Fertilización Nitrogenada y Eficiencia del uso del Agua del Cultivo de Trigo

Ing. Agr. Carlos M. Vanoli, EEA INTA Bordenave.

Para que los cultivos expresen su máximo potencial de crecimiento es necesario que todo su ciclo se produzca bajo condiciones óptimas y ningún factor esté siendo limitante. En la medida que uno o más factores no se encuentre en los niveles óptimos, los rendimientos tienden a disminuir como consecuencia del factor que condiciona su normal crecimiento.

Bajo condiciones de campo, este potencial de rendimiento se ve atenuado por factores que indefectiblemente resultan limitantes y van a condicionar su potencial genético, por lo cual esta situación nos pondría como objetivo lograr los máximos alcanzables según las limitantes de la zona de producción y del manejo implementado.

De todos los factores que influyen en el normal crecimiento, los requerimientos de agua y nutrientes suelen ser los responsables de la mayor variabilidad en los resultados productivos, por lo cual resulta necesario realizar un manejo adecuado de los mismos buscando optimizarlos y eficientizar su uso.

La producción total de biomasa y/o el rendimiento de un cultivo va a estar relacionado al consumo de agua que pueda realizar este durante todo su ciclo y su relación se conoce comúnmente como Eficiencia en el Uso del Agua (E.U.A.) o Eficiencia de Transpiración. En otras palabras, es cuanto produzco de biomasa o rendimiento de grano por unidad de superficie por milímetro de agua consumido o transpirado por el cultivo. (kg ha-1/mm)

Si consideramos que un cultivo de trigo consume durante todo su ciclo unos 450 mm de agua, y aceptando una eficiencia de uso del agua de aproximadamente 10 kg ha-1 grano por milímetro de agua consumido, estaríamos en condiciones de lograr rendimientos cercanos a los 4500 kg ha-1 si el consumo de agua no es limitante.

Analizando las precipitaciones medias mensuales del partido de Cnel Pringles (serie 1993-2020), vemos la distribución de las mismas a lo largo del ciclo del cultivo de trigo y el acumulado desde Julio a Diciembre está en el orden de los 385 mm (cuadro 1). Para este ejemplo donde el cultivo de trigo consume 435 mm de agua durante su ciclo, observamos un déficit de alrededor de 50 mm, los cuales tendrían que ser aportados por lluvias acumuladas en el perfil previo a la siembra. Teniendo en cuenta que esta situación está basada en una ecuación teórica, se trata de buscar analizar cómo se presentan las condiciones de precipitaciones en cada caso particular y con un manejo específico, y en base a ello plantear futuras estrategias de manejo como puede ser la fertilización nitrogenada.

Cuadro 1: Balance hídrico entre Precipitaciones medias mensuales y consumo de agua o transpiración del cultivo de trigo.

La mayor eficiencia de uso de agua o la transpiración del cultivo, se logra reduciendo al máximo las pérdidas de agua por evaporación directa del suelo ó del consumo por las malezas. En este sentido, la eficiencia del uso de agua puede variar significativamente entre 5-8 kg ha-1/mm agua en un agricultor promedio, a 10-15 kg ha-1/mm en un agricultor de punta. Por consiguiente para lograr un uso eficiente del agua disponible el productor tiene dos caminos:
a) Utilizar prácticas de manejo de suelo que traten de captar el máximo del agua posible de almacenar en el suelo como pueden ser realizar barbechos en forma temprana, mantenerlos limpios de malezas evitando el consumo de agua por medio de estas, utilización de herramientas adecuadas y de residuos en superficie que favorezcan la infiltración y reduzcan la evaporación; y se reduzcan o se controlen los escurrimientos superficiales.
b) Prácticas de manejo del cultivo que tiendan a maximizar la consumo de agua a través de la transpiración de las plantas de trigo. Este aspecto se logra básicamente con el manejo del Índice de Área Foliar (I.A.F.) del cultivo, o sea lograr una alta relación entre el área foliar del cultivo por superficie de suelo y se de esta manera se minimicen las pérdidas por evaporación directa del mismo.
Entre las prácticas de manejo de cultivo para lograr llegar lo antes posible a este I.A.F crítico podemos ajustar densidades de siembra para lograr el número de plantas deseado, manejo de la fecha de siembra óptima para cada variedad, la fertilización de arranque para acelerar el crecimiento del cultivo y lograr un mayor desarrollo del mismo.
Una vez alcanzado el IAF crítico, lo cual es conveniente que se produzca cerca de fin de macollaje, el cultivo comienza a tener un consumo de agua más significativo y entra en su período crítico durante la elongación del tallo. En términos generales se considera que este período abarca unos 20 días previos y 10 días posteriores a antesis, durante el cual se definen los principales componentes o factores formadores de rendimiento como son el número macollos viables y fértiles por m2 y por consiguiente el número de espigas por m2, también el número de espiguillas fértiles por espiga lo cual definirá el número de granos por espiga y por último el peso de los granos. Consecuentemente, si se produce alguna situación de stress durante este período, principalmente déficit de agua, se afecta marcadamente el rendimiento del cultivo.

