El manejo de nutrientes es la ciencia y la práctica dirigidas a vincular el suelo , los cultivos , el clima y los factores hidrológicos con prácticas culturales, de riego y de conservación del suelo y el agua para lograr una eficiencia óptima en el uso de nutrientes, rendimientos y calidad de los cultivos y retornos económicos , al mismo tiempo que se reducen -Transporte sitio de nutrientes ( fertilizantes ) que puedan impactar el medio ambiente . [1] Implica hacer coincidir las condiciones específicas de suelo, clima y manejo de cultivos de un campo con la tasa, la fuente, el momento y el lugar (comúnmente conocido como administración de nutrientes 4R ) de aplicación de nutrientes. [2]
Los factores importantes que deben considerarse 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 calendario de nutrientes utilizando un presupuesto basado en todas las fuentes y sumideros activos en el sitio; y (c) el manejo del suelo, el agua y los cultivos para minimizar el transporte de nutrientes fuera del sitio debido a la lixiviación de nutrientes fuera de la zona de las raíces, la escorrentía superficial y la volatilización (u otros intercambios de gases).
Puede haber interacciones potenciales debido a diferencias en las rutas y dinámicas de los nutrientes. Por ejemplo, las prácticas que reducen el transporte superficial fuera del sitio de un determinado nutriente pueden aumentar las pérdidas por lixiviación de otros nutrientes. Estas dinámicas complejas presentan a los administradores de nutrientes la difícil tarea de lograr el mejor equilibrio para maximizar las ganancias y al mismo tiempo contribuir a la conservación de nuestra biosfera .
Un plan de manejo de nutrientes para los cultivos es una herramienta que los agricultores pueden utilizar para aumentar la eficiencia de todas las fuentes de nutrientes que utiliza un cultivo y, al mismo tiempo, reducir la producción y el riesgo ambiental y, en última instancia, aumentar las ganancias . Cada vez más, tanto los productores como los agrónomos utilizan herramientas digitales como SST o Agworld para crear su plan de gestión de nutrientes para poder capitalizar la información recopilada a lo largo de varios años. [3] En general, se acepta que existen diez componentes fundamentales de un plan de manejo de nutrientes para cultivos. Cada componente es fundamental para ayudar a analizar cada campo y mejorar la eficiencia de los nutrientes de los cultivos. Estos componentes incluyen: [4]
Mapa de campo
El mapa, que incluye puntos de referencia generales (como arroyos, residencias, bocas de pozo, etc.), la cantidad de acres y los tipos de suelo, es la base para el resto del plan.
¿Qué cantidad de cada nutriente (NPK y otros elementos críticos como el pH y la materia orgánica) hay en el perfil del suelo? La prueba del suelo es un componente clave necesario para desarrollar la recomendación de dosis de nutrientes.
¿El cultivo que creció en el campo el año pasado (y en muchos casos hace dos o más años) fijó nitrógeno para su uso en los años siguientes? ¿La labranza cero a largo plazo ha aumentado la materia orgánica? ¿La prueba de tallo de final 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 de un campo, el drenaje , la presión de insectos, malezas y enfermedades de los cultivos , la rotación y muchos otros factores diferencian un campo de otro. Por eso es importante utilizar los rendimientos históricos al desarrollar estimaciones de rendimiento para el próximo año. Las estimaciones precisas del rendimiento pueden mejorar la eficiencia en el uso de nutrientes.
Fuentes y formas
Las fuentes y formas de nutrientes disponibles pueden variar de una granja a otra e incluso de un campo a otro. Por ejemplo, será necesario incluir en un plan de gestión de nutrientes el análisis de la fertilidad del estiércol , las prácticas de almacenamiento y otros factores. Las pruebas/análisis de nutrientes del estiércol son una forma de determinar su fertilidad. El nitrógeno fijado de la cosecha de leguminosas del año anterior y los efectos residuales del estiércol también afectan las recomendaciones de dosis. En este plan también se deben tener en cuenta muchas otras fuentes de nutrientes.
Zonas sensibles
¿Qué tiene de extraordinario el plano de un campo? ¿Es de regadío? ¿Junto a un arroyo o lago? ¿Especialmente arenoso en una zona? ¿Pendiente pronunciada o zona baja? ¿Estiércol aplicado en un área durante generaciones debido a la proximidad del establo lechero? ¿Extremadamente productivo (o improductivo) en una porción del campo? ¿Existen zonas de amortiguamiento que protejan los arroyos, las zanjas de drenaje, las bocas de los pozos y otros puntos de recogida de agua? ¿A qué distancia están los vecinos? ¿Cuál es la dirección general del viento? Este es el lugar para observar estas y otras condiciones especiales que deben tenerse en cuenta.
