Balance de nutrientes en la agricultura argentina Fernando O. García Instituto Internacional de Nutrición n de Plantas www.ipni.net
Temario Introducción Sustentabilidad de sistemas agrícolas Producción agrícola argentina y consumo de fertilizantes Balance de nutrientes: Definición y estimación Balance de nutrientes en sistemas agrícolas de Argentina Efectos sobre los suelos Tiene sentido la fertilización de reposición?: Fertilización del suelo y/o la rotación, más allá del próximo cultivo Consideraciones finales
Sustentabilidad Sustentabilidad, en el contexto de la producción agrícolaganadera, implica preservar y/o mejorar La capacidad productiva del sistema desde el punto de vista agronómico, económico y ambiental La calidad de los recursos renovables y no renovables incluidos en el sistema productivo (suelo, agua, aire, biodiversidad, otros) Entre estos recursos, se destaca el suelo como recurso finito no renovable
Siembra Directa Rotaciones Fertilidad Residuos: Cobertura, cantidad y calidad Materia orgánica Suelo vivo Sustentabilidad
Cultivos de Grano en Argentina Evolución n de la Producción 1991 a 2005 Producción (miles t) 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 Maíz Soja Trigo Girasol 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 Elaborado a partir de información de SAGPyA
Consumo aparente de fertilizantes en Argentina - 1991-2006 Fuente: SAGPyA y Fundación n Producir Conservando Consumo aparente de fertilizantes (miles ton) 3000 2500 2000 1500 1000 500 Consumo = 160 Año - 317927 R 2 = 0.936 0 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 Año
Producción n de granos y consumo aparente de fertilizantes en Argentina 1991-2005 Elaborado a partir de información n de SAGPyA y Fundación n Producir Conservando Producción de granos (miles de ton) 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 1991 1992 1993 1994 2000 1997 1998 1995 2002 1996 2001 1999 2004 2003 2005 Producción = 19.38 Consumo + 29934 R 2 = 0.86 0 500 1000 1500 2000 2500 Consumo aparente de fertilizantes (miles ton)
Rendimiento de granos y consumo aparente de fertilizantes en Argentina 1991-2005 Rendimeinto Relativo de cultivos de grano (%), Base 1991=100% 130 120 110 100 RR = 0.0091 Consumo fertilizantes + 100 R 2 = 0.5574 0 500 1000 1500 2000 2500 Consumo aparente de fertilizantes (miles ton)
Qué es el balance de nutrientes? Es la diferencia entre la cantidad de nutrientes que entran y que se pierden de un sistema definido en el espacio y en el tiempo. En general, los balances de nutrientes en sistemas agrícolas se consideran para la capa de suelo explorada por las raíces en períodos anuales.
Balance de nutrientes en el sistema suelo-cultivo Estiércol animal Fertilizantes y biosólidos Fijación n de N 2 del aire Cosecha de granos y forrajes Productos animales Pérdidas gaseosas Residuos de las plantas Escurrimiento y erosión Absorción Reserva de Nutriente en el suelo Componente Entrada Pérdida Lavado
Extracción de nutrientes por cultivos Se estiman a partir del rendimiento y del contenido promedio de nutrientes en granos o forrajes cosechados En el sitio de Internet de IPNI www.ipni.net/lasc se dispone de una planilla de cálculo Excel que permite estimar las necesidades totales y extracción de nutrientes de cultivos de grano y forrajeras
Planilla de Cálculo de Requerimientos y Extracción de Nutrientes Cereales Cultivo Rendimiento Maíz 10000 Nutriente Requerimiento Ind. Cosecha Necesidad Extracción kg/ton kg kg N 22 0.66 220 145 P 4 0.75 40 30 K 19 0.21 190 40 Ca 3 0.07 30 2 Mg 3 0.28 30 8 S 4 0.45 40 18 B 0.020 0.25 0.200 0.050 Cl 0.444 0.06 4.440 0.266 Cu 0.013 0.29 0.130 0.038 Fe 0.125 0.36 1.250 0.450 Mn 0.189 0.17 1.890 0.321 Mo 0.001 0.63 0.009 0.006 Zn 0.053 0.50 0.530 0.265 www.ipni.net/lasc
