2 Fertilidad, generalidades

Fertilidad del suelo ...... es o se refiere a la capacidad del suelo para proporcionar al vegetal los nutrientes necesarios , en forma equilibrada y en el momento adecuado para su crecimiento y desarrollo.

Esquema general de la DINAMICA de los nutrientes Nutrientes en Fase Sólida Nutrientes en Solución Nutrientes en la Superficie de la Raíz Nutrientes en Planta

Adaptado de Viglizzo, 1989; Conway, 1985; Barrett et al., 1990 Agroecosistema b b b b b b Ambiente Económico-social Ciclo de Nutrientes Regulación Biológica Organización del Ecosistema Retorno Económico Importación

Esquema general de la dinámica de los nutrientes Nutrientes en Fase Sólida Nutrientes en Solución Nutrientes en la Superficie de la Raíz Nutrientes en Planta

Consumo, exportación y retorno de N y P en la Región Pampeana para trigo, maíz, soja y girasol Estimaciones a partir de información de SAGPyA, INPOFOS e Ing. Berardo 21% 53%

Dinámica de los nutrientes en el suelo SOLUCIÓN INTERCAMBIABLES SALES RAIZ Absorción Material de Reserva Orgánico Inorgánico o mineral PRECIPITADOS FIJADOS Solubilización Fijación Meteorización Disolución Adsorción Desorción Precipitación Mineralización Inmovilización PÉRDIDAS

Productividad del suelo : ..... conjunto de factores y procesos que determinan la capacidad del mismo para permitir el adecuado crecimiento de los cultivos y la expresión de su potencialidad.

Condiciones para la actividad biótica Condiciones para el crecimiento de raíces Intercambio y movimiento de aire Ingreso, retención y circulación de agua Disponibilidad de nutrientes (cantidad, tiempo, forma)

Fertilidad ACTUAL ..... es la capacidad de un suelo de proporcionar nutrientes en un momento dado. Fertilidad POTENCIAL ..... capacidad de un suelo de proporcionar nutrientes en el futuro.

Dinámica de los nutrientes en el suelo SOLUCIÓN INTERCAMBIABLES SALES RAIZ Absorción Material de Reserva Orgánico Inorgánico o mineral PRECIPITADOS FIJADOS Solubilización Fijación Meteorización Disolución Adsorción Desorción Precipitación Mineralización Inmovilización

Factor INTENSIDAD representa la cantidad de un nutriente que está disponible para las plantas. Cantidad de un nutriente presente en la solución del suelo Ejemplo de niveles comunes de algunos nutrientes en la SOLUCIÓN

Factor CANTIDAD representa la cantidad de un nutriente que estará disponible en un futuro próximo. Es la proporción del nutriente que se halla en la fase sólida pero relacionado con la cantidad del mismo en la solución. Ejemplos de niveles comunes de algunos nutrientes INTERCAMBIBLES

Adaptado de Tisdale et al, 1993 Capacidad BUFFER del suelo (nutrientes) ABASTECIMIENTO CB = Alta CB Baja CB Suelo A Suelo B Suelo B Suelo A FACTOR INTENSIDAD (I) FACTOR CANTIDAD (Q)  Q  I

Factores que afectan la fertilidad del suelo Capacidad de intercambio iónico

Adaptado de Tisdale et al, 1993 Cargas electrostáticas de los coloides del suelo pH dependiente pH dependiente Permanente Positivas Negativas pH Carga (cmol/kg)

Factores que afectan la fertilidad del suelo Capacidad de intercambio iónico Textura y mineralogía

Adaptado de Tisdale et al, 1993 Cargas de algunos coloides del suelo

Factores que afectan la fertilidad del suelo Capacidad de intercambio iónico Textura y mineralogía Material originario y edad del suelo pH

pH y disponibilidad de nutrientes pH del suelo Hongos Bacterias y actinomicetes N K S Ca y Mg P Al Fe y Mn Mo Cu B Zn Disponibilidad pH del suelo Porcentaje de la CIC Bases intercambiables H ligado H y Al ligado Iones H + intercambiables Iones Al(OH)  Al 3+  intercambiable

