Manejo eficiente de nutrientes en el cultivo del maíz en Colombia

Texto completo

(1)23270. p.

(2) DOCO. Manejo Eficiente de Nutrientes en el Cultivo del MaIz en Colombia.

(3) Diagramacion, Impresión y Encuadernación: FORTECO S.A. PBX: 2245099, Bogota, D.C. Colombia Impreso en Colombia Printed in Colombia.

(4) PRESENTACION Para Ia Federación Nacional de Cultivadores de Cereales y Leguminosas - FENALCE es muy placentero entregar al pals los resultados de Ia investigación sobre Manejo Eficiente de Nutrientes en el Cultivo de Maiz en Colombia. Este libro Ilega en un momento importante para Ia producción de malz. La dependencia de los precios internacionales y Ia tasa de cambio en Ia formación del precio interno, nos obliga a ser cada dIa mas eficientes y racionales en el uso de los insumos agrlcolas, de lo contra rio no podremos ser competitivos. La fertilización se constituye en un factor deteminante en el aumento de los rendimientos en el cultivo del malz. Las recomendaciones técnicas, están basadas en investigaciones de campo en nutrición y manejo eficiente y sostenible del suelo, desarrolladas en las principales zonas productoras de maiz en Colombia. Este trabajo fue liderado por el Ingeniero Agrónomo MSc, Juan Pablo Garcia Montealegre, acompanado por un grupo de once profesionales que hacen parte del Departamento Técnico con que FENALCE desarrolla sus actividades de lnvestigación y Transferencia de Tecnologia a nivel nacional, con la financiaciOn del FONDO DE FOMENTO CEREALISTA el cual se nutre con los recursos que los agricultores aportan a través de Ia CUOTA DE FOMENTO CEREALISTA. La investigacián aplicada se constituye en una metodologia importante en el desarrollo de la ciencia y Ia tecnologia apropiada para impulsar Ia producciOn agricola, respondiendo a los lineamientos de los programas misionales de FENALCE, enfocados a Ia modernización de Ia produccción del sector cerealista. El deseo de FENALCE es que esta obra se convierta en un material de consulta para Ia toma de decisiones de técnicos y agricultores en Ia producción de maiz.. NAPOLEON VIVEROS ARCINIEGAS Gerente General. 0 C LL-. -.

(5) I. I.

(6) AGRADECIMPENTOS El autor expresa sus més profundos agradecimientos a: Dr. Napoleon Viveros por todo su apoyo. Dr. Fabio Polania y al Ingeniero Carlos Molina por sus enseñanzas y soporte. A los ingenieros: Gustavo Lemos, Hernando Sabogal, Carlos Fernando Peluha, Hugo Delgado, Pluvio Otero, José Gabriel Ospina, Manuel Alberto Ortega, Gelder Cisneros, David Iriarte, Jesi.'is Muriel y Henrry Vanegas, quienes ejecutaron Ia valiosa labor de campo. LL. A Marcela Cárdenas quien ayudó en correcciones de estilo y diseño. A Alexandra Gaitàn, Herman Mantilla, Fredy Riveros y todo el personal de FENALCE quienes apoyaron administrativamente el proyecto. Al Fondo Nacional Cerealista por su apoyo financiero para Ia ejecuciOn del proyecto. A Ia empresa MonOmeros que suministrá parte de los fertilizantes utilizados en Ia ejecución de los ensayos de campo. A todos aquellos que de uno u otra manera facilitaron el desarrollo de esta investigación.. -.

(7)

(8) INDICE. 3. PRESENTACION AGRADECIMIENTOS. 5. 1NDICE. 7 9. 1. INTRODUCCION 2. CONOCER Y SABER COMO USAR LOS SUELOS 3.. 4.. S.. 10. ELEMENTOS ESENCIALES PARA LA NUTRICION DEL CULTIVO DEL MA1Z. 11. 3.1. 12. NITROGENO. 3.2. FOSFORO. 18. 3.3. POTASIO. 21. 3.4. CALCIO. 23. 3.5. MAGNESIO. 24. 3.6. AZUFRE. 25. MICRONUTRIENTES. 27. 4.1. BORO. 27. 4.2. COBRE. 29. 4.3. HIERRO. 30. 4.4. MANGANESO. 31. 4.5. ZINC. 32. PLAN IFICACION EN LA NUTRICION DEL CULTIVO DEL MAIZ 5.1.. 5.2. MANEJO DE NUTRICION FOR SITIO ESPECIFICO EN EL CULTIVO DE MAIZ. 34 35. 5.1.1. Estimación del suplemento nativo de nutrientes por sitio-especIfico en el cultivo del maiz: punto de partida hacia Ia nutricián.. 35. 5.1.2. Establecimiento de Ia meta de rendimiento.. 41. 5.1.3. Determinación del aporte de nutrientes provenientes del suelo. 41. CUANDO, APLICAR LOS NUTRIENTES 5.2.1. 50. Efecto del fraccionamiento de nitrógeno en Ia productividad yen Ia eficiencia agronómica de macro nutrientes en maIz. 50. 5.2.2. Determinación del indice de verdor de diferentes hibridos de maiz. 59. 5.2.3. Efecto de dos fuentes de nitrógeno amoniacal y el. LL. fraccionamiento de nitrágeno en Ia productividad yen Ia eficiencia agronómica de nitrOgeno en maiz. 6.. 85. 5.2.4. Efecto del fraccionamiento y Ia fuente de nitrógreno en Ia producción del cultivo del maIz. 87. 5.2.5. Efecto del fraccionamiento de potasio en el rendimiento del maIz. 90. 5.2.6. Efecto de Ia adición de Azufre, Magnesio y Zinc en Ia productividad del cultivo del maiz en ocho regiones Colombianas. 94. 5.3. CUANTO NUTRIENTE DEBO APLICAR. 101. 5.4. COMO APLICAR LOS NUTRIENTES. 109. ENSAYOSDEMANEJOAGRONOMICO. U C. 112.

(9) 6.1. EFECTO DE LA TRIPLE INTERACCION DENSIDAD POR NITROGENO POR POTASIO EN LA PRODUCTIVIDAD DEL MA1Z (HIBRIDO FNC 3056) EN COLOMBIA. 6.2. 112. EFECtO DE LA DENSIDAD V EL ESPACIO ENTRE SURCOS EN LA PRODUCTI VI DAD DEL CULTIVO DEL MA1Z. BIBLIOGRAFIA. 119 123.

(10) iliiIiIs ,1ii(i(i.1 El maiz es una de las pocas especies cultivables de importancia econOmica que es nativa del continente americano; algunos autores atribuyen su centro de origen a las cumbres andinas del PerCi, Bolivia y Ecuador, sin embargo para muchos cientIficos Ia tesis más aceptada es Ia de que su origen ocurrió en Centro America, especificamente en el sur de Mexico. Los estudios arqueológicos reportan que el fásil más antiguo de maiz data del año 5000 A.C. el cual fue encontrado en el Valle de Tehuacan en Mexico. Cuando los europeos Ilegaron a America, el maIz era extensamente sembrado desde el sur de Canada hasta Argentina y Chile, incluyendo las islas del Caribe, siendo posteriormente introducido par Colon a Europa en 1492. A partir de estos momentos el maiz se ha convertido en un cereal de gran importancia econOmica a nivel mundial siendo superado en Ia actualidad 6nicamente par el arroz y el trigo. En términos agrIcolas e industriales, el maiz ha sido Ia especie vegetal más estudiada. En nutrición vegetal, las investigaciones son innumerables; sin embargo, Ia variabilidad espacial del suelo, las condiciones de manejo agronómico regional, Ia variabilidad en Ia oferta genómica mundial y las condiciones ambientales regionales han conducido a respuestas mItiples e incluso contradictorias. Adicionalmente, es absolutamente clara que Ia demanda nutricional no es satisfecha par el suplemento nativo de nutrientes del suelo y en todas los casos, Ia adición de nutrientes en forma de fertilizantes sintéticos yb naturales es necesaria. Sin embargo, diseñar un programa de manejo de nutrientes que optimice Ia producción de maiz y que al mismo tiempo minimice los riesgos ambientales es complejo. Un programa de nutriciOn vegetal exitoso debe incluir los conceptos relacionados con Ia calidad del suelo y su efecto en el crecimiento y formación de raIces y consecuentemente en Ia nutrición; para lo cual es importante conocer cómo usar el sistema del suelo, fundamentándolo en los conceptos de nutricián vegetal y fertilidad de suelos Erróneamente algunos agricultores y técnicas confunden los conceptos de nutrición y fertilización. La fertilización es una práctica rutinaria, Ia cual en Ia mayorIa de los casos no es más que adicionar al suelo una fuente de fertilizante comercial a una dosis especIfica basada més en criterios comerciales que agronOmicos; mientras que para que ocurra Ia nutriciOn deben existir condiciones edéficas, fisiológicas y climátcas que garanticen que los nutrientes ingresen a la planta par las raices y sean involucrados en todos los procesos metabólicos. En esta reseña se pretende ilustrar al lector sabre coma interrelacionar estos conceptos con el objetivo de incrementar el usa eficiente de los nutrientes que en forma de fertilizantes san adicionados al suelo.. -.