Concentración de P en Grano y Rendimiento Rendimiento (kg/ha) 6000 4000 2000 0 0.37% 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Concentración de P en grano (%) 140 muestras de 6 sitios de la región n pampeana 3858 kg/ha CREA Sur de Santa Fe, AAPRESID-Cargill Cargill,, INTA 9 de Julio, INTA C. de Gómez, G Ensayos H. Ghio
Extracción de nutrientes de distintos cultivos Nutriente kg de nutriente / tonelada de cultivo* Trigo Maíz Soja Girasol Sorgo Cebada Nitrógeno 18 13 49 22 17 13 Fósforo 4 3 5 6 3 3 Potasio 4 3 17 5 3 4 Calcio 0 0 3 1 1 - Magnesio 2 1 3 3 1 1 Azufre 2 * Los requerimientos de los cultivos están expresados en base a la Humedad Comercial (Hc) 1 3 2 2 2 Fuente: Ciampitti y García (2007), IA No. 33, AA No. 11
Ingresos de nutrientes al sistema Se estiman a partir de la cantidad de abono orgánico o fertilizante que se aplican y su contenido de nutrientes En el caso de la fijación biológica de N 2 (simbiótica o asimbiótica), se dispone de información de investigaciones sobre las cantidades de N que aportan los distintos cultivos en distintas condiciones
Extracción n y Aplicación n de Nutrientes en Trigo, Maíz, Soja y Girasol Campaña 2005/2006 Extracción NPKS Aplicación NPKS miles ton 1800 1500 1200 900 600 300 0 1768 378 Girasol Soja Trigo Maíz 915 238 N P K S miles ton 1800 1500 1200 900 600 300 0 483 164 12 51 N P K S En la campaña a 2005/06 fueron aplicados 27%, 43%, 1% y 21% del N, P, K y S exportados, respectivamente, en maíz, trigo, soja y girasol
Argentina: Relaciones Aplicación/Extracción de N, P, K y S en cultivos extensivos Relación aplicación/extracción 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Año P N S K Las relaciones se incrementaron 1.2%, 2.1%, 0.1% y 1.1% por año a para N, P, K y S, respectivamente
Balance de N para los cultivos de grano Estimado 2002/03 kg/ha Elaborado a partir de información de Fundación Producir Conservando Mapas desarrollados con ArcView
Balance de P para los cultivos de grano Estimado 2002/03 kg/ha Elaborado a partir de información de Fundación Producir Conservando Mapas desarrollados con ArcView
Balance de S para los cultivos de grano Estimado 2002/03 kg/ha Elaborado a partir de información de Fundación Producir Conservando Mapas desarrollados con ArcView
Por qué es importante considerar el balance de nutrientes? Porque los balances negativos reducen la cantidad y disponibilidad de nutrientes en los suelos afectando los rendimientos de los cultivos la calidad (fertilidad) de los suelos la sustentabilidad de los sistemas de producción
Nutrientes en materia orgánica Relación C/N/P/S promedio de 140:10:1.3:1.3 Cada 1% de materia orgánica en 20 cm de suelo con densidad de 1.1 ton/m 3 12000-13000 kg/ha de C 1000-1200 kg/ha de N 90-120 kg/ha de P 90-120 kg/ha de S
Evolución n del contenido de materia orgánica en suelos de Argentina Materia orgánica (%) 6 4 2 6.0 2.5 1880 1990 3.2 1.7 0 Caseros (SF) Rio Cuarto (Cba) Producción n total estimada en 100 añosa 220 ton de grano 100 ton de grano Exportación n de nutrientes N 4000 kg,, P 1600 kg, K 1200 kg y S 520 kg. N 1500 kg,, P 720 kg, K 540 kg y S 170 kg. Fuente: F. Martinez - UEEA INTA Casilda (Santa Fe)
Niveles de C orgánico en suelos argiudoles de la región pampeana norte desde la introducción de la agricultura 80 Carbono (t/ha) 60 40 20 y = -6,4 Ln(x) + 70 43% del original R 2 = 0,71 0 0 30 60 90 120 Years Años under agricultura cropping Fuente: Alvarez y Steinbach (2006) a partir de Andriulo y Cordone (1998)
P extractable en suelos del oeste de la región pampena 35 30 P Bray (ppm) 25 20 15 10 y = -0.40x + 814.30 R 2 = 0.42 n=1847 5 0 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Fuente: Díaz-Zorita, Duarte & Asoc. (2005)
