Evaluación de la fertilidad del suelo Dr. Armando Tasistro Director, México y América Central International Plant Nutrition Institute (IPNI) atasistro@ipni.net

fertilizante cultivo

El suelo es intermediario entre los nutrimentos y las plantas Modula disponibilidad Agrega Mineralización Meteorización Adsorción Retira Adsorción Inmovilización Fijación Precipitación

Influye en la capacidad de las plantas para adquirir nutrimentos textura pH salinidad alcalinidad compactación microflora retención de agua

Conceptos a recordar Suelo = intermediario

¿para qué pueden servir los análisis de suelos?

Determinar características de los suelos textura retención de agua reacción (acidez/alcalinidad) salinidad materia orgánica nutrientes color contaminantes

Nutrientes ¿Qué cantidad de nutrientes aprovechables por las plantas tiene el suelo?

Análisis de nutrientes en suelos Simulan extracción de plantas Criterios para seleccionar método de extracción para análisis rutinario (Bray, 1948) debe extraer todas las formas disponibles o una parte proporcional, del nutrimento en suelos con propiedades ampliamente diferentes procedimiento rápido y preciso las cantidades extraídas deben estar correlacionadas con el crecimiento y respuesta de cada cultivo bajo diversas condiciones Sánchez, 1981

Un análisis de suelos por sí no tiene valor Cifra empírica que puede reflejar o no indirectamente la disponibilidad de un nutrimento Sánchez, 1981

Enfoque tradicional

Veamos P N

Correlación Calibración Interpretación Sánchez, 1981

Correlación Estudio de la relación entre resultados del análisis de suelos y respuesta de los cultivos extracción por el método analítico extracción por las plantas en invernadero y muchos suelos con características divergentes los métodos analíticos usados rutinariamente ya pasaron esta primera etapa Sánchez, 1981

Calibración establecer los niveles críticos para un método de extracción trabajo de campo menos suelos que en la Correlación, pero seleccionados con cuidado

Extractantes más comunes para P Composición Comentarios, valores críticos y fuentes Bray P1 0.03 M NH4F + 0.025 M HCl Usado sólo para extraer P en suelos ácidos con CIC moderada. Valor crítico:  30 mg kg-1 (Bray y Kurtz, 1945) Olsen 0.5 M NaHCO3 – pH 8.5 Desarrollado originalmente como extractante de P para suelos alcalinos en el oeste de EE.UU.; actualmente se usa también en suelos ácidos y neutros. Valor crítico:  10 mg kg-1. (Olsen et al., 1954) Handbook of Soil Sciences, 2nd. Ed., 2012. p. 13-11

Ejemplo hipotético Calibración de Bray P1 cultivo A / Suelo T 50 ensayos respuesta de rendimiento = rendimiento máximo con P – rendimiento sin P

Probabilidad de obtener incrementos de rendimiento Agrupamiento arbitrario de niveles de P bajo medio alto

arbitrario

Ejemplo hipotético Calibración de Bray P1 cultivo A / Suelo T 50 ensayos respuesta de rendimiento = rendimiento máximo con P – rendimiento sin P rendimiento relativo = rendimiento sin P rendimiento máximo con P

Método de Cate-Nelson rendimiento relativo

Método de Cate-Nelson ALTA BAJA rendimiento relativo bajo P y alto rendimiento ??? rendimiento relativo nivel crítico: valor que separa la zona con ALTA probabilidad de respuesta de la de BAJA probabilidad de respuesta alto P y bajo rendimiento ??? nivel crítico ALTA BAJA

¿Para qué sirven los resultados de los análisis de nutrientes en el suelo? Los resultados de los análisis del contenido de nutrientes en el suelo sólo sirven para separar los suelos con probabilidad de responder a la aplicación de fertilizante de los que probablemente no respondan Sánchez 1981

El nivel crítico es específico para las combinaciones suelo-cultivo, aún con las mismas soluciones extractoras Se deben establecer los niveles críticos para las combinaciones suelos-cultivo más importantes Sánchez, 1981

Niveles críticos de Bray P1 en trigo, maíz, soya en Argentina 9 años de ensayos resultados de 31 ensayos de trigo, 34 de maíz, y 46 de soya http://www.ridzo.com.ar/5totaller/G.%20Boem%20et%20al%202010%20-%20Calibracion%20P%20Red%20CREA%20Sur%20de%20Santa%20Fe.pdf

¿Qué pasaría si en Argentina usaran el valor crítico de 30 mg kg-1 para decidir si aplicar P a maíz? Extractante Composición Comentarios, valores críticos y fuentes Bray P1 0.03 M NH4F + 0.025 M HCl Usado sólo para extraer P en suelos ácidos con CIC moderada. Valor crítico:  30 ppm (Bray y Kurtz, 1945) Handbook of Soil Sciences, 2nd. Ed., 2012. p. 13-11 Por ejemplo, un suelo con 25 ppm Bray P1: Si el valor crítico es 30 ppm  Respuesta probable Si el valor crítico es 12.5 ppm  Respuesta no probable

