XXVI Jornadas de Actualización Técnica Bunge Fertilizantes Mar del Plata, 13 15 de Junio de 2012 Mas allá de la próxima cosecha La nutrición de cultivos en una agricultura sustentable Fernando O. García Instituto Internacional de Nutrición de Plantas www.lacs.ipni.net fgarcia@ipni.net
Temario Sustentabilidad y agricultura: Demandas, desafíos y oportunidades de la agricultura La búsqueda de una agricultura sustentable La intensificación ecológica sustentable Las MPM de la nutrición de suelos y cultivos Algunas conclusiones
Objetivos de sustentabilidad Ambiental Mantener la calidad de suelos Mitigar externalidades Preservar hábitats Económica Proporcionar ingresos adecuados al productor Generar ingresos para la sociedad Preservar la calidad de vida Social Proveer alimentos en cantidad y calidad Proveer empleos a la comunidad Contribuir a programas de desarrollo social
Demandas, desafíos y oportunidades para la agricultura Demandas crecientes de alimentos, biomateriales, fibras y biocombustibles Los desafíos para la agricultura Desarrollo humano y económico Seguridad alimentaria Seguridad energética Evolución de la población mundial 1965 2050. Fuente: ONU Uso de tierras Efectos sobre el ambiente (externalidades)
Area y rendimiento de los principales cultivos de grano en Argentina En 2011 53% Soja 14% Maíz 13% Trigo 5% Girasol 14% Otros (Sorgo, cebada, etc.) Incremento anual 1991-2010 Rendimiento kg/ha/año Area ha/año Maíz 97 43 Soja 35 814 Trigo 29 - Girasol - -62 Elaborado a partir de información de SIIA http://www.siia.gov.ar/
La agricultura y el ambiente Cambio climático: C y GEI Contaminación de suelos y aguas Erosión de suelos Desertificación Uso de agua Agotamiento de nutrientes en los suelos Cambios en biodiversidad Reciclado Otros Sin P Con P Fuente: A. Sharpley (U Ark) 62% Agricultura Foto Fernando Martinez INTA Casilda 1.1% Energía 1.5% Edificios comerciales y residencias 2.3% Desechos y aguas residuales 5.9% Industria 26.0% Uso de la tierra y quema de biomasa Fuentes globales antrogénicas de N 2 O Fuente: IPCC 4th Reporte de Evaluación: Cambio climático 2007 Foto Daniel Iurman INTA Ascasubi
Emisiones de CO 2 por país y por habitante Argentina Uruguay Emisiones de C por cambio de uso de la tierra http://scienceblogs.com/deanscorner/assets_c/2011/01/carbon_footprint_resize-thumb-720x960-60804.jpg
Huella de agua Huella hídrica promedio de consumo nacional en m 3 por año por habitante Periodo 1996 2005 (Mekonnen y Hoekstra, 2011) Consumo mundial promedio de 1385 m 3 /año/habitante Países en verde tienen una huella hídrica menor que el promedio global, países en amarillo a rojo tienen una huella hídrica superior al promedio global A nivel global La agricultura representa 92% de la huella hídrica total La producción industrial contribuye un 4.4% y el consumo domestico un 3.6%
Pico de fósforo (Peak Phosphorus) Pico de producción de 28 MT P/año en 2034
Vida de reserva y vida de reserva de base para las minas de fosfatos Togo 75 38 Senegal 267 83 Canada 267 33 Brasil 62 43 Vida de Reserva de Base Tunez 77 13 Egipto 292 Vida de Reserva 38 Siria 216 27 Israel 258 58 Rusia 91 18 Australia 533 36 Jordania 308 que las reservas 163 globales de roca S. Africa 1,008 605 EE.UU. 112 40 fosfatada China cubrirían 210 las demandas 86 764 207 Marruecos y 0 200 400 600 800 1,000 Años Mundial Un reporte reciente del IFDC concluye actuales de P por 300 400 años (Van Kauwenbergh, 2010) Fuente: Fixen (2009) a partir de USGS, 2009 (basado sobre la producción de 2007 2008) 291 93
Reservas de P conocidas y de reciente descubrimiento o explotación Namibian Marine Phosphate en costas de Namibia Ma aden en Arabia Saudita Irak Bayovar (Vale, Mitsui, Mosaic) en Perú Cuenca de Georgina en Australia Santa Quiteria (CE), Arraias (TO) y Patrocinio (MG) en Brasil