Otro aspecto fundamental para el crecimiento del cultivo y que también condiciona los rendimientos, es la provisión de nutrientes y particularmente el nitrógeno. Para que el cultivo de trigo crezca sin limitantes en cuanto a este nutriente, se asume una demanda aproximada de 30 kg de nitrógeno por tonelada de grano producido, el cual lo podemos tomar como referencia para los cálculos del balance nutricional entre los requerimientos y la disponibilidad de este elemento.
Para determinar los requerimientos en base a un rendimiento objetivo, debemos plantearnos donde nos vamos a posicionar para realizar esta estimación. Un planteo optimista versus uno conservacionista nos podría llevar a desaprovechar fertilizante en un caso o perder rendimiento en el otro. Por tal motivo, lo aconsejable puede ser basarnos en datos de rendimientos logrados durante una secuencia de años (al menos 5 años), que nos permita correlacionar los mismos de acuerdo a las condiciones climáticas y el manejo realizado en dichas campañas, y en base a ello, evaluar como se viene desarrollando la campaña actual y por proyecciones climáticas a futuro.
En la actualidad se pueden disponer de informes climatológicos que ayudan a pronosticar las condiciones ambientales para el futuro con cierto grado de certeza. Ejemplo de ello es el informe trimestral del SIAT (Sistema de Información y Alerta Temprana del INTA-SMN) o similares, los cuales están disponibles para utilizar como una herramienta más para la toma de decisiones respecto a estrategias de fertilización.
Sitio web SIAT: https://inta.gob.ar/sites/default/files/inta.ascasubi.reporte.siat_._jja_2021.pdf
Una vez que definimos el rendimiento objetivo y determinamos en base a este los requerimientos de nitrógeno, podemos utilizar la siguiente fórmula para realizar el balance de nitrógeno y definir la necesidad de fertilizar:

Existen otros modelos donde incorporan a esta fórmula más fuentes de nitrógeno que pueden ser tenidas en cuenta como el aporte de N que realiza la descomposición de los residuos del cultivo antecesor o pérdidas por volatilización, desnitrificación y lavado. Por lo general son todas muy variables y de difícil estimación por lo cual solo se justificaría cuantificar el aporte que realiza el cultivo antecesor en el caso de tratarse de alguna leguminosa (ej. vicia, alfalfa, etc.), cuyos residuos tienen una baja relación C:N y el aporte puede ser significativo.

