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AGRO 6505 - Fertilidad de Suelos Avanzada

4- Calibración de pruebas de suelo

Bosquejo

4-1 Correlación4-2 Calibración de una prueba de suelo4-3 Procediemiento de calibración4-4 Ejemplo del proceso de calibración4-5 Ejemplos de análisis de suelo

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2

3

4-1 Correlación de una prueba de suelo • Significa el grado de asociación entre el valor numérico de la

prueba de suelo y un indicador agronómico (rendimiento, concentración en la hoja indicadora, concentración en la planta, extración de nutriente)

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4-1.1 Selección de la solución extractora• El análisis de suelo extrae parte de lo que está en la

solución (I) y parte de lo que está en reserva (Q) • Se extrae el(los) elemento(s) con una solución extractante y

se asume que esa concentracion (o una fracción de estas) es la que está disponible para la planta

• “La solución extractante estima la capacidad del suelo para suplir el nutriente en cuestión por medio de métodos químicos” – pero esto puede ser malinterpretado

3

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• Una solución extractora será eficiente o adecuada cuando valores altos de extracción correspondan también a niveles altos de absorción del elemento por la planta y vice versa• Para cuantificar el grado de asociación se utilizan los

parámetros estadísticos de correlación (r) o regresión (r2)• r - medida de la fuerza de la relación entre una variable

independiente (x) y otra dependiente (y)• r2 da la proporción de la variabilidad en los valores de y

que pueden ser explicados por la variacion en (predecir y basado en un valor de x)

Irizarry et al., 1990

56 168 448280 Mg int. (cmol (+)/Kg)

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Mg

hoja

(%)

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

Nivel CríticoC

Banana (Irizarry, et al., 1990)

448280

4

Irizarry et al., 1990

Mg int. (cmol (+)/Kg)0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2

Mg

hoja

(%)

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

Nivel Crítico N

Banana (Irizarry, et al., 2000)Plot 2 Upper Specification

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• El extractante remueve o extrae la forma de nutriente que la planta utiliza

• La habilidad de la solución extractora para extraer un nutriente en las cantidades que estén relacionadas al requisito del cultivo dependerá de las reacciones que controlan la disponibilidad de los nutrientes

• Ejemplo: • Extracción de K, Ca y Mg intercambiable con 1M de

acetato de amonio (NH4OAc)• Extracción de P con Bray-1

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4-1.2 Metodología para hacer una correlación de una prueba de suelo

1. Se utilizan diferentes suelos con características fisico-químicas y niveles contrastantes de x nutriente (Alternativa: Un suelo con niveles contrastantes de x nutriente)

2. Se coloca el material de suelo en macetas o tiestos.3. Se siembran plantas indicadoras y se dejan crecer.4. Medición de rendimiento, análisis foliar (% N o P)

utilización de nutrimento (mg N o P/g planta)5. Correlacionar la cantidad de nutrimento extraído con la

respuesta del cultivo al nutrimento añadido (medido como rendimiento, concentración de nutrimento y extracción=

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4-2. Calibración de una prueba de suelo 4-2.1. ¿Qué es una prueba de suelo?

• Es una medida de la concentración química o forma bio-disponible para la planta

• Debe guardar relación con la cantidad utilizada por la planta • Valores numéricos no necesariamente guardan relación a la

cantidad del elemento disponible para la planta • La prueba debe:

• Identificar el grado de suficiencia o insuficiencia del elemento

• Conducir a identificar cuanto del elemento debe ser aplicado si es deficiente

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4-2.2. ¿Qué es el proceso de calibración?• Es el proceso de determinar la relación cuantitativa continua

entre la prueba de suelo y • El rendimiento• El requerimiento nutricional (cuanto hay que aplicar si es

deficiente)

• Envuelve dos relaciones principales:• Relación entre el valor de la prueba de suelo y la

respuesta del cultivo (absoluta o relativa)• Relación entre el valor de la prueba de suelo y el nivel de

aplicación del elemento para obtener el rendimiento máximo

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4-2.3. Requerimiento nutricional “crop nutrient requirement”