ALTA BAJA Todavía no sabemos cuánto P hay que aplicar al suelo No podemos predecir rendimiento Las recomendaciones de fertilizantes sólo se obtienen mediante ensayos de campo Sánchez, 1981 nivel crítico ALTA BAJA

Interpretación Objetivo: establecer la cantidad de cada nutrimento que debe aplicarse para lograr una cierta respuesta de rendimiento en una categoría predecible de cultivo-suelo Red de ensayos de respuesta Evaluar Dosis, fuentes, lugares y épocas de aplicación Interacciones entre nutrimentos Suelos Condiciones climáticas Genotipos Manejo del cultivo Labranza Densidad y distribución de plantas Sánchez (1981) p. 318

¿Cómo debería funcionar el sistema?

¿Mayor o menor que el nivel crítico para el cultivo, suelo, y ambiente? nivel crítico hipotético ALTA BAJA

¿Mayor o menor que el nivel crítico para el cultivo, suelo, y ambiente? nivel crítico hipotético ALTA BAJA

Si el valor de análisis de suelo para P es menor que el nivel crítico Ejemplo: Nivel crítico = 11 ppm Bray P1 Nivel en el suelo = 1.7 ppm Bray P1 ¿Cuánto P se debe aplicar para subir el nivel de P en el suelo de 1.7 ppm a 11 ppm?

P NO se pueden usar los valores provenientes de los análisis de suelo para calcular cantidades disponibles en el suelo Los siguientes cálculos NO son correctos: Suponiendo 2,400,000 kg en una hectárea a 20 cm de profundidad 11 ppm Bray P1 = 26.4 kg P/ha 1.7ppm Bray P1 = 4.08 kg P/ha P a aplicar = (26.4 – 4.08) kg P/ha = 22.32 kg P/ha 1,000,000 kg suelo  11kg P 2,400,000 kg suelo  26.4 kg P 1,000,000 kg suelo  1.7kg P 2,400,000 kg suelo  4.08 kg P

Si el valor de análisis de suelo para P es menor que el nivel crítico ¿Cuánto P se debe aplicar? ¿Qué fuente? ¿Dónde poner el P? ¿Cuándo aplicar? ¿Aplicar P solo? Necesitamos información científica

Problemas con el enfoque tradicional para determinar la disponibilidad de N N-inorg = N-NO3- y N-NH4+ alta variabilidad espacial temporal actividad microbiana adsorción lixiviación volatilización desnitrificación alta probabilidad de diferencias entre resultados de análisis y cantidades realmente disponibles Rodríguez (1993), p. 19

Idealmente, las muestras de suelos tomadas para la determinación de formas inorgánicas de N deberían ser analizadas inmediatamente para tener resultados válidos. Los métodos de conservación más comúnmente usados actualmente parecen ser el congelamiento a temperaturas muy bajas o secado a temperaturas del laboratorio…

…El N disponible es equivalente al N mineralizado, el cual consiste de nitrato y nitrito solubles y el N como amonio intercambiable y soluble. Estos compuestos fluctúan en períodos cortos de tiempo y son muy afectados por la actividad microbiana; el gas amoníaco puede escapar de la muestra por volatilización. La muestra de suelo debe ser transportada en un recipiente con hielo y transferida a un congelador a menos que sea analizada inmediatamente…

Sample Handling - Soil Fertility Analysis Proper soil sample handling procedures depend on which nutrient analysis is requested. Soil samples that will be analyzed for nitrate-N should be kept cool or shipped to the laboratory immediately. If samples are stored in a warm area for extended periods of time, the nitrate level in the sample will increase. Warm temperatures during shipping or storage increase the activity of microbes in the soil sample. This microbial activity causes the release of additional nitrate-N in the soil sample bag. If this happens, the laboratory analysis for nitrogen will be incorrectly high, due to improper sample handling. Soil samples that will be analyzed for all other nutrients are not affected by temperature and do not need special handling. http://www.agviselabs.com/soil2.php

fertilizante cultivo

Problemas con el enfoque tradicional Necesidad de gran cantidad de experimentación de campo Dosis, fuentes, lugares y épocas de aplicación Interacciones entre nutrimentos Suelos Condiciones climáticas Genotipos Manejo del cultivo Labranza Densidad y distribución de plantas Rotaciones Rodríguez (1993), p. 19

Suelos arenosos ácidos Suelos arcillosos neutros Laderas Áreas planas … Maíz Frijol Sorgo …

Problemas con el enfoque tradicional Gran cantidad de experimentación de campo Dosis, fuentes, lugares y épocas de aplicación Interacciones entre nutrimentos Suelos Condiciones climáticas Genotipos Manejo del cultivo Labranza Densidad y distribución de plantas Rotaciones ¿cuánto tiempo y recursos necesitaríamos para alcanzar un nivel de cantidad y calidad en la base de datos? Rodríguez (1993), p. 19

“Cuando no se cuenta con una base de experimentación suficiente para establecer normas de fertilización a nivel nacional, comienzan a aparecer distintas “normas técnicas” dadas por cada institución, por cada asesor, que se contraponen las unas a las otras y acaban por desorientar al productor y crear una desconfianza en los técnicos” Prof. José Rodríguez La Fertilización de los Cultivos – Un método racional 1993.