(11) 2. CONOCER V SABER CÔMO USAR LOS SUELOS El suelo es un sistema complejo donde confluyen innumerables interacciones que hacen de Ia nutriciOn vegetal un proceso mucho más complejo de lo que parece. El suelo está compuesto por una fraccián mineral, materia orgánica, agua y aire donde habitan una gran variedad de bacterias, hongos, insectos y animales pequeños. La fracción mineral varIa en tamaño, siendo las arenas y los fragmentos gruesos los de mayor tamaño, consideradas como inertes y con baja capacidad de suplir nutrientes; los limos son de tamaño medio, y finalmente las partIculas microscópicas de arcilla las cuales suplen Ia mayorIa de los nutrientes e influencian fuertemente las propiedades fIsicas y quimicas del suelo. La fracción orgánica está conformada por: I) residuos frescos o parcialmente descompuestos de partes de plantas, microorganismos, insectos, animales y ii) residuos totalmente descompuestos Ilamado humus. Las diferentes proporciones de estas dos fracciones y Ia posición del suelo en el paisaje determinaran las propiedades fIsicas, qulmicas y biológicas del suelo y por consiguiente, su manejo agronómico. A través de procesos naturales, arenas, limos, arcillas y materia orgánica se combinan formando estructuras Ilamadas agregados, que determinan Ia proporción de poros y por ende el movimiento de agua y aire a lo largo del perfil del suelo, además de Ia resistencia a Ia compactaciOn. Conociendo Ia textura del suelo se pueden hacer algunas consideraciones generales sobre su manejo agronámico: Suelos arenosos: En general son suelos de fácil manejo, que absorben agua rápidamente, y con una menor capacidad erosiva comparada con suelos limosos y arcillosos. Son suelos con baja retención de humedad, de fertilidad baja y con una baja capacidad de almacenar nutrientes. Sin embargo, con un manejo apropiado y un buen regimen de Iluvias o con sistemas de riego, estos suelos tienen una adecuada capacidad productiva. En términos de manejo agronómico, en estos suelos es recomendable: Sembrarlos con las primeras Iluvias con el objetivo de aprovechar al máximo Ia precipitación acumulada. Cubrirlos con los residuos del cultivo anterior los cuales reducen perdidas superficiales de agua y a largo plazo generan créditos en el suplemento de nutrientes. Realizar las aplicaciones de nitrOgeno fraccionadas evitando pérdidas por lixivación. Tener muy en cuenta deficiencias de micronutrientes especialmente si el pH es superior a 7.2. En términos de densidades es aconsejable manejar poblaciones bajas y nunca superar las 70 mil plantas por hectárea. Suelos franco limosos: Estos suelos tienen mayor capacidad de almacenar nutrientes y agua comparado con los anteriores. Son suelos bien aireados aunque pueden ser fácilmente erodados por el agua o el viento, se cuartean cuando han sido sobremecani-.

(12) zados y los contenidos de materia orgánica han sido agotados. En términos de manejo agronómico, en estos suelos es recomendable protegerlos contra Ia erosion realizándoles labranza de conservación y evitar prepararlos cuando tienen altos contenidos de humedad. Suelos arcillosos o franco arcillosos: Son suelos con buena fertilidad y con buena ca-. pacidad de almacenar nutrientes y aqua, usualmente tienen altos contenidos de materia orgánica. Sin embargo, son de dificil manejo agronómico, se compactan si se mecanizan muy htmedos o muy secos. Dependiendo de su posición en el paisaje y del regimen de Iluvias, son erodables puesto que Ia infiltración superficial es lenta. En términos de manejo agronómico, es recomendable: Mecanizarlos teniendo en cuenta el punto plástico inferior. Evitar excesos de mecanización que pulvericen los agregados del suelo. Devolver Ia mayor cantidad de residuos con el objetivo de aumentar los contenidos de carbono y consecuentemente Ia actividad microbiana y Ia secreciones de glumalina que incrementa Ia agregación del suelo. Como regla general, es importante resaltar que para todos los tipos de suelos las prácticas agronómicas deben estar enfocadas a incrementar más Ia dinámica que los niveles de materia orgánica del suelo. Sin embargo, el manejo de suelos que se ha venido haciendo en Ia agricultura colombiana ha originado que los niveles de materia orgánica y Ia biodiversidad microbiana se vean disminuidas básicamente por Ia excesiva e imprecisa preparacián de suelos y por la adopción del monocultivo como 6nico sistema de siembra, independientemente de el tipo de suelo y su posición en el paisaje. Es asI, como en Ia mayorIa de los casos Ia adición de fuentes externas de nutrientes como fertilizantes minerales se ha posicionado como Ia alternativa más rápida para poder suplir Ia demanda de nutrientes que el suelo agotado no es "capaz" de aportar. Por ello, es importante conocer Ia dinámica de los nutrientes después de que son adicionados al suelo y cuales son las prácticas de manejo agronómico que el agricultor debe adoptar con el objetivo de garantizar que la mayor cantidad de estos nutrientes sea absorbida por la planta cultivada e introducidos en su metabolismo.. _. 0 C. LL. 3. ELEMENTOS ESENCIALES PARA LA NUTRICION DEL CULTIVO DEL MAIZ El maIz al igual que todas las plantas verdes, requiere dieciséis diferentes elementos para realizar su metabolismo y garantizar su crecimiento y producción (Tabla 1). En general, los nutrientes de mayor importancia para Ia producción son: Nitrógeno, Fásforo, Potasio, Azufre y Magnesia. Sin embargo, Ia deficiencia de cualquiera de los 16 elementos afectará Ia producción..

(13) Es importante tener en cuenta que el pH del suelo determina fuertemente Ia disponibilidad de nutrientes. Diferentes investigaciones han demostrado que las máximas producciones de maiz se obtienen en el rango de pH comprendido entre 5.6 y 7.5; por debajo de 5.6 Ia producción es fuertemente afectada y maIces sembrados en suelos con pH iguales o inferiores a 4.0 muy difIcilmente sobrevivirán. Tabla 1. Los dieciséis (16) elementos esenciales para Ia nutrición de las plantas de maiz.. i. Carbono. l. itt. I. -------------(C). Hidrogeno. (H). OxIgeno. ( 0. Nitrogeno. ( N. Fósforo. ( P) i v. rotaso. I. Calcio. ( Ca). Magnesio. (Mg). Azufre. ( S). Boro. (B). Cloro. ( Cl ). Cobre Hierro. (Cu ) ( Fe). Monganeso. (Mn). Molibdeno. (Mo). Zinc. (Zn). El fop tres en las necesidades de fertilizantes En términos metabólicos son necesarios en grandes cantidades, aunque sus adiciones externas son bajas.. Llamcidos micro nutrientes los cuales son requeridos en pequenas cantidades, pero su defkiencia causo reducciones en el rendimiento.. 3.1 NITROGENO Existen más de 50 mil toneladas de nitrágeno sobre cada hectárea de suelo, sin embargo éste se encuentra en una forma quImicamente estable (N) que no esta disponible para las plantas de maiz. Las plantas de maiz absorben nitrógeno durante toda Ia temporada de crecimiento del cultivo (con etapas fisiológicas de maxima absorciôn), ademds en casi todos los suelos agricolas de Colombia el suplemento externo de nitrógeno es imprescindible para obtener altos rendimientos. En las plantas, el nitrógeno es componente de una amplia gama de compuestos que intervienen en su metabolismo. Aunque en algunos compuestos tiene estados de oxido reduccidn de +7, como el dcido pernitrico; en el metabolismo de las plantas sus estados.