• La cantidad total del nutriente (lbs/acre o kg/ha) que necesita el cultivo durante su crecimiento para producir un rendimiento óptimo

• Puede venir de diversas fuentes (suelo, aire, agua, fertilizantes, enmiendas organicas)

• Lo que extrae se ha asociado al requisito nutricional...pero no lo es• Porque lo que extrae no necesariamente es lo que

necesita (consumo superfluo)• Se determina por medio de pruebas de campo que miden

la respuesta del cultivo a diferentes niveles de nutriente añadido

• Nivel crítico en el suelo: La concentración de un nutriente extraíble por encima del cual una respuesta del cultivo a la adición del nutrimento no es esperada

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Ejemplo para determinar el requerimiento nutricional

• Suelo con K extraíble bajo:• Se espera que el suelo supla muy poco K al cultivo y que

casi todo el requerimiento nutricional del cultivo lo supla el fertilizante

• El requerimiento nutricional es equivalente al nivel de fertilizante por encima del cual no hay aumentos significativos en rendimiento

• Si existen datos de varios suelos entonces se pueden realizar estimados confiables de los requerimientos nutricionales

• Pero el requerimiento nutricional puede variar entre localidad, época, variedad, densidad de siembra, etc..

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4-3. Procedimiento de calibración

1. Escoger varios sitios basado en los suelos mas importantes

2. Cada sitio debe tener niveles contrastantes del nutriente (o crearlo)

3. Para cada sitio, asegurar que los demas nutrientes no son limitantes

4. Evaluar concentración del tejido, rendimiento, calidad del fruto etc..

5. Relación entre análisis de suelo y rendimiento6. Establecer nivel crítico en suelo

Procedimiento de calibración (parte A):

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Procedimiento de calibración (parte B):

1. Para cada sitio aplicar niveles contrastantes del nutriente2. Para cada sitio, asegurar que los demas nutrientes no son

limitantes3. Evaluar concentración del tejido, rendimiento, calidad del

fruto etc..4. Relación entre nivel de aplicación y rendimiento5. Relación entre análisis de suelo y nivel de aplicación

necesario para maximizar el rendimiento

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4-3.1 Sitios• Se trata de escojer sitios con niveles altos y niveles bajos

del nutrimento a considerarse• Como alternativa se pueden crear los niveles nutricionales

en un suelo • Se establecen las parcelas (basado en las características

del suelo(s)) • Se toma una muestra de suelo de cada parcela• Tradicionalmente se meustrea a una profundidad de 0-15

cm (aquí hay una mezcla de tradición y conveniencia). Para elementos móbiles, es util el muestreo mas profundo.

• No necesariamente importa el historial previo del predio. Lo que nos interesa tener un rango razonable en valores de la prueba de suelo

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4-3.2 Aplicación de niveles y crecimiento de la planta

• Debe ser realizado bajo condiciones de campo siguiendo las mejores prácticas de cultivo, control de plagas, riego, fuente y localización del fertilizante (pero que no sean irreales)

• El cambiar prácticas de manejo hace que el proceso de calibración esté en un proceso de reevaluación continua

• Otros factores ambientales no deben ser limitantes• Para cada sitio aplicar de cuatro a seis niveles del nutriente

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4-3.3 Evaluación de la respuesta de la planta

• Dependiendo del cultivo es que se escoje el parametro de interes. Estudios experimentales comunmente miden otros parametros que son concentración en el tejido, area foliar etc. Estos no son indicadores directos del rendimiento de la planta y no se deben usar directamente para efectos de calibración.

• Valores de rendimiento pueden ser convertidos de su unidad original a % rendimiento relativo (RRmax)

• Para cada prueba de niveles de nutrimento hay que establecer cual es el rendimiento máximo. Luego expresar el resultado en terminos de porcentaje del rendimiento máximo

• RR = (R con nivel Yde nutriente aplicado/ Rmax)*100

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4-3.4 Relación RR con prueba de suelo:• Cada ensayo tiene un valor de prueba de suelo (x), Rx, Rmax,

y RR • Al unir muchos experimentos con suelos similares se

obtienen varios puntos en la gráfica. • Al aumentar el valor de la prueba de suelo el RR se

aproxima a 100, el cual representa el nivel de la prueba de suelo donde no hay diferencia en rendimiento entre el suelo fertilizado y el no fertilizado.