Factores que afectan la fertilidad del suelo Capacidad de intercambio iónico Textura y mineralogía Material originario y edad del suelo pH Potencial rédox Régimen térmico e hídrico Contenido de materia orgánica Manejo

movimiento con el movimiento de la solución por la absorción de las raíces. Importante para nutrientes con alta concentración o proporción en la solución (N, S, Ca, Mg). Formas de llegada de los nutrientes a la raíz Intercepción radical: (intercambio de contacto) Contacto de las raíces con el lugar donde están los nutrientes. Poco importante. Raíces en contacto con sólo 1% del suelo (2% espacio poroso). Micorrizas. Difusión: movimiento a través de gradientes de concentración. Importante para nutrientes con baja concentración en la solución y poco móviles. Su magnitud varía con los nutrientes: N= 1,0 cm; K= 0,2 cm; P= 0,02 cm. Flujo masal :

Formas de movimiento de los nutrientes hacia la raíz Adaptado de Tisdale et al, 1993

Concentración de macro y micronutrientes en tejidos vegetales Adaptado de Tisdale et al, 1993 -1

Factores que influyen sobre la concentración de los nutrientes en los tejidos vegetales Nivel de suministro de los nutrientes

Relación entre crecimiento o rendimiento y el suministro de un nutriente Deficiencia Rango Crítico Suficiencia Exceso o Toxicidad

Relación entre suministro de un nutriente y la concentración del mismo en los tejidos y el rendimiento

Relación entre suministro de N y rendimiento y proteína

Factores que influyen sobre la concentración de los nutrientes en los tejidos vegetales Características del cultivo : especie, cultivar (híbrido, variedad), estadío fenológico, órgano o parte de la planta Manejo: fecha de siembra, espaciamiento, densidad Estado sanitario Nivel de suministro de los nutrientes

Acumulación de MS, N, P y K en un cultivo de trigo

Acumulación de MS, N y P en cultivos de soja, maíz y girasol

Acumulación de MS y concentración de N en leguminosas y gramíneas

Evolución y distribución de MS en trigo y maíz

Cambios en la cantidad de MS y N totales y en hojas de soja

Cambios en la distribución de MS y N en plantas de maíz Dic Dic Ene Ene Feb Feb Mar Mar Peso seco (Mg ha -1 ) Contenido de N (kg ha -1 ) Porcentaje del total Porcentaje del total grano grano marlo y chalas marlo y chalas caña caña vainas vainas hojas hojas BIOMASA AÉREA CONTENIDO DE NITRÓGENO

Requerimientos de N, P, K y S de soja, trigo, maíz, girasol y arroz en función de los rendimientos 7 kg ha -1 30 kg ha -1 80 kg ha -1 8 kg ha -1

FACTOR DE REQUERIMIENTO: Cantidad de nutriente que la planta tiene que absorber para producir 1000 kg ha -1 de grano ¡¡¡OJO, es indicativo pero no constante!!!

Esquema general de dinámica de nutrientes Nutrientes en Fase Sólida Nutrientes en Solución Nutrientes en la Superficie de la Raíz Nutrientes en Planta

ÍNDICE DE COSECHA: Proporción de la materia seca o de algún nutriente que se exporta del sistema en relación al total acumulado IC = Cantidad en material de cosecha Cantidad total acumulada Materia Seca Nutriente

Cantidad de nutriente absorbido por distintos cultivos proporción exportada. Índice de cosecha Maíz Trigo Soja Papa Algodón A exportar En residuos NUTRIENTE (kg ha -1 )

Acumulación de MS y N en dos biotipos de trigo Caña larga Rend. 3500 kg ha -1 IC MS 25-30 % IC N 55-65 % Caña corta Rend. 5000 kg ha -1 IC MS 40-45 % IC N 65-75 %

Condiciones ambientales : abastecimiento de agua, temperatura, radiación, condición del suelo (compactación, porosidad, profundidad). Factores que influyen sobre la concentración de los nutrientes en los tejidos vegetales Características del cultivo : especie, cultivar (híbrido variedad), órgano o parte de la planta, estadío fenológico Manejo: fecha de siembra, espaciamiento, densidad Estado sanitario Nivel de suministro de los nutrientes

