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Pensando la nutrición de cultivos en función del sistema de producción
Fernando O. GarcíaInstituto Internacional de Nutrición de [email protected]/lasc
Temario Introducción: La agricultura mundial, demandas,
desafíos y oportunidades
Sistemas de producción, manejo de suelos y MPM de nutrientes y fertilizantes
Fertilización del sistema: Los efectos residuales
Interacciones e integración de la nutrición en el sistema
Consideraciones finales
Demandas, desafíos y oportunidades para la agricultura
• Demandas crecientes de alimentos, biomateriales, fibras y biocombustibles
• Los desafíos para la agricultura
– Desarrollo humano y económico
– Seguridad alimentaria
– Seguridad energética
– Uso de tierras
– Efectos sobre el ambiente (externalidades)
Evolución de la población mundial 1965-2050. Fuente: ONU
62% Agricultura1.1% Energía
1.5% Edificios comerciales y residencias
2.3% Desechos y aguas residuales
5.9% Industria 26.0% Uso de la
tierra y quema de biomasa
Fuentes globales antrogénicas de N2OFuente: IPCC 4th Reporte de Evaluación: Cambio climático 2007
• Cambio climático: C y GEI• Contaminación de suelos y
aguas• Erosión de suelos• Desertificación• Uso de agua• Agotamiento de nutrientes en
los suelos• Cambios en biodiversidad• Reciclado• Otros
Foto Fernando Martinez – INTA Casilda
Foto Daniel Iurman INTA Ascasubi
Fuente: A. Sharpley (U Ark)
Con P
Sin P
La agricultura y el ambiente
Nutrición humana
TierraCarbono
Desafíos para las próximas décadas
Manejo de suelos y nutrientes son
comunes a los tres
MO
• Uso de tierras• Calidad de suelos• Uso y calidad de
aguas• Disposición de
desechos• Etc.
• Cambio climático• Costo de energía• Bioenergía• Etc.
• Cantidad de alimentos• Calidad de alimentos• Costo de alimentos
Adaptado del concepto de carbono y tierras de Henry Janzen, 2009
la empresa se orienta lentamente a esquemas productivos y tecnológicos mas complejos que incorporan tecnología, mayor cantidad de especies,
relaciones, interacciones y conocimiento.
PRODUCTIVIDAD y EFICIENCIAejes conductores de las decisiones de planificación y producción
del cultivo
INTENSIFICACIÓN PRODUCTIVA/ECOLOGICA/SUSTENTABLEOpción para mejorar la viabilidad ecológica, la eficiencia y
rentabilidad
De la eficiencia en el cultivo a la productividad con eficiencia en el sistema…
Emilio SatorreSimposio Fertilidad 2009
Rosario
• Mayor producción por unidad de recurso y/o insumo involucrado en el espacio y el tiempo (kg/ha/año)
• Mejorar eficiencias en términos agronómicos, económicos y ambientales
• Involucra sistemas y no solamente cultivos
Intensificación productiva sustentable
• Balance de nutrientes, Nutrición adecuada de cultivos y suelos • Rotaciones• Siembra directa• Genética• Manejo integrado de plagas, enfermedades y malezas• Practicas de manejo como cultivos de cobertura
Soja
Maíz
Soja
Año 1 Año 2 Año 3
TrigoTrigo
CC
Secuencia Intensificada!!