La determinación del nitrógeno disponible en el suelo, se obtiene realizando el correspondiente muestreo de suelo y diagnóstico de fertilidad, determinando distintos factores entre ellos el contenido de nitrógeno como nitratos contenidos en la capa de suelo de 0 a 60 cm. Esta es la profundidad más aconsejada de muestreo principalmente por la movilidad que tiene el nitrógeno en el suelo y por ser la zona de colonización efectiva de las raíces.
Estos análisis normalmente se realizan en una fecha cercana a la siembra para definir fertilizaciones en dicha operación o también próximas al macollaje para confirmar la estimación del nitrógeno inicial y ajustar dosis de nitrógeno si se prevé fertilizar en este estadio.
El aporte de nitrógeno por mineralización de la materia orgánica del suelo, es una de las principales fuentes de N para los cultivos y debiera ser tenido en cuenta para el diagnóstico de la fertilización. Es el proceso donde el nitrógeno orgánico del suelo es transformado por medio de los microorganismos del suelo a formas inorgánicas (amonio y nitrato) (Binkley y Hart 1989). En este proceso de liberación de N influyen varios factores como es el contenido de la materia orgánica, las fracciones orgánicas que integran la misma y la tasa de mineralización de esta materia orgánica, la cual es afectada por la temperatura, la humedad, la aireación y los propios microorganismos del suelo.
Actualmente, para la estimación del N producido por mineralización, se puede calcular groseramente a través del contenido de materia orgánica ó utilizar métodos de incubación en condiciones de anaerobiosis (Nan) durante un periodo de 7 días, donde se mide la producción de amonio (NH4), el cual tiene una buena correlación con el N potencialmente mineralizable. Este método estima el máximo potencial de mineralización en condiciones de temperatura y humedad óptimas, hecho que aunque no siempre se da en condiciones campo, permite realizar una buena predicción de este aporte de nitrógeno y permite ajustar mejor la fertilización nitrogenada en base al rendimiento objetivo y explicar faltas de respuestas a la fertilización.
Generalmente las determinaciones de Nan suelen expresarse en ppm o mg kg-1, por lo cual para expresar todos los datos en las mismas unidades hay que convertirlo a kg ha-1 de N que se pueden mineralizar. Para esta conversión se tiene que conocer el tipo textural de suelo o estimarlo para determinar la densidad aparente de ese suelo. Por lo general se utilizan las siguientes densidades según la textura del suelo:

Como podemos observar, el aporte de N por mineralización representaría en este caso unos 75 kg de N ha-1. Conocer este aporte de N potencialmente mineralizable permite realizar un mejor ajuste de la fertilización nitrogenada, con lo cual se podría reducir en algunos kilos el fertilizante necesario para lograr el rendimiento objetivo y en consecuencia los costos de producción.
A modo de ejemplo, si realizamos los cálculos de balance de N para un rendimiento objetivo de 4000 kg ha-1 de trigo y asumiendo un requerimiento de 30 kg de N tn-1 de grano, tendremos una demanda del cultivo aproximada de 120 kg de N ha-1. Por otra parte, como aportes de N desde el suelo, consideramos el N inicial a la siembra determinado por el análisis de N-nitratos (kg ha-1) y el N aportado por mineralización durante el desarrollo del cultivo obtenido por la medición del N-amonio (NH4) liberado por la incubación anaeróbica (Nan) generalmente expresado en ppm. Supongamos que el aporte de N-nitrato en la capa 0-60 cm es de 50 kg ha-1 y la estimación del Nan de 30 ppm (según conversión anterior son unos 75 kg ha-1), y asumiendo una eficiencia de uso del N suelo (N-nitratos) en un 50%, del N mineralizable en un 80%, y de eficiencia de uso o recupero por el cultivo del N del fertilizante al voleo del 60%, se procede a determinar el diagnóstico de necesidad de realizar una fertilización nitrogenada mediante el uso de la fórmula de cálculo:

En base a este ejemplo, podemos concluir que sería necesario un aporte de 58 kg ha-1 para alcanzar el rendimiento objetivo si no median otros factores limitantes. Si parte de este N ya fue incorporado durante la siembra con algún fertilizante que contenga nitrógeno, por ejemplo fosfato diamónico (18% N) habría que descontar este aporte y determinar la fracción que nos restaría aplicar durante el crecimiento del cultivo. Tomando por ejemplo una dosis a la siembra de 80 kg ha-1 de Fosfato diamónico, lo cual significaría un aporte de N de 14,4 kg N ha-1 (sin tomar en cuenta su eficiencia de uso de este fertilizante que es mayor a la fertilización al voleo), restaría aplicar durante el crecimiento del cultivo 43,6 kg ha-1 para completar los 58 kg ha-1 requeridos; y si la fuente de N a utilizar fuese la Urea (46% N), significaría aplicar unos 95 kg ha-1 de Urea durante el crecimiento del cultivo, por ejemplo al macollaje.
Como pudimos observar, tanto el manejo del agua realizado previamente y durante el desarrollo del cultivo, las condiciones climáticas presentes y futuras por medio de informes climatológicos y un correcto diagnóstico de fertilidad del suelo nos permite mejorar estrategias de manejo como puede ser la fertilización nitrogenada y lograr un mejor resultado económico y productivo del cultivo de trigo.