NOTA TÉCNICA

Materia seca nodular y nitrógeno acumulado en el cultivo de soja en función de la disponibilidad de agua y azufre, y del sistema de labranza

Pablo Cicore¹, Hernán Sainz Rozas², Hernán Echeverría^1,2 & Pablo Barbieri³

¹Facultad de Ciencias Agrarias UNMDP, ²EEA INTA Balcarce, ³Becario de CONICET, C.C. 276, (7620) Balcarce, Argentina. E-mail: pablocicore@hotmail.com

Recibido: 04/03/05
Aceptado: 16/12/05

RESUMEN

La material seca nodular (MSN) y el nitrógeno acumulado (N-acum.) en el cultivo de soja fueron evaluados en función del sistema de labranza [siembra directa (SD) y labranza convencional (LC)] y la disponibilidad de azufre (S). Para ello, se realizaron en Balcarce durante la campaña 2002-03 dos experimentos, uno conducido bajo riego (Ri) y otro en secano (Se). La MSN determinada en R5 no fue afectada por la aplicación de S (P>0.10), sin embargo fue mayor bajo SD en Se (P<0,05). Bajo Ri la MSN fue mayor en SD que en LC, siendo dichas diferencias no significativas. El N-acum no fue afectado por la fertilización azufrada y bajo condiciones de Se fue significativamente mayor en LC (P<0,05). El N-acum se relacionó positivamente con la MSN, sin embargo el r² fue bajo (36%) sugiriendo que no es en único factor involucrado en la regulación de la fijación biológica del nitrógeno.

Palabras clave. Soja; Fijación biológica de nitrógeno; Nodulación; Sistema de labranza; Agua; Azufre.

Nodular dry matter and accumulated nitrogen in soybean as a function of water and sulfur availability and tillage system

ABSTRACT

Nodular dry matter (NDM) and accumulated nitrogen (AN) in a soybean crop were evaluated as a function of tillage system [no-tillage (NT) and conventional tillage(CT)] and sulfur (S) availability in two experiments carried out under irrigation (Ri) and rainfed conditions (Se). The experiment was carried out at Balcarce in the 2002-2003 growing season. The NDM, determined at R5 stage, was not affected by S fertilization (P>0.10) but was higher under NT in Se (P< 0.05). Under Ri NDM was higher under NT but this difference was not significant. The AN was not affected by S fertilization, and under rainfed conditions, it was significantly lower (P<0.05) under CT. The AN was positively related with NDM but the r² value was low (36%), suggesting that NDM was not the only factor regulating biological N₂-fixation.

Key words. Soybean; Biological N₂-fixationM; Nodulation; Tillage system; Water; Sulfur.

Introducción

En ausencia de otras limitaciones, el rendimiento del cultivo de soja es función directa del nitrógeno (N) acumulado en su biomasa aérea (Venturi & Amaducci, 1984). Entre el 25 y el 84 % del mismo puede ser aportado a través de la fijación biológica de nitrógeno (FBN) de acuerdo a las condiciones edafo-climáticas en las que se desarrolle el cultivo (Buttery et al., 1992). La disponibilidad de N, azufre (S) y agua afectan la FBN. La magnitud de dicho proceso disminuye cuando el cultivo es expuesto a ambientes con elevada disponibilidad de N-NO₃- (Imsande, 1989) y aumenta ante el aporte de S, en suelos con deficiencias de dicho nutriente debido al incremento en el número y peso de nódulos (Scherer & Lange, 1996; Diaz-Zorita & Fernandez Canigia, 1998). Por otra parte, se ha reportado disminución en la FBN cuando el contenido de humedad del suelo es menor al 50 % del agua útil (Serraj et al., 1999).

En analogía con el N, la mayor reserva de S en el suelo se halla en la materia orgánica (MO) y es mineralizado a formas inorgánicas disponibles (SO₄^-2) por la acción de la biomasa microbiana (Havlin et al., 1999). En el sudeste bonaerense, la intensificación de la agricultura con labranza de tipo convencional ha provocado una reducción de los contenidos de MO (Sttudert & Echeverría, 2000) y, por consiguiente, es factible que se desarrollen deficiencias de S (Echeverría, 2002).

En el sudeste Bonaerense, el área sembrada con soja bajo siembra directa (SD) se ha incrementado en los últimos años. En comparación con la labranza convencional (LC), la SD incrementa la disponibilidad de agua (Dominguez et al., 2001) y disminuye la disponibilidad de N (Crespo et al., 2001). Dada la analogía existente entre los factores que afectan la mineralización de N y S (Tabatabai & Al-Khafaji, 1980) se ha reportado que la adopción de la labranza reducida provoca una menor disponibilidad de S (Grant et al., 2004). En consecuencia, es factible que en suelos bajo SD, se generen condiciones predisponentes a deficiencias de S, principalmente en suelos con prolongada historia agrícola.