Duración Secuencia = 3 años
ISI= 2
6 cultivos en 3 años
Caviglia (2011)
MalezasEnfermedadesInsectosContaminantes
AguaNutrientes
CO2RadiaciónTemperaturaGenotipo
F. Definidores
Factores Limitantes
Nivel de rendimiento
Factores Reductores
Medidas para incrementar el rendimiento
Medidas paraproteger
el rendimiento
Adaptado de Van Ittersum y Rabbinge, 2001
Siembra Directa Rotaciones Fertilidad
Materia orgánica
Residuos: Cobertura, cantidad y calidad
Suelo “vivo”
Sustentabilidad
Foto: C. BellosoFoto: AAPRESID
y = 0.197x + 0.505R² = 0.72
0
4
8
12
16
20
0 20 40 60 80 100
Cum
ulat
ive
SOC
seq
uest
ered
(ton
ha-
1 )
Cumulative C input (ton ha-1)
Sá et al., SSSAJ, 2007 (Enviado)
Aportes acumulados de Carbono y acumulación de Carbono secuestrado
Acum
ulac
ión
de C
arbo
no s
ecue
stra
do (t
on/h
a)
Aportes acumulados de Carbono (ton/ha)
Productividad
OBJETIVOS DEL SISTEMA DE PRODUCCIONAmbiente saludable
Durabilidad
Rentabilidad
Los cuatro fundamentos básicos de la nutrición (4Cs/4Rs)OBJETIVOS DE LA SOCIEDAD
Eficiencia de uso de recursos: Energía,Nutrientes, trabajo,
agua
Beneficio neto
Adopción
Retorno de la inversión Estabilidad de
rendimientos
Productividad del suelo
Calidad del aire y el agua
Ingreso para el productor
Condiciones de trabajo
Balance de nutrientes
Perdidas de nutrientes
Rendimiento
Calidad
Erosión del suelo
Biodiversidad
Servicios del ecosistema
Decidir la dosis, fuente,
forma y momento de
aplicación correctos
Principios científicos específicos fundamentan las MPM de cultivos y
uso de fertilizantes • Los principios científicos son globales y
aplicables al nivel práctico de manejo en el campo
• Su aplicación depende del sistema específico de cultivo que se encuentre bajo consideración
Fuente
MomentoForma
Dosis
1. Abastecer formas disponibles2. Ajustar a las condiciones del
suelo3. Reconocer sinergismos4. Compatibilidad de mezclas
1. Evaluar abastecimiento de nutrientes del suelo
2. Evaluar todas las fuentes de nutrientes del suelo y del aire
3. Evaluar la demanda de los cultivos
4. Predecir la eficiencia de uso del fertilizante
1. Evaluar los momentos de demanda nutricional del cultivo
2. Evaluar la dinámica de abastecimiento de nutrientes del suelo
3. Reconocer los efectos de factores climáticos
4. Evaluar la logística de operaciones
1. Reconocer la dinámica suelo-raíz
2. Manejar la variabilidad espacial
3. Ajustar las necesidades del sistema de labranzas
4. Limitar el transporte potencial fuera del campo
La fuente correcta aplicada a la dosis correcta en el momento y formas correctosPrincipios científicos del sistema 4Cs/4Rs: Ejemplos
Objetivos del análisis de suelo con fines de diagnostico
• Proveer un índice de disponibilidad de nutrientes en el suelo
• Predecir la probabilidad de respuesta a la fertilización o encalado
• Proveer la base para el desarrollo de recomendaciones de fertilización
• Contribuir a la protección ambiental mejorando la eficiencia de uso de los nutrientes y disminuyendo la huella (“footprint”) de la agricultura sobre el medio ambiente
¿Qué es fertilización del sistema?• Los efectos de la fertilización de un cultivo se
extienden a los cultivos posteriores • Fertilizar la rotación o el sistema, es manejar
estos efectos mas allá del cultivo inmediato• Depende fuertemente del conocimiento de la
dinámica de los nutrientes en el sistema suelo-planta
• La fertilización de la rotación se asocia con la idea de nutrición de suelos … y cultivos
