Nutrición de suelos y cultivos ¿Cómo estamos? ¿Dónde vamos? Fernando O. García Instituto Internacional de Nutrición de Plantas www.lacs.ipni.net ‐ [email protected] Temario 20 años de nutrición y producción de cultivos ¿Cómo estamos en el 2012? Los próximos 20 años de nutrición de suelos y cultivos en el corto plazo en el mediano/largo plazo Algunas conclusiones 20 años de nutrición y producción de cultivos La siembra directa, las variedades e híbridos de alto potencial y el avance en las tecnologías de manejo de los cultivos y su protección, entre otros factores, han dado el marco apropiado para la inclusión de la nutrición en los sistemas de producción Argentina Consumo aparente de nutrientes N, P, K y S 1993‐2011 Consumo de nutrientes (miles de ton) 1400 1200 S K P N 1000 800 600 400 200 0 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 En la campaña 2011/12 se consumieron 3.7 millones de t de fertilizantes Elaborado a partir de datos de SAGPyA y Fertilizar AC 20 años de nutrición y producción de cultivos  Aparición continua de nuevas metodologías de diagnóstico de la fertilidad a partir de los trabajos de grupos de investigación y experimentación • Detección de las deficiencias de S por INTA Casilda  Incremento de servicios de laboratorios de análisis de suelos, plantas y aguas • Implementación del Programa de Interlaboratorios para suelos agropecuarios (PROINSA)  Introducción y el desarrollo de nuevos productos fertilizantes y tratamientos biológicos • • • Fertilizantes líquidos Instalación de las plantas de urea en Bahía Blanca y de superfosfato simple en Quebracho y Ramallo Desarrollo de industrias mineras locales productoras de yeso y otros fertilizantes y enmiendas  Expansión de los servicios de logística a nivel local • Formulación de mezclas físicas de fertilizantes a pedido, servicios de aplicación  Incorporación de tecnologías de aplicación variable y/o por ambiente Los actores responsables: los productores y sus organizaciones, los investigadores y sus institutos o universidades, la industria de fertilizantes, la industria de maquinaria agrícola, el estado a través de sus instituciones y el país todo como sociedad. Area y rendimiento de los principales cultivos de grano en Argentina En 2011 •53% Soja •14% Maíz •13% Trigo •5% Girasol •14% Otros (Cebada, sorgo, etc.) Incremento anual 1991‐2011 Rendimiento Area kg/ha/año ha/año Maíz Soja Trigo Girasol 78 28 38 ‐ 58 797 ‐ ‐62 Elaborado a partir de información de SIIA http://www.siia.gov.ar/ ¿Cómo se relaciona el crecimiento del consumo de fertilizantes con la producción y el rendimiento de granos? Argentina, 1993-2011 Rendimeinto relativo de Cultivos de Grano (%), Base 1993=100% 160 Produccion de Granos (miles t) 100000 80000 60000 40000 Produccion = 16.6 Consumo Fertilizantes + 36862 R² = 0.83 20000 0 1000 2000 3000 Consumo aparente de fertilizantes (miles t) 4000 150 140 130 120 110 100 90 RR = 0.012 Consumo Fertilizantes + 100 R² = 0.49 80 0 1000 2000 3000 Consumo aparente de fertilizantes (miles t) • La producción de granos aumentó 16.6 millones de toneladas por cada millón de toneladas de incremento en el consumo de fertilizantes • El rendimiento relativo de los granos aumentó 12% por cada millón de toneladas de incremento en el consumo de fertilizantes • … pero otros factores, además de la fertilización, afectan la producción y rendimiento de granos Nota: Se consideró soja, maíz, trigo y girasol 4000 Argentina: Relaciones Aplicación/Extracción de N, P, K y S en cultivos extensivos 1993‐2011 Relacion Aplicacion/Remocion 0.8 0.7 N P K 70% S 0.6 0.5 50% 0.4 43% 0.3 0.2 0.1 2% 0.0 