Intensificación agrícola: un enfoque a nivel de sistema para mejorar la eficiencia en el uso de recursos y nutrientes y la sustentabilidad ambiental Octavio Caviglia INTA EEA Paraná- FCA (UNER) - CONICET
Resumen Contexto actual de los sistemas agrícolas Principales problemas Alternativas agronómicas para mitigar los actuales problemas Intensificación Definiciones de intensificación Impacto de la intensificación en la eficiencia en el uso de los recursos Consecuencias de la intensificación sobre el retorno de residuos y su impacto sobre el suelo Nuevo escenario que define la intensificación para el manejo de los nutrientes
Que es la intensificación?
70 60 Cultivos de invierno Soja Area cultivada (%) 50 40 30 20 10 0 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Año Caviglia and Andrade, 2010
Secuencia promedio de la región pampeana Alternativa propuesta: Disponibilidad de recursos Agua: 700-1000 mm año -1 Mejorar aprovechamiento Maíz-otro de Radiación Solar: 3000 MJ m -2 Bajo retorno de residuos de cosecha baja C/N Trigo recursos e incrementar Soja Soja Soja Soja cantidad y calidad de residuos Barbecho Barbecho Barbecho Barbecho de cosecha a través de la 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año INTENSIFICACION
Intensificación Terminología económica Uso más intenso de los factores de la producción Tierra Trabajo Capital Conocimientos y tecnología
Diferentes interpretaciones Interpretación tradicional Insumos de Intensificación (agua, radiación, nutrientes) Tierras aptas Recursos del ambiente Insumos Conocimientos Intensificación sustentable AGRICULTURA y tecnología >Producción de granos
De que manera se puede intensificar el uso de los recursos? Capturando una mayor fracción a través de realizar cultivos más frecuentemente MJ m -2 MJ m -2 12 12 10 10 8 8 6 6 4 4 Soja 2 2 0 0 12-Abr 12-Abr 01-Jun 01-Jun 21-Jul 21-Jul 09-Sep 09-Sep 29-Oct 29-Oct 18-Dic 18-Dic 06-Feb 06-Feb 28-Mar 28-Mar 17-May 17-May 06-Jul 06-Jul
Opciones de intensificación Cultivos Múltiples (CM) Cultivos de cobertura (CC) Maíz-otro Trigo Soja Soja Soja Soja Barbecho Barbecho Barbecho Barbecho 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año
Cultivos Múltiples: Dos o más cultivos en una misma superficie y estación de crecimiento Secuenciales: El cultivo en secuencia es sembrado luego de la cosecha del primer componente Doble: Dos cultivos en secuencia Triple: Tres cultivos en secuencia Siembra simultanea Intersiembra Intercultivos: Dos o más cultivos que superponen todo o parte de su ciclo. Hay interacción entre cultivos componentes Mixto: Dos o más cultivos en mezcla, sin arreglo especial de los surcos de siembra En surcos: Dos o más cultivos en surcos de siembra separados En franjas: Dos o más cultivos en franjas con un ancho suficiente como para poder manejarlas independientemente pero haciendo posible la interacción entre componentes De relevo: Un cultivo de relevo es sembrado antes de que el primer cultivo sea cosechado. Puede ser mixto, en surcos o en franjas Adaptado de Andrews and Kassam (1976)
Alternativas de intensificación al doble cultivo trigo/soja que pueden ser promisorias CI trigo/soja o maíz de segunda CC/Soja de primera CC/maíz o sorgo de segunda CC/maíz de primera Maíz precoz/soja de segunda Soja primavera/maíz de segunda (Maíz zafrinha) Soja primavera/trigo de verano Usan el invierno
Marco Conceptual de la INTENSIFICACION
Indicadores útiles de intensificación Índice de intensificación de la secuencia ISI Productividad de los recursos (Agua, Rad, Nut) PR (PA, PRad, PN)
Indice de Intensificación (ISI)
Duración Secuencia = 3 años 3 cultivos en 3 años ISI= 1 Maíz Soja Soja Barbecho Barbecho Barbecho 1 año 2 año 3 año
Duración Secuencia = 2 años 3 cultivos en 2 años ISI= 1.5 Maíz Trigo Soja Barbecho 1 año 2 año Secuencia Intensificada!!