• Nivel crítico – esto ocurre generalmente cuando el RR llega a 90-95%. Esto representa el nivel de la prueba de suelo donde no hay respuesta a la fertilización.

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4-3.4 Relación RR con prueba de suelo:• Establecimiento de categorías (niveles) de suelo:• Un nivel bajo se define como el nivel en el suelo en el cual

la probabilidad de obtener una respuesta al incremento del nutrimento es 50 % o mas.

• Un nivel mediano es uno entre el nivel bajo y el alto, y limité máximo es el nivel nivel crítico

• Un nivel alto representa uno en el cual se espera una respuesta al incremento del nutrimento menos del 10 % del tiempo.

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4-3.5 Tipo de suelo y disponibilidad de nutrimentos:

• El hecho de que una variedad de un cultivo responde igual a la aplicación de un nutrimento en un suelo y diferente en otro ha sido uno de los problemas en calibración. El tipo de suelo afecta la respuesta a un nivel de suelo dado por:

• Diferencias en CIC, capacidad amortiguadora• Mineralogía (tipo de arcilla)• Una estrategia es agrupar los suelos por categorias. Si

esto no es posible entonces hay que buscar un método de extracción distinto

4-4. Ejemplo, calibración de la prueba de P

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Sitio Prueba

Rendi-miento a nivel 0

Rendi-miento máximo

Rendi-miento relativo

Nivel de aplicación para obtener rend. Max.

(ppm-P) mt/ha mt/ha % kg/ha1 4 14.3 26 55 802 6 12 24 50 753 10 14.3 22 65 604 12 22.5 30 75 505 18 35.72 38 94 256 25 25 25 100 157 30 25 26 96 108 20 22.54 23 98 20

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23

Relacion entre la prueba de suelo y el rendimiento maximo obtenido en cada localidad.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35Prueba de P (ppm P)

Ren

dim

ient

o m

axim

o (m

t/ha)

Rendimiento maximo (mt/ha)

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Relacion entre el analisis de suelos y el rendimiento relativo

y = -0.0963x2 + 5.2549x + 27.665R2 = 0.9459

y = -0.008x3 + 0.3109x2 - 0.6381x + 49.459R2 = 0.9792

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30 35Prueba de P (ppm p)

Ren

dim

ient

o re

lativ

o (%

)

Rendimiento relativo (%)

Poly. (Rendimiento relativo(%))Poly. (Rendimiento relativo(%))

13

25

Nivel de aplicacion para obtener rendimiento maximo

y = 0.0912x2 - 5.9752x + 106.21R2 = 0.9883

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40Prueba de suelo (ppm P)

Niv

el d

e ap

licac

ion(

kg P

2O5/

ha

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Modelo conceptual del significado del análisis de suelos (perspectiva agronómica)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 8

Ren

dim

iento

rela

tivo

(%)

Alto

Mediano

Bajo

Bray 1 P (mg/kg)

14

27

28

Respuesta de plátanos a Mg en el suelo (Martínez et al., 2004)

Soil Mg (cmol(+)/Kg)

0 1 2 3 4 5 6 7

Rela

tive

Yie

ld (%

)

40

50

60

70

80

90

100

110

120

Experimental data Cate & Nelson model y = a - b* exp(-cx)

0.66

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Categoría Interpretación Recomendación (RF) =

Bajo 50 a 75% del potencial de rendimiento es esperado sin la adición del nutrimento. Siempre se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutriente.

requisito del cultivo + aumentar el nivel del suelo

Mediano 75 a 100% del potencial de rendimiento es esperado sin la adición del nutrimento. Se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutriente.

requisito del cultivo + aumentar el nivel del suelo moderadamente

Alto 100% del potencial de rendimiento es esperado sin la adición del nutrimento. No se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutriente.

mantener el nivel del suelo

• Recomendación fertilización (RF)

• Requisito nutricional (RN) = Respuesta máxima a la aplicación de nutrimento

• Requisito extracción (RE) = Cantidad máxima que puede extraer un cultivo

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Categoría Interpretación Recomendación (RF) =

Bajo 50 a 75% del potencial de rendimiento es esperado sin la adición del nutrimento. Siempre se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutriente.