Desafíos para las próximas décadas Cantidad de alimentos Calidad de alimentos Costo de alimentos Nutrición humana Manejo de suelos y nutrientes son comunes a los tres Uso de tierras Cambio climático Costo de energía Bioenergía Etc. Carbono Tierra Calidad de suelos Uso y calidad de aguas Disposición de desechos Etc. Adaptado del concepto de carbono y tierras de Henry Janzen, 2009 MO
Siembra Directa Rotaciones Fertilidad Residuos: Cobertura, cantidad y calidad Materia orgánica Suelo vivo Foto: AAPRESID Foto: C. Belloso Sustentabilidad
Aportes acumulados de Carbono y acumulación de Carbono secuestrado Acumulación Cumulative de SOC Carbono sequestered secuestrado (ton ha -1 ) (ton/ha) 20 16 12 8 4 0 y = 0.197x + 0.505 R² = 0.72 Sá et al., SSSAJ, 2007 (Enviado) 0 20 40 60 80 100 Aportes acumulados Cumulative C de input Carbono (ton ha(ton/ha) -1 )
Evolución de C orgánico en 40 años Ensayo de Rotaciones INIA La Estanzuela (Uruguay) 3.0 2.5 C orgánico (%) 2.0 1.5 1.0 0.5 S 1 S 2 S 5 S 7 0.0 1958 1968 1978 1988 1998 2008 Años S1: Agricultura continua sin fertilización S2: Agricultura continua con fertilización S5: 50% agricultura 50% pasturas S7: 66% agricultura 33% pasturas Fuente: A. Morón (2003)
La soja Alta concentración de proteína Alta concentración de aceite Adaptabilidad a condiciones edafo-climáticas Capacidad de obtener el N del aire Estabilidad de rendimientos Sistema de producción de baja inversión y bajo riesgo Las culpas no son de la soja, son nuestras!!!!
Efectos de la expansión del monocultivo La soja domina la rotación (monocultura) Baja el aporte de C al sistema Maíz, trigo y otros cultivos no son rentables Disminuye la MO Las propiedades químicas, físicas y biológicas de los suelos son afectadas Lote del sudeste de Córdoba bajo monocultivo de soja Perfil de suelo mostrando las zonas compactadas (marcas rojas) a 10-15 cm
Modelos Productivos en el Centro Sur de Santa Fe Campañas 2002/03 a 2004/05 Fuente: F. Martínez INTA Casilda Intensidad/ Modelo Productivo BAJA Monocultivo sojero Al menos 7 sobre 10 años con SjI Indice de ocupación del suelo (Cultivos/año) Porcentaje de gramíneas Producción de grano (kg/ha/año) Producción de proteína (kg/ha/año) Eficiencia Uso Agua (kg grano/mm lluvia) Balance de C (kg/ha/año) 1 0 3400 1300 3.4 1200 MEDIA Al menos 6 sobre 10 años con SjI, Mz < 10 %, Tr/SjII < 25% 1.25 < 30 4700 1460 4.7 1000 a 500 ALTA Al menos 6 sobre 10 años con gramíneas 1.3 2 36 54 7800 1700 7.8 0 a +600 Fuente: Martínez, 2011
Aporte de C de residuos y C humificado en un ciclo de la rotación maíz trigo/soja para cuatro tratamientos de fertilización en dos sitios del sudeste de Córdoba (Argentina) Elaborado a partir de información de Vicente Gudelj y col. (com. personal) Tratamiento Aporte C Residuos 1 (kg C/ha) C humificado 2 (kg C/ha) Don Osvaldo (Baja fertilidad) Testigo 6144 815 NP 8061 31 NPS 10353 1082 NPS Rep 11381 1532 Los Chañaritos (Alta fertilidad) Testigo 8358 173 NP 10377 1071 NPS 11019 1359 NPS Rep 11747 1677 Los tratamientos NP y NPS incluyeron dosis de nutrientes según diagnóstico, y el tratamiento NPS Rep dosis de nutrientes según reposición de los nutrientes extraídos en grano
Argentina: Relaciones Aplicación/Extracción de N, P, K y S en cultivos extensivos 1993-2010 2010 54% 38% 33% 2% En la campaña 2010/11 se repuso el 27% del N, P, K y S extraídos en soja, maíz, trigo y girasol Elaborado a partir de datos de SAGPyA y Fertilizar AC
Trabajamos en sistemas de producción en los que las practicas interactúan y modifican la eficiencia y efectividad de uso de otras practicas Rotaciones Manejo por ambientes Genética Nutrición/ Fertilidad Sistema de producción Manejo integrado de plagas Fecha y densidad de siembra Coberturas Siembra directa
