Extracción de nitrógeno por un cultivo de ajo (Allium sativum L.) en el Valle del Guadalquivir

Transcripción

1 Extracción de nitrógeno por un cultivo de ajo (Allium sativum L.) en el Valle del Guadalquivir C. Giménez 1, F. Mansilla 2 y F. Peña 2 1 Departamento de Agronomía, Universidad de Córdoba. Campus de Rabanales, Edificio Celestino Mutis Córdoba 2 IFAPA Alameda del Obispo. Apdo Córdoba Palabras clave: extracción de nitrógeno, lixiviación de nitratos, Allium sativum Resumen En este trabajo se presenta la extracción de N por un cultivo de ajo en condiciones de campo durante dos años, el reparto del mismo entre los diferentes sumideros de la planta y el efecto de la cantidad de N mineral disponible para el cultivo en el rendimiento final y la calidad de la cosecha. El N extraido durante los primeros meses del ciclo se acumuló principalmente en las hojas y en menor proporción, en los pseudotallos. A partir del inicio de la bulbificación, los bulbos se convirtieron en el principal sumidero de N de la planta, incrementando su contenido de forma exponencial hasta la cosecha. Se observó en todos los tratamientos una translocación de N desde las hojas y pseudotallos a los bulbos a partir de los 120 días después de la emergencia (dde) del cultivo. Se obtuvo una relación logarítmica entre el rendimiento, la materia seca total producida y la materia seca de bulbos y la disponibilidad de N. El calibre de los bulbos aumentó con el N mineral disponible. Se produjeron altas pérdidas de N cuando el contenido inicial de N en el suelo fue alto y la pluviometría elevada, debido a la baja extracción de N del cultivo durante los primeros meses del ciclo. Es por tanto muy importante desde el punto de vista del manejo de la fertilización, conocer el contenido de N del suelo a fin de adecuar el suministro de N a las necesidades del cultivo, evitando así pérdidas importantes por lixiviación. INTRODUCCIÓN La contaminación por nitratos de aguas subterráneas es un importante problema medioambiental asociado en muchas ocasiones con el manejo inadecuado del riego y de la fertilización nitrogenada en cultivos. Para diseñar un programa de fertilización N es necesario conocer las pautas de extracción de N por el cultivo a fin de ajustar las necesidades de éste a la disponibilidad, minimizando de esta forma el riesgo de pérdida por lixiviación. El ajo (Allium sativum L.) es un cultivo de ciclo largo. En el Valle del Guadalquivir se siembra en otoño y se cosecha al inicio del verano. Durante el otoñoinvierno la pluviometría es alta, la demanda evaporativa baja y el crecimiento del cultivo lento (Rizzalli et al., 2002). Es necesario, por tanto, conocer el contenido de N en el suelo al inicio del cultivo y la evolución de la extracción de N por el cultivo para realizar las aplicaciones adecuadas en momento y dosis, debido a que el riesgo de lixiviación es muy alto. En primavera, cuando la demanda evaporativa es alta y la pluviometría a menudo no cubre las necesidades hídricas del cultivo, es necesario realizar un adecuado manejo conjunto del riego y de la fertilización nitrogenada. 351

