Balance De N En Trigo

INTA – Estación Experimental Agropecuaria Rafaela.
INFORMACION TECNICA DE TRIGO CAMPAÑA 2006
Publicación Miscelánea Nº 105

BALANCE DE NITRÓGENO EN CULTIVOS DE TRIGO

ALVAREZ, Roberto

Facultad de Agronomía-Universidad de Buenos Aires
E-mail: ralvarez@agro.uba.ar

Componentes y flujos de nitrógeno en un
agrosistema

El nitrógeno se encuentra en un Las entradas más importantes son: la
agrosistema en varios compartimientos, fijación biológica de nitrógeno, la
principalmente la planta, los residuos fertilización y el ingreso por lluvia. Las
vegetales, el nitrógeno mineral y la materia salidas de mayor magnitud son la exportación,
orgánica humificada (Figura 1), representando la volatilización, la desnitrificación y la
este último componente un 95-98 % del total. lixiviación. Los procesos de reciclado
Existen flujos de nitrógeno entre estos principales son el aporte de nitrógeno como
componentes y también con el medio fuera restos de la planta al componente residuos, la
del agrosistema. Estos flujos representan descomposición de residuos, la humificación,
entradas y salidas de nitrógeno al mismo y la absorción y la inmovilización.
procesos de reciclado interno.

Figura 1. Diagrama representativo del ciclo de nitrógeno en un agrosistema.

23

La computación de las entradas y salidas fertilización) – (N volatilización + N
de nitrógeno al agrosistema constituye el desnitrificación + N lixiviación)
balance de nitrógeno del mismo. Este puede
plantearse así: De esta ecuación se despeja el
requerimiento de fertilizante para cubrir la
Balance N agrosistema = (N fijado + N lluvia demanda del cultivo para un rendimiento
+ N fertilizante) – (N exportado + N esperado.
volatilizado + N desnitrificado + N lixiviado)

El cálculo de este balance permite estimar
si el agrosistema tiende a ganar o perder
nitrógeno en el tiempo. Alternativamente Absorción y extracción por cultivo
puede plantearse el balance de nitrógeno para
cualquiera de los componentes del agrosistema La absorción por cultivo se estima como el
por separado. Para el componente de nitrógeno producto del rendimiento esperado por el
mineral, el balance que comúnmente se usa requerimiento de nitrógeno para formar una
como base en el diseño de estrategias de unidad de grano (coeficiente b). El
fertilización (Alvarez 2005) se puede plantear requerimiento de nitrógeno del cultivo por
como: unidad de grano depende a su vez de la
relación paja/grano y de la concentración de
N absorbido + N residual = (N inicial + N nitrógeno en los tejidos (Tabla 1).
descomposición + N mineralización + N

Tabla 1. Rangos medios de concentración de nitrógeno en grano y paja, coeficiente de requerimiento
de nitrógeno (coef. b) y eficiencia fisiológica máxima de cultivos de trigo, calculados en base a
materia seca. Elaborado con datos de Alvarez (1999), Alvarez et al. (2004b) y García (1999).

Nitrógeno (%) Indice de cosecha Coef. b E. fisiológica
Grano Paja (Grano/biomasa aérea) (kg N/t grano) (kg grano/kg N)

2,0-2,5 0,5-1,0 0,30- 0,40 30-35 33

24


Durante las fases iniciales del proceso de finalmente a un plateau. En trigo al momento
crecimiento, la producción de biomasa y la de la floración se ha absorbido alrededor de un
absorción de nitrógeno son lentas (Figura 2), 90 % de la cantidad máxima de nitrógeno que
para pasar luego a una fase exponencial de acumula el cultivo.
acumulación de biomasa y nitrógeno, y llegar

100
N absorbido (% del total)

Trigo
80

60

40
Floración
20

0
0 25 50 75 100
Ciclo (%)
Figura 2, Evolución relativa del nitrógeno absorbido en la biomasa aérea de cultivos de trigo en el
Sudeste Bonaerense. Elaborado con datos de Falotico et al. (1999), Melaj et al. (1998) y Videla et al.
(1996).