Intensificación productiva sustentable Mayor producción por unidad de recurso y/o insumo involucrado en el espacio y el tiempo (kg/ha/año) Mejorar eficiencias en términos agronómicos, económicos y ambientales Involucra sistemas y no solamente cultivos Balance de nutrientes, Nutrición adecuada de cultivos y suelos Rotaciones Siembra directa Genética Manejo integrado de plagas, enfermedades y malezas Practicas de manejo como cultivos de cobertura
Duración Secuencia = 3 años Trigo 6 cultivos en 3 años ISI= 2 Trigo Maíz Soja Soja CC 1 año 2 año Secuencia Intensificada!! 3 año Caviglia (2011)
Cultivos de cobertura Gramíneas en Soja Cordone et al. (2011) AER INTA Casilda Campañas 2007/08 a 2009/10 Vicia en Maíz Capurro et al. (2010) AER INTA Cañada de Gómez Campaña 2009/10 Casilda - 3 Campañas 5500 C Rto Soja (kg.ha-1) 5000 4500 4000 3500 A B B B A 3000 S-S Sf-Sf CC/S CC/Sf CCN/Sf Sec 1 2 3 4 5 6 Trat 1= Soja sin fert., 2= Soja PS, 3= CC/Soja, 4= CC/Soja PS, 5= CCN/Soja PS, 6= Soja en secuencia Los cultivos de cobertura aportan C, N, raíces, actividad microbiana
Productividad e impacto ambiental de sistemas intensificados de producción de granos en la región pampeana argentina Un proyecto interdisciplinario orientado a evaluar: Eficiencia de uso y productividad de recursos (N, agua, radiación) Materia orgánica del suelo Estructura del suelo Emisión de gases de efecto invernadero Contaminación de aguas con nitratos y herbicidas Análisis económico en Sistemas de manejo ecologicamente intensificados
Experimentos a Largo Plazo Practica del productor vs. Intensificación Ecológica Rotación: Maíz Trigo/Soja (doble cultivo), con y sin coberturas invernales Diferencias de Manejo Cultivar Fecha de siembra Espaciamiento Densidad Fertilización Momento Dosis Fuente
Algunos resultados del del proyecto GM en Argentina 12000 12000 10000 8000 6000 4000 PP IE 10000 8000 6000 4000 Rendimiento (kg/ha) 2000 2000 0 0 PP IE Maiz 2009 Trigo 2010 Soja 2010 Maiz 2011 Trigo 2009 Rendimiento (kg/ha) Soja 2009 Maiz 2010 Trigo 2011 Soja 2011 Balcarce Paraná Indica diferencias significativas entre tratamientos
Algunos resultados del proyecto GM en Argentina Índice Paraná Balcarce EI FP EI FP Productividad de Agua (kg/mm) 6.7 a 5.1 b 9.9 a 8.3 b Eficiencia de Uso de Agua (kg/mm) 12.3 a 9.4 b 13.9 a 11.8 b Eficiencia de Captura de Agua (mm/mm) 0.59 0.59 0.71 0.70 Productividad Parcial de N (kg/kg N) 108 b 132 a 78 b 90 a Eficiencia Fisiológica de Uso de N (kg/kg N) 34.3 a 26.4 b 45.8 a 41.3 b Balance de N (kg/ha) -121 a -186 b -147 a -173 b
Datos preliminares de emisiones de N 2 O y CO 2 Maíz 2011/12 UIB INTA-FCA Balcarce Picone, Videla and Bayer, inédito N2O rate (ug N2O-N/m2/h) CO2 rate (mg CO2-C/m2/h) 50 40 30 20 10 0-10 01-Nov-11 01-Dec-11 01-Jan-12 01-Feb-12 01-Mar-12 01-Apr-12 01-May-12 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 FP EI FP EI N 2 O CO 2 0 01-Nov-11 01-Dec-11 01-Jan-12 01-Feb-12 01-Mar-12 01-Apr-12 01-May-12 Flujo de N 2 O flux en µg N 2 O-N/m 2 /h Flujo de CO 2 en mg CO 2 -C/m 2 /h Los datos incluyen una cámara por repetición en determinaciones mensuales en la campaña 2011/12 Los datos completos incluirán un segundo set de cámaras en determinaciones semanales
3.5 Rendimientos de soja 3 EE.UU. Brasil Argentina China India Africa Promedio Mundial Rendimiento (t/ha) 2.5 2 1.5 1 0.5 0 Fuente: FAOSTAT, 2012 Pais Incremento anual 1965-2010 2005-2010 ----- kg/ha/año ----- Mundo 99 29 EE.UU. 110 42 Brasil 151 78 Argentina 123 67 China 72 9 India 49 4 Africa 69 55 Las ganancias de rendimiento disminuyeron en los últimos años