Disponibilidad de P en suelos de la Región Pampeana Darwich, 1980, 1993 y 1999 Area I : Baja disponibilidad de P (< 10 ppm) Area II : Disponibilidad media de P (10-20 ppm) Area III : Disponibilidad adecuada de P (> 20 ppm)
Efectos de la expansión n de la soja 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 C bajo monocultivo de soja Perfil de suelo mostrando las zonas compactadas (marcas rojas) a 10-15 15 cm
Balances de N y P en sistemas de producción n intensiva de carne Marino y Agnus Dei (2005) Nutriente Nitrógeno Fósforo Consumo animal Retorno por forraje no consumido Retorno por deyecciones Requerimiento reposición kg/ha 200-250 40-50 60-75 100-125 kg/ha 20-25 4-5 4-5 12-15 Producciones de 8000-10000 kg MS/ha; Eficiencia de cosecha del 70%
Alfalfa: Extracción de nutrientes (Adaptado de Fontanetto y Gambaudo, 1993) 10 toneladas de materia seca acumulan Granos de Soja 300 kg de Nitrógeno 35 kg de FósforoF 300 kg de Potasio 110 kg de Calcio 25 kg de Magnesio 35 kg de Azufre 5 ton 5 ton 15 ton 35 ton 9 ton 7 ton
Qué es fertilización de la rotación? Los efectos de la fertilización de un cultivo se extienden a los cultivos posteriores Fertilizar la rotación o el sistema, es manejar estos efectos mas allá del cultivo inmediato Depende fuertemente del conocimiento de la dinámica de los nutrientes en el sistema sueloplanta La fertilización de la rotación se asocia con la idea de nutrición de suelos y cultivos En segunda instancia, se asocia con la filosofía de reposición de nutrientes
Fertilización del Sistema de Producción Sustentado en la residualidad de nutrientes en formas orgánicas (N, P, S) y/o inorgánicas (P, K) en el suelo Objetivos y Ventajas Potenciar el reciclado de nutrientes bajo formas orgánicas (efectos sobre la MO del suelo) Mejorar los balances de nutrientes en el suelo (Reposición) Producir mayor cantidad de materia seca en cultivos de renta y cultivos de cobertura (mejorar balance de C del suelo) Aumentar la eficiencia de las aplicaciones de fertilizantes (mejor distribución, menor fitotoxicidad) Ahorro de tiempo en la siembra Uso más eficiente de maquinarias y de personal
Respuesta residual a aplicaciones de fósforof INTA 9 de Julio (Buenos Aires) Ventimiglia y col. Suelo Hapludol típico Respuesta (kg/ha) 3000 2000 1000 0 1591 1654 2001 2577 768 949 1798 3102 74 730 200 kg FDA (P40) 400 kg FDA (P80) 160 200 200 Maíz 1999 Trigo 2000 Soja 2000 Maíz 2001 Soja 2002 Trigo 2003 Soja 2003 P aplicado a la siembra del Maíz z en Septiembre 1999 P Bray inicial 9 mg/kg
Residualidad de S aplicado en Soja sobre Maíz del año a o siguiente Rendimiento de maíz (kg/ha) 13000 11000 9000 7000 5000 Respuesta residual a S Fontanetto y col. EEA INTA Rafaela (2001/02) 6850 7224 9860 10500 10625 10655 11240 Sin S en Soja Previa Con S en Soja Previa 11927 12200 12189 Testigo N56 S0 N56 S15 N114 S0 N114 S15 374 640 30 687-11 Todas las parcelas con P20
Residualidad de N? La eficiencia de uso del N aplicado varia del 40 al 70%, con valores promedio de 50-60% El resto del N aplicado es inmovilizado en formas orgánicas o perdido por lavado, desnitrificación, n, erosión u otra vía v Las residualidades de N se verifican solamente cuando el N aplicado queda retenido en formas orgánicas asociado con C, es decir en el rastrojo o distintas formas de materia orgánica del suelo
Fertilización n NPS en Trigo/Soja Promedios de 7 ensayos 2001/02 y 2002/03 Norte Región n Pampeana Análisis de suelo MO 1.9-2.41% ph 5.5-6.1 P Bray 4-30 ppm S-SO4 5-18 ppm Dosis N = 55 kg/ha; P = 30 kg/ha; S = 20 kg/ha Rendimiento (kg/ha) 3000 2000 1000 2010 2508 2285 Trigo 2935 Soja 2240 2925 0 Testigo NPS Trigo + PS Soja NPS Trigo+Soja Salvagiotti y col. (2004) INTA Oliveros, Cañada de Gómez, Marcos Juárez y Pergamino