• En segunda instancia, se asocia con la filosofía de reposición de nutrientes
Fertilización del Sistema de Producción
Potenciar el reciclado de nutrientes bajo formas orgánicas (efectos sobre la MO del suelo)
Mejorar los balances de nutrientes en el suelo (Reposición) Producir mayor cantidad de materia seca en cultivos de renta y
cultivos de cobertura (mejorar balance de C del suelo) Aumentar la eficiencia de las aplicaciones de fertilizantes (mejor
distribución, menor fitotoxicidad) Ahorro de tiempo en la siembra Uso más eficiente de maquinarias y de personal
Sustentado en la residualidad de nutrientes en formas orgánicas (N, P, S) y/o inorgánicas (P, K) en el suelo
Objetivos y Ventajas
Producción acumulada de ocho cosechas de soja en un suelo Latossolo Vermelho-Amarelo muy arcilloso, con diferentes
posibilidades de fertilización fosfatada con superfosfato simple
Fósforo aplicado (P2O5) Producción
En cobertura (1º ano) En el surco (anual) Total acumulada
------------------------------- kg/ha -------------------------- t/ha
0 100 800 15,0
800 0 800 16,0
400 50 800 16,4
Yamada (2003)
Siembra de maíz sobre rastrojo de avena negraFazenda FrankAnna, Frank Dijkstra, Carambeí-PR
Octubre 2003
Yamada (2005)
Estrategia de fertilización nitrogenada en maíz con antecesor avena negra
Carambei (PR, Brasil)Fuente: J. C. Moraes Sá (1996)
N en maíz N en avena negra
0 30 60
-------------------------- kg/ha -------------------------
Testigo 6101 7156 7533
30 kg S + 90 kg V6 8893 9310 9477
90 kg Avena1 + 30 kg S 8930 9599 9748
30 kg S 7181 7934 8327
90 kg V6 8003 8798 9112
1 N aplicado en la avena en estado lechoso antes de pasar el rolo-faca
Red de Ensayos Trigo/Soja Proyecto INTA FertilizarEnsayo INTA Cañada de Gómez - G. Gerster y col. - 2001/02
Residualidad en Soja II
Testigo 2331 kg/ha N en Trigo 2482 kg/ha
NP en Trigo 2544 kg/ha NPS en Trigo 3098 kg/ha
Residualidad de la fertilizaciónEnsayo El Fortín – Gral. Arenales (Buenos Aires) – Serie Santa Isabel
Red de Nutrición CREA Sur de Santa Fe
Trigo/Soja 2004/05: Todos fertilizados con 86 kg N + 27 kg P + 10 kg SMaíz 2005/06: Todos fertilizados con 88 kg N + 26 kg P + 10 kg S2007/08: Avena Pastoreo
2976
2715
7257
3791
3928
5180
3274
8288
4073
4031
0100020003000400050006000700080009000
Trigo 2004 Soja2004/05
Maíz2005/06
Soja2006/07
Trigo2008/09
Ren
dim
ient
o (k
g/ha
)
Testigo entre 2000 y 2003
NPS entre 2000 y 2003
Fuente: CREA Sur de Santa Fe-IPNI-ASP
La reposición anual de los nutrientes extraídos por los granos podría promover un ambiente edáfico de mejor calidad para el crecimiento de los cultivos que podría explicarse por:
mayores acumulaciones de rastrojo y, por lo tanto, a una mayor incorporación de carbono (C) al suelo; un mayor crecimiento y proliferación de raíces; y un mejor uso del agua (mayor infiltración, menor evaporación)
Residualidad de la fertilizaciónEnsayo El Pilarcito (La Chispa, Santa Fe)Rendimientos de cultivos posteriores sobre los tratamientos fertilizados entre 2000 y 2006
Fuente: CREA Sur Santa Fe-IPNI-ASP
Trigo 2007 y Cebada 2008 fertilizados con N, P y S
4763
2769 29
95 3328
5262
3878
1929
3436
5072
2814
2855
3983
5935
3506
2435
3848
6065
3992
3028 33
82
6080
3910
2611
3699
0
2000
4000
6000
Trigo 2007 Soja 2a. 2007 Cebada 2008 Soja 2a. 2008
Rend
imie
nto
(kg/
ha)
Productor PS NS NP NPS NPSMicros