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 En la campaña 2011/12 se repuso el 35% del N, P, K y S extraídos en soja, maíz, trigo y girasol 2011 2011 Elaborado a partir de datos de SAGPyA y Fertilizar AC Distribución de la concentración de fósforo extractable en suelos de aptitud agrícola de la región pampeana y extrapampeana Argentina Muestras 0-20 cm, 2005 y 2006 (n=34447) (Sainz Rozas et al., 2011) Los cuatro fundamentos básicos de la nutrición (4Cs/4Rs) OBJETIVOS DE LA SOCIEDAD Biodiversidad Perdidas de y Eficiencia de uso Decidir la dosis, fuente, forma nutrientes de recursos: Energía, Nutrientes, trabajo, agua OBJETIVOS DEL SISTEMA DE PRODUCCION Calidad del aire y el agua momento de aplicación correctos Ambiente saludable Erosión del suelo Adopción Productividad del suelo conduce a mayores eficiencias de Balance de nutrientes Servicios del ecosistema Rendimiento uso de recursos e insumos Ingreso para el ya Beneficio neto Durabilidad Productividad productor sistemas de producción mas Rentabilidad Calidad Condiciones de Retorno de la inversión Estabilidad de trabajo rendimientos efectivos Fuente Correcta a la Dosis Correcta, en el Momento Correcto, y de la Forma Correcta La nutrición de suelos y cultivos en el corto plazo 1. Mejorar diagnósticos de fertilidad y recomendaciones de fertilización 2. Integración de la nutrición en el sistema de producción 3. Mejorar los balances de nutrientes: Mas allá de la próxima siembra 4. Micronutrientes y bases: Detección reciente de deficiencias y desequilibrios 5. Nuevos productos fertilizantes 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 ¿Sabemos lo que tienen nuestros suelos? Muestreo y análisis de suelos Intensidad de muestreo en algunos países 300 El número de muestras de suelos evaluadas anualmente en Argentina es bajo 262 240 210 Ha por muestra Argentina: Se analizan aproximadamente 140 a 160 mil muestras de suelo por año (2009) 270 249 180 150 120 68 90 60 30 0 83 32 26 31 Implementando el análisis de suelos • Requiere muestreo representativo  muestreos geo‐referenciados, ambientes • Estandarización y calidad de los ensayos de laboratorio  IRAM‐SAMLA, PROINSA • Utilizar calibraciones regionales actualizadas • Interpretación complementada con otros indicadores de suelo, información de manejo del suelo y del cultivo y condición del sitio; e integrada con otras herramientas de diagnostico como análisis de planta, sensores remotos, modelos de simulación, requerimientos de los cultivos, etc. Fertilización fosfatada de soja 98 sitios de 1995 a 2009 en Región Pampeana Costo de 2.4 kg soja/kg FMA n=1 5 n=2 6 n=2 6 n=1 0 n=2 1 • Si el nivel de P Bray es menor de 15 ppm hay una alta probabilidad de respuesta rentable a la fertilización fosfatada de soja • Aplicando 75 kg de FMA, se puede esperar una respuesta promedio de 300‐340 kg/ha, equivalente a 4‐4.5 kg de soja por kg FMA con un costo de 2.4 kg de soja por kg FMA Fertilización fosfatada de soja Proyección nacional • 20 millones de ha de soja en la campaña 2012/13 • 50% del área con niveles de P Bray menores de 15 ppm: 10 millones de ha • Aplicando 75 kg/ha de FMA, se espera una respuesta promedio de 300 kg/ha de soja • En 10 millones de ha, 750 000 t de FMA y 3 millones t de soja Sector Costo Ingreso Saldo ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ millones U$ ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ País 487.5 1425 937.5 Productores 555 930 375 Precios considerados: U$650 por t de FMA (CyF), U$475 por t de soja (FOB), U$740 por t de FMA, U$310 por t de soja (FAS) • Recaudación extra de derechos de exportación de U$ 495 millones, que