1x * RN1x 2x * RE

Mediano 75 a 100% del potencial de rendimiento es esperado sin la adición del nutrimento. Se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutriente.

0.5x 0.75x * RN1x 1.25x * RE

Alto 100% del potencial de rendimiento es esperado sin la adición del nutrimento. No se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutriente.

0 x 0.5x * RE (considerar lo que se remueve del suelo)

• Recomendación fertilización (RF)

• Requisito extracción (RE) = Cantidad máxima que puede extraer un cultivo

• Requisito nutricional (RN) = Respuesta máxima a la aplicación de nutrimento

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Objetivos de una buena prueba de suelo

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1. Debe ser rápida, reproducible y barata.2. El valor numérico no es la cantidad absoluta disponible para

la planta, si no que sirve para para proveer un índice de la disponibilidad del nutriente

3. El valor numérico debe categorizarse en niveles de disponibilidad (niveles bajos, medianos, altos)

4. El índice debe relacionarse al rendimiento 5. El índice debe tener una relación cuantitativa con requisito

nutricional del cultivo6. El índice debe relacionarse a una probabilidad de que haya

respuesta o no al suministro del nutriente (conducir a la recomendación de abonamiento)

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Ventajas y desventajas de usar esta metodología:

• Aunque el valor del análisis de suelo y la respuesta del cultivo están relacionadas, esta relación no es absoluta

• El análisis de suelos es una pieza de información entre otras

• La calibración no es exacta debido a la complejidad del sistema biológico y existe un rango de incertidumbre

• Ejemplo, un análisis de suelo con 7 ppm P se interpreta igual que otros análisis que estén entre 0 y 10 ppm P (categoría baja)

• Cuando el análisis de suelos cerca de los límites categóricos existe incertidumbre

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Ventajas y desventajas de usar esta metodología:

• Existe una base teórica muy elaborada que sirve de trasfondo

• Una gran parte del trabajo experimental no se ha realizado en PR

• Aun con todos los mejores datos disponibles, las recomendaciones de fertilización son una mezcla de ciencia y arte

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Metodología para el método de suficiencia (consultoría)

1. Escoger el cultivo y sitio2. Realizar un análisis de suelos3. Establecer el requisito nutricional del cultivo (literatura,

experiencia previa)4. Categorizar el valor numérico en bajo, mediano, o alto. 5. Determinar si esta por encima o por debajo del nivel crítico6. Recomendar la cantidad de nutrimento a aplicar basado

en la totalidad o una porción del requisito nutricional del cultivo.

– En Puerto Rico los niveles críticos y las categoría de los análisis de suelos para P, K, Ca, y Mg se han establecido por consenso (Tabla 23, en Muñiz Torres, 1992). Otros análisis pueden ser utilizados como diagnóstico como por ejemplo, materia orgánica, nitrógeno total, S, micronutrimentos.

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Guía para la interpretación de análisis de nutrientes en suelos

1 Nivel bajo, mediano y alto significa una probabilidad alta, mediana y baja para encontrar respuesta al suministro del nutrimento.

2 Niveles de P extraíbles por pruebas de Bray I y Olsen bicarbonato. Fuente Muñiz Torres, 1992.3 Niveles de cationes básicos extraíbles (Ca, Mg, K) con NH4OAc. Fuente Muñiz Torres, 1992. 4 Niveles para micronutrimentos (Fe, Mn, Zn, y Cu) extraíbles con DTPA. Fuente Havlin et al. 2005. 35

