Requisitos nutricionales de los cultivos y recomendaciones de fertilización

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1 Requisitos nutricionales de los cultivos y recomendaciones de fertilización AGRO 6505 Fertilidad de Suelos y Abonos Avanzada Objetivos 1. Presentar las metodologías más utilizadas para hacer recomendaciones de fertilización 2. Proveer la base para quel estudiante desarrolle su propio criterio siguiendo los conceptos básicos presentados 2 1

2 Manejo de nutrientes (Def.) Manejar la cantidad, fuente, localización, forma y tiempo de la aplicación de nutrientes y enmiendas al suelo para asegurar óptima fertilidad del suelo y producción de cultivos y minimizar el potencial de degradación ambiental, en particular el agua 3 El nivel recomendado no lo es todo porque: Fuente de fertilizantes disponibles Frequencia y momento (epoca) de aplicacion Forma y lugar de aplicación Tecnología disponible para el agricultor Rentabilidad económica (costo) 4 2

3 Objectivos de buenas prácticas de fertilización o de manejo de nutrimentos Maximizar producción Optimizar ganancia económica Producir una buena calidad de producto Utilizar mejor las reservas nutricionales del suelo Protejer o mejorar la calidad del suelo Considerar el impacto sobre los recursos naturales 5 Requisito nutricional Requisito nutricional (RN) Cantidad total de nutriente que requiere la planta (cosecha) para lograr un rendimiento deseado Puede estar basado en: Extracción de nutriente (E xtr ) Respuesta a la aplicación (R apl ) Recomendación de fertilización (RF) RF = f(rn * F); donde F es un factor que puede envolver muchas consideraciones, algunas cuantitativas y otras cuantitativas 6 3

4 Filosofía 1. Mantenimiento y aumentar el nivel en suelo Buildmaintenance Niveles de aplicacion mas altos al principio Aumenta el nivel de nutriente en suelo Luego los niveles de aplicacion se estabilizan Pueden haber años que no sea necesario aplicar 2. Suficiencia Aplicar cuando el nivel en suelo debajo de nivel critico Fincas alquiladas a corto plazo Analisis de suelo se mantiene en un nivel (casi siempre debajo del nivel critico) Nota: Ambos están basados en análisis de suelo y la respuesta a la aplicación 7 8 4

5 9 10 5

6 11 Modelos conceptuales 1. Extracción de nutriente E xtr planta entera grano o fruto Puede considerar además Extracción de nutrientes y eficiencia Extracción de nutrientes, capacidad del suelo a suplir nutriente y eficiencia 2. Respuesta a la aplicación Sin analisis de suelo Con analisis de suelo 3. SSNM 12 6

7 Modelo utilizado depende de: Nutriente (N, P 2 O 5, K 2 O, MgO, micronutrientes) Movilidad del nutriente en suelo Si la prueba de suelo es util o no Cultivo Tipo de suelo Información disponible (literatura) Conocimiento del cultivo Tecnología disponible del agricultor Nota: En cualquier caso la meta es determinar los niveles de aplicación, determinar la proporción entre los nutrientes y seleccionar una formulación 13 Desarrollo de una recomendación (nivel) de fertilización Concepto de extracción Concepto de suficiencia 14 7

8 Extracción de nutriente, aplicar lo que extrae el cultivo en el fruto (frutales) RF = E xtr, fruto RF = E xtr, fruto / E f RF = [E xtr, fruto (MO RV)]/ E f E f es la eficiencia de utilizacion de N, MO es lo que suple la materia organica del suelo, RV es lo que suple los residuos vegetativos Es necesario tener un estimado de la meta de rendimiento 15 Extracción de nutriente Ej. China Valencia Elemento lbs/100 caja lbs/1,000 china 1,2 lb/ton china 1 lbs/acre 3 N P K Ca Mg Fe Mn Zn Cu Asumir 1 caja = 90 lb 2 Asumir 202 g o lb / china (Gonzalez et al 2002) Frutas /arbol ( ) 3 Asumir kg/arbol, 150 arboles/cda Rendimiento optimo es de 800 a 1000 cajas 16 8