equivalen a 883 escuelas del Plan “Mas Escuelas” (Cordone y Trossero, 2012) Alternativas para una mayor Eficiencia de Uso de N  Mejorar los diagnósticos y las recomendaciones  Aplicaciones divididas, ¿adopción? ¿logística? ¿rentabilidad? Monitoreo durante la estación de crecimiento  Evaluación visual usando parcelas de referencia (parcelas de omisión)  Uso de medidor de clorofila  Sensores remotos aéreos y satelitales  Sensores remotos terrestres  Uso de modelos de simulación  Manejo sitio-especifico  Tecnologías de fertilización: Aplicaciones variables y nuevos fertilizantes como inhibidores de ureasa y de nitrificación o fertilizantes estabilizados o de liberación lenta  Rotaciones y asociaciones de cultivos: Uso de cultivos de cobertura que aporten N al sistema Rotaciones Manejo por ambientes Nutrición/ Fertilidad Genética Sistema de producción Fecha y densidad de siembra Manejo integrado de plagas Siembra directa Coberturas Trabajamos en sistemas de producción en los que las practicas interactúan y modifican la eficiencia y efectividad de uso de otras practicas Efecto del nitrógeno y el potasio en la expresión de enfermedades Biotróficos Royas Mildius Necrotróficos Drechslera Fusarium Nivel de N Nivel de K Alto Bajo Alto Bajo +++ + + ++++ +++ + + ++++ + +++ + ++++ + +++ + ++++ “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” Fuente: Carmona, 2011 Eficiencia de uso de agua en maíz bajo diferentes tratamientos de fertilización Red de Nutrición CREA Sur de Santa Fe – Promedios 2000 a 2010 La fertilización NPS incrementó la eficiencia de uso del agua entre 50% y 150% Fuente: CREA Sur de Santa Fe-IPNI-ASP *La eficiencia de uso del agua se estimo considerando las precipitaciones durante el ciclo del cultivo Datos preliminares de emisiones de N2O en sistemas intensificados Maíz 2011/12 – UIB INTA‐FCA Balcarce Fuente: Picone, Videla y Bayer, inédito Variable Emisiones de N‐N2O en el ciclo (g N‐N2O/ha) 420 328 300 Emision de N‐N2O (g/ha/mes) Manejo Manejo Actual Intensificado Rendimiento (kg/ha) 5797 b kg maíz/g N‐N2O 14 23 • 43 67 • 10 5 N aplicado (kg N/ha) g N‐N2O/kg N aplicado 7643 a Actual 250 Intensificado 200 150 100 50 0 ‐50 3‐Nov 3‐Dec 2‐Jan 1‐Feb 2‐Mar 1‐Apr Los datos incluyen una cámara por repetición en determinaciones mensuales en la campaña 2011/12 Los datos completos incluirán un segundo set de cámaras en determinaciones semanales Soja de primera Evolución de Rendimientos sin y con fertilización NPS en Rotación Maíz‐Soja‐Trigo/Soja Red de Nutrición CREA Sur de Santa Fe Testigo 1000 NPS 0 3828 4232 4000 3117 4141 90% 5000 3406 4250 42% 25% 6000 3244 3948 15% Ensayo La Hansa – Cañada de Gómez (Santa Fe) Rendimiento (kg/ha) 3000 2000 4874 5028 2571 4000 3551 5000 3432 3953 Rendimiento (kg/ha) 6000 4482 5600 Ensayo La Blanca – Alejo Ledesma (Córdoba) 22% 25% 33% 3000 2000 11% Testigo 1000 NPS 0 2001 2004 2007 2010 2001 2004 2007 2010 Las diferencias entre Testigo y Fertilizado con NPS dependen de la fertilidad inicial del lote (P Bray, MO) y se van ampliando a través de los años Fuente: CREA Sur de Santa Fe-IPNI-ASP Residualidad de la fertilización Testigo entre 2000 y 2003 8288 Ensayo El Fortín – Gral. Arenales (Buenos Aires) – Serie Santa Isabel Red de Nutrición CREA Sur de Santa Fe 4031 3928 4073 3791 7257 3274 2715 5180 2976 Rendimiento (kg/ha) 9000 NPS entre 2000 y 2003 8000 7000 6000 5000 4000 3000 La reposición anual de los nutrientes extraídos por los granos podría2000 promover un ambiente edáfico de mejor calidad para el crecimiento 1000 de los cultivos que podría explicarse por: 0 mayores acumulaciones de rastrojo y, por lo