Duración Secuencia = 3 años Alternativamente 6 cultivos en 3 años El ISI presenta ISI promedio de la ISI= 2 Maíz calculamos el ISI Trigo dificultades Trigo para región pampeana CC Soja como: Soja cuantificar el aporte de <1.20 los Meses CC, pasturas con cultivoy de 1 año 2 año 3 año los intercultivos Meses de la secuencia Secuencia Intensificada!! Mínimo 0 (barbecho); Máximo 1 (pastura)
PRODUCTIVIDAD DEL RECURSO Concepto de eficiencia para sistemas Productividad anual del agua (PA) PA en promedio Australia de 5-8 la región Rto [kg/ha] = Rto pampeana [kg/ha] x ET [mm] pp anual [mm] ET [mm] pp anual [mm] kg/ha/mm ~3 kg/ha/mm 2000-2500kg/ha EUA x Ef. Captura o aprovechamiento con sólo 300-500mm/año Caviglia et al, 2004
Será que la intensificación mejora el aprovechamiento de recursos en nuestros sistemas agrícolas?
Aprovechamiento del agua Aprovechamiento del agua de lluvia (%) 100 80 60 40 20 0 Balcarce Promedio 2000/01-2001/02 Trigo Soja T/S Caviglia et al., 2004
Aprovechamiento del agua Aprovechamiento del agua de lluvia (%) 100 80 60 40 20 0 Paraná 2007/08 Trigo Colza Soja T/S C/S Van Opstal et al., 2011
Aprovechamiento de agua y radiación Intercultivos de relevo - Balcarce 100 Promedio 2006/07 y 2007/08 Captura (%) 80 60 40 20 Radiacion Agua 0 Maíz Girasol Soja Int Mz/S Int Gi/S Coll et al., 2007
Consumo anual (mm) 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Sist. forestado Pastizal natural Relación 1:1 Suelo desnudo T/S-M ISI=1,5 T-S-M ISI=1 Exceso de agua 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Lluvia anual (mm) Caviglia et al, 2011
Escurrimiento e intensificación Escurrimiento total (mm) 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 y = -361,33x + 445,9 R 2 = 0,8995 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Indice de intensificación (ISI) Indice de ocupación Sasal, Castiglioni, Wilson, 2010
Se incrementa la productividad del sistema!!!! Por mayor eficiencia para usar los recursos? Por mayor captura de recursos?
Productividad del agua en la Prov. de Santa Fe 7 T/S-M T/S-CC/M Productividad del agua (kg ha -1 mm -1 ) 6 5 4 3 2 1 Efecto sobre la eficiencia de uso por incluir maíz S-M S-S Efecto sobre la eficiencia de captura o aprovechamiento del agua por intensificar la secuencia 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Indice de intensificación (ISI) Caviglia et al, 2011 Rtos medios Santa Fé Periodo 2000/10
Entonces, hay un aumento en los aportes de residuos!!
Aporte de residuos en la Prov. de Santa Fe 16000 T/S-CC/M Aporte de residuos (kg ha -1 año -1 ) 14000 12000 10000 8000 6000 4000 Efecto sobre la eficiencia de uso por incluir maíz S-M S-S T/S-M Efecto sobre la eficiencia de captura o aprovechamiento del agua por intensificar la secuencia 2000 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Indice de intensificación (ISI) Caviglia et al, 2011 Rtos medios Santa Fé Periodo 2000/10
Biomasa aérea total aportada en 2 años Paraná 2007/09 Biomasa total aportada (Mg ha -1 ) 40 CC T /S-CC T /S 35 CC T /S-M Efecto captura 30 S-M de recursos 25 CC T /S-CC T /S Efecto CC T /S-M Efecto captura 20 eficiencia en de recursos S-M uso de recursos 15 S-S Efecto 10 S-S eficiencia en uso de recursos 5 0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Indice de intensificación Molisol Vertisol
Si intensificamos exigimos mucho al sistema y comprometemos el balance de agua!!!!