Relación entre crecimiento o rendimiento y el suministro de un nutriente Deficiencia Rango Crítico Suficiencia Exceso o Toxicidad Deficiencia Rango Crítico Suficiencia Exceso o Toxicidad

EFICIENCIA DE USO DE RECURSOS/INSUMOS: Cantidad de producto por unidad de recurso/insumo disponible. EFICIENCIA AGRONÓMICA Nutriente disponible = 120 kg Producto = 2400 kg EAg = 20 kg Prod / kg Nu di (PRODUCTIVIDAD DEL NUTRIENTE) Nutriente en Producto Nutriente en Residuos EFICIENCIA FISIOLÓGICA : Cantidad de producto por unidad de recurso/insumo absorbido Nutriente en cultivo = 80 kg EF = 30 kg Prod / kg Nu ab Nutriente disponible = Nutriente en cultivo + Nutriente no utilizado

Pérdidas Impedimento Momento Ubicación Exploración Agua Estrés Ciclo y otros EFICIENCIA DE ABSORCIÓN O RECUPERACIÓN : Cantidad de recurso/insumo absorbido por unidad disponible Nutriente disponible = Nutriente en cultivo - Nutriente no utilizado Nutriente disponible = Nutriente en cultivo - Nutriente no utilizado Nutriente disponible Nutriente disponible Nutriente disponible 1 = - Nutriente no utilizado Nutriente disponible Eficiencia de absorción o recuperación Nutriente disponible = Nutriente en cultivo + Nutriente no utilizado

Nutriente disponible = 120 kg Producto = 2400 kg Nutriente en cultivo = 80 kg 1 = - Nutriente no utilizado Nutriente disponible Eficiencia de absorción o recuperación = = 1 - 120-80 120 0,67 EAg = Producto Nutriente disponible Nutriente absorbido Nutriente disponible = x Producto Nutriente absorbido = ER x EF

Nutriente disponible = Nutriente en cultivo - Nutriente no utilizado Nutriente disponible = Nutriente en cultivo - Nutriente no utilizado Nutriente disponible 1 ( ) Nutriente disponible = Nutriente en cultivo x Eficiencia de absorción o recuperación Nutriente disponible Eficiencia de absorción = Nutriente en cultivo

Nutriente disponible Fuente 1 = Nutriente en cultivo x ER Fuente 1 + Nutriente disponible Fuente 2 x ER Fuente 2 Nutriente disponible Fuente 1 = Nutriente en cultivo Fuente 1 ER Fuente 1 + Nutriente disponible Fuente 2 ER Fuente 2 + Nutriente en cultivo Fuente 2 Nutriente disponible =

BALANCE DE NUTRIENTES: Forma de análisis de todos los procesos y mecanismos que intervienen en la dinámica de un nutriente. Siempre debe estar EQUILIBRADO. Nivel inicial + Entradas = Salidas + Nivel final Entradas – Salidas = Nivel final – Nivel inicial Entradas – Salidas =  Nivel Entradas – Salidas ±  Nivel = 0 Límite de espacio

BALANCE DE NUTRIENTES: Forma de análisis de los procesos y mecanismos que intervienen en la dinámica/ciclo de un nutriente. Siempre debe estar EQUILIBRADO. Nivel inicial + Entradas = Salidas + Nivel final Entradas – Salidas = Nivel final – Nivel inicial Entradas – Salidas =  Nivel Entradas – Salidas ±  Nivel = 0 Límite de espacio Límite de tiempo Objetivo

Balance en el sistema suelo-cultivo Nivel inicial + Entradas = Salidas + Nivel final

Nu F Nu Misc Nu FB Nu Fracción sólida Nu RC Nu G Nu C Nu L Nu E Nu solución Nu Planta Nu Inic Nu Fin