Soja de primera Evolución de rendimientos sin y con fertilización NPS Ensayo La Blanca Alejo Ledesma (Córdoba) Red de Nutrición CREA Sur de Santa Fe 6000 5600 +42% +90% Rendimiento Soja I (kg/ha) 5000 4000 3000 +15% 3432 3953 +25% 5028 4482 3551 Testigo Fertilizado con NPS 4874 2571 2000 2001 2004 2007 2010 Fuente: CREA Sur de Santa Fe-IPNI-ASP
Ideas para el grupo de trabajo Sistemas de Soja Objetivo: Incrementar el rendimiento de los sistemas de soja para una mayor sustentabilidad económica, ambiental y social a través de las MPM de los nutrientes y otros recursos e insumos Dos situaciones Regiones de altos rendimientos: EE.UU., Brasil, Argentina Regiones de bajos rendimientos: Rusia, India, China, Africa, Uruguay, Bolivia Estrategias Buscando altos rendimientos: Cuáles son las limitantes? Determinar rendimientos potenciales según modelos de simulación La soja responde a la fertilización nitrogenada del sistema en latas producciones? Cuánto N proviene de la FBN? Se necesita N extra para altos rendimientos? Hay que recalibrar los análisis de suelos para situaciones de alto rendimiento? Rol de micronutrientes Achicar la brecha entre los rendimientos actuales y los alcanzables General Productos Las estimaciones actuales de requerimientos y extracción de nutrientes son correctas? Revisión de calibración de análisis de suelos Relevamiento y revisión de análisis foliares Revisión de estimaciones de FBN Síntomas de deficiencias nutricionales en posters, folletos, Apps, celulares, etc.
Los cuatro fundamentos básicos de la nutrición (4Cs/4Rs) Eficiencia de uso de recursos: Energía, Nutrientes, trabajo, agua Erosión del suelo Balance de nutrientes Rendimiento Beneficio neto OBJETIVOS DEL SISTEMA DE PRODUCCION Ambiente saludable Productividad OBJETIVOS DE LA SOCIEDAD Rentabilidad Biodiversidad Durabilidad Perdidas de nutrientes Calidad del aire y el agua Adopción Productividad del suelo Servicios del ecosistema Ingreso para el productor Retorno de la inversión Calidad Estabilidad de rendimientos Condiciones de trabajo Fuente Correcta a la Dosis Correcta, en el Momento Correcto, y de la Forma Correcta
La fuente correcta aplicada a la dosis correcta en el momento y formas correctos Principios científicos del sistema 4Cs/4Rs: Ejemplos 1. Abastecer formas disponibles 2. Ajustar a las condiciones del suelo 3. Reconocer sinergismos 4. Compatibilidad de mezclas Fuente Dosis Momento Forma 1. Evaluar abastecimiento de nutrientes del suelo 2. Evaluar todas las fuentes de nutrientes del suelo y del aire 3. Evaluar la demanda de los cultivos 4. Predecir la eficiencia de uso del fertilizante 1. Evaluar los momentos de demanda nutricional del cultivo 2. Evaluar la dinámica de abastecimiento de nutrientes del suelo 3. Reconocer los efectos de factores climáticos 4. Evaluar la logística de operaciones 1. Reconocer la dinámica sueloraíz 2. Manejar la variabilidad espacial 3. Ajustar las necesidades del sistema de labranzas 4. Limitar el transporte potencial fuera del campo
Eficiencia de uso de agua en maíz bajo diferentes tratamientos de fertilización Red de Nutrición CREA Sur de Santa Fe Campaña 2010/11 30 Eficiencia de Uso del Agua (kg/mm) 25 20 15 10 5 0 Balducci San Alfredo Testigo PS NS NP NPS NPSMicro Precipitaciones siembra a madurez Balducci 420 mm y San Alfredo 517 mm Fuente: CREA Sur de Santa Fe IPNI ASP
Alternativas para una mayor Eficiencia de Uso de N Mejorar los diagnósticos y las recomendaciones Aplicaciones divididas, adopción? logística? rentabilidad? Monitoreo durante la estación de crecimiento Evaluación visual usando parcelas de referencia (parcelas de omisión) Uso de medidor de clorofila Sensores remotos aéreos y satelitales Sensores remotos terrestres Uso de modelos de simulación Manejo sitio-especifico Tecnologías de fertilización: Aplicaciones variables y nuevos fertilizantes como inhibidores de ureasa y de nitrificación o fertilizantes estabilizados o de liberación lenta Rotaciones y asociaciones de cultivos: Uso de cultivos de cobertura que aporten N al sistema
