UNIVERSIDAD DE TALCA FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS
ESCUELA DE AGRONOMIA
DEPARTAMENTO DE PRODUCCION AGRICOLA
EFECTO DE DOS FUENTES Y CINCO DOSIS DE
POTASIO SOBRE LA ACUMULACION DE FITOMASA
Y LA ABSORCION DE NUTRIENTES EN MAIZ
PARA ENSILAJE
TESIS DE GRADO
ROBERTO ALEX MONCADA CALDERON
TALCA - CHILE
1997
EFECTO DE DOS FUENTE Y CINCO DOSIS DE POTASIO SOBRE LA ACUMULACION DE FITOMASA
Y LA ABSORCION DE NUTRIENTES EN MAIZ PARA ENSILAJE
por
Roberto Alex Moncada Calderón
TESIS DE GRADO
Presentada a la Universidad de Talca como parte de los requisitos para optar
al título de
INGENIERO AGRONOMO
Facultad de Ciencias Agrarias Escuela de Agronomía
Departamento de Producción Agrícola 1997
Profesor Guía : Ing. Agr. M.Sc. Javier Fuenzalida Pavón Profesor Escuela de Agronomía
Universidad de Talca
Profesor Informante : Ing. Agr. M.Sc., Ph.D. Francisco Matus Baeza. Profesor Escuela de Agronomía
En primer lugar quiero agradecer al profesor guía don Javier Fuenzalida Pavón, por sus valiosos aportes en mi formación profesional y personal. Su dedicación y constante apoyo, fueron fundamentales para llegar al término de este estudio. Mis sinceros agradecimientos al profesor informante don Francisco Matus Baeza, por su constante colaboración, como también por sus valiosos aportes en la discusión de los resultados y estructuración del manuscrito. En especial, mis agradecimientos al técnico agrícola don Juan Valderrama por su constante ayuda en todas las actividades de terreno y laboratorio. Su responsabilidad y seriedad, fueron vitales en la supervisión de la presente investigación. Mi reconocimiento al personal del Laboratorio de Suelos y Análisis Foliar de la Facultad de Ciencias Agrarias de la U. de Talca, por todas las facilidades brindadas. Agradezco a todos mis compañeros y amigos, que de una u otra forma, prestaron su ayuda en la realización de esta investigación. El presente estudio se realizó gracias al financiamiento de Soquimich Comercial S.A., como parte de un convenio con la Universidad de Talca.
RESUMEN
Se sembró un híbrido de maíz semitardío (Asgrow 899) el 20 de Noviembre de 1994 en la Estación Experimental de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad de Talca, para estudiar el efecto de cinco dosis de potasio: 0, 50, 100, 150 y 200 kg de K2O ha-1, proveniente de dos fuentes de fertilizante; nitrato y cloruro
de potasio, sobre la acumulación de fitomasa y la absorción de N, K+, Mg++, Ca++ y Na+. Las combinaciones de dosis y fuentes de potasio se analizaron mediante un experimento factorial distribuido en bloques al azar, con cuatro repeticiones. Se realizaron tres evaluaciones a partir de emergencia de plantas, en los estados 2.5, 5 y 8 de la escala de Hanway, midiendo fitomasa seca acumulada y concentraciones (%) de N, K+, Mg++, Ca++ y Na+ en plantas. Los resultados mostraron una positiva respuesta a la aplicación de K para acumulación de fitomasa (BMS), indistintamente de la fuente fertilizante, alcanzando las mayores respuestas con la aplicación de 50 kg de K2O ha-1 y, a partir 100 K2O ha-1, rendimientos máximos. Dosis superiores a las
señaladas sólo incrementaron el contenido de K+ en plantas. Las concentraciones de N, K+ y Mg++ en plantas disminuyeron a través de la temporada; Ca++ y Na+ aumentaron hacia la madurez. El contenido de N en plantas aumentó por la aplicación de K, pero los incrementos fueron significativos hasta dosis de 50 kg de K2O ha-1,
existiendo una relación lineal entre la absorción total de N y la acumulación de fitomasa. El cloruro no afectó la absorción de N. La absorción total de K+ aumentó en forma sostenida con aumentos de la fertilización potásica. La concentración promedio de Mg++ y de Na+ en plantas disminuyó por la aplicación de K, específicamente; con
dosis mayores a 50 kg de K2O ha-1; esto sugiere un antagonismo entre K+ y Mg++ y,
entre K+ y Na+, por competencia de sitios de unión a los transportadores de la membrana plasmática durante la absorción. La concentración de Ca++ aumentó por la fertilización potásica y sólo con dosis de 200 kg de K2O ha-1, la concentración final de
Ca++ tendió a bajar, siendo similar a la agregación de 50 kg de K2O ha-1. Se discute la
existencia de un antagonismo entre K+ y Ca++. Pese a estos resultados, la composición promedio de las plantas no se vio afectada, con respecto a los estándares nutricionales.