Nivel en el suelo1

Nutrimento Bajo Mediano Alto

N total (%) < 0.1 0.1 – 0.2 > 0.2

P Bray 1 (ppm)2 < 10 10 - 20 > 20

P Olsen (ppm) < 12 12 - 35 > 35

Ca (cmolc/kg)3 < 3 3 - 6 > 6

Mg (cmolc/kg) < 1.5 1.5 – 2.5 > 2.5

K (cmolc/kg) < 0.2 0.2 – 0.4 > 0.4

Fe (ppm)4 0 – 2.5 2.6 – 4.5 > 4.5

Mn (ppm) < 1.0 > 1.0

Zn (ppm) 0 – 0.5 0.6 – 1.0 > 1.0

Cu (ppm) < 0.2 > 0.2

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4-4. Ejemplos de análisis de suelos

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Para mas información, pueden ver la siguiente presentación

Sotomayor Ramírez, 2014. Fundamentos para el manejo práctico de nutrientes: Guías para la interpretación de análisis de suelo. 23 de octubre 2014. Taller de adiestramiento para extensionistas. disponible en: http://academic.uprm.edu/dsotomayor/Reprints_SummaryReports.htm

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Algunas notas suplementarias

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Algunas notas suplementarias

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Algunas ideas que provienen de las universidades que utilizan el concepto de

suficiencia• Las principales universidades del sur de los Estados Unidos se suscriben a la

filosofía de fertilizar el cultivo para lograr el mayor rendimiento o Concepto de Suficiencia

• El proceso de calibración envuelve realizar ensayos de campo debidamente replicados en suelos con diferentes contenidos de nutrientes disponibles, diversos regímenes de disponibilidad de agua, condiciones climáticas y es específico para cada cultivo

• Tradicionalmente estos ensayos se han realizado gracias a esfuerzos en conjunto entre varias universidades de diferentes estados, aunque Puerto Rico no ha participado

• El análisis de suelos es una herramienta cuantitativa que ayuda en la toma de decisiones y el proceso de calibración es el proceso que hace que la herramienta sea confiable.

• Los valores de análisis de suelo puede que aumenten con el tiempo, pero esto no es una meta del programa de fertilización. Lo que la literatura demuestra que es que con los niveles de aplicación adecuados, los niveles en el suelo se mantienen estables.

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Escalas categóricas usadas por algunas universidades

• La mayoría de las universidades del sur de los Estados Unidos utilizan una escala categórica que incluye de tres a cinco categoría dentro del cual el valor numérico del análisis de suelo puede ser ubicado. Un ejemplo típico es:

• Muy bajo Menos del 50% del potencial de rendimiento es esperado sin la adición del nutrimento en cuestión. Siempre se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutrimento. Una gran parte del requisito nutricional del cultivo tiene que venir de la fertilización.

• Bajo 50 a 75% del potencial de rendimiento es esperado sin la adición del nutrimento en cuestión. Siempre se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutrimento. Una porción del requisito nutricional del cultivo tiene que venir de la fertilización.

• Mediano 75 a 100% del potencial de rendimiento es esperado sin la adición del nutrimento en cuestión. Se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutrimento. Una porción pequeña del requisito nutricional del cultivo tiene que venir de la fertilización.

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• Alto No se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutrimento. El suelo puede suplir el requerimiento nutricional del cultivo. No hace falta fertilización suplementaria.

• Muy Alto No se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutrimento. El suelo puede suplir mucho mas del requerimiento nutricional del cultivo. No se debe aplicar fertilizante para evitar problemas nutricionales, desbalances nutricionales y consecuencias ambientales adversas.

• Extremadamente alto Este término se utiliza usualmente para fósforo solamente para indicar que la cantidad de P que suple el suelo es mas de cuatro veces la cantidad considerada adecuada. El nivel es excesivo, puede ser detrimental al cultivo, y puede contribuir a la contaminación de un cuerpo de agua superficial.

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• Una alternativa al poner el valor del análisis de suelo en una categoría es utilizar curvas continuas de fertilización en el cual las recomendaciones se calculan a base de una funciones continuas

• Se utilizan ecuaciones de regresión nolineal para generar las cantidades recomendadas

• La desventaja de cambios grandes en las recomendaciones de fertilización se evita y modelos estadísticos mas complejos pueden ser utilizados para describir la relación entre un valor del análisis de suelos y la recomendación de fertilización para un cultivo dado