Maíz: Fertilización a Largo PlazoEnsayo Los Chañaritos (C. de Bustos, Córdoba)V. Gudelj y col. (INTA M. Juárez-AAPRESID-ASP-IPNI)Rotación Maíz-Trigo/Soja
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
1800019
98
2000
2002
2004
2006
2008
2010
Rend
imie
nto
(kg/
ha) Testigo
N sufNP sufNPS sufNPS repNPS rep + M
TratamientoPromedios1998-2010
kg/ha
Testigo 8266
N sufic 10805
NP sufic 11363
NPS sufic 12485
NPS rep 13841
NPS rep + M 13440
Profundidad (cm) Materia orgánica (%) P Bray 1
(mg/kg)pH
(1:2.5)0-5 3.5 24 6.25-18 2.9 11 6.3
Análisis de suelo inicial (1998)
66737807
9835
1198712251
139741349214929
0
3000
6000
9000
12000
15000
Sin Vicia Con Vicia
Rend
imie
nto
Maí
z (kg
/ha)
N0 N60 N90 N120
Los cultivos de cobertura aportan C, N, raíces, actividad microbiana
Vicia en MaízCapurro et al. (2010) – AER INTA Cañada de GómezCampaña 2009/10
Ciclo del N en ecosistemas agrícolas
N atmosférico (N )
Desnitrificación
Volatilización
Mineralización-Inmovilización
Nitrificación
Erosión
Biomasa microbiana
N orgánicoLavado
Fijación
Fijación biológicaPrecipitaciones
Residuos
Fertilizante
NH NO34
2
NitratoAmonio
Absorción
Erosión
Fertilizante
Cosecha
¿Residualidad de N?•La eficiencia de uso del N aplicado varia del 40 al 70%, con valores promedio de 50-60%
•El resto del N aplicado es inmovilizado en formas orgánicas o perdido por lavado, desnitrificación, erosión u otra vía
•Las residualidades de N se verifican solamente cuando el N aplicado queda retenido en formas orgánicas asociado con C, es decir en el rastrojo o distintas formas de materia orgánica del suelo
El Ciclo del Fósforo
Fertilizantes y otros abonos
Cosecha
Escurrimiento yerosión
Lavado
Fósforo orgánico
MineralesPrimarios
Residuos de las plantas
Absorción
P en solución del suelo
P precipitado
P adsorbido
EntradaComponente Pérdida
207
86
40
605
163
36
18
58
27
38
13
43
33
83
38
764
210
112
1,008
308
533
91
258
216
292
77
62
267
267
75
0 200 400 600 800 1,000
Marruecos y …China
EE.UU.S. AfricaJordaniaAustralia
RusiaIsraelSiria
EgiptoTunezBrasil
CanadaSenegal
Togo
Años
Vida de Reserva de Base
Vida de Reserva
Vida de reserva y vida de reserva de base para las minas de fosfatos
291
93
Mundial
Fuente: Fixen (2009) a partir de USGS, 2009 (basado sobre la producción de 2007-2008)
Un reporte reciente del IFDC concluye que las reservas globales de roca fosfatada cubrirían las demandas
actuales de P por 300-400 años(Van Kauwenbergh, 2010)
0
10
20
30
40
50ControlFertilizado con P
0,37*Bal
0,018*Bal
A
-200 -150 -100 -50 0 50 1000
1020304050607080
-0,19*Bal
0,006*Bal
B
Balance Acumulado de P (kg P ha-1)
P B
ray-
1 (m
g P
kg-1
sue
lo)
Relación entre el Balance de P en suelo y el P extractable Bray P-1
Suelos < 20 ppm
Suelos > 40 ppm
Fuente:Ciampitti (2009)
Red CREA Sur de Santa Fe
(CREA-IPNI-ASP)
El P Bray aumenta aproximadamente 4 ppm por cada 10
kg P de balance positivo
El P Bray disminuye aproximadamente 2 ppm por cada 10 kg
P de balance negativo
5
10
15
20
25
30
35
0 100 200 300 400 500Doses de P 2O5
Teor
de
P no
sol
o –
Meh
lich-
1 (m
g dm
-3)
Misiones 2 (250 g kg-1 argila)
Misiones 1 (250 g kg-1 argila)
46,9 kg de P2O5
21,1 kg de P2O5
Para aumentar 1 mg dm-3 de P
en el suelo
... calculadas las necesidades en kg de P2O5 ha-1 para elevar 1mg dm-3 de P em el suelo; a partir de estos valores podemosestimar la necesidad de P2O5 para la corrección del suelo paraalcanzar un nível de suficiência (nivel crítico) para las plantas.
