Manejo de nutrientes

Gestión de los nutrientes es la ciencia y la práctica orientada a vincular el suelo, el cultivo, el clima y los factores hidrológicos con las prácticas culturales, de riego y de conservación del suelo y del agua para lograr una eficiencia óptima del uso de nutrientes, rendimientos de cultivos, calidad de cultivos y rendimientos económicos, reduciendo al mismo tiempo el transporte fuera del sitio de nutrientes (fertilizantes) que pueden afectar al medio ambiente. Se trata de equiparar un terreno específico, el clima y las condiciones de gestión de cultivos para la tasa, fuente, tiempo y lugar (conocido comúnmente como el Administración de nutrientes 4R) de aplicación de nutrientes.

Factores importantes que deben ser considerados al gestionar los nutrientes incluyen: a) la aplicación de nutrientes teniendo en cuenta los rendimientos óptimos alcanzables y, en algunos casos, la calidad de los cultivos; b) la gestión, aplicación y el tiempo de los nutrientes utilizando un presupuesto basado en todas las fuentes y sumideros activos en el sitio; y (c) la gestión del suelo, el agua y el cultivo para minimizar el transporte in situ de nutrientes desde la lixiviación de nutrientes fuera de la zona raíz y el gas.

Puede haber interacciones potenciales debido a diferencias en las vías y dinámicas de nutrientes. Por ejemplo, las prácticas que reducen el transporte superficial fuera del sitio de un determinado nutriente pueden aumentar las pérdidas de lixiviación de otros nutrientes. Estas complejas dinámicas presentan a los administradores de nutrientes la difícil tarea de lograr el mejor equilibrio para maximizar el beneficio al contribuir a la conservación de nuestra biosfera.

Plan de gestión de los nutrientes

Una cosecha Plan de gestión de nutrientes es una herramienta que los agricultores pueden utilizar para aumentar la eficiencia de todas las fuentes de nutrientes que un cultivo utiliza al tiempo que reduce la producción y el riesgo ambiental, en última instancia aumentando las ganancias. Cada vez más, los productores y los agrónomos utilizan herramientas digitales como SST o Agworld para crear su plan de gestión de nutrientes para que puedan capitalizar la información reunida durante varios años. Por lo general, se está de acuerdo en que hay diez componentes fundamentales de un plan de gestión de nutrientes de los cultivos. Cada componente es crítico para ayudar a analizar cada campo y mejorar la eficiencia nutritiva de los cultivos. Estos componentes incluyen:

Mapa de campo

El mapa, incluyendo puntos de referencia generales (como arroyos, residencias, pozos etc.), número de acres, y tipos de suelo es la base para el resto del plan.

Prueba de suelo

¿Cuánto de cada nutriente (N-P-K y otros elementos críticos como pH y materia orgánica) está en el perfil del suelo? La prueba de suelo es un componente clave necesario para elaborar la recomendación de la tasa de nutrientes.

Secuencia de cultivos

¿El cultivo que creció en el campo el año pasado (y en muchos casos hace dos o más años) corrigió nitrógeno para su uso en los siguientes años? ¿Ha aumentado la materia orgánica a largo plazo? ¿La prueba de acecho de fin de temporada mostró una deficiencia de nutrientes? Estos factores también deben tenerse en cuenta en el plan.

Rendimiento estimado

Los factores que afectan el rendimiento son numerosos y complejos. Los suelos, el drenaje, el insecto, la hierba y la presión de las enfermedades de cultivo, la rotación y muchos otros factores diferencian un campo de otro. Es por ello que el uso de rendimientos históricos es importante en el desarrollo de estimaciones de rendimiento para el próximo año. Las estimaciones precisas de rendimiento pueden mejorar la eficiencia del uso de nutrientes.

Fuentes y formas

Las fuentes y formas de nutrientes disponibles pueden variar de granja a granja e incluso de campo a campo. Por ejemplo, el análisis de la fertilidad del estiércol, las prácticas de almacenamiento y otros factores deberán incluirse en un plan de gestión de nutrientes. Las pruebas de nutrientes/análisis son una forma de determinar la fertilidad de la misma. El nitrógeno fijado a partir del cultivo de legumbre del año anterior y los efectos residuales del estiércol también afectan las recomendaciones de la tasa. Muchas otras fuentes de nutrientes también deben tenerse en cuenta en este plan.

Zonas sensibles

¿Qué hay de lo común sobre el plan de un campo? ¿Es irrigado? ¿Al lado de un arroyo o lago? Especialmente arenoso en una zona? ¿Tierra o área baja? Manure aplicó en una zona por generaciones debido a la proximidad del granero lácteo? Extremadamente productivo, o improductivo, en una parte del campo? ¿Hay buffers que protegen los flujos, picas de drenaje, pozos y otros puntos de recogida de agua? ¿Cuán lejos están los vecinos? ¿Cuál es la dirección general del viento? Este es el lugar para observar estas y otras condiciones especiales que deben ser consideradas.