El rendimiento de los cultivos no es función biomasa y mayor absorción de nitrógeno son
lineal del nitrógeno absorbido sino de tipo menos eficientes en producir grano. En
curvilíneo (Figura 3). Las plantas son menos consecuencia el coeficiente b, que representa
eficientes en transformar nitrógeno absorbido la cantidad de nitrógeno que debe absorber un
en grano a mayores niveles de absorción. La cultivo para formar una tonelada de grano,
pendiente de los ajustes entre rendimiento y crece al ser mayor la absorción de nitrógeno
nitrógeno absorbido se denomina eficiencia (Figura 4). Estos fenómenos hacen que en
fisiológica del cultivo y representa la cantidad general cultivos con mayor producción de
de grano producida por unidad de nitrógeno biomasa, nitrógeno absorbido y rendimiento
absorbida. Cultivos con mayor producción de tengan mayores coeficientes b.

25


8000
Trigo

Rendimiento (kg/ha)
6000

4000

2000
y = -0,036 x2 + 24 x + 1500
R2 = 0,37
0
0 100 200 300 400
N absorbido (kg/ha)

Figura 3. Relación entre el rendimiento de cultivos de trigo (14 % agua) en la Pampa Ondulada y la
absorción de nitrógeno. Elaborado con datos de Alvarez et al. (2004b).

80
y = 2,0 x0,58
Coeficiente b (kg N/t grano)

R2 = 0,52
60

40

20

Trigo
0
0 100 200 300 400
N absorbido (kg/ha)

Figura 4. Relación entre el coeficiente de requerimiento de nitrógeno (b) y el nitrógeno absorbido
por cultivos de trigo en la Pampa Ondulada. Elaborado con datos propios.

26

Paralelamente, en el suelo, la cantidad de no fertilizadas. En situaciones fertilizadas es
nitrógeno aumenta desde la siembra hasta que esperable una evolución similar del contenido
comienza la fase exponencial de absorción, de nitrógeno mineral pero con la aparición de
,
debido a que se mineraliza más nitrógeno cantidades importantes de amonio luego de la
orgánico que el que es absorbido, para luego fertilización, las que decrecen a valores
decrecer marcadamente (Figura 5). El normales en unas semanas por nitrificación y
promedio de varios estudios realizados en la absorción (Videla et al. 1996). Esto permite
Pampa Ondulada indica que a cosecha se hacer una estimación del nitrógeno residual a
encuentra en el suelo alrededor de un 25 % del cosecha para usar en la ecuación de balance.
nitrógeno que había a la siembra en situaciones

1.0
Trigo
Nitratos (max. = 1)

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0
J J A S O N D
Mes

Figura 5. Evolución relativa del contenido de nitratos en el suelo durante el ciclo de cultivos de trigo no
fertilizados en la Pampa Ondulada. Al valor máximo de cada serie de datos se asignó el valor 1 y se
expresaron los demás valores en forma relativa al máximo. Elaborado con datos de Bonel et al. (1972),
Barneix et al. (1986) y Giambiagi (1969).

Estimación del nitrógeno mineral en el
perfil del suelo

La forma mas común de nitrógeno mineral concentración de nitratos decrece
en el suelo es el nitrato. Los nitratos aproximadamente al 50 % cada 20 cm de
generalmente están estratificados en el perfil, profundidad en los primeros 60 cm del suelo.
siendo mayor la concentración en la superficie Puede mejorarse esta estimación usando
del suelo (Figura 6). Como promedio de una funciones que relacionan la concentración de
gran cantidad de situaciones en la Pampa nitrógeno mineral en superficie con la
Ondulada y Arenosa se puede estimar que la concentración el estrato 0-60 cm (Figura 7).

27


Nitratos (0-20 cm =100)
0 25 50 75 100

0-20

Profundidad (cm)
20-40

40-60

60-80

80-100 Trigo Maíz

Figura 6. Distribución relativa del contenido de nitratos en profundidad a la siembra de trigo y maíz
en la Pampa Ondulada y Arenosa. Elaborado con datos de Barberis et al. (1983a), Barberis et al.
(1985), Hansen et al. (1984) y datos propios.

50 50
y = 0,65 x
N-nitratos+amonio 0-60 cm (ppm)

y = 0,69 x
2
N-nitratos 0-60 cm (ppm)

2
R = 0,84 R = 0,96
40 40

30 30

20 20

10 10
A B

0 0
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50

N-nitratos 0-20 cm (ppm) N-nitratos+amonio 0-30 cm (ppm)

Figura 7. Relaciones entre los contenidos de nitrógeno mineral en el estrato superficial del suelo y en el estrato
0-60 cm. A: Pampa Arenosa y Ondulada. Elaborado con datos de Barberis et al. (1983 a,b).B: Pampa
Ondulada. Elaborado con datos de Alvarez et al.(2001).

