Consideraciones en el uso

eficiente de nutrientes

Mike Stewart, Ph.D.International Plant Nutrition Institute

Great Plains Director (U.S.)

U.S. Census Bureau, 2007

Se espera que la población se incremente en más del 40% en los próximos 40-45 años…de los actuales 6.6 a unos 9.4 billones en el 2050

6.6

9.4

Demandas sobre la agricultura …población mundial, 1950-2050

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

Año

Po

bla

ció

n, b

illo

nes

Como satisfacer las demandas sobre agricultura• Por fortuna, existe un gran brecha entre los

rendimientos actuales y los rendimientos que se pueden lograr

• Por ejemplo, Dobermann y Cassman (2002) calcularon que ciertos sistemas de maíz y arroz funcionan al 40-60% de su potencial de rendimiento, y que se necesita incrementar el rendimiento hasta el 70-80% del potencial para alcanzar las futuras demandas de alimentos

• El reciente incremento en la demanda de biocombustibles aumenta aún más la necesidad de mayor producción.

• Para cerrar la “brecha de rendimiento” se necesitan mejores formas de manejo de nutrientes y mejor tecnología

Causas del actual interesés en el uso eficiente de nutrientes

• Preocupación por• la calidad del

ambiente

• Incremento en el precio de los fertilizantes

Average price, for five (5) N fertilizers

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

Year

Definición del uso eficiente de nutrientes

• Una reciente revisión identificó no menos de 18 diferentes definiciones del uso eficiente de nutrientes.

• Como se define?

– Largo plazo vs. corto plazo

– Sistémico vs. componente

– Basado en componentes de producciónº Factor parcial de productividad (FPP)º Eficiencia agronómica (EA)

– Basado en componentes de recuperaciónº Presupuesto parcial de nutrientes (PPN)º Eficiencia de recuperación (ER)

Indices agronómicos del uso eficiente de nutrientes

Dobermann, 2007

Término Cálculos Rango para N en cereales Eficiencia aparente de recuperación

ER = (kg de incremento en absorción kg-1 nutriente aplicado)

= (U – U0)/F

0.3 a 0.5 kg kg-1; 0.5 a 0.8 en sistemas bien manejados, a bajo nivel de uso de N o a bajo suplemento de N del suelo

Eficiencia fisiológica

EF = (kg de incremento en rendimiento kg-1 de nutriente absorbido)

= (R – R0)/(U – U0)

40 a 60 kg kg-1;> 50 en sistemas bien manejados, a bajo nivel de uso de N o a bajo suplemento de N del suelo

Eficiencia interna de utilización

EI = (kg de rendimiento kg-1 de nutriente absorbido) = R/U

30 a 90 kg kg-1; el rango óptimo es 55 a 65 con nutrición balanceada a niveles altos de rendimiento

Eficiencia agronómica

EA = (kg de incremento en rendimiento kg-1 de nutriente aplicado)

= (R – UR)/F = ER x EF

10 a 30 kg kg-1; > 25 en sistemas bien manejados, a bajo nivel de uso de N o a bajo suplemento de N del suelo

Factor parcial de productividad

FPP = (kg de rendimiento kg-1 de nutriente aplicado) = R/F= (R0/F) + EA

40 a 80 kg kg-1; > 60 en sistemas bien manejados, a bajo nivel de uso de N o a bajo suplemento de N del suelo

R = rendimiento del cultivo con nutrientes aplicados; R0 = rendimiento del cultivo sin aplicación de fertilizantes; F = dosis del nutriente; U = absorción del nutriente de la biomasa sobre el suelo a madurez fisiológica; U0 = absorción de la planta sin aplicación de fertilizantes

Cassman et al. 2002; Bruulsema et al. 2004

38 recuperado / 103 aplicado = 37%

103 aplicado / 103 removido = 100%

vs.

Fertilizante

103 kg/ha

38 kg/ha

146 kg/haN del Suelo

N removido

con la cosecha

103 kg/ha N en los residuos

del cultivo 81

kg/ha

Eficiencia del Nitrógeno en los Fertilizantes? Estudios en

56 lotes de agricultores, CN, E. U.

Como influenciar la eficiencia de los nutrientes…un caso para MPM

• Dosis correcta– Meta de rendimiento apropiada– Análisis de suelo y recomendaciones– Remoción de nutrientes– Interacción de nutrientes

• Epoca y fuentes correctas (mejor sincronización entre suplemento y demanda)– Fraccionamiento de las aplicaciones (N)– Aplicaciones foliares– Fertilizantes de mejor eficiencia

• Localización correcta– Banda, voleo, fertigación, foliar, etc.

Dosis Correcta: Meta de rendimiento apropiada

Modelo de simulación Hybrid-Maize• Un programa amigable para

el usuario

• Provee de una estrategía mecanística para determinar el potencial de rendimiento

• Analiza el impacto de factores como clima, fecha de siembra, espacio entre hileras e híbrido utilizado

• Analiza el potencial de rendimiento del sitio y simula el crecimiento y pronostica el rendimiento en la misma temporada

Dosis correcta: Recomendaciones basadas en el análisis de suelo

Evaluación de las recomendaciones en sistemas de maíz con

riego en el centro norte de Kansas

B. Gordon (KS, Carr sandy loam)Promedio de 3 años (2000- 2002) Laboratorio público = 15 kg P/ha, sin K o SPromedio a través de 2 poblaciones Alto rendimiento = 50 kg P/ha, 74 kg K/ha, 45 kg S/ha

