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

Agrega Mineralización Meteorización Adsorción

Retira Adsorción Inmovilización Fijación Precipitación

Modula disponibilidad

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) 1. debe extraer todas las formas disponibles o una parte

proporcional, del nutrimento en suelos con propiedades ampliamente diferentes

2. procedimiento rápido y preciso 3. las cantidades extraídas deben estar correlacionadas con el

crecimiento y respuesta de cada cultivo bajo diversas condiciones

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

ENFOQUE TRADICIONAL

Veamos

•P •N

•Correlación •Calibración •Interpretación

Correlación

• en invernadero y muchos suelos con características divergentes

• los métodos analíticos usados rutinariamente ya pasaron esta primera etapa

extracción por el método analítico

extracción por las plantas

Estudio de la relación entre resultados del análisis de suelos y respuesta de los cultivos

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 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 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)

Ejemplo hipotético

• 50 ensayos • respuesta de rendimiento =

rendimiento máximo con P – rendimiento sin P

Ensayo Bray P1 (ppm) Rend sin P (kg/ha) Rend max (kg/ha) Respuesta de rend (kg/ha) Rend relativo (%)1 2.3 500 6000 5500 82 3.6 1000 6500 5500 153 3.0 1100 5900 4800 194 4.0 1500 6250 4750 245 5.0 2000 6100 4100 336 6.0 1900 6300 4400 307 7.0 3000 6500 3500 468 8.0 4500 6800 2300 669 9.0 5500 6350 850 87

10 10.0 5800 6420 620 9011 11.0 6000 6200 200 9712 12.0 6500 6660 160 9813 13.0 6420 6700 280 9614 2.5 800 6200 5400 1315 3.2 2200 6900 4700 3216 4.1 1900 6100 4200 3117 5.2 2500 6300 3800 4018 4.3 1800 5800 4000 3119 6.2 2300 6100 3800 3820 4.7 2400 6300 3900 3821 7.3 3750 6400 2650 5922 8.5 5200 6600 1400 7923 11.3 6500 6450 0 10124 12.5 6230 6504 274 9625 8.6 4700 6300 1600 7526 6.3 3200 6000 2800 5327 4.9 2800 6100 3300 4628 5.9 3500 5900 2400 5929 7.1 4100 6053 1953 6830 18.0 6240 6925 685 9031 20.0 6572 7100 528 9332 14.1 4500 6250 1750 7233 4.1 3200 6200 3000 5234 5.0 3500 6300 2800 5635 5.5 3600 6000 2400 6036 4.7 3950 6200 2250 6437 6.0 3800 6300 2500 6038 5.0 4000 6100 2100 6639 6.0 3900 5900 2000 6640 5.5 4000 6350 2350 6341 8.5 5900 6550 650 9042 9.0 6200 6150 0 10143 7.0 5800 6400 600 9144 6.1 5500 6100 600 9045 5.2 5300 6500 1200 8246 6.3 5400 6000 600 9047 4.6 4190 5860 1670 7248 5.8 1300 6500 5200 2049 6.5 1100 6900 5800 1650 7.0 5000 6300 1300 79

Calibración de Bray P1 cultivo A / Suelo T

Probabilidad de obtener incrementos de rendimiento

• Agrupamiento arbitrario de niveles de P

Bray P1 (ppm)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

resp

uest

a de

rend

imie

nto

(kg/

ha)

0

2000

4000

6000 alto medio bajo

arbitrario

Ejemplo hipotético

• 50 ensayos • respuesta de rendimiento =

rendimiento máximo con P – rendimiento sin P

• rendimiento relativo = rendimiento sin P

rendimiento máximo con P

Ensayo Bray P1 (ppm) Rend sin P (kg/ha) Rend max (kg/ha) Respuesta de rend (kg/ha) Rend relativo (%)1 2.3 500 6000 5500 82 3.6 1000 6500 5500 153 3.0 1100 5900 4800 194 4.0 1500 6250 4750 245 5.0 2000 6100 4100 336 6.0 1900 6300 4400 307 7.0 3000 6500 3500 468 8.0 4500 6800 2300 669 9.0 5500 6350 850 87