2 Los objetivos planteados en este trabajo fueron: 1) estudiar la dinámica de extracción de N en condiciones de campo de un cultivo de ajo y la distribución del N extraído entre los diferentes órganos de la planta en función de la disponibilidad de N para el cultivo; 2) conocer el efecto de la cantidad de N mineral disponible (el contenido en el suelo más el aplicado en el fertilizante y agua de riego) en el rendimiento y la calidad de la cosecha. MATERIAL Y MÉTODOS Se realizaron dos experimentos en campo durante las campañas 2005/06 y 2006/07 en la finca experimental del IFAPA Alameda del Obispo en Córdoba. El cultivo de ajo fue el segundo en una rotación de tres (junto con lechuga y escarola) en la campaña 2005/06 y el tercero en la 2006/07. Las fechas de siembra fueron el 16 de Diciembre de 2005 y el 15 de Diciembre de Se aplicaron tratamientos diferenciales de abonado nitrogenado basado en el método de recomendación de abonado Nmin (Neeteson, 1995). Como para el cultivo de ajo no existen datos publicados sobre la cantidad recomendada a aplicar, se partió de un valor de 135 kg N ha -1, que es el considerado para otros cultivos de bulbos, a fin de ajustarlo en estos ensayos para el cultivo de ajo. Este valor se consideró como tratamiento control (Nmin), estableciendose además dos tratamientos deficitarios (No en el que no se aplicó nada de fertilizante, y N-) y uno excedentario (N+) (Tabla 1). Ambos años se sembró un cultivo de ajo, cv. Gardós, a una densidad aproximada de 25 plantas m -2 (40 cm entre líneas y 10 cm entre plantas) en una parcela con un diseño aleatorio con cuatro repeticiones por tratamiento. El cultivo se regó mediante un sistema de goteo, calculando las necesidades hídricas a partir de datos de ETo de una estación meteorológica situada a 100 m de la parcela y datos de Kc desarrollados para Córdoba (Villalobos et al., 2004). De esta misma estación meteorológica se obtuvieron los datos climáticos necesarios para caracterizar los ensayos. Se realizaron medidas periódicas, aproximadamente cada 20 días, de biomasa en cada parcela elemental cosechando en cada fecha 1 m lineal de plantas. En laboratorio se separaron los diferentes órganos, secándolos independientemente en estufa a 70ºC para determinar su peso seco. Se realizó una molienda y se analizó el contenido de N total mediante el método Dumas (Mulvaney, 1996). Tanto la materia seca como el nitrógeno contenido en la misma se refirió a kg ha -1. Hasta el comienzo de la bulbificación se cosechó sólo la parte aérea. A partir de entonces se cosechó también el bulbo. En cosecha, se recogieron las dos líneas centrales de cada parcela, determinándose la producción comercial y el peso fresco de bulbos a los 15 después del arranque, habiendo dejado secar los ajos al aire libre. La calidad de la cosecha se cuantificó determinando el calibre de 120 bulbos en cada pacela elemental, clasificandose éstos en las diferentes categorías comerciales establecidas para ajo. Se realizaron tres muestreos de suelo, al inicio del cultivo, al comienzo de la bulbificación (primera quincena de Abril) y en cosecha, a dos profundidades (0-30 cm y cm) en cada parcela elemental. En laboratorio se obtuvieron los extractos de suelo con KCl 2M (Mulvaney, 1996) y se analizó el contenido de N mineral (N-NO 3 y N-NH 4 ) en los mismos mediante un sistema de inyección de flujo (FIAS). Se determinó la densidad aparente del suelo y se refirió el contenido mineral de los extractos de suelo a contenido de N mineral en el suelo (kg N ha -1 ). Asimismo, se analizó mediante la misma metodología citada anteriormente el contenido de N mineral en el agua de riego. Con todos estos datos se realizó un balance de nitrógeno mineral considerando: 352