ABSTRACT
A hybrid of maize half-later was sowed (Asgrow 899) November 20 1994 in the Experimental Station of the Faculty of Agrarian Sciences of the University of Talca, to study the effect of five dose of potassium: 0, 50, 100, 150 and 200 kg of K2O ha-1,
coming from two fertilizer sources; nitrate and chloride of potassium, on the dry matter accumulation and absorption, N, K+, Mg++, Ca++ and Na+. The dose combinations and sources of potassium were analyzed by means of a factorial experiment distributed at random in blocks, with four repetitions. They were carried out three evaluations starting from emergency of plants, in the states 2.5, 5 and 8 of the scale of Hanway, measuring accumulated dry matter and concentrations (%) of N, K+, Mg++, Ca++ and Na+ in plants. The results showed a positive answer to the application of K for dry matter accumulation (BMS), indistinctly of the source fertilizer, reaching the biggest answers with the application of 50 kg of K2O ha-1 and, to leave 100 K2O ha-1, maximun
yields. Superior dose to the signal ones only increased the content of K+ in plants. The
concentrations of N, K+ and Mg++ in plants diminished through the season; Ca++ and
Na+ increased toward the maturity. The content of N in plants increased for the
application of K, but the increments were significant until dose of 50 kg of K2O ha-1,
existing a lineal relationship betweed the total absorption of N and the dry matter accumulation. The cloride didn’t affect the absorption of N. The total absrption of K+ increased in form sustained with increases of the potassic fertilization. The concentration average of Mg++ and of Na+ in plants diminished for the application of K, specifically; with more dose to 50 kg of K2O ha-1; this suggests an antagonism
between of K+ and Mg++ and, between K+ and Na+, for competition of places of union to the transporters of the plasmatic membrane during the absorption. The concentration of Ca++ increased for the potassic fertilization and only with dose of 200 kg of K2O ha-1, the final concentration of Ca++ spread to lower, being similar to the
aggregation of 50 kg of K2O ha-1. You discusses the existence of an antagonism
between K+ and Ca++. In spite of these results, the composition average of the plants was not affected, with regard to the nutritional standards.
