Rotación de cultivos para la rehabilitación de la fertilidad del suelo

en sistemas de agricultura mediterránea.

Carlos Ovalle M

Abril de 2011

El problema a resolver

En sistemas de cultivo altamente

intensificados, y en particular en cereales, la

fertilización constituye aproximadamente elfertilización constituye aproximadamente el

40% de los costos de producción y el N

representa más del 60% de dicho costo

(Mellado, 2007).

Utilización de Leguminosas en

la Rotación

• Una manera de minimizar las aplicaciones

de N en el sistema agrícola, es incluir

leguminosas en las rotaciones de cultivos

que puedan incrementar el nitrógeno a partir

de la fijación biológica de N atmosférico

Además, de favorecer aspectos fitosanitarios

debido al rompimiento del ciclo de enfermedades

Utilización de Leguminosas en la Rotación

(especialmente radiculares), un mejor control de

malezas y evitar la resistencia de éstas a los

herbicidas que son ocasionados por rotaciones

intensivas de monocultivos (cereales).

Objetivos

• Determinar la fijación biológica de nitrógeno

en cultivos de leguminosas anuales forrajeras

y de grano, en rotación con cereales.

• Evaluar la recuperación de N proveniente de • Evaluar la recuperación de N proveniente de

las leguminosas, en el cultivo de cereales bajo

diferentes intensidades de rotación.

Sitio de Estudio

Secano Interior

(Mediterráneo sudhúmedo)

(35o 56´ 38,23” S, 72o 16´ 51,97” O)

Serie de suelos Cauquenes, Alfisol

Características química de los suelos

Serie de Suelos: Cauquenes

Fine, mixed, active, mesic Ultic Palexeralfs

Analisis Qco Unidad Valor

MO % 1,58

pH H2O 7,04

N disp. mg/kg 2,28

P Olsen disp. mg/kg 12,18

K disp. mg/kg 185

K Int. cmol+/kg 0,48

N total % 0,10

C/N 9,32

L. Angustifolius

Wonga

L. Luteus

Motiv

P. sativum

Rocket

Avena sativa + Vicia

atropurpureaMonocultivo de cereal

con y sin N

Rotación 1: Leguminosas de Grano.

Trigo (Pandora) : 180 k ha-1 120 k ha-1 220 k ha-1 50-60 k ha-1

Rotación Rotación de cultivo Año1 2 3 4

1 Monocultivo de cereal (sin N) A Tr A Tr2 Monocultivo de cereal (con N) A Tr A Tr

3 Leguminosa 1 (Ll)) Ll Tr Ll Tr

4 Leguminosa 2 (Lan) Lan Tr Lan Tr

5 Leguminosa 3 (Arveja) Arv Tr Arv Tr

6 Leguminosa 4 (Avena-Vicia incorporada) V-A Tr V-A Tr

Avena (Urano) : 120 k ha-1

Rotación 2: Proporción (%) de semillas en las diferentes mezclas de

leguminosas anuales.

Secano Interior

Mezcla Especie Variedad Proporción (%)

L1 Trifolium subterraneum Seaton Park 25

Trifolium michelianum Paradana 25

Medicago polymorpha Santiago 50

L2 Trifolium subterraneum Seaton Park 25

Biserrula pelecinus Casbah 37,5

L1

L2

Biserrula pelecinus Casbah 37,5

Ornithopus compressus Santorini 37,5

Rotación Rotación de cultivo Año

1 2 3 4

1 Testigo B B B B

2 Monocultivo de cereal con N

A T A T

3 L1 L1 T L1 T

4 L1 T L1 L1 T

5 L1 L1 L1 L1 T

6 L2 L2 T L2 T

7 L2 T L2 L2 T

8 L2 L2 L2 L2 T

Resultados

Leguminosas de Grano

Rendimiento de granos, biomasa aérea y

radicular de los cultivos de leguminosas de

grano. (año 2008)

Tratamientos Rendimientos (kg ha-1)

Follaje Raíz Grano Total

Arveja9257 a 161 b 1838 a 11255 a

Lupinus angustifolius4404 b 826 a 1429 b 6659 b

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec

Month

mm

2007 (372mm)

2008 (768mm)

2009 (536mm)

x 44 years (695 mm)

Lupinus angustifolius4404 b 826 a 1429 b 6659 b

Lupinus luteus2656 b 620 a 565 c 3841 b

Avena-Vicia (MS)5437 b 799 a - 6236 b

Porcentaje de N derivado del aire (%Ndfa) en relación a tres plantas no fijadoras de

N (referencia), N derivado de la atmósfera en las leguminosas (Ndfa) y N fijado por

unidad de materia seca.

Leguminosa

s

% Ndfa Media Ndfa N Fijado

R.a

rphanistrum

S.

arvensis

R.

rugosum

A.

sativa

(kg N ha-1 año-

1)

(Kg N t MS-1)

L.

angustifolius61 64 51 56 58 251 23

L. luteus 72 75 66 69 71 131 24

P. sativum 65 68 57 61 63 325 25

a Plantas de referencia no fijadoras. b .

Avena - Vicia

L. angust.L. luteus

Avena s/NAvena c/N

Año 2009

Arveja

Avena - Vicia

Biomasa en diferentes estados de desarrollo y rendimiento del

trigo (k ha-1), después de diferentes leguminosas de grano.