9 Cítricos (var. Tangelo) Gonzalez-Velez y Ruiz-Sifre, (2001) J. Agric. Univ. P.R. 85: R max fue de 375 frutos/arbol, 77 kg /arbol, peso/fruta 217 g Respuesta a N > 341 kg N/ha No hubo respuesta a P (0 a 50 kg P/ha P extraíble (Bray 1) 30.2 mg/kg No hubo respueta a K (0 a 188 kg K/ha) K intercambiable (NH 4 OAc) 0.72 meq/100g Como seria la recomendacion de fertilizacion basado en la extraccion? 17 Extracción de nutriente Ej. Aguacate Extraccion de nutrientes en 10ton/ha kg/ton fruit kg/ha N P K Ca Mg S Fe Mn Zn Cu B Fuente: Huett y Dirou, 2000, Aust. J. Exp. Agric. 40:

10 Extracción de nutriente Ej. Parcha Extraccion de nutrientes en 20ton/ha kg/ton fruit kg/ha N P K Ca Mg S Fe Mn Zn Cu B Fuente: Huett y Dirou, 2000, Aust. J. Exp. Agric. 40: Mango Extraccion de nutrientes en 10ton/ha kg/ha kg/ton fruit kg/ha* N P K Ca Mg S Fe Mn Zn Cu B *Rendimiento de 110 fruto/arbol, 120 arboles cda, lb fruto = 7,500-10,700 lb/acre Fuente: Huett y Dirou, 2000, Aust. J. Exp. Agric. 40:

11 Mango Sitio A B Recom kg/ha kg/ha Rendimiento N P K Ca Mg S Mango, Xiuchong et al. 2001, Better Crops. 15: Resumen de extracción de nutrimentos Nombre comun Extraccion Especies Rendimiento N P K lbs/acre/ano Napier Grass Pennisetum purpureun Schum Guinea Grass Panicum maximum Jacq Pangola Grass Digitaria decumbens Stant Malojillo Grass Brachiaria purpurascens Raddi Congo Grass Brachiaria ruziziensis Estrella Grass Cynodon nlemfuensis Melao Grass Melinis minutiflora Promedio (todas) Vicente-Chandler et al.,

12 Puerto Rico 23 Forrajeras Forraje Rendimiento N P 2 O 5 K 2 O lbs ms/acre lbs/2000 lbs ms Extracción 23,

13 Enfoque generalizado (concepto de extracción) para realizar recomendaciones de fertilización para cultivos N f N u N E f s Cultivos Forrajeras Guineo Plátanos Ñame Yuca Yautía 25 De donde sale la recomendación para forrajeras de corte? Nitrogeno (N) (RN S)/E ( )/0.50 = 420 kg N/ha/año Respuesta hasta el nivel de aplicación de 440 kg/ha/año con un aumento mas leve entre 440 y >1,000 kg N/ha/año. Se reduce eficiencia de utilización ( %) Fertilización en Forrajeras 26 13

14 Fosforo (P) Forrajeras extraen aprox. 54 kg P/ha/año Deciden entonces que 65 kg P/ha/año o 150 kg P 2 O 5 /ha/año son las cantidades de P recomendables (65 x 2.29 = 149) Fertilización en Forrajeras 27 Potasio (K) Forrajeras extraen sobre 400 kg K/ha, pero se considera 300 kg K/ha como valores mas razonables Se asume que el suelo puede suplir aprox. 100 kg K/ha y se pierde el 25% (RN S)*PP + (RN S); ( )* = 250 kg K/ha año. K K2O 250 x 1.2 = 300 kg K 2 O/ha/año Fertilización en Forrajeras 28 14

