayor desarrollo de raíces puede incrementar la productividad de los cultivos en suelos profundos, especialmente bajo condiciones de estrés hídrico (Zheng et al., 2009). Es así que algunos cultivares de cebada, con un sistema de raíces más desarrollado, presentaron un crecimiento inicial más rápido, mayores rendimientos y mejor calidad de malta (Streda et al., 2011). Coincidentemente, Saks et al. (2012) registraron diferencias significativas en la abundancia y profundidad de raíces de diferentes genotipos de maíz. El material de mayor PER (180cm) presentó mayor rendimiento y mayor respuesta e incremento en eficiencia de uso del agua por efecto de la fertilización nitrogenada que el genotipo de menor PER (130cm).

Tal como lo muestra la Figura 2, la multiplicidad de factores que inciden sobre la eficiencia de uso del agua requiere de enfoques cada vez más sistémicos que disciplinarios (normalmente reduccionistas) y plantean la necesidad de una nueva agenda técnica y científica, orientada no solamente al conocimiento de factores que condicionan la productividad física (kg/mm) sino también aquellos que inciden sobre la productividad económica del agua ($/mm). Este último indicador puede mejorarse ya sea por un incremento en la productividad física del agua que lleve a producir más kg de grano/ha.mm como por la producción de cultivos de más elevado valor.

Figura 2: Esquema que representa la dinámica hídrica, considerando las precipitaciones y escurrimiento (1), el agua almacenada en perfiles de distinta textura y profundidad efectiva de raíces (2), distintas eficiencia de barbechos (3) y distintas relaciones transpiración/evaporación (4) que van a condicionar tanto la productividad física (PFA) como la productividad económica del agua (PEA).

Nielsen et al. (2005), compararon diferentes sistemas de producción de las llanuras centrales de EEUU, concluyendo que la intensificación de la producción resulta beneficiosa cuando se tiene en cuenta el valor de los productos. Aplicando esta metodología, se ha encontrado que en los sistemas de producción agrícola de la región semiárida pampeana, las oleaginosas tienen EUA considerablemente inferiores a las gramíneas, pero cuando se tiene en cuenta su valor de mercado, la EUA por unidad de superficie incrementa considerablemente hasta casi igualar la de maíz, en el caso de girasol (Noellemeyer et al., 2013).

En la EEA INTA Anguil, La Pampa, se están llevando a cabo ensayos en los que se evalúa el comportamiento de distintos cultivos y cultivares, tanto tradicionales como alternativos, con el objetivo de identificar aquellos que brindan la mejor productividad económica del agua (PEA). En la Tabla 1 se presenta la EUA y PEA para la campaña 2012, de algunos de los cultivares de cebada, trigo (calidad industrial 1 y 3), cártamo y colza, en un suelo de textura franca con tosca a 1m. Mientras en la Tabla 2 se muestran los resultados de un ensayo similar, para el mismo año pero en un suelo arenoso franco profundo y con presencia de napa a 2 m de profundidad.

Tabla 1: Productividad física y económica del agua en cultivos de invierno, establecidos sobre Ustol franco de la región semiárida pampeana con presencia de tosca a 100 cm.

Tabla 2: Productividad física y económica del agua en cultivos de invierno, establecidos sobre un Ustipsamente arenoso franco, con presencia de napa a 200 cm, en la región semiárida pampeana.

Estos estudios que deben considerarse preliminares, serán continuados durante los próximos años para evaluar alternativas en cultivos de invierno y de verano, en suelos con limitaciones de zonas marginales para la producción de granos. Varios autores señalan la necesidad de aumentar la productividad económica del agua, especialmente en estas áreas donde el recurso agua es escaso y hacia donde se expandirá la agricultura en los próximos años (Aldaya et al., 2009; Molden et al., 2009; Ali y Talukder, 2008). Sera necesario incorporar este indicador económico a nuestros estudios (Figura 3), dado que la mayor parte de los avances para optimizar la combinación genotipo-ambiente-manejo se han realizado considerando exclusivamente los factores que condicionan la productividad física del agua.

Figura 3: Esquema que muestra los posibles efectos de distintos factores sobre la productividad física (PFA) y económica (PEA) del agua.