Tarifas recomendadas
Este es el lugar donde se encuentran la ciencia, la tecnología y el arte. Teniendo en cuenta todo lo que ha anotado, ¿cuál es la dosis óptima de N, P, K, cal y otros nutrientes? Si bien la ciencia nos dice que un cultivo tiene requisitos de nutrientes cambiantes durante la temporada de crecimiento, una combinación de tecnología y habilidades de manejo de los agricultores asegura la disponibilidad de nutrientes en todas las etapas de crecimiento. El maíz sin labranza generalmente requiere fertilizante inicial para darle a la plántula un comienzo saludable.
Horario recomendado
¿Cuándo cae la temperatura del suelo por debajo de los 50 grados? ¿Se utilizará un estabilizador de N? ¿Cuál es la práctica de labranza? El maíz con labranza en franjas y sin labranza a menudo requiere enfoques de sincronización diferentes a los de las semillas plantadas en un campo que ha sido labrado una vez con un cultivador. ¿Se utilizará un fertilizante inicial para darle a la plántula un comienzo saludable? ¿Cuántos acres se pueden cubrir con la mano de obra disponible (personalizada o contratada) y el equipo? ¿La aplicación de estiércol en una granja depende del cronograma del aplicador personalizado? ¿Qué acuerdos se han hecho con los vecinos para el uso de estiércol en sus campos? ¿Un vecino organiza un evento especial? Es probable que todos estos factores y más se incluyan en el momento recomendado.
Métodos recomendados
¿Superficie o inyectada? Si bien se prefiere claramente la inyección, puede haber situaciones en las que la inyección no sea factible (es decir, pastos, pastizales). La pendiente, los patrones de lluvia, el tipo de suelo, la rotación de cultivos y muchos otros factores determinan qué método es mejor para optimizar la eficiencia de los nutrientes (disponibilidad y pérdida) en las granjas. La combinación correcta en un campo puede diferir en otro campo incluso con el mismo cultivo.
Revisión y actualización anual
Incluso los mejores directivos se ven obligados a desviarse de sus planes. ¿Qué tipo se aplicó realmente? ¿Dónde? ¿Usando qué método? ¿Un invierno inusualmente suave o una primavera húmeda redujeron el nitrato del suelo? ¿Un verano seco , una enfermedad o algún otro factor inusual aumentaron la transferencia de nutrientes? Estos y otros factores deben tenerse en cuenta a medida que ocurren.
Cuando dicho plan está diseñado para operaciones de alimentación animal (AFO), puede denominarse "plan de manejo 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. [5] [6]
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 4 R en la granja, enfoques para la planificación del manejo de nutrientes y medición del desempeño en sostenibilidad. [7]
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 del amoníaco ; y desnitrificación . [8]
Prácticas de gestión del nitrógeno que mejoran la eficiencia del nitrógeno
El manejo 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. [8]
Reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero
La agricultura climáticamente inteligente incluye el uso de los principios de gestión de nutrientes 4R para reducir las emisiones de óxido nitroso (N2O) en el campo procedentes de la aplicación de fertilizantes nitrogenados. Los fertilizantes nitrogenados son un importante impulsor de las emisiones de óxido nitroso, pero también son el principal impulsor del rendimiento en los sistemas modernos de alta producción. Mediante una cuidadosa selección de la fuente, la dosis, el momento y las prácticas de colocación de los fertilizantes nitrogenados, las emisiones de óxido nitroso por unidad de cultivo producido se pueden reducir sustancialmente, en algunos casos hasta a la mitad. Las prácticas que reducen las emisiones de óxido nitroso también tienden a aumentar la eficiencia en el uso del nitrógeno y el rendimiento económico de los fertilizantes.
Reducción de la pérdida de N en aguas de escorrentía y suelos erosionados.
La incorporación y/o inyección de fertilizantes que contienen urea y amonio disminuye la volatilización del amoníaco porque un buen contacto con el suelo amortigua el pH y retarda la generación de gas amoníaco a partir de iones de amonio .
Los inhibidores de ureasa bloquean temporalmente la función de la enzima ureasa, manteniendo los fertilizantes a base de urea en la forma de urea no volátil, reduciendo las pérdidas por volatilización cuando estos fertilizantes se aplican en la superficie; estas pérdidas pueden ser significativas en sistemas de labranza de conservación con altos residuos.
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.
El uso de investigaciones locales para determinar las tasas de aplicación de nitrógeno recomendadas debería dar como resultado tasas de N apropiadas.
Las tasas de aplicación de N recomendadas a menudo dependen de una evaluación de las expectativas de rendimiento; estas deben ser realistas y preferiblemente basadas en registros de rendimiento precisos.