Página
I.- INTRODUCCION... 1
II.- REVISION BIBLIOGRAFICA... 3
2.1.- Rol fisiológoco del potasio... 3
2.2.- Niveles de potasio en los suelos de Chile... 3
2.3.- Respuestas a la fertilización potásica... 6
2.4.- Interacción entre los iones K+ y los iones; Cl-, N, Mg++, Ca++ y Na+... 9
III.- MATERIALES Y METODOS... 14
3.1.- Antecedentes generales del experimento... 14
3.2.- Tratamientos...… 14
3.3.- Fertilización N y P... 14
3.4.- Preparación de suelo y siembra... 15
3.5.- Evaluaciones y mediciones... 16
3.5.1.- Producción acumulada de fitomasa... 16
3.5.2.- Concentración de N, K+, Mg++, Ca++ y Na+ en las plantas... 16
3.5.3.- Absorción acumulada de N, K+, Mg++, Ca++ y Na+ por el cultivo... 17
3.5.4.- Análisis estadístico... 17
IV.- RESULTADOS Y DISCUSION... 18
4.1.- Acumulación de fitomasa... 18
4.2.- Concentración de nitrógeno y de potasio en las plantas... 21
4.2.1.- Concentración de nitrógeno... 21
4.2.2.- Concentración de potasio... 23
4.2.3.- Relación entre las concentraciones de N y K en las plantas... 24
4.3.- Absorción acumulada de nitrógeno y potasio por el cultivo... 27
4.3.1.- Absorción acumulada de nitrógeno... 27
4.3.2.- Absorción acumulada de potasio... 28
4.3.3.- Relación entre absorción acumulada de N, K y la fitomasa... 31
4.4.- Concentración de magnesio y calcio en las plantas... 32
4.4.1.- Concentración de magnesio... 32
4.4.2.- Concentración de calcio... 35
4.5.- Absorción acumulada de magnesio y calcio por el cultivo... 37
4.5.1.- Absorción acumulada de magnesio... 37
4.5.2.- Absorción acumulada de calcio... 38
4.6.1.- Concentración de sodio... 40
4.6.2.- Absorción acumulada de sodio... 42
V.- CONCLUSIONES... 45
VI.- LITERATURA CITADA... 47
RESUMEN……….……. ABSTRACT...
56 57
CAPITULO IV
4.1.- Fitomasa acumulada de maíz para ensilaje (ton ha-1)... 19
4.2.- Concentración de nitrógeno y potasio (%)... 21
4.3.- Absorción acumulada de nitrógeno y potasio (kg ha-1)... 27
4.4.- Concentración de magnesio y calcio (%)... 33
4.5.- Absorción acumulada de magnesio y calcio (kg ha-1)... 38
CAPITULO IV
Página
4.1.- Relación entre las concentraciones de nitrógeno y potasio... 25
4.2.- Concentraciones finales de nitrógeno y potasio... 26
4.3.- Absorción acumulada de nitrógeno y potasio... 29
4.4.- Fitomasa total y absorción acumulada de nitrógeno... 31
4.5.- Fitomasa total y absorción acumulada de potasio... 32
4.6.- Concentraciones de magnesio en estado de floración... 34
4.7.- Concentraciones de magnesio en estado de madurez de ensilaje... 35
I.- INTRODUCCION
Diversos estudios en Chile y, particularmente en la VII Región del Maule, demostraron que el potasio (K) disponible en el suelo se encontraba en niveles adecuados para lograr buenos rendimientos en cultivos anuales (Letelier et al., 1961; Letelier, 1967; Rodríguez et al., 1974; Rodríguez et al., 1977; Pinochet, 1993). Del mismo modo, ensayos realizados con maíz y otras especies, en suelos con diferentes valores de disponibilidad de K, de la Zona Central y Sur, no encontraron respuestas a la aplicación de K (Rodríguez et
al., 1969; Manzur, 1971; Norero et al., 1972; Araos e Infante, 1974; Araos y Rojas, 1976).
No obstante, la mayor parte de los ensayos realizados han sido de corta duración en un mismo suelo.
En contraste, recientes estudios presentados por Fuenzalida y Meyer (1994) y, Fuenzalida (1995; 1996 b), con híbridos de maíz para ensilaje de alto potencial productivo, manejados durante tres temporadas en condiciones de monocultivo en suelos de Talca, demostraron una significativa respuesta a la fertilización potásica, además de una gradual disminución de las reservas de K del suelo hasta tornarse deficiente. A excepción de estos últimos, en Chile no existen trabajos nuevos para determinar la respuesta de K y, menos aún, el efecto de diferentes fuentes potásicas sobre el rendimiento de maíz para ensilaje en los suelos de Talca. Por lo demás, desde el advenimiento de nuevos híbridos de maíz para grano hace 20 años, y que son los mismos utilizados con fines de ensilaje, se han incrementado los rendimientos y con ello, probablemente, la respuesta a K en suelos monocultivados con maíz.