Balance en el sistema suelo-cultivo Nivel inicial + Entradas = Nivel final + Salidas Nu SI +Nu FSI Entradas – Salidas =  Nivel Nu RC + Nu F + Nu FB + Nu Misc - Nu G - Nu L - Nu E =Nu RC + Nu C +(Nu SF -Nu SI )+(Nu FSF -Nu FSI ) Nu RC + Nu F + Nu FB + Nu Misc - Nu G - Nu L - Nu E = Nu Planta ±  Nu Solución ±  Nu FaseSólida Nu Planta = Nu RC + Nu F + Nu FB + Nu Misc - Nu G - Nu L - Nu E ±  Nu Solución ±  Nu FaseSólida Nu Planta = Nu Ganado – Nu Perdido ±  Nu Solución ±  Nu FaseSólida = Nu SF +Nu FSF +Nu RC + Nu RC + Nu F + Nu FB + Nu Misc + Nu C + Nu G + Nu L + Nu E

Balance en el cultivo Nu Planta = Nu SI + Nu PS + Nu F Nu Planta = Nu RC + Nu F + Nu FB + Nu Misc - Nu G - Nu L - Nu E +(Nu SI -Nu SF )+(Nu FSI -Nu FSF ) Nutriente disponible = Nutriente en cultivo - Nutriente no utilizado EA SI x EA PS x EA F x Nu Planta Nu SI EA SI x - Nu PS EA PS x Nu F EA F x - = Nu F EA F Nu Planta Nu SI EA SI x - Nu PS EA PS x - = Nut. disp. Fuente 1 = Nutriente en cultivo x Ef. Abs. Fuente 1 + Nut. disp. Fuente 2 x Ef. Abs. Fuente 2

Funciones de la Fracción Orgánica Organismos vivos Descomposición de residuos vegetales y animales Procesamiento de sustancias tóxicas y extrañas Mineralización de nutrientes Control biológico Patógenos y parásitos de las plantas Fijación simbiótica y no simbiótica de nitrógeno Promoción del crecimiento de las plantas Materia no viva (humus, materia orgánica) Regulación de la actividad biológica (sustrato) Reservorio de nutrientes Definición y mantenimiento de propiedades físicas Capacidad de intercambio catiónico y capacidad buffer (pH y nutrientes) Inactivación o neutralización de sustancias tóxicas Capacidad de recuperación (resiliencia) Quelatante de algunos nutrientes: facilita su disponibilidad Fuente y destino de CO 2

Adaptado de Janzen, 2006 Regulación entradas Salidas Entradas Regulación salidas Potencial de funcionar Nivel inicial + Entradas = Salidas + Nivel final Entradas – Salidas =  Nivel Entradas – Salidas =  Nivel < Potencial 

Ganancias – Pérdidas =  Adaptado de Janzen, 2006 Regulación ganancias Pérdidas Ganancias Regulación pérdidas MO del suelo: funciones Ganancias – Pérdidas =   Nutrientes Energía  CO 2  Funciones 

Ganancias – Pérdidas =  

Adaptado de Janzen, 2006 Manejo y combinación de cultivos y residuos Mineralización Residuos cultivos y abonos orgánicos Sistemas de laboreo y otros MO del suelo: funciones Nutrientes Energía  CO 2 Erosión

riego elección cultivos rendimiento riego fertilización manejo residuos manejo residuos laboreo elección cultivos fertilización manejo cultivos cobertura PÉRDIDA GANANCIA MINERALIZACIÓN EROSIÓN APORTE DE CARBONO

MINERALIZACIÓN EROSIÓN APORTE DE CARBONO EMISIÓN CO 2 SECUESTRO CO 2 ¡¡¡OJO!!! DINÁMICA DE NUTRIENTES PÉRDIDA GANANCIA

USO AGRÍCOLA SUSTENTABILIDAD ( G – P ) 1 + ( G – P ) 2 + ( G – P ) 3 + ( G – P ) 4 =  (  MO ) 1 + (  MO ) 2 + (  MO ) 3 + (  MO ) 4 =  (  MO ) 1 + (  MO ) 2 + (  MO ) 3 + (  MO ) 4 = 0 ó  

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