28


Si bien en situaciones particulares pueden Este proceso puede representar una pérdida
encontrarse perfiles diferentes de distribución significativa de nitrógeno cuando se aplican
de nitratos, especialmente luego de fuertes fertilizantes amoniacales de reacción inicial
lluvias donde puede ser mayor la fuertemente alcalina como la urea. Por el
concentración en profundidad que en contrario es esperable que las pérdidas sean
superficie, esto no es lo mas común. Esto nulas con fertilizantes nitratados. La
permite una estimación de la concentración de volatilización es mayor al incrementarse la
nitratos de 0 a 60 cm, dato requerido por dosis de fertilizante, cuando éste no es
muchos modelos de recomendación de incorporado y cuanto mayor es la temperatura
fertilización, disponiendo solo del dato de la al momento de aplicar el fertilizante.
concentración de 0 a 20 cm para el diagnóstico El promedio de varios trabajos generados
de la fertilidad edáfica. en la Región Pampeana para cultivos de trigo
indica que las pérdidas de nitrógeno son en
general bajas, con valores de 1 a 6 % del
nitrógeno de la urea agregada (Abascal et al.
2004, Fontanetto et al. 2001, Videla 1994,
Zubillaga et al. 1998). Las pérdidas son
Pérdidas de nitrogeno mayores diferidas que a la siembra, debido al
efecto de la temperatura ambiente sobre el
La desnitrificación es el proceso por el cual proceso.
el nitrógeno de los nitratos es reducido a La lixiviación es la pérdida de nitrógeno en
nitrógeno molecular u óxidos de nitrógeno, la solución del suelo que se mueve por
que se emiten del suelo a la atmósfera. Este gravedad por debajo de la profundidad de
proceso se produce en condiciones de absorción de los cultivos. Este proceso es mas
anaerobiosis cuando algunos microorganismos importante en suelos arenosos, cuando hay alta
utilizan el oxígeno del nitrato para respirar. En concentración de nitratos en la solución del
suelos bien drenados la desnitrificación no es suelo y alta humedad, lo que determina que al
una vía importante de pérdida de nitrógeno producirse precipitaciones intensas el agua se
excepto cuando se generan condiciones de alto mueva verticalmente en el perfil llevando con
contenido de agua en el suelo (Sainz Rozas et ella los nitratos. En general los pocos trabajos
al. 2001, 2004). Estos eventos se producen donde se ha estimado o medido lixiviación en
después de intensas precipitaciones o en sitios cultivos de trigo en la Región Pampean indican
inundables. La revisión de los trabajos que ésta es muy baja con valores de 1 % del -3
realizados localmente indica que esta vía de nitrógeno agregado por fertilización (Alvarez
pérdida de nitrógeno no es importante en trigo 1999, Alvarez et al. 2004a, Gonzalez
emitiéndose a la atmósfera en promedio 1.5- Montaner et al. 1991).
2.0 % del fertilizante nitrogenado aplicado En la porción húmeda de la Región
(Picone y Videla 1998, Picone et al. 1997). Pampeana se han realizado varios
La volatilización es el proceso por el cual el experimentos de recuperación de nitrógeno de
amonio en el suelo pasa a amoníaco gaseoso. fertilizante marcado con 15N en trigo (Figura
8). Determinando en madurez la cantidad de

29


nitrógeno del fertilizante presente en el sistema el aprox. 80 y 100 % del nitrógeno estaba en el
suelo - planta en cultivos de trigo hasta agrosistema, en promedio aproximadamente
40-60 cm de profundidad se encontró que entre un 90 %. Esto confirma que las pérdidas de
nitrógeno son en general bajas.

100
N fertilizante recuperado (%)

80

60

40

20
15

0
LC LC LC LC SD
Balcarce Paraná Pergamino Bs. As. Bs. As.

Figura 8. Recuperación de nitrógeno de fertilizante marcado en suelo+planta aplicado a cultivos de trigo a la
siembra en distintas localidades de la Región Pampeana para dosis de 80 a 100 kg N/ha. LC: labranza
convencional, SD: siembra directa. Elaborado con datos de Alvarez et al. (2004a) y Echeverría y Videla
(1998).