La FBN representa un ahorro importante de N del suelo. La misma depende de la materia seca nodular (MSN) y de la eficiencia de la cepa bacteriana utilizada. No obstante, hasta el momento no se han realizado experiencias en el sudeste bonaerense tendientes a evaluar el comportamiento de la MSN, y del N acumulado por el cultivo en función del sistema de labranza, disponibilidad de agua y de S. Por lo tanto, se hipotetiza que la MSN y la acumulación de N, es mayor cuando el cultivo de soja es realizado bajo SD, fertilizado con S y en condiciones hídricas no limitantes.

Materiales y métodos

Durante la campaña 2000-03 se realizó un experimento bajo riego (Ri) y otro en secano (Se) en la EEA INTA Balcarce (37º 45' S; 58º 18' W; 130 msnm), sobre un complejo de suelo formado por un Argiudol Típico y un Paleudol Petrocalcico con más de 20 años de historia agrícola. Dicho complejo presenta un horizonte superficial (0-20 cm) con textura franca, pH de 5,9; contenido de materia orgánica (MO) de 51,0 g kg^-1 y de N-NO₃-, sulfatos (S-SO₄^2-) y fósforo (P) disponible de 12,3; 9,3 y 20,5 mg kg^-1, respectivamente.

El diseño experimental de los ensayos fue en bloques completos aleatorizados con tres repeticiones y un arreglo de tratamientos en parcelas sub-divididas. La parcela principal consistió en dos sistemas de labranza (LC y SD) y la subparcelas consistieron en la aplicación de P y P+S. El P fue aplicado al voleo en forma de fosfato diamónico (18-46-0) y la dosis fueron 20 y 30 kg de P ha^-1 en Se y Ri, respectivamente. El S también fue aplicado al voleo al momento de la siembra en forma de SO₄Ca y la dosis fueron de 10 y 15 kg S ha^-1 para Se y Ri, respectivamente. Cada unidad experimental (UE) de los ensayos tuvo una superficie de 61,25 m² (14 surcos de ancho por 12,5 m de largo) y en todos los casos, el antecesor del cultivo fue maíz con los mismos niveles de fertilización con P y S más el agregado de N. El experimento bajo Ri recibió el aporte de 20, 70 y 45 mm de agua por aspersión en diciembre, enero y febrero, respectivamente.

Para caracterizar la disponibilidad de agua durante el ciclo del cultivo se tomaron datos de precipitación y evapotraspiración potencial (ETP) de la estación meteorológica del INTA Balcarce. Se utilizaron los aportes por precipitaciones, riego y la evapotranspiración máxima, calculada con los coeficientes de cultivo reportados por Della Maggiora et al. (2002). Se determinó el contenido de agua en suelo al momento de la siembra hasta 80 cm de profundidad y se calculó el contenido de agua en el mismo teniendo en cuenta las precipitaciones, riego y la evapotranspiración real, variable que surge del modelo de balance hídrico propuesto por Della Maggiora et al. (2003), considerando un valor de agua útil de 1,8 mm cm^-1 de suelo.

La siembra del cultivo se efectuó el 1/11/2002 y se utilizó una variedad de GIII adaptada a la zona y correctamente inoculada. La densidad de siembra fue de 18 semillas por metro lineal, el distanciamiento entre hileras de 35 cm y las malezas e insectos fueron controlados adecuadamente. En R5 (Fher & Caviness, 1977) se determinó la MSN para lo cual se descalzaron 10 plantas por UE, al momento del muestreo el suelo se encontraba con humedad cercana a capacidad de campo. Las muestras fueron lavadas con agua y se retiraron los nódulos, luego los mismos se colocaron en estufa a 60° C hasta peso constante (N. González, comunicación personal). En madurez fisiológica se determinó el rendimiento y la concentración de N reducido en grano (Nelson & Sommers, 1973). Al producto entre estas variables se lo dividió por el índice de cosecha de dicho nutriente reportado por Andrade et al. (2002), para obtener el N acumulado (N-acum).

Se realizaron análisis de varianza para todas las variables consideradas, utilizando el programa Statistical Análysis System (SAS, SAS Institute Inc., 1985).

Resultados y discusión

El perfil del suelo se mantuvo con valores superiores al 40 % del agua disponible hasta los 50 días después de la siembra (Fig. 1). No obstante, la falta de precipitaciones desde mediados de noviembre a fin de diciembre determinó, en el experimento en Se, un déficit de 44 y 77 mm para el período previo a R1 y crítico (R4-R6.5), respectivamente (Fig. 1). En cambio, en el experimento Ri solo se determinó un déficit de 24 mm durante el período vegetativo (Fig. 1).