BIBLIOGRAFÍA

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4. Hillel, D. 2011. An overview of soil and water management: the challenge of enhancing productivity and sustainability. En: Hatfield, J.L.; Sauer, T.J. (eds.) Soil Management: Building a Stable Base for Agriculture. Am. Soc. Agron., Soil Sci. Soc. Am., Madison, Wisconsin, USA. pp. 3-11.
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7. Noellemeyer E., R. Fernández & A. Quiroga. 2013. Crop and tillage effects on water productivity of dryland agriculture in Argentina. Agriculture. 3: 1-11.
8. Ritchie J., B. Basso. 2008. Water use efficiency is not constant when crop water supply is adequate or fixed: the role of agronomic management. Eur. J. Agron. 28:273-281.
9. Saks M., R. Fernández, A. Gili, A. Quiroga. 2012. Efecto de la fertilización nitrogenada en distintos genotipos de maíz en la región semiárida pampeana. XXIII Congreso AACS, Mar del Plata. Streda T., V. Dostal, M. Hajzler, O. Chloupek. 2011. Yield and quality of spring barley in relation to root system size. Pflanzen. Und Saatgutk., 61:167-170.
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Fuente: ENGORMIX

Respuesta a la Fertilización y Requerimientos de Micronutrientes en Cultivos

Salvagiotti, Fernando

De: Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria - INTA

Lugar: XXIV Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo

INTRODUCCION

El deterioro químico de los suelos reflejado en la reducción en los contenidos de materia orgánica (consecuencia de la erosión del suelo y la baja proporción de cultivos que hagan un alto aporte de residuos) sumado al desarrollo de una agricultura caracterizada por una alta exportación y baja reposición de nutrientes ha generado balances negativos de los mismos en el suelo. Estas han sido las causas de la aparición de situaciones de respuesta a la fertilización en los diferentes cultivos de la región pampeana (Garcia & Salvagiotti, 2010). El uso de fertilizantes en los principales cultivos del área pampeana se ha incrementado en los últimos 15 años, principalmente en lo que hace al uso de fertilizantes nitrogenados, fosfatados y azufrados (Gonzalez San Juan & Garcia, 2013). Sin embargo el uso de micronutrientes no es una práctica generalizada ya que muchas veces no se conoce la magnitud de la respuesta al agregado de los mismos.

Algunos estudios exploratorios han mostrado incrementos en el rendimiento en respuesta a la aplicación de mezclas de micronutrientes (Ferraris & Couretot, 2011), pero en muchos de estos estudios es difícil despejar cual es el nutriente que mayor efecto tiene sobre la respuesta observada.

En el presenta trabajo se discutirán en base a las evidencias actuales en Argentina, aspectos relacionados con: i) la respuesta a la fertilización con micronutrientes en los principales cultivos (soja, maíz y trigo) en la región pampeana núcleo dominada por Argiudoles y Hapludoles, ii) los requerimiento de micronutrientes en los principales cultivos; iii) la disponibilidad de algunos micronutrientes en el suelo y iv) las herramientas de diagnostico para la recomendación de fertilización con micronutrientes

1. Respuesta a la fertilización con micronutrientes en región Pampeana.

Para analizar la magnitud de la respuesta a la fertilización con micronutrientes, se realizo un meta-análisis incluyendo datos propios no publicados e información proveniente de diferentes publicaciones periódicas. Se tuvo particular cuidado en incluir en este análisis solo la información en que fuera posible aislar los efectos netos de un micronutriente.

1.1 - Soja

En soja la mayor parte de los estudios en donde se pudo aislar los efectos puros de micronutrientes estuvieron relacionados con la aplicación de B, Co-Mo y Zn. En la Figura 1 se observa el rendimiento de tratamientos fertilizados con estos nutrientes en relación a los testigos sin aplicación de fertilizantes. La pendiente de la relación indica cuanto se desvía de la línea 1:1 (sin respuesta a la adición de fertilizantes).

Figura 1 – Relación entre los rendimiento observados en los tratamientos testigo (Sin aplicación de micronutrientes) y el rendimiento observado en tratamientos que recibieron fertilización con Boro (A), Zinc (B) y Cobalto –Molibdeno (Co-Mo) en soja. Recopilación de datos propios y otros experimentos realizados en la región pampeana.

Para este conjunto de datos las respuestas a B, Zn y Co-Mo son de un 4.5, 2.8 y 2.5 %, respectivamente.

Con respecto a la fertilización con otros micronutrientes, en la Figura 2 se observan los resultados de experiencias en fertilización con Mn. En 2 de 4 experimentos se encontró respuesta a la fertilización significativa del orden del 7%. Es importante remarcar que las respuestas observadas en otros experimentos en USA (Loecker et al, 2010) estuvieron más relacionados con la bio-disponibilidad de este nutriente en la rizósfera de sojas resistentes a glifosato, que con la disponibilidad de este nutriente en el suelo. 