Tasas recomendadas

Aquí está el lugar donde se encuentran la ciencia, la tecnología y el arte. Dado todo lo que has notado, ¿cuál es la tasa óptima de N, P, K, lima y otros nutrientes? Mientras que la ciencia nos dice que un cultivo ha cambiado los requisitos de nutrientes durante la temporada de crecimiento, una combinación de tecnología y habilidades de gestión de agricultores asegura la disponibilidad de nutrientes en todas las etapas de crecimiento. El maíz sin tinte generalmente requiere fertilizante de arranque para dar al plántulo un comienzo saludable.

Calendario recomendado

¿Cuándo baja la temperatura del suelo por debajo de 50 grados? ¿Se utilizará un estabilizador N? ¿Cuál es la práctica de labranza? El maíz desnudo y sin timbre a menudo requieren diferentes enfoques de tiempo que la semilla plantada en un campo que se ha labrado una vez con un cultivador de campo. ¿Se utilizará un fertilizante de arranque para dar a la semilla un comienzo saludable? ¿Cuántos acres se pueden cubrir con el trabajo disponible (costo o contratado) y el equipo? ¿La aplicación de estiércol en una granja depende del horario de un aplicador personalizado? ¿Qué acuerdos se han elaborado con vecinos para el uso de estiércol en sus campos? ¿Es un vecino anfitrión de un evento especial? Todos estos factores y más probablemente se encontrarán en el momento recomendado.

Métodos recomendados

¿Superficie o inyectado? Si bien la inyección es claramente preferida, puede haber situaciones en que la inyección no es factible (p.e. pasture, pastland). La pendiente, los patrones de precipitación, el tipo de suelo, la rotación de cultivos y muchos otros factores determinan qué método es mejor para optimizar la eficiencia nutritiva (disponibilidad y pérdida) en las granjas. La combinación que tiene razón en un campo puede diferir en otro campo incluso con la misma cosecha.

Examen y actualización anuales

Incluso los mejores administradores se ven obligados a desviarse de sus planes. ¿Qué tasa se aplicó? ¿Dónde? ¿Con qué método? ¿Un invierno inusualmente suave o primavera mojada reduce el nitrato de suelo? ¿Ha aumentado la carga de nutrientes un verano seco, una enfermedad o algún otro factor inusual? Estos y otros factores deben tenerse en cuenta a medida que ocurren.

Cuando un plan de este tipo está diseñado para operaciones de alimentación animal (AFO), puede denominarse "plan de gestión de estiércol". En Estados Unidos, algunas agencias reguladoras recomiendan o exigen que las granjas implementen estos planes para prevenir la contaminación del agua. El Servicio de Conservación de Recursos Naturales de EE. UU. (NRCS) ha publicado documentos de orientación sobre la preparación de un plan integral de gestión de nutrientes (CNMP) para las AFO.

El Instituto Internacional de Nutrición Vegetal ha publicado un manual de nutrición vegetal 4R para mejorar el manejo de la nutrición vegetal. El manual describe los principios científicos detrás de cada una de las cuatro R o "derechos" (fuente correcta de nutrientes, tasa de aplicación correcta, momento correcto, lugar correcto) y analiza la adopción de prácticas de las 4R en la granja, enfoques para la planificación del manejo de nutrientes y la medición del desempeño de sostenibilidad.

Gestión del nitrógeno

De los 16 nutrientes esenciales para las plantas, el nitrógeno suele ser el más difícil de gestionar en los sistemas de cultivos de campo. Esto se debe a que la cantidad de nitrógeno disponible para las plantas puede cambiar rápidamente en respuesta a cambios en el estado hídrico del suelo. El nitrógeno puede perderse del sistema planta-suelo mediante uno o más de los siguientes procesos: lixiviación; escorrentía superficial; la erosión del suelo; volatilización de amoníaco; y desnitrificación.

Prácticas de gestión del nitrógeno que mejoran la eficiencia del nitrógeno

La gestión del nitrógeno tiene como objetivo maximizar la eficiencia con la que los cultivos utilizan el N aplicado. Las mejoras en la eficiencia del uso del nitrógeno están asociadas con disminuciones en la pérdida de N del suelo. Aunque las pérdidas no se pueden evitar por completo, se pueden lograr mejoras significativas aplicando una o más de las siguientes prácticas de manejo en el sistema de cultivo.

Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero

• Climate Smart Agriculture incluye el uso de 4R Nutrient Stewardship principios para reducir las emisiones de campo de óxido nitroso (N2O) de la aplicación de fertilizante de nitrógeno. El fertilizante de nitrógeno es un importante motor de emisiones de óxido nitroso, pero también es el principal motor del rendimiento en sistemas modernos de alta producción. Mediante una cuidadosa selección de fuentes de fertilizantes de nitrógeno, tasas, fechas y prácticas de colocación, las emisiones de óxido nitroso por unidad de cultivo producido pueden reducirse sustancialmente, en algunos casos hasta la mitad. Las prácticas que reducen las emisiones de óxido nitroso también tienden a aumentar la eficiencia del uso del nitrógeno y el rendimiento económico de los dólares fertilizantes.

Reducción de la pérdida de N en aguas de escorrentía y suelos erosionados

• La labranza de conservación y otras medidas de control de la escorrentía reducen la pérdida de N en el escorrentamiento superficial y el material de suelo erosionado.
• El uso de estimaciones diarias de humedad y cultivo del suelo necesita programar riego reduce el riesgo de escorrentía superficial y erosión del suelo.

Reducción de la volatilización del N como gas amoniaco

• La incorporación y/o la inyección de fertilizantes que contienen urea y amonio disminuye la volatilización de amoníaco porque el buen contacto con el suelo buffers pH disminuye la generación de gas amoníaco de iones de amonio.
• Los inhibidores de la urea bloquean temporalmente la función de la enzima ureasa, manteniendo fertilizantes basados en urea en la forma de urea no volátil, reduciendo las pérdidas de volatilización cuando estos fertilizantes se aplican en superficie; estas pérdidas pueden ser significativas en sistemas de alcantarillado de conservación de alta resistencia.

Prevención de la acumulación de altas concentraciones de nitrato en el suelo

El nitrato es la forma de nitrógeno más susceptible a perderse del suelo, a través de la desnitrificación y la lixiviación. La cantidad de N perdida a través de estos procesos se puede limitar restringiendo las concentraciones de nitrato en el suelo, especialmente en momentos de alto riesgo. Esto se puede hacer de muchas maneras, aunque no siempre son rentables.

Tasas de nitrógeno

Las tasas de aplicación de N deben ser lo suficientemente altas para maximizar las ganancias a largo plazo y minimizar el nitrato residual (no utilizado) en el suelo después de la cosecha.

• The use of local research to determine recommended nitrogen application rates should result in appropriate N rates.
• Recomendado Las tasas de aplicación de N suelen depender de una evaluación de las expectativas de rendimiento: éstas deben ser realistas y, preferiblemente, basadas en registros precisos de rendimiento.
• Fertilizante Las tasas de N deben ser corregidas para N que es probable que se mineralice de materia orgánica del suelo y residuos de cultivos (especialmente residuos de legumbre).
• Fertilizante Las tasas N deben permitir que N se aplique en el estiércol, en el agua de riego y de la deposición atmosférica.
• Cuando sea factible, se pueden utilizar pruebas apropiadas del suelo para determinar el suelo residual N.

Pruebas de suelo para N

• Las pruebas de suelo preplanta proporcionan información sobre el poder de la N-suplementación del suelo.
• Pruebas N de primavera tardía o previa a la vista pueden determinar si y cuánto N adicional es necesario.
• Nuevos procedimientos de prueba y muestreo de suelo, como pruebas de azúcar amino, cartografía de cuadrícula y sensores en tiempo real pueden refinar los requisitos de N.
• Las pruebas de suelo post-arvest determinan si la gestión N la temporada anterior era apropiada.

Pruebas de cultivos para N

• Las pruebas de tejido vegetal pueden identificar deficiencias N.
• Sensing variations in plant chlorophyll content facilitates variable rate N applications in-season.
• Las pruebas de nitrato de acecho post-negro ayudan a determinar si las tasas N eran bajas, óptimas o excesivas en el cultivo anterior, de manera que los cambios de gestión se pueden realizar en los siguientes cultivos.

Agricultura de precisión

• Los aplicadores de frecuencia variable, combinados con muestreo intensivo de suelo o cultivos, permiten tasas de aplicación más precisas y receptivas.

Momento de N aplicaciones

• Aplica N cerca del tiempo cuando los cultivos pueden utilizarlo.
• Hacer aplicaciones N de dirección lateral cerca de la hora de la toma N más rápida.
• Las aplicaciones divididas, que implican más de una aplicación, permiten un uso eficiente de N aplicada y reducen el riesgo de pérdida N al medio ambiente.