Por otra parte, experimentos con diversas especies en el extranjero y en el país, han concluido que un incremento en la fertilización potásica puede ejercer un efecto depresivo sobre la absorción radical de Mg y de Ca (Marschner, 1986; Razmjoo y Kaneko, 1993; Brauer, 1994; Egilla y Davies, 1995, Fuenzalida, 1995; 1996 b). Esto último de especial interés, debido a que importantes trastornos en el metabolismo de vacunos en climas templados, tales como “La tetania de la hierba” (hipomagnesemia), han sido asociado a bajas concentraciones de Mg y Ca y, a mayores concentraciones de K en el forraje (Smith y
Jones, 1969). Datos aportados por Maylang (1988), confirmaron que las concentraciones de Mg en los forrajes y posteriormente en el suero sanguíneo de vacunos fueron afectadas por altas cantidades de abonos de K y, en cierta medida, de abonos de N.
Opazo et al. (1976) señala que al aplicar niveles crecientes de fertilizantes potásicos, es recomendable considerar al ion acompañante a potasio (cloruro, nitrato, sulfato, fosfato, etc.). En el presente estudio se seleccionó el cloruro y el nitrato de potasio. El primero de
éstos, puede dejar libres iones cloruro (Cl-) que interactuan con otros elementos esenciales en la absorción (Marschner, 1986), mientras que el segundo, suministra cantidades importantes de nitrógeno en la forma de nitrato (NO3-), fácilmente asimilables por las raíces
(Tisdale et al., 1985), utilizable como fuente de N en suelos donde la excesiva utilización de fuentes amoniacales esté causando problemas de acidificación (Rodríguez, 1993; Fuenzalida, 1996 a).
Los objetivos del presente estudio fueron: (i) determinar el efecto de niveles crecientes de K provenientes de dos fuentes fertilizantes; nitrato de potasio y cloruro de potasio, sobre el rendimiento de fitomasa seca y la absorción de K+ en maíz para ensilaje y
(ii) establecer el efecto de las dosis y fuentes de K, sobre la absorción de N, Mg++, Ca++ y Na+ en maíz para ensilaje.
II.- REVISION BIBLIOGRAFICA
2.1.- Rol fisiológico del potasio.
El rol del potasio (K) es único en el desarrollo de las plantas, si bien este no es requerido como un componente estructural, se necesitan grandes cantidades para regular muchos procesos bioquímicos y fisiológicos (Marschner, 1986). El potasio no sólo juega un rol esencial en la prevención de la tendedura del tallo en maíz (Arnold et al, 1974), sino que también es requerido para una fotosíntesis eficiente, para la fijación de carbono y el transporte de asimilados (Joiner et al., 1983; Mengel, 1985; Huber, 1985). Además, el potasio participa en la activación enzimática (Clarkson y Hanson, 1980; Mengel y Kirkby, 1982; Suelter, 1985), en la neutralización de aniones (Clarkson y Hanson, 1980), turgor de las células de guarda (Raschke, 1977; Marschner, 1986), movimiento de hojas (Satter et al., 1974; Schrempf et al., 1976), turgor y crecimiento celular (Beringer y Nothdurf, 1985). Del mismo modo, Keeney et al. (1967) concluyó que el potasio afecta la calidad de un silo de maíz, al incrementar la materia seca, su digestibilidad, contenido de proteína, carbohidratos solubles, nivel de caroteno y de nitratos en el ensilaje, etc. Finalmente, el potasio elevaría la resistencia de los cultivos frente a plagas y enfermedades (Beringer y Nothdurf, 1985), además de aumentar la eficiencia del uso del agua (Welch y Flannery, 1985).
2.2.- Niveles de potasio en los suelos de Chile.