Figura 2 – Rendimiento de soja en respuesta a la aplicación de Mn en el estadio de V5. Datos inéditos de Salvagiotti (2012) y Gudelj (2011).

1.2 – Maíz

Estudios exploratorios en donde se han podido aislar la respuesta a la fertilización con B y Zn son los que mayor frecuencia se han realizado en los últimos años en maíz. En la Figura 3 se puede observar la relación entre el rendimiento de tratamientos fertilizados con B y Zn en maíz en relación a los testigos sin aplicación de fertilizantes haciendo el mismo análisis de la Figura 1. Para la base de datos analizada se puede observar aumentos del orden del 5.5 y 4.9% por efecto de la adición de B y Zn, respectivamente.

Figura 3 – Relación entre los rendimiento observados en los tratamientos testigo (Sin aplicación de micronutrientes) y el rendimiento observado en tratamientos que recibieron fertilización con B (Panel izquierdo) o con Zn (Panel derecho) en maíz. Recopilación de datos propios y otros experimentos realizados en la región pampeana.

1.3- Trigo

En trigo los primeros estudios explorando la respuesta a Zn y Cu son los de Sainz Rozas et al (2003), quienes observaron respuesta en algunos sitios (5 de 19) a la adición de Zn y Cu. En la Figura 4 se puede observar los resultados de dos experimentos realizados en el sur de Santa Fe, en donde en dos años contrastantes en cuanto al potencial de rendimiento, se observaron efectos significativos por la adición de Zn chorreado durante el macollaje (Castellarín et al, 2014). Este trabajo también muestra una tendencia a incrementar el rendimiento en grano cuando se aplica además B en macollaje.

Figura 4 - Rendimiento del cultivo de trigo según tratamiento y campaña. 2011-12 (Año 1), 2013 – 14 (Año 2). Referencias: (HB): hoja bandera; (Mac): Macollaje+

2. Requerimiento de micronutrientes de los cultivos

Los requerimientos de nutrientes en los cultivos son variables. Analizando el consumo de macronutrientes en función del rendimiento, en la literatura se observa que se puede alcanzar distintos rendimientos con una misma cantidad de nutriente consumido (Witt et al, 1999; Salvagiotti, 2012; Xu et al, 2013). La variabilidad en la producción para la misma cantidad de nutriente consumido, i.e. eficiencia fisiológica de uso del nutrientes, está relacionado no solo con las condiciones ambientales en las que se desarrolla el cultivo, sino también con la variabilidad genotípica de esta eficiencia dentro de cada uno.

En la Tabla 1 se observan resultados preliminares de 11 experimentos en la región pampeana en donde se evaluó la eficiencia fisiológica en el uso de B, Zn, Mn y Mo y el índice de cosecha de los mismos en soja. Se puede observar un amplio rango de valores extremos alrededor de la media, indicando que no existe un valor fijo de concentración de nutrientes.

Tabla 1 – Requerimiento interno de B, Zn, Mn y Mo en el cultivo de soja. Datos inéditos PNCYO 1127033 – INTA

En la Tabla 2 se observa otro estudio en donde se evaluaron las mismas variables en dos genotipos de maíz con calidad diferente de grano (Flint vs. semidentado). En este caso, se observa diferentes consumos de nutrientes de acuerdo al genotipo utilizado.

Tabla 2 – Requerimiento interno de B, Zn, Mn y Fe en dos híbridos de maíz con diferente calidad de grano (Salvagiotti y Ferraguti, inédito). Los datos son promedio de dos años.

La variabilidad en el consumo de nutrientes es otro de los factores a tener en cuenta a la hora de estudiar la respuesta a la fertilización con micronutrientes. Además al momento de hacer balances regionales de nutrientes es importante tener en cuenta la desviación que tiene de valores de recomendación de Tablas.