Construcción de níveles de fósforo bajo SSD
Efecto de la textura fue pequeño
Residualidad de AzufreFontanetto et. (2003) -EEA INTA Rafaela (Santa Fe)
2296 28
38 3503
8843
2442 32
05
3605
8960
2492 33
10 4112
9437
2498 33
08 4565
9960
0
3000
6000
9000
Trigo 2000 Soja 2000 Soja 2001 Maíz 2002
Ren
dim
ient
o (k
g/ha
) Testigo S12 S24 S36
Rotación Trigo/Soja-Soja-MaízSuelo Argiudol típico – MO 2.9% - pH 6.2 - S-sulfatos 9.5 ppm
S aplicado a la siembra del Trigo en Junio 2000
Aporte de C de residuos y C humificado en un ciclo de la rotación maíz-trigo/soja para cuatro tratamientos de fertilización en dos sitios del sudeste de Córdoba (Argentina)Elaborado a partir de información de Vicente Gudelj y col. (com. personal)
Tratamiento Aporte C Residuos 1(kg C/ha)
C humificado 2
(kg C/ha)Don Osvaldo
Testigo 6144 -815NP 8061 31
NPS 10353 1082NPS Rep 11381 1532
Los ChañaritosTestigo 8358 173
NP 10377 1071NPS 11019 1359
NPS Rep 11747 1677
Los tratamientos NP y NPS incluyeron dosis de nutrientes según diagnóstico, y el tratamiento NPS Rep dosis de nutrientes según reposición de los nutrientes
extraídos en grano
Efecto de la fertilización fosfatada sobre la acumulación de C orgánico Fuente: Ciampitti et al. (2010) – Red de Nutrición Región CREA Sur de Santa Fe (CREA-IPNI-ASP)
0
2000
4000
6000
8000
La Blanca La Hansa La Marta San Alfredo
Carb
ono
orga
nico
tota
l (g/
m2)
Control
Con P
a. COT
0
500
1000
1500
2000
La Blanca La Hansa La Marta San Alfredo
Carb
ono
orga
nico
par
ticul
ado
(g/m
2)
Control
Con P
b. COP
La fertilización fosfatada durante seis años incremento el C orgánico total en 3055 kg/ha y el C particulado en 1678 kg/ha a 0-20 cm, en promedio para los cuatro
sitios evaluados
Eficiencia de uso de agua en maíz bajo diferentes tratamientos de fertilización
Red de Nutrición CREA Sur de Santa Fe – Campaña 2010/11
Precipitaciones siembra a madurezBalducci 420mm y San Alfredo 517 mm
Fuente: CREA Sur de Santa Fe-IPNI-ASP
0
5
10
15
20
25
30
Balducci San Alfredo
Efic
ienc
ia d
e U
so d
el A
gua
(kg/
mm
)
Testigo
PS
NS
NP
NPS
NPSMicro
Tiempo
Hospedante
Hombre •Agua
•Humedad
•Temperatura PERIODO CRITICO
. pH
•Antagonistas SUPRESIVIDAD
Factores del ambiente (A) que afectan el desarrollo de las epidemias
ESTADO NUTRICIONAL
Fuente: Carmona, 2011
Integrando la nutrición y la sanidad de los cultivos…
Efecto de cocktail de micronutrientes via foliar enla roya de la soja
Testigo + Micro foliar
Yamada (2005)
Efecto del nitrógeno y el potasio en la expresión de enfermedades
Nivel de N Nivel de K Alto Bajo Alto Bajo
Biotróficos Royas +++ + + ++++
Mildius +++ + + ++++ Necrotróficos
Drechslera + +++ + ++++ Fusarium + +++ + ++++
Fuente: Carmona, 2011
“La nutrición adecuada mejora la defensa contra las enfermedades a partir de las mejoras en las condiciones de crecimiento del cultivo, y por la propia interacción
con la biología y nutrición de los patógenos”
“Estas prácticas podrían constituir una estrategia complementaria y formar parte de un programa que fortalezca la sustentabilidad, protegiendo al ambiente, y
reduciendo la tasa de uso de fungicidas”
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
13000
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Ambiente
Ren
dim
ient
o M
aiz
(kg/
ha)
200
250
300
350
400
450
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Ambiente
Cos
to D
irect
o M
aiz
(US$
/ha)
¿Por qué diferenciar ambientes?