8.7710.06 10.27

11.4613.42 13.44

0

5

10

15

179 258 336

Dosis de N, kg/ha

Ren

dim

ien

to d

e g

ran

o, t

/ha

Laboratorio público

Alto rendimiento

Gordon. Better Crops. 2005 (KS, Carr sandy loam)Promedio de 2 años (2001- 2002)

4.45 t/ha89 %

2.63 t/ha23 %

1.76 t/ha19 %

1.13 t/ha8 %

Las flechas son el % de incremento sobre tratamientos previos

Dosis Correcta: Balance de nutrientes

Efecto de las aplicaciones de N-P-K-S en el rendimiento

de maíz con riego en el centro norte de Kansas

14.9913.86

11.239.47

5.02

0

5

10

15

0-0-0-0 336-0-0-0 336-50-0-0 336-50-74-0 336-50-74-45

N-P-K-S, kg/ha

Ren

dim

ien

to d

e g

ran

o, t

/ha

Las flechas son los % de incremento relativo de la eficiencia de N sobre el tratamiento previo

Dosis Correcta: Balance de nutrientes Efecto de dosis de N-P-K-S en la eficiencia aparente de recuperación

N en maíz con riego en el norte centro de Kansas

Gordon. Better Crops. 2005 (KS, Carr sandy loam) Asume una absorción 24 kg N/t grain Promedio de 2 años (2001- 2002)

40 %41 % 14 %---

0.720.63

0.45

0.32

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0-0-0-0 336-0-0-0 336-50-0-0 336-50-74-0 336-50-74-45

N-P-K-S, kg/ha

Efi

cien

cia

ap

aren

te d

e re

cup

erac

ión

d

e N

Fuente: Fertilizantes con mejor eficiencia

Sincronización entre suplemento-demanda … Absorción de N por maíz y curvas teóricas de

liberación

Schwab y Murdock. 2004.

Curva de Liberación Teórica

Días después de la emergencia

Ab

sorc

ión

de

N,

%

Total de 247 comparaciones<0- 26%>0- 71%=0- 3%

Fuente: Fertilizantes con mejor eficiencia

Comparación entre urea recubierta con polímeros con urea normal y UNA

Compilación de estudios del efecto de dosis - fuentes en el rendimiento de maíz en el cinturón maicero de los Estados Unidos, 2000 – 2205. A. Blaylock, comunicación personal

0

10

20

30

40

50

-20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Magnitud de la Diferencia en Rendimiento (bu/ac)

Nú

me

ro d

e C

om

pa

raci

on

es

Urea y UANR2 = 0.36

URP (ESN)R2 = 0.48

La nivelación del rendimiento relativo ocurrió a 93% del máximo

La nivelación del rendimiento relativo ocurrió a 98% del máximo

50

60

70

80

90

100R

endi

mie

nto

rela

tivo

de m

aíz

(% m

ax.)

50

60

70

80

90

100

0 40 80 120 160 200 240

Dosis de N (lbs/acre)

Ren

dim

ient

o re

lativ

o de

maí

z (%

max

.)

Fuente: Fertilizantes con mejor eficiencia

Comparación entre urea recubierta con polímeros con urea normal y UNA

Compilación de estudios del efecto de dosis - fuentes en el rendimiento de maíz en el cinturón maicero de los Estados Unidos, 2000 – 2205. Blaylock and Tindall, 2006.

Fuente y localización: Fertilizantes con mejor eficiencia Aparente recuperación de N en algodón en siembra directa

Earnest y Varco. 2006.Mississippi, Marietta fsl

Banda superficial Voleo

60.7

40.6

31.3

5.1

21.2

0

10

20

30

40

50

60

70

UNA + Agrotain UNA Urea + Agrotain Urea Nitrato amonio

Re

cu

pe

rac

ión

ap

are

nte

de

N

, %

Localización: Labranza en banda en la producción de maíz

Superar algunos de los problemas de siembra directa

reteniendo muchos de sus beneficios

Localización: Beneficios de la labranza en banda

• Provee de una zona (10-25 cm de ancho) de suelo descubierto que se calienta y se enfría más rápidamente que con siembra directa

• Requiere de menos tiempo y energía que con labranza convencional

• Retiene los residuos en la superficie del suelo sin labranza, protegiéndolo del viento y de la erosión y manteniendo la infiltración

• Provee de mayor flexibilidad en la colocación de fertilizantes en comparación con la siembra

PapaPapa

Trigo de primavera / leguminosasTrigo de primavera / leguminosas

Maíz con riegoMaíz con riegoMaíz/soyaMaíz/soya

Pastos para ganadería de leche

Pastos para ganadería de leche

AlgodónAlgodón

Situación actual de las PAM de los fertilizantes en los principales

sistemas de cultivos en los Estados Unidos

USDA-NRCS Conservation Innovation Grant (CIG)

• Esfuerzo liderado por el Dr. Harold Reetz, Fundación para la Investigación Agrícola

• En cooperación con los directores regionales de IPNI

Mejor eficiencia de uso de los nutrientes

Nuevos productos y servicios:

Fertilizantes de liberación

controlada, aditivos para los fertilizantes, manejo preciso por

sitio-específico

Programas de incentivo:

GPS, monitoreo del rendimiento, dosis

variables, fertilizantes de

liberación controlada, análisis

de N, fraccionamiento de

las aplicaciones

Demandas y expectativas de la agriculturaProductividad:

Alimentos (humano y

animal), fibra, combustibleCantidad y

calidad

Rentabilidad:Incremento del costo

de los fertilizantes y otros insumos

Calidad del Ambiente:Agua, aire, suelo

Local a global