3 N disponible = N inicial + N riego + N fert N recuperado = N cultivo + N final siendo N inicial el N mineral del suelo (60 cm) en el momento de la siembra, N riego el aportado en el agua de riego, N fert el aplicado como fertilizante, N cultivo el extraido por el cultivo y N final el contenido residual en los 60 cm superiores del suelo en cosecha. Las pérdidas aparentes se estimaron como la diferencia entre el N disponible y el N recuperado. RESULTADOS Y DISCUSIÓN La Figura 1 presenta la evolución de la extracción de N a lo largo del ciclo del cultivo para los tratamientos más extremos (No y N+) en ambos años de ensayos. La extracción de N siguió un patrón similar a la producción de biomasa. Las diferencias observadas entre años correspondieron a la mayor producción de biomasa del cultivo del primer año (2005/06) en todos los tratamientos. Durante las primeras fases del cultivo, la extracción de N correspondió principalmente a las hojas y en una pequeña proporción a los pseudotallos. A partir del inicio de la bulbificación, que tuvo lugar en ambos ensayos a principios de Abril (alrededor de 90 dde), el bulbo se convirtió en el principal sumidero de asimilados y también de N, concentrandose en estos órganos la mayor proporción de N de la planta. El N extraido contenido en los bulbos se incrementó de forma exponencial hasta la cosecha. Además, a partir de los 120 dde se observó una translocación del N contenido en hojas y pseudotallos a los bulbos, disminuyendo el N contenido en esos órganos (Figura 1). En cada año, se obtuvieron diferencias significativas en extracción total de N por la planta entre tratamientos extremos de N, no siendo significativamente diferente la extracción de N los dos tratamientos intermedios respecto a la del No. La baja extracción de N durante el desarrollo inicial del cultivo supone un riesgo de lixiviación de N importante si el contenido del suelo es elevado y la precipitación alta. Este riesgo es alto cuando la precipitación acumulada (P) supera la evapotranspiración (ET) del cultivo. En el Valle del Guadalquivir la precipitación durante los meses de invierno y primavera suele ser elevada. La Figura 2 muestra la precipitación acumulada y la ET del cultivo durante los dos experimentos. La distribución de la precipitación a lo largo de los dos ensayos fue diferente. Aunque la precipitación total durante el experimento 2006/07 (313 mm) fue algo superior a la recogida durante el 2005/06 (295 mm), durante los primeros meses de los ensayos fue superior en el ensayo 2005/06, cuando el riesgo de lixiviación era mayor. En este ensayo, la ET del cultivo no igualó la P hasta los 125 dds (Figura 2). La Tabla 1 recoge información sobre la disponibilidad de N, extracción por el cultivo y pérdidas aparentes medidas en los dos ensayos, para el ciclo del cultivo dividido en dos periodos: siembra-inicio bulbificación e inicio bulbificación-cosecha. La extracción de N fue similar entre tratamientos para ambos ensayos en el periodo siembrainicio de la bulbificación, oscilando entre 40 y 48 kg N ha -1 en el 2005/06 y entre 42 y 55 kg N ha -1 en el 2006/07. Estos valores referidos a la extracción total durante todo el ciclo suponen entre un 18,5 y un 32% del total extraido para el ensayo 2005/06 y entre un 34 y un 58% del total extraido para el ensayo 2006/07. Esta baja demanda de N por parte del cultivo en estos primeros meses resultó en pérdidas muy elevadas en el ensayo 2005/06 en el que, tanto el contenido inicial de N en el suelo como la precipitación (237 mm en este periodo), fueron muy altos. Por el contrario, la disponibilidad de N en el ensayo 2006/07 fue muy inferior debido al menor contenido inicial de N en el suelo, oscilando entre 95 y 225 kg N ha -1. Este hecho unido a la menor precipitación durante el periodo 353

4 siembra-inicio bulbificación (169 mm) dieron lugar a unas pérdidas aparentes sensiblemente inferiores a las producidas en el 2005/06, que oscilaron entre 28 y 109 kg N ha -1 (Tabla 1). Hay que señalar que, aunque la lixiviación de N sea el término de mayor importancia de las pérdidas totales de N en estas condiciones ambientales, el término pérdidas aparentes engloba otras pérdidas como la desnitrificación, así como posibles ganancias por mineralización, aunque debido a las bajas temperaturas de este periodo éstas fueran bajas. La extracción de N en el periodo inicio bulbificación-cosecha osciló entre 84 y 193 kg N ha -1 en el 2005/06 y entre 30 y 102 kg N ha -1 en el 2006/07. Se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos No, N- y Nmin y el tratamiento N+ en ambos años de ensayos (Tabla 1). Las diferencias entre ensayos estuvieron asociadas a diferencias en desarrollo del cultivo en la segunda mitad del ciclo, siendo éste visiblemente menor en el 2006/07. En este periodo la ET del cultivo superó la precipitación y el riego se ajustó a las necesidades hídricas calculadas, por lo que no se produjo drenaje y por tanto, lixiviación de N. Se obtuvo una relación logarítmica entre la producción de materia seca total y de bulbos, el rendimiento del cultivo y la disponibilidad de nitrógeno mineral. En la Figura 3 se muestra esta relación para los dos años de ensayos. Tanto del peso seco total y de bulbos como el rendimiento aumentaron al aumentar la disponibilidad de N, siendo estos incrementos superiores cuando la disponibilidad era baja. Se encontró una mayor respuesta en el rendimiento que en el peso seco, tanto de bulbos como total del cultivo (Figura 3). Estos datos apuntan a valores superiores de Nmin para este cultivo de los inicialmente considerados, aunque debido a que los datos presentados corresponden solo a dos años de ensayos sería aconsejable confirmarlos con ensayos adicionales. La Figura 4 muestra la distribución de calibres de los bulbos para todos los tratamientos en los dos años de ensayos. El tratamiento No mostró un porcentaje máximo para calibres entre y mm en el ensayo 2005/06 con un porcentaje alrededor del 35% para cada intervalo. En el ensayo 2006/07 el máximo se obtuvo otra vez en el calibre mm, con un 37% del bulbos. La mayor disponibilidad de N afectó el calibre de los bulbos, desplazando el máximo hacia calibres mayores. Así el tratamiento N+ mostró un 32,5% de bulbos de calibre mm en el ensayo 2005/06. En el ensayo 2006/07 la distribución fue más homogénea, alcanzando el máximo (26%) en el calibre 45-50, pero mostrando un 19% y un 14% de bulbos de calibres y mm, respectivamente. CONCLUSIONES La disponibilidad de N (contenido inicial en suelo+aportado en riego y fertilización) afectó de forma positiva a la biomasa producida, tanto total como de bulbos, al rendimiento y al calibre de los bulbos de un cultivo de ajo en el Valle del Guadalquivir, durante dos años consecutivos de ensayos. Se observaron pérdidas muy importantes de N durante el periodo siembra-inicio de la bulbificación, cuando el contenido inicial en suelo y la precipitación durante el periodo fueron altas, debido a la baja extracción de N por el cultivo. Es necesario conocer el contenido de N mineral del suelo a fin de adaptar, mediante el manejo de la fertilización, la disponibilidad de N a las necesidades del cultivo. Agradecimientos Esta investigación ha sido financiada por el proyecto INIA RTA C