Efectos de inhibidores en fertilizantes nitrogenados modificados ESN, NSN Polímeros que recubren urea NH 3 Urea Ureasa, Agua NH 4 + NO - 3 + H + nbtpt Inhibidor de la actividad ureasa Nitrapirin, DCD, DMPP Inhibidores de la nitrificación
Nutrientes minerales requeridos para el transporte de electrones y la formacion de ATP E 0.4 0.2 0 +0.2 +0.4 +0.6 (V) C C C C C C C C N N C C Mg C C N N C C C C C C C C XAN 1 O 2 O 2 Q H + (from stroma) 4hv +0.8 2 H 2 O 4e PS I Mn, Chl.680 H+ Lumen Cl Mg ph ~ 5.0 4 H+ H+ (Marschner,1995) 4e Fe, S Cu X 4e PS I Chl.700 Mg Fe, S e 2 NADP+ 2 NADPH 2 4 H+ O 2 O 2 HO 2 2 4 hv Scavenging system Cu, Zn, Fe Stroma ph 7.5 8.0 ADP+P i Mg Transporte de electrones en el fotosistema I y II, fotofosforilacion ATP Fuente: I. Cakmak (2011)
Zinc y Boro proveen resistencia contra infecciones por patógenos Zinc y B son necesarios para la integridad funcional y estructural de las membranas celulares Cualquier daño a la integridad estructural celular resulta en permeabilidad de membranas y liberación de exudados Exudados radiculares: Substrato alimenticio de patógenos Aminoácidos Azucares.. Fuente: I. Cakmak (2011)
Zinc en Maíz Promedios de catorce ensayos en Córdoba, Buenos Aires y Santa Fe Campaña 2009/10 y 2010/11 Fotos : Matias Ruffo (Mosaic) 12000 10799 e 11051 d 11283 c 11342 bc 11535 ab 11568 a Rendimiento (kg/ha) 10000 8000 6000 4000 2000 0 NP NPS NPSZn 0.5 kg/ha NPSZn 1.0 kg/ha NPSZn 1.5 kg/ha NPSZn 2.0 kg/ha Fuente: Mosaic IPNI Sitios en Buenos Aires (9 de Julio, Balcarce, Lincoln, Gral. Villegas), Córdoba (Alejo Ledesma, Chaján, Adelia María, Guatimozin y Rio Cuarto) y Santa Fe (San Justo, María Teresa, Rafaela y Oliveros)
Deficiencia de Manganeso en soja RR luego de la aplicación de glifosato Soja RR Soja no RR Clorosis foliar momentánea por efecto del glifosato sobre los microorganismos reductores de Mn Fuente: Don Huber, Purdue University (2005)
Experiencias con el uso de efluentes de tambo en la región central de Santa Fe Fontanetto y col. (2010)- EEA INTA Rafaela (Santa Fe) Maíz de segunda 2007/08 Maíz de primera 2008/09 Estiércol solido Estiércol liquido Efecto en propiedades del suelo Tambo en Humboldt (2009), aplicación de 72000 L/ha de efluentes Tratamiento MO N total P Bray % % ppm Sin efluentes 2.27 0.11 11 Con efluentes 2.94 0.15 34 Composición de efluente de sala de ordeño 10.4% MS, 0.14 g/l N y 0.01 g/l P
Consideraciones finales La agricultura enfrenta demandas, desafíos y oportunidades a los que debemos responder a través de sistemas de producción sustentables mas eficientes y efectivos Existen numerosas practicas que contribuyen a la sustentabilidad de los sistemas (rotaciones, siembra directa, nutrición balanceada, etc.); y numerosos indicadores para evaluarlos (balance de C, balance de nutrientes, eficiencia de uso de agua, etc.) La complejidad de los sistemas requiere de la integración de disciplinas (multidisciplinariedad) y de los actores (productorproveedor de servicios-empresas-organizaciones socialesprofesionales-investigadores-estados) No hay soluciones únicas ( silver bullets ) Existen numerosas compensaciones ( trade-off ) El proceso productivo no se reduce a un único ciclo agrícola, ni a una sola practica de manejo de insumos o recursos: Pensar en el sistema de producción
XIX ISTRO 2012 - IV Reunión SUCS Montevideo, 24 al 28 de Septiembre de 2012 www.fagro.edu.uy/istro ISTRO - International Soil Tillage Research Organization Founded on 27 September 1973 Non-profit Organization Organized as a corporation for education and scientific
Muchas Gracias! www.lacs.ipni.net fgarcia@ipni.net