tanto, a una Trigo 2004 Soja Soja Trigo mayor incorporación de carbono Maíz (C) al suelo; 2004/05 2005/06 2006/07 2008/09 un mayor crecimiento y proliferación de raíces; y Trigo/Soja 2004/05: Todos fertilizados con 86 kg N + 27 kg P + 10 kg S Maíz Todos con 88 kg N + 26 kg P + 10 kg S un2005/06: mejor uso delfertilizados agua (mayor infiltración, menor 2007/08: Avena Pastoreo evaporación)  Fuente: CREA Sur de Santa Fe-IPNI-ASP 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) a. COT 6000 4000 Control Con P 2000 0 Carbono organico particulado (g/m2) Carbono organico total (g/m2) 8000 2000 b. COP 1500 Control 1000 Con P 500 0 La Blanca La Hansa La Marta San Alfredo La Blanca La Hansa La Marta San Alfredo 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 Relación entre el Balance de P en suelo y el P extractable Bray P-1 50 Suelos < 20 ppm P Bray-1 (mg P kg-1 suelo) 40 El P Bray disminuye aproximadamente 2 ppm por cada 10 kg P de balance negativo Control Fertilizado con P A 30 0,018*Bal 20 0,37*Bal 10 0 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -200 B -0,19*Bal 0,006*Bal -150 -100 -50 0 50 100 Balance Acumulado de P (kg P ha-1) El P Bray aumenta aproximadamente 4 ppm por cada 10 kg P de balance positivo (costo de U$14) Suelos > 40 ppm Fuente: Ciampitti (2009) Red CREA Sur de Santa Fe (CREA-IPNI-ASP) Estrategias de fertilización con boro en girasol Ensayos en el Sur de Córdoba Balboa et al. (2011) – Univ. Nac. Rio Cuarto Ensayo 1 T1) Testigo T2) 40 kg/ha de N Aplicación 2‐3 pares de hojas. T3) 40 kg/ha de N + 10 kg de S/ha. Aplicación 2‐3 pares de hojas T4) 40 kg/ha de N + 10 kg de S/ha + 0,75 kg de B/ha. Aplicación 2‐3 pares de hojas Ensayo 2 T5) 40 kg/ha de N + 10 kg de S/ha ‐Aplicación 2‐3 pares de hojas + Aplicación de 0,15 kg de B/ha (8‐10 pares de hojas) T6) 40 kg/ha de N + 10 kg de S/ha ‐Aplicación 2‐3 pares de hojas +Aplicación de 5 kg de N/ha (8‐10 pares de hojas) T7) 40 kg/ha de N + 10 kg de S/ha‐Aplicación 2‐3 pares de hojas +Aplicación de 5 kg de N/ha + 0,150 kg de B/ha, 8‐10 pares de hojas • Fuente B: Acido bórico (17% B) • Análisis de suelo • Ensayo 1: MO 1.54%, pH 5.8, P Bray 25 ppm, B 1.13 ppm • Ensayo 2: MO 1.49%, pH 5.6, P Bray 27 ppm, B 1.12 ppm Deficiencia de boro en soja Fotos: Nicolás Capelle Este de La Pampa – Enero 2012 Boro Foliar en Soja de Segunda San Carlos (Santa Fe) Fontanetto y col. - EEA INTA Rafaela, 2008/09 Variable Testigo B foliar en R2-3 Rendimiento (kg/ha) 3068 b 3303 a Materia grasa (%) 19.0 19.6 Proteína (%) 37.2 37.7 Flores/planta 15 días luego R4 39 42 Vainas/planta 15 días luego R4 88 b 133 a • Análisis de suelo: MO 2.5% - pH 5.9 - B 0.47 ppm • Boro aplicado como Solubor (15% B) en 150 L/ha de agua en R2-3 • Variedad A 6411 sembrada el 17/12/2008 a 0.42 m entre surcos • Fertilización de base: 19 kg/ha de S, 30 kg/ha de P y 400 kg/ha de calcita Zinc en Maíz Promedios de dieciocho ensayos en Córdoba, Buenos Aires y Santa Fe Campaña 2009/10, 2010/11 y 2011/12 Fuente: Mosaic‐IPNI Foto: Matías Ruffo (Mosaic) Fotos: Máximo Uranga (CREA Posta Espinillos) +Zn Foto: Ernesto Caracoche (ASP) Herrera Vega (Bs. As.) -Zn Sitios en Buenos Aires (9 de Julio, Balcarce, Lincoln, Gral. Villegas, Pergamino), Córdoba (Alejo Ledesma, Chaján, Adelia María, Guatimozín y Rio Cuarto) y Santa Fe (San Justo, María Teresa, Rafaela, Wheelwright y Oliveros) Respuesta significativa en 12 de los 18 sitios evaluados La nutrición de suelos y cultivos en el mediano/largo plazo 1. Introducción de genes de eficiencia de uso de nutrientes 2. Desarrollos de microrganismos que contribuyan a un uso más eficiente de nutrientes 3. Provisión de