5 Referencias Neeteson, J.J Nitrogen management for intensively grown arable crops and field vegetables. p En: P.E. Bacon (ed.), Nitrogen Fertilization in the Environment. Marcel Dekker, Icn., New York. Mulvaney, R.L Nitrogen Inorganic Forms. p En: Methods of Soil Analysis. Part 3. Chemical Methods. SSSA, Madison, Wis., USA. Book series nº 5. Rizzalli, R.H., Villalobos, F.J., and Orgaz, F Radiation interception, radiation-use efficiency and dry matter partitioning in garlic (Allium sativum L.). Europ. J. Agronomy 18: Villalobos, F.J., Testi, L., Rizzalli, R.H. and Orgaz, F Evapotranspiration and crop coefficient of irrigated garlic (Allium sativum) in a semiarid climate. Agric. Water Manage. 64: Tabla 1. Disponibilidad de N (contenido inicial en suelo+aportado en riego y fertilización), extracción de N por el cultivo y pédidas aparentes en los periodos siembra-inicio bulbificación (S-IB) e inicio bulbificación-cosecha (IB-C) para los cuatro tratamientos en los dos ensayos. Para cada año y variable, valores seguidos de la misma letra no son significativamente diferentes para P<0,05 (según Test de Tukey). Ensayo Trat. Disponibilidad Extracción Cultivo Pérdidas Aparentes 2005/06 (kg N ha -1 ) (kg N ha -1 ) (kg N ha -1 ) S-IB IB-C S-IB IB-C No 336 a 40 a 84 a 230 a -83 ab N- 510 a 48 a 89 a 373 a -54 a Nmin 417 a 40 a 134 a 233 a -60 ab N+ 520 a 44 a 193 b 308 a -128 b 2006/07 No 95 a 42 a 30 a 28 a -43 a N- 129 ab 55 a 55 a 46 a -60 a Nmin 177 ab 46 a 53 a 80 a -33 a N+ 225 b 52 a 102 b 109 a -74 a 355

6 Fig. 1. Evolución de la extracción total de nitrógeno y de los diferentes órganos de la planta, en los tratamientos No y N+ para los dos ensayos. Fig. 2. Evolución a lo largo del ciclo del cultivo de la evapotranspiración acumulada (ET) y de la precipitación (P) para los dos ensayos. 356

7 Fig. 3. Relación entre el peso seco total (PS Total, ), peso seco de bulbos (PS Bulbos, ) y rendimiento (peso fresco de bulbos, O) y disponibilidad de N (contenido inicial en suelo+aportado en riego y fertilización) para los dos años de ensayos. Cada punto es la media de 4 repeticiones. Datos de los dos años de ensayos. Fig. 4. Distribución del calibre de bulbos (%) en todos los tratamientos para los dos años de ensayos. 357