380 350 Agua total en el suelo al momento del quemado de cultivos de cobertura Agua Total (mm) Agua Total (mm) Agua Total (mm) 320 290 260 230 200 380 350 320 290 260 230 200 380 350 320 290 260 a a a b bc c Barbecho Trigo Canola Vicia Avena Arveja a a a a a Barbecho Ryegrass Vicia Trigo Avena a a a b bc c 2006 Otoño. 175mm Invierno 111mm 2007 Otoño. 640mm Invierno 47mm 2008 Otoño. 175mm Invierno 20mm 230 200 Barbecho Trigo Canola Vicia Avena Arveja
Momento de aplicación del herbicida mm acumulados 600 500 400 300 200 100 0-100 01-May 20-Jun 09-Ago 28-Sep 17-Nov 06-Ene -200-300 Balance 100-150mm Lámina potencial consumida por un cultivo para grano Lluvias Ventana de aplicación
Tamaño de lluvia por evento Lluvia (mm evento -1 ) 25 20 15 10 5 0 Ene Mar May Jul Sep Nov Tres arroyos 9 de julio Peuhajo Tandil Rio Cuarto Marcos Juarez Pilar (Cba) Gchu Concordia Paraná Reconquista Rosario
Pérdidas por evaporación durante el periodo 1/5 al 30/9 en Paraná Evaporación de suelo acumulada (mm) 400 350 300 250 200 150 100 50 Vertisol M olisol 50mm 1:1 Agua almacenada en el suelo 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Precipitación efectiva acumulada (mm)
La INTENSIFICACIÓN puede tener algún impacto REAL y beneficioso sobre el suelo??
Balance de C en un sistema agrícola Erosión Mineralización Aporte de residuos Pérdidas Ganancias
Porque nos preocupa el contenido de C en el suelo? Productividad Materia Orgánica (MO) Nutrientes y estabilidad de las Asociada a partículas minerales secuencias Fuente de energía y C para microorganismos Funcionamiento químico Funcionamiento hídrico Funcionamiento físico Funcionamiento biológico
200 Rendimiento Relativo (%) 150 100 50 ISI=2 ISI=1,5 ISI=1 ISI=1 Intensificación Intensificación Rotación 0 0 50 100 150 200 250 300 350 Disponibilidad de N (kg ha -1 ) Mz-Mz Sj-Mz T/S-Mz T/S-CC/Mz
Porque pensar que existe un efecto INTENSIFICACION?
Carbono Orgánico y aporte de rastrojos Stock C (Mg ha -1 ) 20 15 10 5 0 a a 97 % 74 % 53 % b b ab b b Inalterado 0 69 138 276 60 50 40 30 20 10 0 C aportado por residuos (Mg ha -1 ) Dosis de N (kg ha -1 ) Novelli et al., 2009
Distribución de tamaños de agregados en suelo inalterado y en monocultivo de maíz 60 Distribución agregados (%) 50 40 30 20 10 a b b b b a a a a a b a a ab a b ab abab a 0 > 2000 µm 250-2000 µm 53-250 µm <53 µm Inalterado 0 69 138 276 Dosis N Novelli et al., 2009
Actividad biológica en dos secuencias con diferente intensificación 90 Actividad biológica (raíces + microorg) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Barbecho Trigo Soja CC Maíz Maíz Barbecho Soja Barbecho may ago nov feb may ago nov feb may ago M - S (ISI:1) T/S-CC/M (ISI:2)
Como se conectan los efectos de la INTENSIFICACIÓN con el manejo de NUTRIENTES?
Marco global para las mejores prácticas de manejo (MPM) para el uso de los fertilizantes (Bruuselma et al., 2008). IPNI
García, 2010
Nuevo escenario que define la intensificación para el manejo de los nutrientes Menores pérdidas de agua por escurrimiento, drenaje y evaporación del suelo, asociadas a una mayor transpiración de los cultivos. Una reducción de las pérdidas de nutrientes del sistema vinculada a los componentes del balance hídrico. Un aporte más frecuente de residuos vegetales, lo que incrementaría la actividad biológica y la estabilidad de los agregados del suelo. Mayor proporción de nutrientes presentes en fracciones orgánicas del suelo, lo que aumentaría la biodisponibilidad con una liberación más ajustada a los requerimientos de los cultivos.
Nuevo escenario que define la intensificación para el manejo de los nutrientes Eventual aporte de N vía fijación biológica si se incluyen cultivos de cobertura leguminosos. Una mayor productividad de granos por unidad de recurso disponible durante el año. Una mejora en los rendimientos de los cultivos si es que se verifica la existencia de un efecto intensificación sobre el suelo. Una mayor extracción de nutrientes relacionada con la mayor productividad por unidad de área y tiempo. Mayores requerimientos de reposición de nutrientes.
Muchas Gracias
Octavio Caviglia EEA PARANÁ http://www.inta.gov.ar/parana ocaviglia@parana.inta.gov.ar