El método racional

describir y predecir los comportamientos de los nutrientes en el suelo Dosis fertilizante= demanda nutriente cultivo −suministro nutriente suelo eficiencia fertilización modelo simplificado describir y predecir los comportamientos de los nutrientes en el suelo Rodríguez (1993), p. 23

subsistema de los nutrientes en el suelo Salidas del sistema extracción cultivo Entradas al sistema residuos cosecha biomasa pool activo pool lábil fertilizantes pool inactivo Rodríguez (1993), p.24 pérdidas suelo erosión lixiviación volatilización desnitrificación

Parámetros requeridos para N y P Demanda N y P Rendimiento alcanzable en el ecosistema Factor de demanda de N y P Suministro N Rotación de cultivos y praderas Cultivo anterior Manejo de los residuos de cosecha Aplicación de estiércoles Suministro P Disponibilidad de P Eficiencia de absorción de P del cultivo Eficiencia Fertilización N Agroecosistema Grupo de suelos Cultivo de invierno o de primavera-verano Eficiencia Fertilización P Capacidad de retención de P del suelo Rodríguez (2001) p 12

La dosis estimada a través de la fertilización razonada sólo permite una aproximación a la dosis real del cultivo, pero distingue con certeza entre dosis bajas, medias y altas de fertilización Rodríguez (2001), p.13

Dosis de fertilización de maíz - Tlaxcala Suministro N aportado por residuos de maíz 15% del N aplicado en ciclo previo Eficiencia de recuperación = 0.65 P Suministro P-Olsen ajustado por eficiencia de absorción del cultivo (1.7) Eficiencia de recuperación = 0.32 Rodríguez (1993). p.227

Resultados en Tlaxcala Rodríguez (1993), pp. 228-229

Método Directo observacional

línea límite

Población, distribución, malezas, plagas, enfermedades, sequía, inundación, época de aplicación del N, fuente de N, niveles de otros nutrientes, ……….

Sistemas expertos

Nutrient Expert NuMaSS

Nutrient Expert http://seap.ipni.net/articles/SEAP0059-EN

Nutrient Expert No se ha evaluado en México Usa información fácilmente disponible para un productor o asesor Rendimiento, manejo de nutrientes y densidad de siembra actual Características del ambiente o estimación del rendimiento alcanzable Indicadores de la fertilidad del suelo (ej. textura y color, uso histórico de insumos orgánicos) o estimaciones de respuestas del rendimiento a la aplicación de fertilizantes N, P, and K (si se conocen) El manejo de los residuos del cultivo, uso de insumos orgánicos, y residuos de nutrientes de cultivos previos se usan para ajustar los requerimientos de fertilizante P y K según corresponda Después de responder un conjunto de preguntas sencillas, el usuario obtiene pautas para el manejo de fertilizantes diseñadas para su localidad

NUTRIENT MANAGEMENT SUPPORT SYSTEM (NuMaSS) http://www.soil.ncsu.edu/scripts/numass/download.php diagnostica limitaciones de suelos y selecciona prácticas de manejo apropiadas, con base en criterios agronómicos, económicos y ambientales para localidades específicas. NuMaSS integra 3 sistemas de apoyo para decisiones: Sistema de Apoyo para Decisiones sobre Acidez (ADSS) Sistema de Apoyo para Decisiones sobre N (NDSS) Sistema de Apoyo para Decisiones sobre P (PDSS)

NuMaSS tiene 5 secciones programáticas 1. Geografía: distingue entre húmedo/tropical, húmedo/seco y semiárido 2. Diagnóstico: indica si hay un problema en el manejo de nutrientes y diagnostica limitaciones del suelo. El resultado del diagnóstico es la probabilidad de limitaciones por acidez, N o P 3. Predicción: aplicación de fuentes orgánicas, encalado, aplicación de nutrientes 4. Aspectos económicos 5. Resultados

Conclusiones Método Tradicional Método Racional Limitada aplicación Falta información Niveles Críticos Cuánto nutriente aplicar Método Racional Parámetros

Sistemas Expertos Método Directo Observacional No requeriría trabajos adicionales Aprovechar datos recogidos en visitas a productores Potencial para dar información en corto plazo Sistemas Expertos Con potencial Hay que evaluarlos