(14) de oxido reducción oscilan ente +5 (ácido nItrico, nitratos) y -3 (amonio), el nitrógeno orgánico presenta estados de oxido reducción de - 3. En las plantas el nitrógeno se encuentra presente en las estructuras de proteinas, ácidos nucleicos, purinas, pirimidinas y coenzimas (BarKer y Pilbean, 2007). Nitrato y amonio son las principales fuentes de nitrágeno en las plantas. En el suelo, bajo condiciones normales de aireación, el nitrato es Ia principal fuente de nitrógeno, siendo este muy m6y11 en plantas y almacenado en Ia vacuolas. Sin embargo, para ser usado en Ia sintesis de proteInas y otros compuestos orgánicos, debe ser reducido a amonio (BarKer y Pilbean, 2007). Nitrato reductasa, transforma nitrato ha nitrito en los tejidos verdes e incluso en las ralces, este proceso consume altas cantidades de energIa y reductantes en forma de NADH y NADPH producidos en Ia fotoscntesis y en Ia respiración (Beevers y Hageman, 1969), adicionalmente este proceso requiere molibdeno como cofactor. Nitrito reductasa, localizada en los cloroplastos, reduce nitrito a amonio utilizando energIa y reductantes producidos en Ia fotosintesis (Evans y Nason, 1953). El metabolismo del amonio hacia aminoácidos y amidas es el principal mecanismo de asimilación y desintoxicación del amonio. El ácido glutámico es por su parte el puerto de entrada del nitrágeno hacia los compuestos orgánicos, proceso que sucede en los doroplastos o mitocondrias (Baron, et al.;1994). En las mitocondrias, el amonio utilizado es proveniente de soluciones concentradas del suelo y para su asimilación es requerida Ia enzima ácido glutámico dehidrogenasa, mientras que en el cloroplasto se utiliza el amonio que es producido mediante Ia reducción del nitrito por nitrito reductasa, para lo cual son requeridas dos enzimas glutamina sintetasa y glutamato sintetasa. Estas enzimas son muy activas en ralces y nódulos interviniendo en Ia asimilación de amonio proveniente de soluciones diluidas del suelo, de Ia reducción del nitrato, de Ia fijación de N 2 o de Ia foto respiración (Woo, et al.; 1982). A diferencia de los animales, las plantas no eliminan nitrógeno, lo reutilizan mediante el ciclo de protelnas y otros compuestos nitrogenados. Las pérdidas de nitrógeno dentro de Ia planta, ocurren por Ia caIda de follaje verde. El nitrógeno en las plantas es recirculado en forma de amonio. En Ia hidrólisis de las proteinas, los amino ácidos no son acumulados; sin embargo compuestos como amidas, arginina y otros (ricos en nitrogeno) son almacenados como reservas de nitrágeno. El carbono y el hidrogeno son liberados en forma de diôxido de carbono y/o agua. Si existe una acumulación excesiva de estos compuestos, Ia planta los trasforma en aminoácidos, que aunque no son mezclados con las reservas almacenadas, si son producidos en los mismos lugares donde se Ileva a cabo Ia sIntesis de proteinas. En resumen el producto del catabolismo de las proteinas es amonio, dióxido de carbono y agua. El ciclo de las proteinas (reformación e hidrálisis) puede ocurrir en diferentes lugares de una célula al mismo tiempo. En un periodo de 24 horas, un cuarto del total de Ia protelna medida en una hoja sana, puede ser producto de Ia reformacián (Racusen y Foote, 1960). El nitrógeno en el suelo se encuentra en diferentes formas, su cantidad y su disponibilidad para las plantas es afectada por Ia vegetación, las condiciones climáticas, Ia topogra-.

(15) fia y el manejo del hombre, condiciones que interactian y controlan los procesos fIsicos, quimicos y biológicos que finalmente afectan y que determinan el ciclo del elemento en el suelo el cual incluye procesos de mineralización, nitrificación, percolación, denitrificación, inmovilización y volatiiización (Figura 1). El proceso mediante el cual Ia materia orgánica es descompuesta por Ia accián de los microorganismos es Ilamado mineralizacián. Los factores ambientales que promueven este proceso son las temperaturas altas, el pH comprendido entre 5.0 y 8.0 y los suelos bien aireados y drenados. La tasa de mineralización por año es difIcil de calcular, puesto que las condiciones que Ia promueven o retardan son igualmente difIciles de predecir. Estudios realizados en palses templados indican que entre el 1 ó 3 por ciento del nitrógeno orgánico es mineralizado por año y que los compuestos de nitrógeno orgánico formados recientemente son mineralizados entre 2 y 3 veces mas rápido en comparación con los compuestos nitrogenados más "viejos"; sin embargo, es evidente que para las condiciones ambientales tropicales estos valores deben ser diferentes.. Nitrogeno Organico 4?j. p. N2, N20 0 Amoniaco (NL/ 0 U 0 4-. C 0,. Volati I izac ion. Absorción por ralces. L. Amonlo (NH4). lMitratos (NO3-). N. N itritos - (NO2-) /. Lixiviación Figura 1. Ciclo del nitrógeno en el suelo.. La nitrificación es definida como el proceso en el cual el amonio es transformado a nitrito y luego a nitrato. Al igual que la mineralizacián, este proceso es regulado por microorganismos, ocurriendo más rápidamente cuando el suelo presenta condiciones de aireación adecuada, temperaturas cálidas y pH comprendidos entre 6.5 y 7.5; condiciones diferentes reducen Ia nitrificación pero el proceso es detenido cuando las temperaturas del suelo son inferiores a cero. Nitritos, el producto intermedio de Ia conversion del amonio en nitrato es tOxico a las plantas; sin embargo, en el suelo este proceso ocurre de forma rápida, existiendo acumulación de nitritos usualmente en suelos muy ácidos.

(16) o cuando hay elevado suplemento de materiales orgánicos en zonas casi saturadas del suelo donde Ia nitrificación está ocurriendo. Dierentes autores aseguran que el maIz puede absorber amonio pero Ia mayorIa del nitrógeno es absorbido en forma de nitratos; adicionalmente, existen reportes que demuestran que las máximas producciones se obtienen cuando en el suelo existe una combinación de amonio y nitratos. Los productores de maiz aplican en mayor proporción fertilizantes amoniacales con el objetivo de obtener este balance en el suelo, pero las prácticas de manejo y conservación de suelos deben propender por beneficiar procesos biologicos que aumenten Ia mineralización y Ia nitrificacián. La denitrificación es un proceso de un solo sentido que ocasiona pérdidas de nitrógeno del sistema suelo-planta. Ocurre cuando el suelo presenta altas temperaturas y permanece saturado con agua, condicjones que inhiben la absorción causando que las plantas jOvenes principalmente, muestren sIntomas de deficiencia de nitrOgeno. La denitrificadan es el proceso opuesto a Ia nitrificacjón, es decir, átomos de oxIgeno son removidos en vez de ser adicionados y jones nitratos son transformados en N2 y N2 0 que no son disponibles a Ia planta. Para prevenir Ia denitrificaciOn, es necesario mejorar el drenaje interno del suelo. Si se aplica riego evitar sobresaturar el suelo produciendo encharcamientos que combinados con altas temperaturas activan a los microorganismos denitrificantes y realizar aplicaciones fraccionadas de fertilizantes nitrogenados. La lixiviaciOn de nitrOgeno es el movimiento de nitrOgeno en forma de NO3 y NO2 hacia capas profundas del suelo, donde las raIces de las plantas de maIz no llegan. La djstancja a Ia cual el nitrógeno es movilizado dependerá de Ia profundidad que el agua alcance. En Ia mayorIa de los casos, los jones nitratos 'arrastrados" por el agua hacja lugares profundos son consjderados como perdjdos del sistema; sin embargo, en algunos casos el agua freática y/o ralces profundas de algunas especies de plantas los pueden involucrar nuevamente en el sistema. La volatilización es Ia pérdida gaseosa de este nutriente especialmente cuando los fertilizantes a base de amonio no se incorporan. La volatilización en forma de amonio es favorecida por: Elevado pH. Aplicaciones excesivas de fertilizantes que reducen Ia eficiencia agronOmica. Altas temperaturas que contribuyen a mantener Ia superficie del suelo seca La inmovilización es el proceso opuesto a Ia mineralizacián que ocurre en todos los suelos cuando los microorganismos usan nitrágeno inorgánico y lo transforman en orgánico. Este proceso aparentemente negativo en Ia nutrición de plantas ayuda enormemente sobre todo en aquellos casos en los cuales hay aplicaciones excesivas de fertilizantes o cuando Ia eficiencia de absorción de nitrógeno es baja y los riesgos de pérdidas de nitrOgeno via Iixivación y/o volatilizaciOn son elevados. El nitrógeno introducido en las estructuras vivas de los microorganismos no es considerado como materia orgánica; sin embargo cuando los microorganismos mueren, este nitrOgeno es mineralizado 3 0 4 yeces más rápido de lo que ocurre Ia mineralizaciOn de la materia orgánica nativa del suelo.. C.).

(17) Cuando se adoptan los sistemas de labranza de conservación y elevadas cantidades de residuos de maIz son dejados en Ia superficie del suelo los microorganismos comienzan a consumir rápidamente nitrógeno para multiplicarse y producir nuevas generaciones de organismos. Por esta razán en los primeros ciclos de labranza de conservación la inmovilización es mayor que Ia mineralización. Adicionalmente cuando en los sistemas tradicionales de preparación de suelos se hace incorporación de residuos de maiz los cuales tienen una relaciOn carbono nitrógeno superior a 20:1, los microorganismos tienden a consumir nitrógeno del suelo y obviamente de los residuos, entonces los sistemas de siembra maIz sobre maIz no reportan créditos de nitrógeno, contrario a lo que sucede en Ia rotación maIz soya, lo cual se explica porque los residuos de las leguminosas tienen relaciones carbono nitrógeno inferiores a 20:1. En el suelo, Ia relación carbono nitrógeno es considerada como un parámetro de calidad puesto que tiene una intrinseca relación con los contenidos de materia orgánica. En general, los cálculos se realizan con las cantidades de nitrógeno orgánico el cual constituye más del 90% del nitrágeno total del suelo. En el suelo, esta relación está comprendida entre el 7 y 14, valores inferiores se presentan en suelos con manejos inadecuados como Ia preparación excesiva de suelos y Ia quema de los resIduos vegetales. Adicionalmente, muchos estudios demuestran que a medida que los valores de pH incrementan, Ia relación C/N decrece puesto que los procesos de mineralizacián son favorecidos a pH más alcalino. En general, el nitrógeno es el elemento más limitante en Ia producción de maIz y por lo tanto, su buen manejo determinará incrementos significativos en Ia productividad. Sin embargo, es comtin observar en lotes comerciales sIntomas marcados de deficiencias. En plantas jóvenes, Ia deficiencia de nitrógeno se caracteriza por que Ia planta toma un color verde amarillamiento y su crecimiento es limitado. En plantas adultas, las deficiencias se presentan en hojas maduras las cuales comienzan a perder su color natural desde Ia punta hacia el limbo formando una "v" invertida, permaneciendo las márgenes de las hojas de color verde. A medida que Ia deficiencia es intensa, Ia totalidad de las hojas adultas mueren y Ia consecuencia final es reducción en Ia producción (Figura 2). U. -. Al momento de Ia cosecha Ia deficiencia de N se reconoce por Ia disminución del nimero final de granos (Figura 3). En general, Ia deficiencia de N restringe fuertemente Ia productividad del cultivo, sin embargo, Ia magnitud de esta depende de Ia capacidad del suelo en suplementar N al cultivo..