15 De donde sale la recomendación para forrajeras de corte? Formulacion Para obtener la formulación se utilizó el siguiente razonamiento: (N-P 2 O 5 -K 2 O) kg/ha/año una proporción de 3:1:2 esto es igual a una formulación completa de Si aplica 2,800 kg/ha/año (2,500 lbs/cda/año) de se aproxima las cantidades de N, P 2 O 5 y K 2 O antes descritas Fertilización en Forrajeras 29 Ejemplo: Guineo Extracción de nutrientes (N, P, K) de guineo (Grand Nain) en un Ultisol (Irizarry et al., 1988) Clon Grand Nain Corozal clay (ph 5.2; P 5.1 ppm, (Ca 9, Mg 3, K 0.5 meq/100g) Densidad 2,250 plantas/ha Fertilización 0, 1,350, 2,680 kg/ha (N-P 2 O 5 -K 2 O MgO) y EM, fraccionado cada 3 meses No hubo efecto de la fertilización sobre rendimiento Rendimiento de 55,484 kg fruto/ha; 28.4 kg/racimo 30 15

16 Raciocinio para el desarrollo de recomendación de fertilización 31 Recomendación de fertilización (N-P 2 O 5 -K 2 O-MgO); kg/ha ,250 kg/ha de ,900 lbs/acre de ,800 lbs/cda de

17 33 Pro s y con s N f Nu N E f s Recomendación generalizada Fácil de entender Estimados numéricos se pueden obtener de la literatura Es una recomendación cuantitativa N s evaluado por un análisis de suelo no indica cantidad absoluta que suple el suelo Valores de N s de la literatura no pueden ser extrapolados a otros sitios No existen valores de E f para la mayoría de cultivos y sistemas de manejo Cantidades extraídas (estimada) pueden ser muy variables 34 17

18 kg N/ha Recomendación (Irizarry 392 et al. 1988) Recomendación 395 Conjunto Tecnológico Extracción del cultivo 276 Respuesta máxima a la aplicación de N 240 Irizarry et al., Costo ($) (precios marzo 2009) = 125 lb N/ac SA = $1.79/lb N = $224/ac Urea granulada = $1.14/lb N = $143/ac Formulaciones: 3,300 vs. 2,100 lbs/acre ($50.26/qq) = $603/acre 36 18

19 Trabajos (pasados) en el cual se documenta la respuesta de cultivos a la aplicación de nutrientes: Ñames (N, P, K, micronutrientes) Guineos (N) Plátanos (Mg) Cítricos (N, P, K) Tomates (N) Plátanos (N y K) 37 Concepto de suficiencia Existe una relación entre el nivel de nutriente en el suelo y el rendimiento Aunque pueden haber algunas variaciones debido a variaciones en suelos y cultivos la naturaleza general de la relación es bastante consistente El nivel de aplicación deberá depender del nivel del nutriente en el suelo Proceso de calibración 38 19

20 Concepto de suficiencia: respuesta a la aplicación 39 Respuesta de solanacea a N, P, y K en suelos de la costa semi-árida 100 Relative yield (%) Study number: N rate (kg/ha) P2O5 rate (kg/ha) K 2 O rate (kg/ha) 40 20