Formas N, incluidos inhibidores y fertilizantes de liberación lenta o controlada

• El fertilizante de liberación lento o controlado retrasa la disponibilidad de nitrógeno a la planta hasta un momento más apropiado para la absorción de plantas - el riesgo de pérdida N a través de la denitrificación y el lixiviamiento se reduce limitando las concentraciones de nitrato en el suelo.
• Inhibidores de nitrificación mantienen aplicados N en la forma de amonio por un período más largo de tiempo, reduciendo así las pérdidas de lixiviación y denitrificación.

N capture

• Las variedades especiales de cultivos son capaces de extraer N más eficientemente del suelo y mejorar la eficiencia del uso de N. Está en marcha la crianza de cultivos para una absorción eficiente de N.
• La rotación con cultivos profundos ayuda a capturar nitratos más profundos en el perfil del suelo.
• Los cultivos de cobertura capturan nitrógeno residual después de la cosecha de cultivos y lo reciclan como biomasa vegetal.
• Eliminación de las restricciones al desarrollo de la raíz subsuelo; la compactación subsuelo y la acidez subsuelo impiden la penetración de la raíz en muchos subsuelos de todo el mundo, promoviendo la acumulación de concentraciones de nitrato subsuelo susceptibles a la denitrificación y la lixiviación cuando las condiciones son adecuadas.
• Buena práctica agronómica, incluyendo poblaciones de plantas apropiadas y espaciamiento y buena gestión de malas hierbas y plagas, permite que los cultivos produzcan grandes sistemas de raíces para optimizar la captura y rendimiento de cultivos N.

Gestión del agua

Labranza de conservación

• Labranza de conservación optimiza las condiciones de humedad del suelo que mejoran la eficiencia del uso del agua; en condiciones resistentes al agua, esto mejora el rendimiento del cultivo por unidad N aplicada.

Método y ubicación de aplicación de fertilizante N

• En los cultivos liberados, colocar fertilizantes N en una banda en las crestas hace que N sea menos susceptible a la lixiviación.
• Los aplicadores de fertilizantes de fila, como inyectores, que forman una capa compactada de suelo y una cresta superficial, pueden reducir las pérdidas N desviando el flujo de agua.

Una buena gestión del riego puede mejorar la eficiencia del uso de N

• El riego programado basado en las estimaciones de humedad del suelo y las necesidades de cultivos diarios mejorará tanto el uso del agua como la eficiencia del uso N.
• Los sistemas de riego de rociadores aplican el agua de forma más uniforme y en cantidades inferiores que los sistemas de riego de surco o cuenca.
• Se puede mejorar la eficiencia del riego de la médula mediante el ajuste del tiempo del set, el tamaño del flujo, la longitud del surco, el riego de cada otra fila, o el uso de válvulas de elevación.
• El riego y la fertilización de la hilera alternativa minimiza el contacto de agua con nutrientes.
• La aplicación de fertilizantes N a través de sistemas de riego (fertigation) facilita la oferta N cuando la demanda de cultivos es mayor.
• El tratamiento de poliacrilamida (PAM) durante el riego del surco reduce las pérdidas de sedimentos y N.

Sistemas de drenaje

• Algunos sistemas de subirrigación reciclan nitrato lixiviado del perfil del suelo y reducen nitrato perdido en agua de drenaje.
• El drenaje excesivo puede dar lugar a un rápido flujo de agua y de lixiviación N, pero el drenaje restringido o insuficiente favorece las condiciones anaeróbicas y la denitrificación.

Uso de modelos de simulación

Los cambios a corto plazo en el estado del N disponible para las plantas dificultan en la mayoría de las situaciones las predicciones estacionales precisas del requerimiento de N de los cultivos. Sin embargo, los modelos (como NLEAP y Adapt-N) que utilizan datos de suelo, clima, cultivos y manejo de campo pueden actualizarse con cambios diarios y así mejorar las predicciones del destino del N aplicado. Permiten a los agricultores tomar decisiones decisiones de gestión adaptativa que pueden mejorar la eficiencia del uso de N y minimizar las pérdidas de N y el impacto ambiental al mismo tiempo que maximizan la rentabilidad.

Medidas adicionales para minimizar el impacto ambiental

Refugios de conservación

• Buffers trap sediment containing ammonia and organic N.
• El nitrato en el flujo de subsuperficie se reduce mediante la denitrificación aumentada por las fuentes de energía de carbono contenidas en el suelo asociado con la vegetación de amortiguación.
• La vegetación de amortiguación absorbe nitrógeno, otros nutrientes y reduce la pérdida al agua.

Humedales construidos

• Los humedales construidos estratégicamente en el paisaje para procesar el efluente de drenaje reducen las cargas de sedimentos y nitratos al agua superficial.