(18) V A. B. D. 4 • i::i i..:. ; ;:';;. C. ... .. .. .. .. Figura 2. (A): Sintomas de deficiencia de nitrógeno en plantas de maIz en San Juan Guajira (B): Granada Meta (C) Hoja de maIz con deficiencia de Nitrógeno y (D) Sabana de Torres, Santander.. 17. I I Figura 3. Efecto de la deficiencia de Nitrógeno de los hibridos FNC 114 (A) y FNC 3056 (C) comparado con suplemento adecuado de Nitrógeno (B y D)..

(19) 3.2 FÔSFORO Después del nitrógeno, el fósforo (P) es el nutriente más limitante en Ia produccián de maIz; es un componente esencial en Ia mayorIa de reacciones de Ia planta, estando presente en el ADN y ARN. La concentración total de fósforo en plantas de maIz es inferior que Ia de nitrógeno y potasio. El fósforo es absorbido principalmente en formas inorgánicas ortofosfóricas como son H 2 PO4 ó HPO4 . Aunque en pequeñas cantidades, también puede ser absorbido en formas orgánicas que están presentes en el suelo después de que los microorganismos mueren. Además del papel relacionado con trasferencias energéticas, el fosfato realiza enlaces con diferentes grupos quImicos. Siendo un componente estructural de los fosfolIpidos, ácidos nucleldos, nucleóticos, coenzimas y fosfoproteInas. Los fosfoipidos son importantes en Ia estructura de Ia membrana, los ácidos nucleIdos de los genes y los cromosomas movilizan material genético entre células. Desempeña un papel fundamental en la catálisis enzimática. El ácido fitico, ester hexafosfato de mioinositol fosfato es Ia forma más comün de reserva de fósforo en las semillas. Fosfatos orgánicos e inorgánicos tienen propiedades buffers en Ia plantas, manteniendo el pH celular. En el tejido de las plantas Ia concentración de fásforo esta en un rango comprendido entre 0.1 y 1%. Bieleski, 1973, reporta que en promedio una planta deberla tener aproximadamente 0.004% de fósforo como acido dexoxiribonucleIco, 0.04% como ácido ribonucleico, 0.03% como IIpidos, 0.02% como Ester y 0.13% como fósforo org a n i co El fósforo es un elemento relativamente inmóvil en el suelo, perdiéndose muy poco par Iixiviación a volatilización. En suelos con pH bajos y con capacidad fijadora de fOsforo, es recomendable realizar Ia aplicación de fertilizante en farma de banda incorporada Ia cuál reparta eficiencia de absorciOn de alrededor del 50% comparado con eficiencias de absorcián comprendidas entre el 15 y 20% cuando el fertilizante es aplicado al voleo. El fásfaro es componente de los tejidos vivos de las plantas y de los microorganismos del suelo reaccionando consecuentemente en diferentes formas. La variacián y los procesos de transformación de las diferentes fuentes de fósforo pueden observarse en Ia figura4.. -. El fásfora se presenta en el suelo exciusivamente en formas de ortofosfato y compuestos derivados del ácido fosfárico; se puede dividir en fracciones orgánicas e inorgánica. La temperatura, las condiciones ambientales y Ia acidez del suelo afectan el metabolismo de los microorganismos y como consecuencia la praporción de las fracciones orgánicas e inorgánicas y el fósforo total..

(20) Retorno del fósforo al suelo on forma de residuos vegetales. Adcón de fei!izantos. RE. I. En foa disponible o soluble an agua. I. 3 DeocopoecOo de rosiduos vegetales por los microorganismot del scab. I. Abeorbidoporlas ''. Liberado ala solucldn del nude. (15 SI 20%) I. 4 Reaccidn rdplds con 01 suelo. Liberado a Is eoluclón r._del suolo despud. do que lot lcroorgantsmos mueren. RESERVA DE FOSFORO DEL SUELO. Adicton000 reselva de fésforo inorgSnlco (80 al 85%). ]. Figura 4. Transformación de los residuos vegetales y de los fertilizantes fosforados en el suelo.. Teniendo en cuenta que Ia velocidad de crecimiento de las raices siempre será superior a Ia velocidad de difusión del fósforo en el suelo, Ia aplicación de fertilizantes debe estar encaminada a garantizar concentraciones de formas solubles en zonas del suelo donde exista elevada concentración de raices. El pH del suelo afecta fuertemente la disponibilidad de este nutriente, en general Ia mayor disponibilidad del nutriente se encuentra a rangos de pH comprendidos entre 5.8 y 6.8. En suelos ácidos (pH inferior a 5.5), el fósforo soluble es fijado cuando reacciona con los jones aluminio, hierro y manganeso produciendo formas insolubles conocidas como hidróxido fosfatos. En suelos con pH cercanos a Ia alcalinidad (pH superior a 6.9), el fósforo soluble reacciona fácilmente con iones calcio y magnesio produciendo formas insolubles Ilamadas fosfatos de calcio o magnesio. Este mismo criterio puede ser aplicado para Ia mineralización del fósforo orgánico. La inmovilización del fósforo por microorganismos es más factible cuando Ia relación carbono fósforo es superior a 300:1 mientras Ia mineralización ocurre con mayor facilidad cuando Ia relación carbono fósforo es inferior a 200:1. En regiones templadas, se ha calculado que Ia materia orgánica libera entre 5 y 20 Kg. de fósforo por hectárea año y si se tiene en cuenta que Ia mayorIa de las plantas cultivadas consume entre 15 y 30 Kg. de fósforo por cosecha y que existe fijación biológica y/o quImica, es probable que exista cierto nivel de deficit nutricional de este elemento. Existen algunas precticas agronómicas que pueden reducir las pérdidas por fijación de fósforo, entre ellas:.

(21) 1. Mantener el pH del suelo entre 6 y 7. Reducir el porcentaje de saturación de aluminio. Realizar aplicaciones de fertilizantes en forma de banda incorporada que reducen Ia superficie de contacto del fertilizante con el suelo y par consiguiente las posibilidades de fijación. Realizar aplicaciones de fertilizantes fosforados combinadas con fertilizantes amoniacales Ia cual incrementa Ia tasa de absorción de fósforo, especialmente en suelos alcalinos debido a que el ácido nItrico producido en Ia oxidación de los jones amonio disminuye Ia tasa de formación de compuestos insolubles de fósforo y calcio. Utilizar luentes orgánicas coma estiércol animal que incrementa Ia disponibilidad de fósforo, el cual puede ser absorbido par las plantas antes de reaccionar con el suelo, adicionalmente en el estiércol existen compuestos orgánicos capaces de formar quelatos de hierro y/o aluminio impidiendo esto que reaccionen con los jones solubles de fósforo. Promover la simbiosis con micorrizas las cuales aumentan el volumen de suelo explorado y par ende Ia capacidad de suplir fósforo a Ia planta. En suelos con reconocida capacidad fijadora de fósforo, seleccionar plantas eficientes en Ia absorción de este elemento a con alta capacidad de realizar simbiosis con micorrizas.. La deficiencia de fásforo en las plantas es fácilmente identificable apareciendo en las hojas un color verde azulado acompañado de un color prpura en los bordes de las hojas. Cuando las deficiencias son extremas, existen deformaciones en Ia punta de Ia mazorca (Figura 5).. Figura 5. SIntomas de deficiencia de fósforo en plantas de maz..