21 Cultivo Respuesta 1 Referencia Caña de azucar xx / + Samuels and Capó (1956) Caña de azucar (18 siembras consecutivas) x Bonnet, J. A. (1963) Piña (cv. Red Spanish), Lares clay, Bayamón xx/+ Samuels et al. (1956) sandy loam Café x Abruña et al. (1965) Café x Abruña et al. (1959) Café x Rodríguez et al. (1964) Maiz x Spain (1971) Melón + Spain (1973) Pepinillo + Spain (1973) habichuelas + Spain (1973) Plátanos (San Antón) x Samuels et al. (1978) Plátanos (Humátas, Corozal) + (45 kg P/ha) Del Valle et al. (1978) x (retoño) Batata (Ipomea batatas) x Navarro and Padda, (1983) Maiz (Pioneer X-306; exp. en campo) x Fox et. al. (1976) Cebolla (cv. Texas Grano 502) x Alers-Alers et al. (1979) Maíz (Pioneer x-306) + Del Valle et al. (1981) Maíz (Pioneer x-306) x Del Valle et al. (1981) Arróz (cv. Sinaloa) x Del Valle et al. (1981) Soya (Glycine max. L. (cv. Hardee) x Del Valle et al. (1981) Maíz (Pioneer x-306) + Del Valle et al. (1981) Maíz (Pioneer x-306) + Del Valle et al. (1981) Maíz (Pioneer x-306) x Del Valle et al. (1981) Habichuela (cv. Bonita) + Del Valle et al. (1981) Yerba Pangola (forrajera para corte) +(4)/8 suelos Vicente-Chandler et al. (1983) Yerba Napier (Fajardo clay) x Figarella et al. (1964) Yerba Guinea (Fajardo clay) x Figarella et al. (1964) Yerba Pangola (Fajardo clay) x Figarella et al. (1964) Yerba Napier (Mucara, Catalina clay) + Figarella et al. (1964) + = respuesta positiva, - = respuesta negativa, x = no hubo respuesta 41 Respuesta de guineo c.v. Grand Nain a fertilizante N (Irizarry et al. 2002) 42 21

22 Respuesta de maiz a fertilizante-n (Sotomayor et al. sin publicar) y = x x 2 R 2 = 0.71, p=0.01 Rendimiento (kg/ha) y = x - 1.1x10-3 x 2 R 2 = 0.80, p<0.01 Rendimiento relativo (%) Mucuna Cowpea N (kg/ha) 43 Respuesta de tomate a fertilizante-n (Sotomayor et al.) Tomato marketable yield (kg/ha) A y = x x R 2 = y = x x R 2 = kg/ha %max Poly. (%max) 20.0 Poly. (kg/ha) N level (kg/ha) Relative yield (%) 44 22

23 Concepto de suficiencia, Precaución!!! Existe una base teórica muy elaborada que sirve de trasfondo Una gran parte del trabajo experimental no se ha realizado en PR En la mayoría de los casos hay que utilizar información proveniente de otras regiones Aun con todos los mejores datos disponibles, las recomendaciones de fertilización son una mezcla de ciencia y arte 45 Site Specific Nutrient Management SSNM 1. Escoger R max comun usar 70-80%*R max 2. Estimar pérdida de rendimiento sin el nutriente (Y -nut ) Parcela de omisión de aplicación de nutriente Estimar por experiencia 3. Calcular incremento en rendimiento (Y max -Y -nut ) 4. Estimar o calcular eficiencia agronómica NUE kg grain/kg nutrient 25 to 35 para maiz (N) 18 to 25 para arroz (N) 22 to 34 para habichuela (N) 46 23

24 Espinosa y García Better Crops. 92: 8-10 Metodología para realizar una recomendación de fertilización 1. Escoger el cultivo y establecer R max y R esperado 2. Determinar el requisito nutricional (ej. lb/ac N, P 2 O 5, K 2 O) 3. Realizar análisis de suelos (ej. P y K) 4. Modificar el nivel de aplicación (lb/ac) basado (i) en la totalidad o una porción del requisito nutricional del cultivo y (ii) la categorización del análisis de suelo, (iii) tecnología disponible, (iv) MPM (v) practicalidad 5. Establecer proporción mínima: N, P 2 O 5, K 2 O 6. Seleccionar una formulación entre las disponibles basada en la proporción mínima seleccionada 48 24

25 1. Proyección de rendimiento esperado lbs/acre, unidades/cda, cajas/acre, kg/ha Seleccionar el valor basado en: Nivel de manejo y prácticas culturales Zona climática Tipo de suelo Riego adecuado, precipitación esperada Determinar si se cumplen las metas de rendimiento Refinar la meta Proyección de rendimiento esperado Promedio de 3 a 5 años Promedio, excluyendo año más bajo Promedio más 5 a 20% adicional Promedios de vecinos 50 25