Estudios al nivel de campo en Chile han demostrado que las deficiencias de K tendrían una importancia secundaria, respecto a nitrógeno (N) y fósforo (P). Investigaciones realizadas durante la década del 60, concluyeron que las necesidades de K eran incluso de menor importancia que las de azufre (S) (Letelier et al., 1961). Consecuentemente, su necesidad fue discutida en el Llano central desde el norte hasta la Provincia de Cautín. Más al sur y en suelos de la costa, algunos experimentos acusaron cierta necesidad de este elemento, especialmente en papas y leguminosas forrajeras, por lo que se consideró que las
posibilidades de respuesta a la fertilización potásica tenderían a aumentar de norte a sur (Letelier, 1967).
INIA durante los años 1970 a 1976, llevó a cabo un estudio en 4952 muestras de suelo, provenientes de un área entre las provincias de Coquimbo a la de Curicó, concluyendo que en el área de riego sólo un 8% de las muestras presentó niveles bajos de K intercambiable. Los datos del área de secano presentaron un aumento de un 10% de los valores bajos respecto al área de riego (Rodríguez et al., 1977).
Asimismo, Rodríguez et al. (1974) estudiaron el poder de suministro de K de 14
suelos aluviales de la Zona Central. Para ello provocaron una extracción del potasio del suelo con plantas de ballica perenne (Lolium perenne L.) cultivadas en macetas (prueba de Chaminade), poniendo énfasis en las relaciones entre la absorción del K+ por las plantas y las distintas formas del K presentes en los suelos, el porcentaje de K fijado y otras características de los suelos. Encontraron que el poder de suministro de K en la mayoría de estos suelos era alto. La excepción se encontró en suelos de Chimbarongo y Teno, que presentaron el poder de suministro más bajo, asociado principalmente a bajos niveles de K intercambiable y no intercambiable; luego se ubicaron los suelos de Chépica, San Felipe y Melipilla. Tales resultados los indujo a postular que en estos suelos cabría esperar una respuesta a la fertilización potásica. Conforme con este último trabajo, Valenzuela y Ruíz (1979) afirmaron que los niveles de K en la Zona Central, serían adecuados para obtener buenos rendimientos en cultivos anuales. Sin embargo, en determinadas ocasiones se presentarían factores ajenos a la fertilidad misma del suelo; uno de éstos puede ser la mala infiltración del agua en el subsuelo, motivada a su vez por compactaciones a la profundidad de laboreo, que restringirían su correcta absorción por las raíces de las plantas, especialmente en frutales.
La información sobre la disponibilidad de K en suelos de la VII Región es escasa. Así también, los trabajos publicados sobre deficiencia de K en la región son pocos y se refieren principalmente a viñedos en condición de secano (Lavín et al., 1974). Investigaciones posteriores demostraron que la causa de la deficiencia de K en el estudio citado, está más relacionada a la disponibilidad de agua que a problemas de suministro de K
del suelo (Lavín, 1983) y, en otros estudios en condición de riego, a los bajos niveles de K de intercambio del subsuelo (< 50 ppm) (Ruíz y Valenzuela, 1984). Unicamente, Pinochet (1993) efectuó un resumen de 835 muestras de suelos, analizadas por el Laboratorio de Análisis de Suelos y Foliar, de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad de Talca, para evaluar niveles promedio de N, P y K en la Región. Previamente, este autor agrupó a los suelos de la Región en 13 sectores homogéneos; en la interpretación de los análisis de potasio utilizó tres niveles de K disponible: bajo (0 a 80 ppm), medio (80 a 120 ppm) y alto (más de 120 ppm). Concluyó que para el K predominaron, en promedio, las muestras con contenidos altos, por lo que, confirmaría la baja respuesta a los fertilizantes potásicos. No obstante, en el sector de Talca, donde se analizaron 57 muestras del total, la frecuencia de muestras con niveles bajos de K disponible, fue mayor (alto: 23 %, medio: 35 % y bajo: 42%). También mostraron una elevada frecuencia de muestras con niveles bajos de K disponible: Pelarco (alto: 29 %, medio: 29 % y bajo: 42 %) y Río Claro (alto: 22 %, medio: 33 % y bajo: 45 %). Por el contrario, Colín (alto: 73 %, medio: 18 % y bajo: 9 %), Duao (alto: 69 %, medio: 19 % y bajo: 12 %) y Pencahue (alto: 59 %, medio: 28 % y bajo: 13 %), entre otros sectores, destacaron por una elevada frecuencia de muestras con niveles altos de K disponible.