Diferencia relativa (%) Diferencia relativa (%) 120 100 80 60 40 20 70 60 50 40 30 20 10 0 0 a. Rotación M-T/S Maiz Trigo Soja II b. Rotación M-S-T/S Maiz Soja I Trigo Soja II 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Diferencias relativas de los rendimientos en grano promedio entre los tratamientos Testigo y NPS para las rotaciones M-T/S M (a) y M-S-T/S M (b) Red de Nutrición n Región CREA Sur de Santa Fe, Campañas as 2001/02 a 2005/06 Fuente: CREA Sur Santa Fe-IPNI IPNI-ASP
Residualidad de la fertilización Ensayo El Fortín Gral. Arenales (Buenos Aires) Serie Santa Isabel Red de Nutrición CREA Sur de Santa Fe 2004/05 y 2005/06 Rendimiento (kg/ha) 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 2976 Testigo entre 2000 y 2003 NPS entre 2000 y 2003 5180 2715 1000 los cultivos 0 que podría explicarse por: Trigo 2004 Soja 2004/05 Maíz 2005/06 Soja 2006/07 3274 La reposición anual de los nutrientes extraídos por los granos podría promover un ambiente edáfico de mejor calidad para el crecimiento de mayores acumulaciones de rastrojo y, por lo tanto, a una mayor incorporación de carbono (C) al suelo; Trigo/Soja 2004/05: Todos fertilizados con 86 kg N + 27 kg P + 10 kg S un Maíz mayor 2005/06: crecimiento Todos fertilizados y proliferación con 88 de kg raíces; N + 26 y kg P + 10 kg S un mejor uso del agua (mayor infiltración, menor evaporación) 7257 8288 3791 4073 Fuente: CREA Sur de Santa Fe-IPNI-ASP
Evolución n de P Bray según n manejo de la fertilización Red de Nutrición n CREA Sur de Santa Fe Promedios para rotación n Maíz-Soja Soja-Trigo/Soja (6 años) a 40 NPS NS P Bray (mg/kg) 35 30 25 20 15 P Bray = 2.56 Año - 5093.8 R 2 = 0.792 P Bray = -1.31 Año + 2649.4 R 2 = 0.448 10 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Año Ensayo Fuente: CREA Sur de Santa Fe-IPNI-ASP
Rastrojos a la siembra de trigo 2005 Rotaciones Maíz-Trigo/Soja y Maíz-Soja-Trigo/Soja 10000 M-T/S M-S-T/S Rastrojo (kg MS/ha) 8000 6000 4000 2000 5619 4682 8517 5961 0 Testigo NPS Fuente: CREA Sur de Santa Fe-IPNI-ASP
Red de Nutrición CREA Sur de Santa Fe Evolución de la materia orgánica 3.5 3.0 2.5 MO (%) 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Inicial 2000 Testigo 2004 NPS 2004 Rotación M-T/S Rotación M-S-T/S
C orgánico y Fertilización n en la Rotación n Maíz-Trigo/Soja Balance de C humificado en el suelo según el modelo AMG (Andriulo, 1999) Testigo NPS diagnóstico NPS Reposición 1500 C humificado (kg/ha) 1000 500 0-500 Don Osvaldo Los Chañaritos -1000 Suelo Degradado C. Aldao (Córdoba) Suelo No Degradado C. de Bustos (Córdoba) Elaborado a partir de Gudelj y col. (INTA M. Juárez/Casilda-AAPRESID-ASP-IPNI)
Red de Nutrición CREA Sur de Santa Fe Evolución del ph 7.0 6.5 6.0 ph 5.5 5.0 4.5 4.0 Inicial 2000 Testigo 2004 NPS 2004 Rotación M-T/S Rotación M-S-T/S
Eficiencia vs. Efectividad de uso de los nutrientes: Respuesta en un cultivo Greatest Mayor efectividad eficiencia efficiency Lowest Menor Rendimiento Lowest Menor efectividad Greatestefficiency Mayor eficiencia P aplicado Fixen,, 2005
Eficiencia y/o Efectividad Capital de operación Alquileres Costo de oportunidad de la inversión Potencial de perdida de nutrientes Potencial de fijación de nutrientes en los suelos Maximizar los beneficios de Valor de la tierra Objetivos de producción Mejora de la efectividad de otros insumos Estabilidad de rendimientos Foco en Eficiencia Limitado A corto plazo Alto Moderado a alto Moderado a alto Inversiones en fertilizante Mantiene o baja A corto plazo Si No siempre Foco en Efectividad Disponible A largo plazo Bajo a moderado Bajo Bajo Productividad de la tierra Incrementa A largo y mediano plazo Si Mayor Eficiencia + Efectividad!!