3. Disponibilidad de micronutrientes en el suelo en región Pampeana

La disponibilidad de los distintos micronutrientes dependerá de la dinámica de los mismos en el sistema suelo-planta. Son pocos los estudios que han cuantificado los contenidos de micronutrientes en el suelo en la región pampeana. Buffa & Ratto (2005) en un relevamiento realizado en distintas áreas ecológicas de la provincia de Córdoba mostraron que los contenidos más bajos de Zn, Mn y Cu estaban en suelos con bajos contenidos de materia orgánica y suelos menos desarrollados con texturas más gruesas. Ratto & Diggs (1990) encontraron para el área pampeana norte y oeste valores de B en el suelo inferiores a 0.8 ppm.
Recientemente, el relevamiento realizado por Sainz Rozas et al (2013) en la región pampeana, muestra claramente que el descenso en los contenidos en el suelo es diferente según el micronutriente bajo estudio. Así, se observa grandes reducciones en los contenidos de Zn y B en relación a situaciones prístinas, mientras que estas reducciones son de menor magnitud para otros micronutrientes como Mn, Fe o Cu. Las reducciones observadas están relacionadas con las áreas en donde la agricultura ha tenido mayor desarrollo y en donde la reposición de estos nutrientes no ha sido contemplada en los planes de fertilización. En la región pampeana norte los niveles de B y Zn estarían por debajo de 1 ppm, mientras los contenidos de estos micronutrientes aumentan en suelos en regiones donde el nivel de materia orgánica aumenta. Es importante destacar que aun no existen niveles de estos nutrientes en el suelo que sirvan como umbrales para la recomendación de la fertilización en los cultivos de la región pampeana.

4. Herramientas de diagnostico para la fertilización con micronutrientes

El análisis foliar y el análisis de suelos han sido herramientas propuestas para la recomendación la fertilización con micronutrientes en cultivos extensivos (Sims & Johnson, 1991; Benton Jones Jr., 1991). Sin embargo en la actualidad no existen en nuestro país metodologías calibradas para determinar umbrales de nutriente en el suelo o concentraciones de nutrientes en los tejidos asociados a la respuesta del cultivo. En consecuencia muchas conclusiones no son precisas. Barbagelata & Melchiori (2008) mostraron en una red de ensayos que la concentración de micronutrientes en hoja (ultimo foliolo completamente desarrollado) no guardaba relación con la respuesta en rendimiento observada. Cordone et al (2011) analizando la concentración de micronutrientes en hojas en lotes de producción encontró una gran variabilidad en las concentraciones de micronutrientes, con coeficientes de variación superiores al 100%. Teniendo en cuenta el bajo contenido de micronutrientes en los tejidos, es probable que además para determinar concentraciones críticas, se deba ajustar el momento fenológico del muestreo, y la parte de la planta a muestrear. En relación a los umbrales de micronutrientes en el suelo, no existen calibraciones locales entre la disponibilidad del micronutriente y la respuesta. Por otra parte, algunas deficiencias de micronutrientes pueden estar relacionadas a otros factores (por ejemplo modificación de la disponibilidad de los mismo en la rizósfera, como es el caso del Mn).

5. Comentarios Finales

En los suelos de la región pampeana dominada por Argiudoles o Hapludoles, la respuesta a la fertilización con micronutrientes es de baja intensidad.
Existe una buena caracterización de los niveles de los principales micronutrientes en el suelo, sin embargo aun no existen herramientas de diagnostico calibradas para poder realizar la recomendación de fertilización. Los umbrales de disponibilidad de micronutrientes en donde se espera mayor probabilidad de respuesta provienen de publicaciones extranjeras.

Otro factor importante a tener en cuenta en la presencia o ausencia de respuesta son las necesidades de nutrientes de los cultivos. Con diferentes eficiencias en el uso de los micronutrientes se pueden llegar distintos rendimientos cuando se consume la misma cantidad de nutriente. Dado que las necesidades de estos micronutrientes son bajas (en el orden de gramos por ha) pequeñas variaciones en la disponibilidad de nutrientes en el suelo o una mayor eficiencia en el uso de un nutriente pueden generar ausencia de respuesta a la fertilización.

En consecuencia, para predecir la respuesta del cultivo a la fertilización es necesario:

i) Construir modelos que estimen el consumo real en base a las relaciones entre los distintos micronutrientes y la producción de biomasa (curvas de acumulación y dilución de nutrientes);
ii) Conocer la bio-disponibilidad de los distintos micronutrientes en el suelo;
iii) Estimar el consumo de micronutrientes en condiciones de rendimiento cuando llegan a su potencial y
iv) Estudiar la interacción entre momento y fuente de fertilizantes.

6. Agradecimientos

A Gustavo Ferraris (INTA Pergamino), Vicente Gudelj (INTA Marcos Juárez), Pablo Barbieri (INTA Balcarce) y Gabriel Prieto (AER Arroyo Seco INTA) por facilitar datos de ensayos aun no publicado para la realización del meta-análisis.

7. Bibliografía

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Publicado por Engormix