Las dosis de N de los fertilizantes deben corregirse para el N que probablemente se mineralice a partir de la materia orgánica del suelo y los residuos de cultivos (especialmente los residuos de leguminosas).
Las dosis de N de los fertilizantes deben permitir la aplicación de N en el estiércol, en el agua de riego y desde la deposición atmosférica.
Las pruebas de suelo previas a la siembra proporcionan información sobre el poder de suministro de N del suelo.
Las pruebas de N a finales de la primavera o antes del revestimiento lateral pueden determinar si se necesita N adicional y cuánto.
Los nuevos procedimientos de análisis y muestreo del suelo, como las pruebas de aminoazúcares, el mapeo de cuadrículas y los sensores en tiempo real, pueden perfeccionar los requisitos de N.
Las pruebas de suelo poscosecha determinan si el manejo de N de la temporada anterior fue apropiado.
Pruebas de cultivos para N
Las pruebas de tejidos vegetales pueden identificar deficiencias de N.
Detectar variaciones en el contenido de clorofila de las plantas facilita las aplicaciones de dosis variables de N durante la temporada.
Las pruebas de nitrato del tallo de maíz posteriores a la capa negra ayudan a determinar si las dosis de N fueron bajas, óptimas o excesivas en el cultivo anterior, de modo que se puedan realizar cambios de manejo en los cultivos siguientes.
Los aplicadores de tasa variable, combinados con un muestreo intensivo de suelo o cultivos, permiten tasas de aplicación más precisas y receptivas. [9]
Momento de N aplicaciones
Aplique N cerca del momento en que los cultivos puedan utilizarlo.
Realice aplicaciones laterales de N cerca del momento de absorción más rápida de N.
Las aplicaciones divididas, que involucran más de una aplicación, permiten el uso eficiente del N aplicado y reducen el riesgo de pérdida de N al medio ambiente.
Formas N, incluidos inhibidores y fertilizantes de liberación lenta o controlada
Los fertilizantes de liberación lenta o controlada retrasan la disponibilidad de nitrógeno para la planta hasta el momento más apropiado para su absorción; el riesgo de pérdida de N por desnitrificación y lixiviación se reduce limitando las concentraciones de nitrato en el suelo.
Los inhibidores de la nitrificación mantienen el N aplicado en forma de amonio durante un período de tiempo más largo, reduciendo así las pérdidas por lixiviación y desnitrificación.
N captura
Ciertas variedades de cultivos pueden extraer N del suelo de manera más eficiente y mejorar la eficiencia en su uso. Está en marcha el mejoramiento de cultivos para una absorción eficiente de N.
La rotación con cultivos de raíces profundas ayuda a capturar los nitratos más profundamente en el perfil del suelo.
Los cultivos de cobertura capturan el nitrógeno residual después de la cosecha y lo reciclan como biomasa vegetal.
Eliminación de restricciones al desarrollo de raíces del subsuelo ; La compactación y la acidez del subsuelo impiden la penetración de las raíces en muchos subsuelos en todo el mundo, lo que promueve la acumulación de concentraciones de nitrato en el subsuelo que son susceptibles a la desnitrificación y la lixiviación cuando las condiciones son adecuadas.
Las buenas prácticas agronómicas, incluidas poblaciones y espaciamientos adecuados de plantas y un buen manejo de malezas y plagas, permiten que los cultivos produzcan grandes sistemas de raíces para optimizar la captura de N y el rendimiento de los cultivos.
Administracion del Agua
labranza de conservación
La labranza de conservación optimiza las condiciones de humedad del suelo que mejoran la eficiencia en el uso del agua; En condiciones de estrés hídrico, esto mejora el rendimiento del cultivo por unidad de N aplicada.
Método y colocación de aplicación de fertilizante N.
En cultivos en camellones, colocar fertilizantes nitrogenados en una banda en los camellones hace que el N sea menos susceptible a la lixiviación.
Los aplicadores de fertilizantes en hileras, como los inyectores, que forman una capa de suelo compactada y una cresta superficial, pueden reducir las pérdidas de N al desviar el flujo de agua.
Una buena gestión del riego puede mejorar la eficiencia en el uso de N
El riego programado basado en estimaciones de la humedad del suelo y las necesidades diarias de los cultivos mejorará tanto el uso del agua como la eficiencia del uso del N.
Los sistemas de riego por aspersión aplican agua de manera más uniforme y en menores cantidades que los sistemas de riego por surcos o por cuenca.
La eficiencia del riego por surcos se puede mejorar ajustando el tiempo establecido, el tamaño del chorro, la longitud del surco, regando cada dos hileras o el uso de válvulas de sobretensión.
El riego y la fertilización en hileras alternas minimizan el contacto del agua con los nutrientes.