- El 16% del costo directo de maíz es debido a P y el 23% a N- Por qué no diferenciarlo por ambientes y mejorar eficiencia????
Ambiente Rinde (kg/ha) Costo (U$S/ha)
Alta productividad (1) 9310 317
Media productividad (2) 8685 330
Baja productividad (3) 7590 320
Fuente: Manuel Bermúdez, 2011
Definición de ambientes y muestreo de suelo para P y N
Ambiente AAmbiente BAmbiente CSin Siembra
Puntos de muestreo geo-referenciados
Con este muestreo se trata de mantener la consistencia a través de espacio y tiempo
Definición de ambientes por:
Topografía
Imágenes de riesgo hídrico
Imágenes Landsat
Indice verde (NDVI)
Mapas de rinde
Cartas de suelo
Muestreos dirigidos de suelos
Información de napas
Fuente: Manuel Bermúdez, 2011
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0Indice de Ambientes
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
Ren
dim
ient
os (q
q/ha
)
Variable R² Rendimientos 0,67
Resultado de un manejo por ambientes
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0Indice de Ambientes
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
Cos
tos
dire
ctos
de
trigo
(u$s
/ha)
Variable R²
Costo x ha 0,63
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0Indice de Ambientes
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Cos
to p
or to
nela
da p
rodu
cida
(u$s
/ha)
Fuente: M. Bermúdez, 2011
Diferencias en Rendimientos Diferencias en Costos Directos
Similares costos por ton producida
Consideraciones finalesLa agricultura enfrenta demandas y desafíos a los que debe responder a través de sistemas de producción mas eficientes y efectivos, una alternativa valida es la intensificación productiva sustentableLa fertilización debe insertarse completamente dentro del manejo de rotaciones, siembra directa, cultivos de cobertura y otras prácticas que permitan preservar la MO y hacer un uso eficiente del agua disponible Las MPM de fertilizantes, aplicar la dosis correcta, con la fuente correcta, en el momento y ubicación correctos, se basan en principios científicos sustentados en la información experimentalLa “fertilización del sistema, o del suelo o de la rotación” puede ser una alternativa agronómica, económica y ambientalmente viable para reponer los nutrientes extraídos en granosEl proceso productivo no se reduce a un único ciclo agrícola, ni a una sola practica de manejo de insumos o recursos: Pensar en el sistema de producción
XIX Congreso Latinoamericano y XXIII Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo
Latinoamérica unida protegiendo sus suelos Mar del Plata, 16 al 20 de abril del 2012
Mas información enwww.congresodesuelos.org.ar
ISTRO - International Soil Tillage Research Organization Founded on 27 September 1973
Non-profit Organization Organized as a corporation for education and scientific
Montevideo, 24 al 28 de Septiembre de 2012
10 de diciembre de 2011Fecha límite de presentación de resúmenes
www.fagro.edu.uy/ISTRO
XIX ISTRO 2012 - IV Reunión SUCS