(22) 3.3 POTASIO A diferencia del nitrógeno y fósforo, el potasio no forma enlaces con el carbono u oxigeno en Ia planta, esto significa que no forma compuestos orgánicos. Las principales funciones del potasio en las plantas son: 1. Activación enzimática. SIntesis de proteinas. Absorción y transporte de iones. Fotosintesis y respiración.. La mayorIa de los suelos, excepto los arenosos, tienen una gran cantidad de potasio; sin embargo ünicamente el 1 ó 2% está presente en formas disponible para las plantas (Figura 6). Además, Ia quImica de este elemento en el suelo es mucho menos compleja que Ia del nitrógeno o fósforo, puesto que no es inmovilizado o fijado tan fácil como el nitrógeno o fósforo respectivamente; a excepción de suelos ricos en arcillas 2:1. Los niveles de potasio en el análisis de suelos pueden ser altos o incrementados fácilmente debido a: Es un nutriente que se lixivia muy poco, excepto en lugares con suelos arenosos 0 con regimen de Iluvias elevados. Los requerimientos nutricionales son inferiores comparados con el nitrógeno. No es fijado por reacciones qulmicas. Cuando el análisis de suelos reporta concentraciones elevadas de este nutriente, Ia forma más eficiente de conservar estos niveles es aplicar un poco menos que Ia tasa de extracción del cultivo, calibrándola de acuerdo a Ia producción obtenida y a los créditos de este nutriente aportados por los residuos de cosecha. Adicionalmente, en los fragmentos gruesos sin meteorizar existe una gran reserva y siempre habrá restitución y se liberará potasio a Ia solucián del suelo en formas disponibles. Sin embargo, en los suelos arenosos con baja capacidad de intercambio catiónico esta regla no funciona e incluso pueden existir pérdidas de potasio por Iixiviación y/o escorrentIa. La qulmica del potasio en el suelo es completamente diferente por su naturaleza catiónica; esto hace que su dinámica en el suelo sea mucho más "sencilla", básicamente por que los cationes no hacen parte de Ia estructura de Ia materia orgánica y el humus y su interacción con estas es muy baja. La concentracián de potasio que es completamente disponible a las plantas dependerá de las pérdidas via IixiviaciOn de acuerdo a Ia cantidad de agua que lava el perfil del suelo y obviamente de Ia concentración de este cation en Ia solución. El potasio intercambiable en las partIculas coloidales del suelo se encuentra en equilibrio con el potasio en Ia solución del suelo, debido a procesos de desorpción, el cual se define como el movimiento del potasio desde los coloides hacia Ia solución del suelo cuando Ia planta o procesos de lavado disminuyen Ia concentración de potasio en Ia solución del suelo.. ct). U 0 U—.

(23) . .... ;. . .. ..... Adicionalmente, es importante tener en cuenta que aquellos suelos cuya composición mineralógica este predominada por arcillas esmectIticas o 2:1, los jones potasio y amonio (que tienen tamaño similar), pueden ser adsorbidos o definitivamente fijados por este tipo de coloides. Estos minerales se expanden cuando están hümedos permitiendo que los iones potasio y amonio penetren entre sus láminas; cuando se secan, se contraen y los jones se convierten en parte integral del cristal. Estos iones fijados no pueden ser reemplazados con procesos ordinarios de intercambio catiónico y se denominan como jones no intercambiables. En el suelo, el potasio puede ser encontrado en cuatro formas (Figura 6): El potasio disponible o de rápida absorciOn que se encuentra en Ia solución del suelo El potasio disponible o de lenta absorción que se encuentra en las capas negativas de las arcillas y humus y que dentro de los procesos de "desorbción" (movimiento de nutrientes desde las arcillas hacia Ia solución del suelo), reemplaza los iones potasio absorbidos por las plantas de Ia solución del suelo El potasio de baja disponibilidad, dentro de las láminas de las arcillas El potasio estructural de los fragmentos gruesos el cual es inicamente disponible después de procesos de meteorización de éstos el cual puede tardar décadas.. 90 - 98% del total Material parental sin meteonzar. Adción de fertdizantes Potasio no disponible. a, o. ! sponible adherido a humus y arcillas. o. LL. En In soluciôn del suelo. Fijado por arcillas. Movimiento hacla 4_isponible años Soluclon del suelo. en en ______Disponible décadas. I. Figura 6. Distribución del potasio en el suelo.. Los sIntomas de deficiencia de potasio se observan primero en las hojas inferiores en donde las márgenes de las hojas comienzan a cambiar su tono normal hacia verde claro, luego amarillo hasta alcanzar un color café, permaneciendo el resto de Ia lemma foliar verde. Plantas deficientes de potasio usualmente poseen tallos débiles que tienden a volcarse. Las mazorcas son de menor tamaño y el Ilenado de las mismas es incompleto (Figura 7)..

(24) ) c%. Figura 7. SIntomas de deficiencia de potasio en plantas de maIz. La absorción de potasio (Ky), desde Ia germinación hasta estado vegetativo V3 es escasa, sin embargo a partir de estado V5, Ia tasa de absorción incrementa fuertemente alcanzando el máximo pico previo a Ia emisión de Ia espiga. A medida que Ia planta madura, Ia concentración de potasio disminuye, y el potasio presente en los residuos vegetales (en solución, no estructural) puede estar disponible para las plantas de Ia subsiguiente cosecha.. 3.4 CALCIO En las plantas superiores, El calcio es un macro nutriente que cumple cuatro diferentes funciones principales (Bangerth, 1 979): Efecto en las membranas. Efecto en las enzimas. Efecto en Ia pared celular. lnteracción con fitohormonas. En el suelo, el calcio usualmente se encuentra en concentraciones adecuadas para Ia nutrición del maIz. Excepto en aquellos suelos con pH inferior a 5.5. (Barker y Pilbeam, 2007). La mayor cantidad del calcio nativo se encuentra asociado a feldespatos, piroxeno y anfIboles, micas y arcillas; además existen otras formas de calcio como carbonato de calcio, sulfato de calcio y fosfato de calcio. La concentración de calcio correlaciona fuertemente con el pH en muestras de suelos, siendo este áltimo quizás, el método analItico.

(25) más confiable. Par consiguiente, Ia determinación de pH ácidos o extremadamente ácidos se puedan relacionar con excesos de aluminio y deficiencias de calcio en Ia solución del suelo. Es par esto que dentro de un programa de nutrición integral el manejo del pH es el punto de partida en el manejo y Ia dinámica de este macro nutriente. Las deficiencias de calcio se reconocen en plantas de maIz par que Ia hoja mas joven ain "embuchada" en el cogollo se torna de color amarilla mientras que las hojas bajeras presentan color verde oscuro (Barker y Pilbeam, 2007). De otra parte, Ia falta de nodulación en las leguminosas, deficiencia de fósforo y sintomas de toxicidad de manganeso pueden indicar pH extremadamente ácidos pero no necesariamente deficiencias de calcio; sin embargo, cualquier práctica encaminada a corregir los problemas de pH mediante Ia adición de enmiendas evidentemente afectará Ia concentración de calcio en el suelo. La dinámica de este elemento es bastante similar a Ia del potasio, sin embargo este nutriente no es fijado par las arcillas del suelo. Las procesos de meteorización de los materiales parentales ricos en calcio coma anfiboles y piroxenos se convierten en Ia mayor reserva de calcio en el suelo. El calcio intercambiable se encuentra en equilibria con el calcio de Ia solución del suelo, variando a medida que las plantas absorben calcio o las condiciones de pluviosidad aumenten su lavado. AsI misma, coma Ia concentración de calcio generalmente es mayor que Ia de magnesia y potasio, en consecuencia Ia cantidad de calcio perdida via lixiviacián será también mayor.. 3.5 MAGNESIO El magnesia es un elemento que desarrolla un papel importante en términos fisiológicos y moleculares en las plantas. Es componente de Ia malécula de Ia clorofila, cofactor de procesos enzimáticos asociados con Ia fosforilaciOn, defosforilación y Ia hidrólisis de varias compuestos (Marschner, 1995), y un estabilizador estructural de algunas nucleótidos (Neales, 1956). En Ia mayorIa de los suelos, las reservas de magnesia son mayores que las de potasio y usualmente inferiores a las de calcio. La mayor reserva de magnesia se encuentra asociada a los minerales primarios y secundarios coma los olivinos, anfiboles y piroxenos. AsI misma existen Carbanato de Magnesia, Magnesita y Sulfato de Magnesia. Coma otros elementos metálicos, el magnesia esta presente en el suelo en tres fracciones: magnesia intercambiable ubicado en el complejo de cambia del suelo, magnesia no intercambiable que hace parte de Ia estructura de los minerales primarios y magnesia en Ia solución del suelo (Kirkby y Mengel, 1976). A diferencia del calcio, el magnesia puede ser adsorbido par las arcillas, pero al igual que el potasio y el calcio puede ser lavado del perfil del suelo (Hoeft, et al., 2000)..

(26) La concentración de magnesio en los tejidos verdes de las plantas de maIz son consideradas adecuadas cuando el análisisfoliar reporta un porcentaje comprendido entre 0.13 y 1 % del total de Ia materia seca (Barrer y Pilbean, 2007). Las deficiencias de magnesio son evidentes en suelos extremadamente ácidos, o suelos arenosos con muy baja capacidad de intercamblo cationico. En maiz, los sIntomas de deficiencia de magnesio se caracterizan por una clorosis intervenal en las hojas maduras,éstas posteriormente pueden tornarse de color prpura oscuro y las márgenes de las hojas pueden morir. Cuando la deficiencia es grave, existe desprendimiento de las hojas (Figura 8).. F Figura 8. SIntomas de deficiencia de magnesio en plantas de maz. 16 AZUFRE La vision del azufre ha cambiado drásticamente en los ültimos años, pues ha pasado de ser considerado un elemento contaminante a ser un macro nutriente que limita Ia producción de cultivos cuando se encuentra en bajas concentraciones (Ichikawa, et al; 2001). La absordón y asimjlación del azufre esta intimamente correlacionada con Ia de nitrógeno, encontrándose que Ia relación (N/S) optima para Ia asimilación de ambos nutrientes debe estar alrededor de 20:1 (Stulen y Kok, 1993 y Brunold, et al., 2003). En Ia mayorIa de las plantas, Ia mayor cantidad de azufre (más del 70% del azufre total), esta presente en forma reducida en Ia cisteina y metionina (Barker y Pilbean, 2007). En las iltimas décadas, los reportes sobre el estudio de Ia nutrición con azufre en los cereales ha venido tomando elevada importancia pues aunque no es constante, los.