Rotación cultivo Inicio macolla

Final macolla

Espigadura Llenado de grano

Rendimiento de grano

------------------------------- k ha-1 ----------------------------

Monocultivo cereal sin N

274 b 908 c 2.158 b 8.735 c 1.533 (100%)

L. luteus - Trigo 437 a 1.933 ab 3.674 a 9.947 b 2.483 (162%)

L. angustifolius -Trigo

470 a 2.145 ab 4.734 a 9.334 b 2.623 (171%)

Arveja- Trigo 463 a 1.470 bc 4.146 a 9.965 b 2.398 (156%)

Avena Vicia -Trigo

285 b 1.071 c 2.081 b 8.275 c 1.950 (127%)

1Valores con diferente letra en columnas presentan diferencias entre sí (P ≤ 0,05) según diferencia

mínima significativa.

Biomasa en diferentes estados de desarrollo y rendimiento del

trigo (k ha-1), después de diferentes leguminosas de grano.

Rotación cultivo Inicio macolla

Final macolla

Espigadura Llenado de grano

Rendimiento de grano

------------------------------- k ha-1 ----------------------------

Monocultivo cereal con N

488 a1 2.469 a 4.177 a 12.970 a 3.328 a (100%)

Monocultivo cereal sin N

274 b 908 c 2.158 b 8.735 c 1.533 c (46%)

L. luteus - Trigo 437 a 1.933 ab 3.674 a 9.947 b 2.483 b (75%)

L. angustifolius -Trigo

470 a 2.145 ab 4.734 a 9.334 b 2.623 b (79%)

Arveja- Trigo 463 a 1.470 bc 4.146 a 9.965 b 2.398 b (72%)

Avena Vicia -Trigo

285 b 1.071 c 2.081 b 8.275 c 1.950 c (59%)

1Valores con diferente letra en columnas presentan diferencias entre sí (P ≤ 0,05) según diferencia

mínima significativa.

Implicancia de la fijación biológica de N de las leguminosas en el

cultivo siguiente.

Rotación de cultivo FBN

leguminosas

(año 2008)

Trigo después de leguminosas

(año 2009)

Rend.

grano

Rend.

superior al

testigo

Ingreso ad

venta de

grano2

k N ha-1 k ha-1 qq ha-1 $ ha-1

Monocultivo cereal sin Monocultivo cereal sin

N 0 1.533 b1 0 0

L. luteus - Trigo 139 2.483 a 10 110.000

L. angustifolius - Trigo 157 2.623 a 11 121.000

Arveja- Trigo 184 2.398 a 8 88.000

Avena Vicia - Trigo 87 1.950 b 4 44.000

1Valores con diferente letra en columnas presentan diferencias entre sí (P ≤ 0,05) según diferencia mínima

significativa.2 Ganancia con respecto al testigo sin N, valor del quintal de trigo (100 k) es 11.000 mil pesos.

Resultados

Leguminosas

forrajeras anuales

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec

Month

mm

2007 (372mm)

2008 (768mm)

2009 (536mm)

x 44 years (695 mm)

Tratamientos Especies Rendimiento(t MS ha-1)

L1 T. subterraneum + Medicago polymorpha + T. michelianum 1,6 a*

L2T.subterraneum + Biserrula penicilius + Ornithopuscompressus

1,4 b

Rendimiento de fitomasa aérea de las praderas

de leguminosas forrajeras anuales. (año 2008)

1Existe diferencia mínima significativa (DMS) entre tratamientos (P≤0,05).

Porcentaje de N derivado del aire (Ndfa) en relación a tres plantas no

fijadoras de N (referencia), N derivado de la atmósfera en las

leguminosas (Ndfa) y N fijado por unidad de materia seca. Abundancia

natural de 15N.

Leguminosa

s

% Ndfa Medi

a

Ndfa N Fijado

R.a

rphanistru

m

S.

arvensis

R.

rugosu

m

A.

sativa

(kg N ha-1

año-1)

(Kg N t MS-

1)

m m

L1 89 90 87 88 89 46 28

L2 89 90 87 88 89 28 21

a Plantas de referencia no fijadoras. b L1: T. subterraneum var Seaton Park + Medicago polymorpha var

Santiago + T. michelianum var Paradana); L2: T.subterraneum var Seaton Park + Biserrula penicilius

var Casbah + Ornithopus compressus var Santorini.

Implicancia de la fijación biológica de N de las leguminosas en el

cultivo siguiente (un año de rotación).

Rotación de cultivo FBN

leguminosas

(año 2008)

Trigo después de leguminosas

(año 2009)

Rend.

grano

Rend.

superior al

testigo

Ingresoventa

de grano2

k N ha-1 k ha-1 qq ha-1 $ ha-1

Monocultivo cereal sin Monocultivo cereal sin

N 0 1.533 b1 0 0

L1 - Trigo 46 2.193 a 7 77.000

L2 - Trigo 28 2.312 a 8 88.000

1Valores con diferente letra en columnas presentan diferencias entre sí (P ≤ 0,05) según diferencia mínima

significativa.2 Ganancia con respecto al testigo sin N, valor del quintal de trigo (100 k) es 11.000 mil pesos.