26 2. Requisito nutricional (RN) Es el punto de partida para la determinación del nivel de aplicación Cantidad de nutriente que requiere el cultivo para maximizar rendimiento, R max (kg/ha) RN = f (Nutrientes suelo+fuentes externas ) 51 Determinación del requisito nutricional (RN) 1. Respuesta a la aplicación del nutriente (RN) 2. Nivel de extracción (RE) esperado Concentración y rendimiento, biomasa esperado Valores de extracción de la literatura 3. Recomendación de fertilización 52 26

27 Recomendación lbs/cda = (N-P 2 O 5 -K 2 O-?) 53 Recomendación lbs/cda = (N-P 2 O 5 -K 2 O-?) 54 27

28 Fuente de información: Recomendación fertilización, niveles de extracción, requisitos nutricionales Libros Publicaciones Científicas Conjuntos tecnológicos Publicaciones Universidades (internet) Publicaciones NGOs (internet) Revistas profesionales Guía para la interpretación de análisis de nutrientes en suelos Nivel en el suelo 1 Nutrimento Bajo Mediano Alto N total (%) < > 0.2 P Bray 1 (ppm) 2 < > 20 P Olsen (ppm) < > 35 Ca (cmol c /kg) 3 < > 6 Mg (cmol c /kg) < > 2.5 K (cmol c /kg) < > 0.4 Fe (ppm) > 4.5 Mn (ppm) < 1.0 > 1.0 Zn (ppm) > 1.0 Cu (ppm) < 0.2 > 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, Bray II, y Olsen bicarbonato. Fuente Muñiz Torres, Niveles de cationes básicos extraíbles (Ca, Mg, K) con NH 4 OAc. Fuente Muñiz Torres, Niveles para micronutrimentos (Fe, Mn, Zn, y Cu) extraíbles con DTPA. Fuente Tisdale et al.,

29 4. Modificar el nivel de aplicación (lb/ac) basado (i) en la totalidad o una porción del requisito nutricional del cultivo y (ii) la categorización del análisis de suelo, (iii) tecnología disponible, (iv) MPM (v) practicalidad 57 Categoría Interpretación Recomendación (RF) = Bajo Mediano Alto 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 nutrimento. 75 a 100% del potencial de rendimiento es esperado sin la adición del nutrimento. Se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutrimento. 100% del potencial de rendimiento es esperado sin la adición del nutrimento. No se espera un aumento en rendimiento con la aplicación de nutrimento. 1x * RN 1x 2x * RE 0.5x 0.75x * RN 1x 1.5x * RE 0.5x 0.75x * RE (considerar lo que se remueve 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 58 29

30 Posibles recomendaciones Categoría del análisis de suelo Bajo - Aplicar la totalidad del RN Mediano Aplicar entre ½ y ¾ el RN Alto Aplicar entre 0 y ½ el RN Potasio Fósforo Bajo Mediano Alto Bajo Mediano Alto Establecer proporción mínima 1. Cultivo plátano (zona sur), Rmax = 58,000, Resp = 40, RN = (lbs/acre) 3. Análisis de suelos (P=Med, K=Alto) 4. Modificar RN: Proporción mínima: ~

31 6. Establecer formulación 1. Cultivo plátano (zona sur), R max = 58,000, R esp = 40, RN = (lbs/acre) 3. Análisis de suelos (P=Med, K=Alto) 4. Modificar RN: Proporción mínima: ~ Formulación ($25.29)