(27) 4. sIntomas de deficiencia de azufre están empezando a ser más comunes. Lo anterior se explica porque los incrementos en el potencial productivo de los nuevos hIbridos de maiz evidentemente repercute en una mayor exigencia nutricional de Ia planta, dentro de lo cual, el azufre no ha tenido un especial cuidado. Adicionalmente Ia reducción en Ia aplicación de super fosfato triple como fuente fosfárica (con trazas de azufre), ha originado reducciones en las cantidades de azufre adicionadas al suelo. Al igual que todos los nutrientes el azufre se encuentra en el suelo en forma orgánica e Inorgánica. La porción inorgánica se divide en soluble, adsorbido e insoluble (Prasad y Power, 2000). En cuanto al manejo de Ia nutrición, si el reporte del análisis de suelo indica niveles altos Ia probabilidad que no exista deficiencia es alta. Sin embargo, cuando el análisis de suelos reporta niveles medios o medio bajos puede o no presentarse deficiencia de este elemento, por lo cual un análisis foliar determinar6 Ia eficiencia de absorcián y será mucho mas confiable que un análisis individual de suelos. La deficiencia de azufre se observa fácilmente en suelos arenosos con niveles muy bajos de materia orgánica (Prasad y Power, 2000), que es Ia principal fuente de azufre en los suelos. Los sIntomas de deficiencia se caracterizan por una clorosis intervenal en las hojas jóvenes. Su deficiencia se puede confundir con las deficiencias de hierro, zinc y manganeso. Las deficiencias de azufre retardan el crecimiento y Ia maduración (Figura 9).. U 0 C j) LL. Figura 9. SIntomas de deficiencia de azufre en plantas de maIz..

(28) 4. MICRONUTRIENTES Usualmente mal Ilamados elementos menores, en realidad pueden ser Ilamados micronutrientes no por ser menos importantes sino por que los requerimientos nutricionales son inferiores. Por esta razón es muy dificil determinar los niveles crIticos en el suelo; incluso, en algunos casos el rango de concentración comprendido entre escenciabilidad y toxicidad es muy estrecho. En general, es importante estar muy atento a sIntomas de deficiencias de micronutrientes en los primeros estados de crecimiento (desde emergencia hasta estado Vi 0). Diferentes autores reportan que los mayores limitantes en Ia asimilacián de los micronutrientes están relacionados con cambios bruscos en el pH. Cuando exista sospecha sobre Ia baja absorción de alguno de estos elementos Ia mejor forma de determinarlo es realizando análisis foliares puesto que los niveles crIticos en suelos no ban sido determinado con exactitud.. 4.1 BORO w.. El boro es el tinico micronutriente no metal esencial para el normal crecimiento de las plantas (Ya Shkolnik, 1984). Las mayores funciones del boro en las plantas están relacionadas con: Elongación y crecimiento de ralces (Krueger et al., 1987 y Lenoble et al., 1996) Metabolismo de proteinas, aminoácidos y nitratos (Dave y Kannan, 1981; Dugger et al., 1983; Shelp, 1990; Bonilla et al., 1988) Metabolismo de azücares y almidones (Chatterjee et al., 1990; Lee y Arnoff, 1967; Sinha et al., 2000). Metabolismo de auxinas y fenoles (Srivastava y Gupta, 1996). FormaciOn y producción de flores y semillas (Mozafar, 1993). Funciones en Ia Membrana (Tanada, 1 983) 11). En Ia mayoria de los suelos agrIcolas el contenido total de boro se encuentra en un rango entre 9 y 85 mg Kg:1 (Barker y Pilbeam, 2007). El boro en el suelo está Intimamente ligado a Ia materia orgánica, su deficiencia en plantas de maIz es mâs probable a ser observada en suelos con niveles bajos de esta. Además, como este ion es fácilmente lavable, su deficiencia puede observarse fácilmente en suelos arenosos. Sin embargo, para el boro, el rango entre deficiencia y toxicidad es muy pequeno, es por esto que las aplicaciones de boro deben ser planificadas Onicamente cuando su deficit es innegable, calibrando Ia dosis de acuerdo a los niveles de extracciOn. Aplicar materia orgánica es una alternativa que suplirá las deficiencias de este elemento a una velocidad inferior pero con riesgos menores. un, et al; 1987; estudiO las fracciones de boro en el suelo y su disponibilidad para maIz; por encima del 0.34% del boro total se encontraba en formas solubles, entre el Dy 0.23% en forma intercambiable, y entre 0.05 y 0.3% adsorbido. Adicionalmente reporta, que Ia. -.

(29) mayor parte del boro disponible a las plantas de maIz se encontraba en estas tres formas; mientras que el boro conformando por formas cristalinas o de aluminio, oxihidroxidos de hierro y silicatos fueron no disponibles en Ia absorción. Dentro de un esquema de fracciones del Boro en el suelo, Hou et al.; 1 994; indica que menos del 2% del total del Boro podrIa estar disponible a las plantas. El Boro, en forma de óxidos, hidroxIdos o conformando enlaces con materia orgánica constituye entre el 2.3 y 8%; mientras que Ia mayor parte se encuentra en forma ocluida o residual. En Ia solución del suelo, el boro se encuentra principalmente en forma de ácido bórico (Barker y Pilbeam, 2007) La deficiencia se reconoce observándose entre las venas de las hojas jóvenes pequenos puntos de color amanllo a blanco, estos puntos pueden cohalecer y formar grandes zonas blancas. La distancia entre nudos se ye afectada y la planta toma apariencia arbustiva. Cuando las deficiencias de boro son severas, las mazorcas son pequenas, delgadas, con muy pocos granos y en algunos casos se deforman (Figura 10).. U 0 C U—. Figura 10. Sintomas de deficiencia de boro en plantas de maiz..

(30) 4.2 COBRE El cobre esta involucrado en los principales procesos de óxido reducción en las plantas. Está asociado con las enzimas que pueden oxidar monofenoles para crear polimeros complejos como lignina y melanina; esta involucrado en las cadenas de transferencia de electrones y generalmente actta como oxidante citoplasmático (Tisdale et al., 1985). La tasa de asimilación de cobre es la mas baja de todos los elementos esenciales (Kabata-Pendias y Pendias, 1992), siendo reportado como tóxico cuando se encuentra en concentraciones elevadas (Delas, 1963). La asimilación de Cobre es más alta cuando el pH del suelo es inferior a 6.0, incrementos de pH superiores a 7.0 origina que el cobre forme enlaces muy fuertes con los componentes del suelo (Barker y Pilbean, 2007). El cobre posee un limitado movimiento dentro de Ia planta por lo cual su concentración usualmente es superior en Ia raices comparado con otros tejidos de Ia planta (Chaigon, et al., 2002). En el suelo el cobre es uno de los elementos mas "versátiles" debido a su capacidad de interactuar con los minerales y con Ia materia orgánica del suelo (MacBride, 1981). El cobre puede ser encontrado: 1) en Ia solución del suelo en forma iónica o asociada; 2) en el complejo de cambio como un cation intercambiable o absorbido; 3) formando compuestos con Ia materia orgánica y 4) ocluido en Oxidos o minerales (Barber, 1995), Mundialmente se ha reconocido que Ia concentracián de cobre en el suelo oscila entre 2 y 200 mg Kg:1 con una media de 30 mg. Kg:1 (Mortvedt, 2000) Deficiencias de cobre han sido observadas principalmente en suelos bajo regImenes Iluviosos elevados a en suelos arenosos con baja capacidad de intercambio catiónico. No se ha observado correlación entre los contenidos de cobre reportados por el análisis de suelos y Ia respuesta en producción después de haberse hecho aplicaciones de fertilizantes cüpricos. Los sIntomas de deficiencia se observan primero en el cogollo (explicado por su baja translocación dentro de Ia planta), seguido por un amarillamiento en las hojas mas jóvenes las cuales emergen entrerroscadas y las márgenes y Ia punta de las hojas pueden necrosarce y morir (Figura 1 1).. r ... I.. LA I. I'. I. C4d. :. Figura 11. SIntomas de deficiencia de cobre en plantas de maiz..