El rendimiento promedio fue de 3.423 y 2.927 kg ha^-1 para el experimento Ri y Se, respectivamente, y no fue afectado significativamente por el agregado de S (Cicore et al., 2005). Al igual que con el rendimiento, la MSN en R5 tampoco fue afectada significativamente por el agregado de dicho nutriente en ambos experimentos (Tabla 1). Esto podría ser atribuido al aporte de S mediante el proceso de mineralización, dado los elevados contenidos de MO determinados en ambos experimentos y a la disponibilidad de S-SO₄^-2 inicial, valor cercano al umbral de respuesta a S (Ankerman & Lange, 1998). Por el contrario, Díaz-Zorita & Fernández Canigia (1998), reportaron aumentos en el número de nódulos en respuesta al agregado de S en suelos con bajos contenidos de MO de la denominada Pampa Arenosa. En el experimento Se se determinó efecto de las labranzas sobre la MSN, dado que la misma fue 85 mayor en SD respecto de LC. En el experimento Ri la MSN fue mayor en SD (43%), pero esta diferencia no alcanzó a ser significativa (Tabla 1). Este comportamiento sería atribuido al mayor contenido de humedad del suelo, menor mineralización neta de N y mayor desnitrificación del suelo bajo SD, los que determinan menores niveles de N-NO₃-, coincidiendo con lo reportado por Peoples et al. (2001). En línea con esto, se determinó una relación lineal e inversa entre la MSN y el contenido de N-NO₃- hasta los 20 cm al momento de la siembra, explicando dicha variable el 50% de la variación de la MSN (Fig. 2). La relación entre MSN y concentración de N-NO₃-, indica que cuando la disponibilidad de N en el suelo es elevada la planta utiliza dicha fuente debido al elevado costo energético de la FBN (Imsande, 1989). Debido a que la FBN puede estimarse a través de la MSN (Herridge et al., 1990) el balance de N del suelo podría resultar menos negativo bajo SD que bajo LC.

Si bien no son comparables estadísticamente, el experimento Ri mostró mayor MSN que el experimento Se (65 %) (Tabla 1), indicando los efectos positivos de la mayor disponibilidad hídrica sobre la FBN, como lo reporta Serraj et al. (1999). La combinación Ri-SD-P+S produjo la mayor MSN (Tabla 1). Esto podría ser atribuido a que actuaron sinergicamente, la mejor condición hídrica en estadios reproductivos debida al Ri, la menor disponibilidad de N-NO₃- conjuntamente con la mejor condición hídrica del suelo en los primeros estadios de crecimiento bajo SD y la fertilización azufrada. Sin embargo, en el experimento Se y bajo LC el aporte de S no aumentó la MSN (Tabla 1), lo que se explicaría por una mayor disponibilidad de N-NO₃- y menor disponibilidad de agua para dichas condiciones, variables con gran influencia sobre MSN.

En Se, el tratamiento bajo LC mostró un N-acum en R7 significativamente menor respecto a SD, mientras que bajo Ri no se detectaron diferencias entre sistemas de labranza (Tabla 1). Los menores valores de N-acum determinados en Se y LC serían consecuencia de la menor FBN, debido a la menor disponibilidad hídrica (Serraj et al., 1999) y mayor disponibilidad de nitratos en estas condiciones, efecto que se reflejó en la menor MSN (Tabla 1).

El N-acum en R7 se relacionó con la MSN en R5 (r²= 0,36) (Fig. 3), siendo el grado de asociación entre dichas variables inferior al reportado por Montero et al. (2001). Esta diferencia podría ser atribuida a que dichos autores trabajaron en condiciones de invernáculo y sin estrés hídrico. En la Figura 3 se observa que en condiciones de Se los tratamientos bajo SD produjeron mayor MSN y N-acum que en LC, lo que indica que los tratamientos bajo SD en Se habrían tenido mejores condiciones edáficas para un adecuado establecimiento y funcionalidad del sistema simbiótico. En cultivos de maíz en floración, Domínguez et al. (2001) reportaron una mayor disponibilidad de agua en el suelo bajo SD que en LC. En la Figura 3 se observa que el N-acum fue superior en el experimento Ri que en el experimento Se para similar valor de MSN. Esto indicaría que el estrés hídrico también afectó la eficiencia de la FBN.

En conclusión, para las condiciones de esta experiencia la MSN fue mayor en el experimento bajo Ri y en los tratamientos bajo SD. A pesar de que se observaron tendencias de mayor MSN por efecto del agregado de S, dichas diferencias no fueron significativas. La MSN se asoció positivamente con el N-acum y fue menor bajo LC, principalmente cuando el cultivo fue realizado en condiciones de secano.

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