32 Ej. 1b: Cultivo, forrajera de corte en la zona sur con riego, no recibe estiercol 3. Análisis de suelo N =? P = 5 ppm (Olsen) Bajo K = 140 ppm (NH 4 OAc) Mediano 4. Modificar RN aplicando 0.5x K 2 O a 0.75x K 2 O (100 a 150 lbs/acre K 2 O) 5. Alternativas: , 3-1-1, 6. Recomendación considerando el análisis de suelo: Recomendación Formulación Nivel Proporción Costo ($) lbs/acre lbs/acre 1, * ? 2, * ? * No está en el listado pero se puede crear 63 Ej. 1c: Cultivo, forrajera de corte en la zona sur con riego, ha recibido estiercol en el pasado 3. Análisis de suelo N =? P = 150 ppm (Olsen) Muy alto K = 140 ppm (NH4OAc) Mediano 4. Modificar RN aplicando 0.5x K 2 O a 0.75x K 2 O (100 a 150 lbs/acre K 2 O), eliminar o reducir P 5. Alternativas: 2-0-1, 4-1-2, 6. Recomendación considerando el análisis de suelo: Recomendación Formulación Nivel Proporción Costo ($) Ahorro lbs/acre lbs/acre $ $ 1, , , *Se consigue mezclando 652 lbs urea ($342) con 252 lbs MOP ($168) 64 32

33 Ej. 1d: Cultivo, forrajera en la zona sur con riego, ha recibido estiercol en el pasado 3. Análisis de suelo N =? P =60 ppm (Bray1) Alto K = 60 ppm (NH 4 OAc) Bajo 4. Modificar RN aplicando 0.5x P 2 O 5 5. Alternativas a 3-1-2: Recomendación: Recomendación Formulación Nivel Proporción Costo ($) Ahorro lbs/acre lbs/acre $ 2, , ? 2, Ej. 2a: Café al sol (+3 años), Ultisol Adjuntas 1. Rendimientos R max = 3,000 lbs/acre (>650 almudes/acre) R actual = 1,500 lbs/acre (>300 almudes/acre) 2. Requisito nutricional Respuesta a > lbs N/acre y > lbs K 2 O/acre/año) (Vicente- Chandler et al. 1968) Recomendación (Conjunto Tecnológico) (N-P 2 O 5 -K 2 O), ajustado a N: Recomendación Formulación Nivel Proporción Costo ($) Ahorro lbs/acre lbs/acre $ 1, , ,

34 Ej. 2b: Café al sol (+3 años), Ultisol Adjuntas 3. Análisis de suelo (Las Canas) N =? P = 15 ppm (Bray1) Bajo K = 147 ppm (NH4OAc) Mediano 4. Modificar RN aplicando 0.5x K 2 O a 0.75x K 2 O (100 a 150 lbs/acre K 2 O) 5. Alternativas, buscar la relacion N:K 2 O ~ 1 o menos (3-1-3, 3-1-2, 3-2-2, ) 3. Recomendación: Recomendación Formulación Nivel Proporción Costo ($) Ahorro lbs/acre lbs/acre $ 1, , ,

35 Ej. 2c: Café al sol (+5 años), Ultisol Adjuntas 3. Análisis de suelo (La Rosalía) N =? P = 144 ppm (Bray1) Alto K = 210 ppm (NH4OAc) Alto 4. Modificar RN aplicando 0.5x K 2 O (100 lbs/acre K 2 O), P no aplicar 5. Alternativas 2-0-1, Recomendación: Recomendación Formulación Nivel Proporción Costo ($) Ahorro lbs/acre lbs/acre $ Metodología para el método de suficiencia 1. Escoger el cultivo y establecer R max y R esperado 2. Determinar el requisito nutricional Respuesta a la aplicación del nutrimento Nivel de extración basado en concentración y rendimiento esperado Valores de extracción de la literatura Recomendación de fertilización 3. Realizar análisis de suelos Categorizar el valor numérico en bajo, mediano, o alto Determinar si está por encima o debajo del nivel crítico 4. Recomendar la cantidad del nutriente a aplicar basado en la totalidad o una porción del requisito nutricional del cultivo y la categorización del análisis de suelo 70 35

36 Concepto de suficiencia, Precaución!!! Existe una base teórica muy elaborada que sirve de trasfondo Una gran parte del trabajo experimental no se ha realizado en PR Hay que utilizar datos o información de otras regiones Aún con todos los mejores datos disponibles, las recomendaciones de fertilización son una mezcla de ciencia y arte 71 Preguntas 72 36