(31) 4.3 HIERRO La habilidad del hierro de cambiar de valencia hace que fácilmente forme enlaces con diferentes compuestos. El hierro hace parte de los dos grupos más grandes de proteinas: las hemiproteInas dentro de las cuales se destacan catalasa, peroxidasa y leghemoglobina y las protelnas Fe-S, (Bienfait y Van der Mark, 1983). El hierro en el suelo se encuentra en concentraciones de 7 hasta 500 mg Kg., encontrándose principalmente en forma férrica (Fe 31) (Fageria et at., 2002). El factor que mas limita Ia absorción de hierro por parte de las plantas es el pH, siendo menos disponible a medida que el pH aumenta. Las deficiencias de hierro son fácilmente observables en suelos con niveles de pH iguales o superiores a 7.3. Para este catiOn, el análisis de suelos no es muy titil. La mejor metodologla es reconocer smntomas de deficiencia de hierro y para futuras siembras corregirlo en las areas donde fue evidente el problema. Si el sIntoma es muy drástico o generalizado, se pueden hacer aplicaciones edáficas de fertilizantes quelatados con los cuales se obtienen muy buenos resultados. En suelos ácidos, este elemento no es una limitante. Los sintomas de deficiencia de hierro se observan como una clorosis intervenal en las hojas jóvenes. A medida que Ia deficiencia se hace més intensa, estas hojas pueden tornarse completamente blancas y Ia clorosis intervenal se observa en hojas maduras (Figura 12). I,. U 0 C U—. Figura 12. SIntomas de deficiencia de hierro en plantas de maiz..

(32) 4.4 MANGANESO Manganeso es el décimo elemento más abundante sobre Ia superficie de Ia tierra. Su forma predominante es Ia pirolusita (MnO ) y en menor propordón los óxidos de manganeso y los carbonatos (BarKrer y Pilbean, 2007). En las plantas el manganeso está involucrado en diversas funciones bioquImicas, principalmente actuando como un activador de diferentes enzimas dehidrogenasas, transferasas, decarboxilasas e hidroxilasas (Graham, 1983) El manganeso es principalmente absorbido por las plantas en forma de Mn"aunque también puede ser absorbido mucho mas lentamente en forma de quelatos sintéticos (Webb, et al., 1993) En suelos con pH inferior a 5.2 es posible observar toxicidad de este elemento. Correcciones con enmiendas solucionan este problema fácilmente. La deficiencia de este nutriente Unicamente se observa en suelos con pH superior a 7.3 donde este elemento no es disponible para las plantas. La deficiencia se caracteriza porque Ia planta toma un color amarillo acompañado de una clorosis intervenal. Esta deficiencia se presenta principalmente en las hojas maduras más altas de Ia planta (Figura 13).. 9-3. IN. Figura 13. Sintomas de deficiencia de manganeso en plantas de maiz.

(33) 4.5 ZINC El zinc es absorbido por plantas como un cation divalente (Zn2-), sin embargo a pH altos puede ser absorbido como un cation monovalente (ZnO) (Marschner, 1995). Dentro de Ia planta, el zinc puede formar enlaces con ácidos orgánicos y ser transportado por el xilema, o puede moverse libre como un cation divalente. La concentracián de este elemento es mayor en Ia savia del floema donde puede formar complejos con solutos orgánicos de bajo peso molecular. Las funciones metabOlicas del zinc estdn basadas en Ia fuerte tendencia en formar complejos tetrahédricos con nitrOgeno, oxIgeno, y particularmente con azufre; además participa en funciones cataliticas y estructurales en las reacciones enzimáticas (Valle y Auld, 1990). El zinc hace parte de Ia estructura de las enzimas, cumpliendo funciones cataliticas, coactivas o estructurales. El átomo de zinc se encuentra ligado con cuatro componentes en enzimas que poseen funciones catalIticas; tres son aminoácidos: histidina (el mas frecuente), glutamina y asparagina; y el cuarto es el agua. Se encuentra en coordinaciOn con grupos azufrados formando estructuras terciarias de alta estabilidad, dentro de los que se encuentran las proteinas relacionadas con Ia replicaciOn del ADN y Ia expresiOn genómica (Coleman, 1992), y Ia enzima alcohol dehidrogenasa el cual contiene dos átomos de zinc por molécula, uno con funciones catalIticas relacionadas en Ia formacián de etanol y el otro con funciones estructurales. La formaciOn del etanol en plantas superiores, se realiza bajo condiciones aeróbicas en los tejidos meristemáticos. La actividad de alcohol dehidrogenasa es reducida en plantas deficientes en zinc, aunque las consecuencias son desconocidas (Marschner, 1995). Inundaciones pueden estimular Ia actividad de alcohol dehidrogenasa hasta el doble, siempre y cuando exista un adecuado suplemento de zinc (Moore y Patrick, 1988). La anidraza carbonica (AC) contiene un átomo de zinc, que cataliza Ia hidrataciOn del dióxido de carbono. Esta enzima, se encuentra localizada en los cloroplastos y el citoplasma. El diOxido de carbono es el sustrato de Ia fotosIntesis de plantas C3, aunque no existen reportes donde exista una relaciOn directa entre Ia actividad de AC y Ia asimilación fotosintética de diOxido de carbono en plantas C3 (Okni, 1976). La actividad de AC es nula ante Ia ausencia de zinc, ocurriendo las máximas tasas de fotosIntesis con una pequena cantidad de este nutriente. En la corteza terrestre, Ia concentraciOn de zinc de las rocas Igneas (granito y basalto) es en promedio 40 y 100 mg. Kg:1 respectivamente, mientras que en rocas sedimentarias puede oscilar entre 16 y 20 mg. Kg:1 . El contenido total de zinc en el suelo está comprendido entre 3 y 770 mg. Kg:1 ; promediando 64 mg. Kg. 1 (Kabata y Pendias, 1992) En el suelo, el zinc se encuentra como un cation divalente (Zn 2) en cinco fracciones: 1) en Ia soluciOn del suelo, 2) intercambiable, 3) asociado con Ia materia orgánica, 4) asociado con óxidos y carbonatos y 5) como constituyente de minerales primarios y alumino-silicatos (Barker y Pilbean, 2007). Existe evidencia de que Ia actividad del zinc en Ia solución del suelo es controlada por Ia frankilita (ZnFe2 04) cuyo equilibrio en solución es similar a Ia del zinc intercambiable cuando el pH del suelo oscila entre 6 y 9. Este mineral.

(34) se precipitará si Ia concentración del zinc en Ia solución del suelo excede Ia solubilidad del mineral y se disolverá Si ocurre Ia contrario. En suelos con pH alcalino el Zn no está disponible debido a Ia formación de carbonato de zinc, mientras que en suelos ácidos compite con nIquel. El zinc puede estar asociado con Ia materia orgánica, incluyendo compuestos orgánicos y solubles en agua. Este elemento se enlaza, quelata, intercambia a adsorbe en sitios no especIficos con moléculas orgdnicas. Existe una interacción directa entre el Iásforo y el zinc. Elevados contenidos de fósforo en plantas deficientes de zinc pueden ser atribuidos en alto grado a efectos de concentracián. Sin embargo, Ia principal razón para Ia elevada concentración de fósforo en las hojas es que Ia deficiencia de zinc promueve Ia absorción de fósforo por las raIces y su movilización a los tallos. Incremento en Ia absorción de fósforo en plantas deficientes en Zn puede ser en parte explicada por Ia elevada permeabilidad pasiva de Ia membrana plasmática de las células de las raIces promovida por Ia deficiencia de zinc (Cakmak et al., 1989). Deficiencias de zinc son más comunes de observar en suelos con pH superiores a 6,8 y niveles muy bajos de materia orgdnica, siendo estos dos componentes más comunes en suelos con textura arenosa. Al igual que con el hierro y el azufre, un análisis de suelos simple no es muy confiable para Ia determinacián de Ia disponibilidad de este elemento. Las deficiencias de zinc se observan en las hojasjávenes las cuales presentan una clorosis intervenal, permaneciendo Ia vena principal y los bordes de color verde oscuro, a medida que Ia deficiencia se acentüa más, Ia hoja se torna blanca y las plantas permanecen enanas (Figura 14).. 0 Figura 14. SIntomas de deficiencia de zinc en plantas de maiz..