nutrientes según momento de demanda de los cultivos: Nanotecnología, fertilizantes estabilizados, tratamiento integral de semillas 4. Reciclado de nutrientes 5. Desarrollo de alimentos funcionales Reciclado • En Europa, cerca del 37% del P en barros cloacales municipales es recuperado y utilizado en agricultura • El reciclado de estiércol es importante en los países con producción animal intensiva. Por ejemplo, en Dinamarca, la cantidad de P en estiércol es cinco veces el P contenido en todos los otros desechos (industriales, domiciliarios, etc.). • Suecia ha propuesto recuperar al menos el 60% del P en aguas servidas para 2015, con al menos un 50% retornando a tierras cultivables. • El reciclado de P es parte de la solución, sin embargo, los escenarios globales indican que el reciclado solo permitiría cubrir el 30% de las necesidades futuras. Reporte del Instituto de Recursos de Copenhague (CRI) sobre “Reciclado y Manejo Sostenible de Materiales” para el Ministerio de Ambiente de Dinamarca http://www.cri.dk/images/downloads/reports/Recycling%20and%20Sustainable%20Materials%20Management_final.pdf Foto: Ing. Edith Weder Experiencias con el uso de efluentes de tambo en la región central de Santa Fe Fontanetto y col. (2010)- EEA INTA Rafaela (Santa Fe) Maíz de primera 2008/09 Maíz de segunda 2007/08 Estiércol liquido Estiércol solido Efecto en propiedades del suelo – Tambo en Humboldt (2009), aplicación de 72000 L/ha de efluentes Tratamiento MO N total P Bray % % ppm Sin efluentes 2.27 0.11 11 Con efluentes 2.94 0.15 34 Composición de efluente de sala de ordeño 10.4% MS, 0.14 g/L N y 0.01 g/L P 'Rio +20' “Nutrientes esenciales, como N y P, son indispensables para mejorar la seguridad alimentaria y el desarrollo sustentable. Sin embargo, el uso excesivo y practicas de manejo de nutrientes ineficientes pueden y contribuyen al cambio climático, el enriquecimiento de nutrientes de sistemas acuáticos, la acidificación de suelos y contaminación de napas, el crecimiento brusco de algas, las zonas de hipoxia, las perdidas de cubiertas de coral y reservas declinantes de peces.” Sutton et al. (2012) http://www.gpa.unep.org/gpnm.html Pico de fósforo (Peak Phosphorus) Un reporte reciente del IFDC concluye que las reservas globales de roca fosfatada cubrirían las demandas actuales de P por 300‐400 años Pico de producción de 28 MT P/año en 2034 (Van Kauwenbergh, 2010) Reservas de P conocidas y de reciente descubrimiento o explotación • Namibian Marine Phosphate en costas de Namibia • Ma’aden en Arabia Saudita • Irak • Bayovar (Vale, Mitsui, Mosaic) en Perú • Cuenca de Georgina en Australia • Santa Quiteria (CE), Arraias (TO) y Patrocinio (MG) en Brasil Consideraciones finales  La producción agrícola argentina ha crecido notablemente en los últimos 20 años. Sin embargo, las demandas globales enfatizan la necesidad de mejorar los rendimientos actuales de los principales cultivos de grano.  La nutrición de cultivos y suelos ha experimentado cambios notables en el mismo periodo y contribuido al incremento de la producción. Sin embargo los balances de nutrientes siguen siendo negativos.  Los nuevos desafíos requieren del desarrollo continuo de MPM que permitan adoptar la dosis correcta para ser aplicada con la fuente correcta y en la forma y momento correctos, según el ambiente del sistema de producción y con el menor impacto ambiental.  Se destacan numerosas acciones a corto y mediano/largo plazo que ofrecen la posibilidad de mejorar la eficiencia de uso y al efectividad de nutrientes y de los recursos e insumos del sistema. ¡Muchas Gracias! www.lacs.ipni.net [email protected]