Objetivos a corto plazo vs. largo plazo Un desaf Un desafío: evitar confundir verdaderas ganancias en la eficiencia a nivel de sistema con practicas que simplemente toman prestado de productividades futuras Análisis P Red CREA Sur de Santa Fe
Efectos de la fertilización fosfatada en cultivo y suelo en seis años Total P aplicado Costo P aplicado Ingreso Marginal Margen Bruto (MB) Dif.. P Suelo (Bray) kg P para aumento P Bray Ingreso como P Bray MB con aumento de P Bray kg P/ha U$/ha U$/ha U$/ha ppm P kg P/ha U$/ha U$/ha Rotación n Maíz-Soja Soja-Trigo/Soja (25 ppm P Bray al inicio) 204 357 273-84 +15.8 95 166 82 Rotación n Maíz-Trigo/Soja (11 ppm P Bray al inicio) 193 338 745 407 +13.4 81 142 549 Datos Red de Nutrición CREA Sur de Santa Fe-IPNI-ASP (6 años) Precios P 1.75 U$/kg; maíz 75 U$/T; trigo 90 U$/t: soja U$160/t P necesario para aumentar 1 ppm P Bray: 6 kg P/ha
Impacto de la duración del uso de la tierra y la disponibilidad de capital sobre los niveles objetivo de P Bray en el suelo Capital Niveles objetivo de P Bray para las siguientes duraciones de uso de la tierra (años) 1 4 Mayor a 8 -------------- (mg P kg -1 ) -------------- Muy limitado 4 14 20 Limitado 6 16 21 Disponible 9 18 22 Basado en el modelo PKMAN con una interpretación visual de los datos de calibración de Iowa State University para maíz y soja.
Fertilización del Sistema: Reposición de N, P y S Resultados Económicos Promedios 5 ensayos Red de Nutrición CREA Sur de Santa Fe Rotación M-T/S 6 años (3 ciclos de secuencia) U$/ha 2400 1800 1200 600 0 1310 2378 1068 Costo Ingreso Bruto Margen Bruto Fertilizacion Se consideraron diferencias promedio de los 5 ensayos entre el Testigo y el Tratamiento NPS Precios Granos (U$/t) Maíz: 110 Trigo: 130 Soja: 190 Precios Nutrientes (U$/t) Urea: 360 FMA: 550 SC: 220 Dosis anuales promedio de 126 kg N + 36 kg P + 21 kg S Fuente: CREA Sur de Santa Fe-IPNI-ASP
Comentarios finales Nitrógeno, fósforo y azufre son los nutrientes mas comúnmente deficientes en la producción de cultivos extensivos en Argentina El balance de N, P y S a nivel país, región y, en muchos casos, lote, es negativo Estos balances negativos resultan en caídas en los niveles de materia orgánica, la fertilidad de los suelos y los rendimientos de los cultivos La fertilización del sistema, o del suelo o de la rotación puede ser una alternativa agronómica, económica y ambientalmente viable para reponer los nutrientes extraídos en granos El manejo de la nutrición de los cultivos y del suelo debe estar asociada a otras prácticas de manejo que contribuyen a una agricultura sustentable como son la rotación de cultivos y la siembra directa
Nutrición n y Sustentabilidad Tiessen,, 2003 La producción siempre causa degradación: Es imposible producir un superávit de productos orgánicos para exportar sin movilizar nutrientes, interrumpir los ciclos biológicos de los nutrientes y reducir la disponibilidad de nutrientes. El objetivo del manejo adecuado de suelos y nutrientes es limitar y balancear los procesos de degradación con procesos de producción, y evitar pérdidas innecesarias.
!!Muchas gracias!! www.ipni.net fgarcia@ipni.net