(35) 5.. PLANIFICACIÔN EN LA NUTRPCIÔN DEL CULTIVO DEL MAIZ. Después de Ia descripción sobre Ia dinámica de los nutrientes y su relación con las propiedades del suelo y con el manejo de los mismos, es importante hacer algunas consideraciones sobre el proceso de Ia planificacián de Ia nutrición del cultivo. El primer paso es Ia definición de areas de manejo. El agricultor y el asistente técnico deben ser capaces de dividir el area total de siembra de acuerdo a las condiciones edáficas, las cuales se yen reflejadas en el histórico de praduccián y en las variaaones de relieve presentes en el area de siembra entre otras. AsI mismo, el canocimiento de areas bajas que acumulen aqua en épocas de Iluvias a par el contraria areas que pierdan agua más rápido también deben ser cansideradas. Lo importante es que Ia division no salamente sean Ilneas que demarcan areas en un piano topagráfica de Ia finca, sino que sean realmente consideradas Coma areas que requieren manejo diferencial no solo desde el punto de vista nutricianal sino desde todo el manejo agranómica del cultivo. Después que se han demarcada las areas, es importante caracterizarlas de acuerdo a las propiedades fIsicas y qulmicas del suelo. Para esto, es fundamental realizar un muestreo representativo de suelos para Ia cual es necesaria tamar al menos cinco sub muestras par heCtárea, homogenizando posteriarmente Ia muestra y evitando Ia contaminación entre muestras. Al laboratoria se le debe salicitar básicamente niveles de carbano argánico, materia orgánica, fósforo, potasia, calcia, magnesia, azufre, textura, pH, canductividad eléctrica y si hay saspecha a historia de problemas de toxicidad COfl sodio, aluminia o manganeso también solicitarlos. El reporte de Ia cancentración de micranutrientes obtenido en labaratoria a partir de un análisis de suelos para hierra, boro y malibdena no es de mucha utilidad par los aspectas explicados anteriormente. AsI mismo y previa a cualquier proceso de preparación mecánica de suelos a de adición de enmiendas, se debe realizar una caracterización fIsica mediante el usa de calicatas las cuales ayudan a identificar posibles problemas de hmitantes fisicas Coma capas compactadas de suelo a problemas de mal drenaje interno. Can los resultados de Ia caracterizaciOn fIsica y de los análisis quimicas y tenienda en cuenta los parámetros dados en este dacumento, se debe comenzar a planificar el programa de nutricián. El tercer punto es realizar un diagnóstico de Ia fertilidad del suelo par area de manejo. Aqul es importante tener en cuenta que a pesar que el valor numérica del análisis de suelos para un nutriente especIfico pueda ser igual para dos areas de manejo, si Ia valoracron previa determinó que son distintas, las aplicaciones externas de fertilizantes podrán diferir en dosis, fuentes a en la etapa fisiológica de Ia aplicación. La fertilidad de un suelo no esta determinada par su cancentración de nutrientes sino par su capacidad de suplir nutrientes a Ia planta. Es par esta, que para un nutriente especIfica hay respuestas.

(36) diferenciales a similares concentraciones de este reportadas en el análisis de suelas. La capacidad que tiene un suelo de suplir nutrientes en forma natural es Ia que se conoce coma suplemento nativo de nutrientes, el cual está determinado en mayor proporción par otros factores coma clima y maneja agranómico que par Ia concentraciones de nutrientes. Es asI, coma FENALCE inició un prayecta de nutrición de maIz basada en el criteria de nutrición par sitia especIfico el cual se desarrolla a continuación.. 5.1. MAN EJO DE NUTRICION POR 51110 ESPECFIC0 EN EL CULTIVO DE MAIZ.. 5.1 .1 Estimación del suplemento nativo de nutrientes por sitio-especIfico en el cultivo del maIz: punto de partida hacia Ia nutrición. La adición externa de nutrientes al cultivo del maIz es Ia práctica cultural con Ia cual se obtiene mayor respuesta (ton ha). Sin embargo, el maneja de Ia nutrición ha sido cansiderado coma un procesa lineal, que se inicia can Ia determinación de Ia concentración de nutrientes repartada en el análisis de suelos, el cual de acuerda a Ia suficiencia a insuficiencia de nutrientes determina Ia dosis de fertilizante a ser aplicada de acuerda a tablas previamente desarralladas. La simplificación del maneja de nutrientes incrementa el riesga económico y ecalogica de Ia práctica. La decision sabre la cantidad de nutrientes extras que hay que adicionar al sistema, requiere de Ia determinación de Ia respuesta, Ia cual es función de las necesidades del cultivo, el suplemento nativo de nutrientes y evidentemente del comportamienta de Ia fuente de fertilizante cuando es aplicada al suelo. En su mayarIa, las recamendacianes de nutrientes, están basadas en Ia respuesta abtenida en parcelas donde un disena factorial de dasis de fertilizantes fueron adicionadas, asumiendo que el suplemento nativo de nutrientes es canstante y minimizanda las efectos de Ia variación temporal (efecto de las candicianes ambientales) y espacial del suelo (efecto del paisaje). A pesar de que en tadas las regianes los nutrientes limitantes de Ia producción del maIz san los mismas, Ia que no es uniforme es Ia magnitud de Ia limitante cuando estos no son adicionados, sienda par ella variable Ia respuesta esperada y par tanta Ia meta de rendimiento. La meta de rendimiento regional está definida par el potencial que el sistema pasee de suplir nutrientes, y que está determinada par el suplemento nativo del suelo, par Ia cantidad externa de nutrientes adicionados al sistema, las que finalmente están gabernados par las candicianes ambientales prapias del sitia especIfico donde se sembró el maIz y par Ia capacidad económica del agricultor. Este, finalmente determina Ia dosis de fertilizante a ser adicianada para lograr Ia meta de rendimienta puede a no ser adaptada. El suplemento nativo de nutrientes se define coma Ia capacidad que tiene el suelo de suplir nutrientes a Ia planta, independientemente de Ia cancentración de estas en Ia. U. -.

(37) solución del suelo. [studios recientes han demostrado que concentraciones elevadas de nutrientes, especialmente fósforo y potasio, en Ia solución del suelo, no siempre son garantIa de mayor absorción y por ende de mayor productividad. En Ia Figura 15 se observa Ia variación en Ia concentración de fósforo (Bray Il-P) para diferentes regiones del pais. En general, los andlisis de suelos reportan concentraciones de fósforo inferiores a 50 ppm, excepto para los dos municipios del departamento del Tolima (San Juan y Espinal), donde las concentraciones de este elemento estuvieron por encima de 50 ppm. lncrementos en Ia concentracián de este elemento reportados en el análisis de suelos no redundan en incrementos de productividad y Crnicamente el 4.5% de los incrementos en producción pueden ser explicados como consecuencia de los incrementos en Ia concentración de fósforo. Determinar un nivel crItico para estas muestras es inttil puesto que a niveles tan "bajos" como 2 ppm (Bray ll-P) existe una producción que oscila entre 6 y 12 ton ha-1 , sucediendo lo mismo a concentraciones "medlo-altas" de 20 ppm (Bray ll-P) donde Ia magnitud de la respuesta estuvo entre 1 y 10 ton ha- .. lB. 1. 14. 12 10 *. .. • 0.016-5277. .. *. .... 4. '. I. 2. *. (1) U 0. 0. 50. 100. 150 Bray. Sab,a Aguethi. Bogaia9mnde G,anada Conccdia. Bo4aar -Espnol lePaleeSne. 200. 250. 0-P (ppm) • Ot,m,do *SanJa,, Monlenegro. -Roldandlo -Cerelé V,IIalloeva. CanpoaJegre Sopetra Cagaverales. Figura 15. Efecto de Ia concentración de fósforo (Bray lIP) en el rendimiento (ton ha-1) del cultivo del maIz sembrado en diferentes regiones de Colombia.. En Ia figura 16 se puede observar Ia variación en producción como consecuencia de las variaciones en Ia concentración de potasio (Acetato de amonio). Al igual que con el fósforo, no existe una correlación directa entre incrementos en Ia concentración de potasio intercambiable e incrementos en Ia producción. En general Ia concentración de potasio intercambiable para las regiones analizadas estuvo entre 0.2 y 0.8 cmol Kg.-', excepto en Roldanillo Valle del Cauca donde las concentraciones fueron superiores a 1 cmol_ Kg.-1 . El nivel critico que tradicionalmente ha sido aceptado para maIz de 0.3.

(38) cmoI Kg.- ', presenta variaciones en Ia respuesta obtenida con un rango comprendido entre 2 y 10 ton ha*. 16 14 12 10. •,. .. .tS. *. *. * y 1.036 x.-5,33. 6. 7'. •. 4. *. R20.015. ,'.. • .4'. 0. 02. 0.4. 0.8. 0,6. I. 1.2. 1.4. 16. 1.8. 2. K Intercamblabla (cnol .69'). • Bolivar. • Obando. * Buga. Bagalagrande. * Sabana. Grar,ada. Eapinal. •San Juan. Concordia. La Paleadna. C Montenegro. Aguaclilca. Roldanhilo. - Ceretó Villa Nueva. Carnpoalegre. ' Sopetran Caflanerales. Figura 16. Efecto de Ia concentración de potasio intercambiable (cmol+ Kg 1) en el rendimiento (ton ha-') del cultivo del maIz sembrado en diferentes regiones de Colombia.. Adicionalmente, cuando se aplica un modelo lineal, 6nicamente el 1 .5% de los incrementos en productividad pueden ser explicados como consecuencia de los incrementos en Ia concentración de potasio intercambiable. En la figura 17 se puede observar Ia variacián en producción como consecuencia en cambios del porcentaje de materia orgánica en el suelo. En general, los contenidos de materia orgánica están comprendidos entre el 0.8 y 4%, excepto en Ia localidad de La Palestina Caldas donde los contenidos de materia orgánica fueron superiores al 8%. La magnitud de Ia respuesta para el nivel crItico que tradicionalmente ha sido utilizado que es de 1.3% está comprendida entre 1.8 y 6 ton ha'. Cuando se aplica un modelo lineal correlacionando los contenidos de materia orgánica con Ia producción, ánicamente el 1 2% de los incrementos en producción pueden ser explicados como consecuencia de los incrementos en los contenidos de materia orgánica. Sin embargo, si a este modelo se le eliminan los resultados de Ia localidad de La Palestina Caldas; no se puede aplicar un modelo lineal, demostrándose de este modo que incrementos en los contenidos de materia orgánica en el suelo no siempre significan mayor capacidad productiva del suelo y mucho menos mayor capacidad de suplir nitrógeno.. LL-.