La aplicación de fertilizantes N a través de sistemas de riego ( fertirrigación ) facilita el suministro de N cuando la demanda de los cultivos es mayor.
Algunos sistemas de subirrigación reciclan el nitrato lixiviado del perfil del suelo y reducen la pérdida de nitrato en el agua de drenaje.
Un drenaje excesivo puede provocar un rápido flujo de agua y lixiviación de N , pero un drenaje restringido o insuficiente favorece las condiciones anaeróbicas y la desnitrificación .
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 de las necesidades de N de los cultivos. Sin embargo, los modelos (como NLEAP [10] y Adapt-N [11] ) 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 de gestión adaptativas que pueden mejorar la eficiencia en el uso de N y minimizar las pérdidas de N y el impacto ambiental, al tiempo que maximizan la rentabilidad. [12] [9] [13]
Medidas adicionales para minimizar el impacto ambiental
Amortiguadores de conservación
Los amortiguadores atrapan sedimentos que contienen amoníaco y N orgánico.
El nitrato en el flujo subterráneo se reduce mediante la desnitrificación mejorada por fuentes de energía de carbono contenidas en el suelo asociadas con la vegetación amortiguadora.
La vegetación de amortiguación absorbe nitrógeno y otros nutrientes y reduce la pérdida de agua.
Humedales artificiales
Los humedales artificiales ubicados estratégicamente en el paisaje para procesar los efluentes de drenaje reducen las cargas de sedimentos y nitratos en las aguas superficiales.
^ Delgado y Lemunyón. "Gestión de nutrientes". En Enciclopedia de la ciencia del suelo (vol 2). Ed. Ratán Lal. Prensa CRC, 2006. págs. 1157 – 1160.
^ Gestión de nutrientes 4R
^ "La granja digital: cómo las tecnologías de precisión están ayudando a los agricultores a aumentar la rentabilidad y satisfacer la demanda de calorías nutritivas". 24 de junio de 2019.
^ Planificación del manejo de nutrientes: descripción general
^ NRCS. Beltsville, MD. “Planes Integrales de Gestión de Nutrientes”. Hoja de hechos. 2003.
^ NRCS. "Manual de procedimientos de planificación nacional: Borrador de orientación técnica para la planificación integral del manejo de nutrientes". Subparte E, Partes 600.50-600.54 y Subparte F, Parte 600.75. Diciembre de 2000.
^ Manual de nutrición vegetal 4R
^ ab Davis, John (2007). "Eficiencia y gestión del nitrógeno". NRCS del USDA . Consultado el 19 de diciembre de 2017 .
^ ab Basso, Bruno; Dumont, Benjamín; Cammarano, Davide; Pezzuolo, Andrea; Marinello, Francisco; Sartori, Luigi (marzo de 2016). "Beneficios ambientales y económicos de la fertilización con nitrógeno a tasa variable en una zona vulnerable a los nitratos". Ciencia del Medio Ambiente Total . 545–546: 227–235. Código Bib : 2016ScTEn.545..227B. doi :10.1016/j.scitotenv.2015.12.104. hdl : 2268/190376 . PMID 26747986.
^ "Gestión de nutrientes - Nitrógeno | NRCS". www.nrcs.usda.gov . Consultado el 19 de diciembre de 2017 .
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^ Saol, TJ; Palosuo, T.; Kersebaum, KC; Nendel, C.; Ángulo, C.; Ewert, F.; Bindi, M.; Calanca, P.; Klein, T.; Moriondo, M.; Ferrise, R.; Olesen, JE; Patil, RH; Ruget, F.; TAKÁČ, J.; Hlavinka, P.; Trnka, M.; RÖTTER, RP (22 de diciembre de 2015). "Comparación del rendimiento de 11 modelos de simulación de cultivos para predecir la respuesta del rendimiento a la fertilización con nitrógeno" (PDF) . La Revista de Ciencias Agrícolas . 154 (7): 1218-1240. doi :10.1017/S0021859615001124. S2CID 86879469.
^ Cantero-Martínez, Carlos; Plaza-Bonilla, Daniel; Angás, Pedro; Álvaro-Fuentes, Jorge (septiembre de 2016). "Mejores prácticas de gestión de labranza y fertilización nitrogenada en condiciones de secano mediterráneo: combinación de enfoques de campo y de modelización". Revista Europea de Agronomía . 79 : 119-130. doi :10.1016/j.eja.2016.06.010. hdl : 10459.1/62534 .
enlaces externos
EPA de EE. UU. - Operaciones de alimentación animal: requisitos de permisos federales de agua para AFO
Manejo de nutrientes del estiércol de la Iniciativa Nacional eXtension (EE. UU.)