Liberación de nitrógeno por residuos en
descomposición magnitud del proceso (> 10 kg N/ha) en solo 5
% de los casos (Alvarez et al. 2004b). En
Los residuos del cultivo antecesor cuando general los residuos, tanto de antecesor soja
se descomponen pueden liberar nitrógeno o, en como maíz, liberan nitrógeno, con un rango de
algunos casos, inmovilizarlo. Estos procesos se liberación de 0 a 65 kg N/ha y un promedio de
han estudiado en la Pampa Ondulada, 16 kg N/ha. Este promedio es similar
determinándose que prevalece la liberación a independientemente que el antecesor sea soja o
la inmovilización durante el ciclo del cultivo maíz. Los residuos de soja tienen un porcentaje
de trigo. de nitrógeno mayor al maíz (1,22 vs. 0,90 %) y
En trigo solo en un 10 % de los casos liberan más nitrógeno por tonelada de
estudiados se determinó inmovilización de residuos, pero con maíz la masa de residuos es
nitrógeno en los residuos, siendo significativa mayor (11,2 vs 7,5 t MS/ha) y los dos factores
desde el punto de vista agronómico la se compensan.
30


Mineralización de nitrógeno orgánico

La mineralización de nitrógeno desde la coeficientes de mineralización del nitrógeno de
materia orgánica humificada es un proceso la materia orgánica humificada en base
muy importante de aporte de nitrógeno a los mensual, los que están asociados a la
cultivos. Considerando que la mineralización temperatura del suelo (Figura 9). Sumando los
de nitrógeno sigue la misma evolución que la coeficientes de mineralización mensuales, se
de carbono, ya que en pruebas de laboratorio tiene que en el período siembra-fin de
se ha observado una muy estrecha correlación floración de trigo (en el que se absorbe casi
entre ambas (R2 > 0,90) en suelos pampeanos todo el nitrógeno del cultivo), se mineraliza
(Alvarez 1999), se ha estimado la un 0,8 % del nitrógeno del estrato 0-30 cm del
mineralización de nitrógeno a campo sobre la suelo y en el período macollaje-fin de
base de la de carbono. Así han sido estimados floración un 0,6 %.

1,2
Coeficiente de mineralización (%)

0,9

0,6

0,3

0
J A S O N D E F M A M J
Mes

Figura 9. Coeficientes de mineralización mensual (porcentaje del nitrógeno mineralizado por mes) del
nitrógeno orgánico de los primeros 30 cm de suelos de Pergamino. Elaborado con datos de Alvarez (1999).

31


Importancia de las fuentes orgánicas de orgánicos aportan durante el ciclo en promedio
nitrógeno en la nutrición de los cultivos 50 kg N/ha, que sumados al nitrógeno mineral
inicial generado durante el barbecho
En cultivos de trigo en la Pampa Ondulada representan un 50 % del nitrógeno absorbido
se ha establecido la importancia relativa de las por el cultivo. El resto proviene del aporte por
distintas fuentes de nitrógeno en la nutrición fertilización.
de los cultivos (Figura 10). Los componentes

N exportado
83
N mineral suelo
53

N absorbido
N fertilizante
175
100

N residuos
16
N residual
28
N humus
34

Figura 10. Esquema representativo del tamaño de los componentes de nitrógeno disponible para cultivos de
trigo y su grado de aprovechamiento en la Pampa Ondulada. Elaborado con datos propios como promedio de
58 situaciones con rendimiento medio de 4360 kg/ha (14 % agua).

En escenarios no fertilizados, los suelos de suelos no pueden generar todo el nitrógeno que
la Pampa Ondulada pueden aportar nitrógeno requieren los cultivos. Solo en algunos casos,
para cubrir los requerimientos de cultivos de en sitios con muy alta capacidad de
bajo y mediano rendimiento pero no de altos mineralización, pueden lograrse rendimientos
rendimientos. Pueden producirse unos 3500 más altos que los indicados sin fertilización
kg/ha de trigo sin fertilización, pero por nitrogenada.
encima de esos rendimientos la mayoría de los

32

Modelo de balance para la fertilización
nitrogenada
De esta expresión se despeja la dosis de
El modelo de balance puede plantearse de nitrógeno necesaria para un rendimiento
manera simplificada utilizando un coeficiente objetivo:
de eficiencia (eficiencia de recuperación) que
considere las pérdidas de nitrógeno del N fertilizante = (N absorbido/Eficiencia) – (N
agrosistema y el nitrógeno residual que queda inicial + N descomposición + N
sin absorber a cosecha: mineralización)

N absorbido/Eficiencia = N inicial + N Los valores de eficiencia de recuperación más
fertilizante + N descomposición + N lógicos para aplicar a cultivos de trigo en la
mineralización Región Pampeana rondan 0-8-0.9.

Referencias
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