10 10.0 5800 6420 620 9011 11.0 6000 6200 200 9712 12.0 6500 6660 160 9813 13.0 6420 6700 280 9614 2.5 800 6200 5400 1315 3.2 2200 6900 4700 3216 4.1 1900 6100 4200 3117 5.2 2500 6300 3800 4018 4.3 1800 5800 4000 3119 6.2 2300 6100 3800 3820 4.7 2400 6300 3900 3821 7.3 3750 6400 2650 5922 8.5 5200 6600 1400 7923 11.3 6500 6450 0 10124 12.5 6230 6504 274 9625 8.6 4700 6300 1600 7526 6.3 3200 6000 2800 5327 4.9 2800 6100 3300 4628 5.9 3500 5900 2400 5929 7.1 4100 6053 1953 6830 18.0 6240 6925 685 9031 20.0 6572 7100 528 9332 14.1 4500 6250 1750 7233 4.1 3200 6200 3000 5234 5.0 3500 6300 2800 5635 5.5 3600 6000 2400 6036 4.7 3950 6200 2250 6437 6.0 3800 6300 2500 6038 5.0 4000 6100 2100 6639 6.0 3900 5900 2000 6640 5.5 4000 6350 2350 6341 8.5 5900 6550 650 9042 9.0 6200 6150 0 10143 7.0 5800 6400 600 9144 6.1 5500 6100 600 9045 5.2 5300 6500 1200 8246 6.3 5400 6000 600 9047 4.6 4190 5860 1670 7248 5.8 1300 6500 5200 2049 6.5 1100 6900 5800 1650 7.0 5000 6300 1300 79

Calibración de Bray P1 cultivo A / Suelo T

Bray P1 (ppm)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

rend

imie

nto

rela

tivo

(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Método de Cate-Nelson • rendimiento

relativo

Bray P1 (ppm)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

rend

imie

nto

rela

tivo

(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Método de Cate-Nelson • rendimiento

relativo • nivel crítico:

valor que separa la zona con ALTA probabilidad de respuesta de la de BAJA probabilidad de respuesta

nivel crítico

alto P y bajo rendimiento ???

bajo P y alto rendimiento ???

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

• 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

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

¿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)

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

Bray P1 (ppm)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

rend

imie

nto

rela

tivo

(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

• Todavía no sabemos cuánto P hay que aplicar al suelo

• No podemos predecir rendimiento nivel crítico

ALTA BAJA

Las recomendaciones de fertilizantes sólo se obtienen mediante ensayos de campo

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

¿Cómo debería funcionar el sistema?

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

Bray P1 (ppm)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

rend

imie

nto

rela

tivo

(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

nivel crítico hipotético

ALTA BAJA

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

Bray P1 (ppm)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

rend

imie

nto

rela

tivo

(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

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

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.

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

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?

“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

• modelo simplificado • describir y predecir los comportamientos de los nutrientes

en el suelo

Dosis fertilizante =demanda nutriente cultivo − suministro nutriente suelo

eficiencia fertilización

Entradas al sistema

subsistema de los nutrientes en el suelo

extracción

residuos cosecha

cultivo

pérdidas

pool lábil

pool inactivo

pool activo fertilizantes

biomasa

Salidas del sistema

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 • Eficiencia de absorción de P del cultivo

• 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

Dosis de fertilización de maíz - Tlaxcala

• N • 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

Resultados en Tlaxcala

dosis óptima económica de P estimada estadísticamente (kg P2O5/ha)

0 20 40 60 80 100 120dosi

s óp

tima

econ

ómic

a de

P e

stim

ada

por e

l mod

elo

(kg

P2O

5/ha

)

0

20

40

60

80

100

120

PN

dosis óptima económica de N estimada estadísticamente (kg N/ha)

20 40 60 80 100 120 140 160

dosi

s óp

tima

econ

ómic

a de

N e

stim

ada

por e

l mod

elo

(kg

N/h

a)

20

40

60

80

100

120

140

160

MÉTODO DIRECTO OBSERVACIONAL

Béla Fleck: Throw Down Your Heart

Kg N ha-1

0 100 200 300

Ren

dim

ient

o de

maí

z (t

ha-1)

0

2

4

6

8

10

12

Béla Fleck: Throw Down Your Heart

Kg N ha-1

0 100 200 300

Ren

dim

ient

o de

maí

z (t

ha-1)

0

2

4

6

8

10

12

Béla Fleck: Throw Down Your Heart

Kg N ha-1

0 100 200 300

Ren

dim

ient

o de

maí

z (t

ha-1)

0

2

4

6

8

10

12

Béla Fleck: Throw Down Your Heart

Kg N ha-1

0 100 200 300

Ren

dim

ient

o de

maí

z (t

ha-1)

0

2

4

6

8

10

12

línea límite

Béla Fleck: Throw Down Your Heart

Kg N ha-1

0 100 200 300

Ren

dim

ient

o de

maí

z (t

ha-1)

0

2

4

6

8

10

12

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

O.M. (%)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

mai

ze y

ield

(t h

a-1)

0

2

4

6

8

10

Alexch (cmolc kg-1)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

mai

ze y

ield

(ton

ha-1

)

0

2

4

6

8

10

Alexch (%)

0 20 40 60

mai

ze y

ield

(t h

a-1)

0

2

4

6

8

10

Kint (ppm)

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Ren

dim

ient

o de

maí

z (t

ha-1)

0

2

4

6

8

10

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

• Limitada aplicación • Falta información

• Niveles Críticos • Cuánto nutriente aplicar

• Método Racional • Limitada aplicación • Falta información

• Parámetros

• 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