Más al sur, investigaciones con diversos suelos de Ñuble mediante la técnica del cultivo de ballica en macetas, mostraron que estos suelos no presentan deficiencias de K, pero las reservas de este nutriente serían escasas, principalmente en las series: San Carlos, Quella y Cauquenes, en los cuales sería conveniente aplicar fertilizaciones de mantención (Araos, 1967). En este último trabajo, una jerarquización de las deficiencias detectadas, sobre la base de su intensidad y orden de aparición; pudo comprobar que en todos los suelos, el P tuvo la primera importancia, el S la segunda y el K la tercera, aunque muy distante de los primeros. Similar técnica, en prospecciones nutricionales realizadas por Schenkel et al. (1971a, 1971b, 1971c) y, Schenkel et al. (1972), indicaron que la deficiencia de K también tiene una importancia secundaria en suelos de la IX y X Regiones. No obstante, en algunos suelos planos de Llanquihue, el K puede llegar a ser el más importante (Schenkel et al., 1973). Finalmente, en el extremo sur de Chile (Provincia de Magallanes), los suelos presentan graves deficiencias de nutrientes, cuyas intensidades decrecen en el orden
siguiente; P, S, K, micronutrientes, Mg y Ca (Schenkel et al., 1974). En las últimas investigaciones señaladas, no se investigó el N.
2.3.- Respuestas a la fertilización potásica.
Las respuestas a la fertilización potásica han sido frecuentemente correlacionadas con el K intercambiable del suelo (Greenland, 1985). Rodríguez et al. (1977) señalaron que para Chile se ha considerado 160 ppm de K como un valor suficiente, a pesar de carecer de información sobre fertilidad de K y de que los niveles críticos no concuerdan con la literatura consultada. Aunque se acepta como valor crítico 120 ppm, sobre el cual no hay respuestas, en general, a la fertilización potásica (Freitas et al., 1966), algunos autores señalan que sería posible obtener respuestas a valores sobre los 120 ppm. Así, Doll y Lucas (1973) indicaron que el valor crítico sería de 170 ppm en suelos arenosos y de 250 ppm en suelos arcillosos e Hileman et al. (1967) consideró niveles medios entre 75 y 125 ppm. Sin embargo, Ulrich y Ohki (1966) señalaron que en diversos estudios realizados con maíz en Estados Unidos se encontraron valores críticos de 40 a 100 ppm, mientras Catani y Jacintho (1974) consideraron como valores suficientes sobre 117 ppm. Por su parte, Cristy (1975) señaló como valores suficiente 140 ppm y Follet y Trierweiler (1972) 200 ppm. Esta gran diversidad de valores, al parecer, estaría explicada por la interacción con otros factores, conforme varían las circunstancias experimentales(Rodríguez, 1993).
En la Zona Central de Chile, ensayos realizados por Norero et al. (1972) en trigo, maíz y papas y por Rodríguez et al. (1969) en un cultivo de alta respuesta al K como el tabaco, no encontraron respuestas significativas, con valores de K intercambiable que fluctuaron entre 91 y 240 ppm. Tampoco Manzur (1971) y Araos e Infante (1974) obtuvieron respuestas a la fertilización potásica en maíz, con valores de K intercambiable que fluctuaron entre 86 a 208 ppm. Esto se debería a la baja intensidad de uso de estos suelos que les permitiría contar, aún, con una reserva de K suficiente (Rodríguez et al., 1974). A su vez, la información sobre respuestas a la fertilización potásica en suelos de la VII Región es reducida. Pinochet (1983) señaló que las respuestas a la aplicación de K han sido esporádicas y sólo se han comprobado en cultivos tales como; papas, frutales de gran
producción, viñas, hortalizas de fruto y praderas de corte. Coincidentemente, Araos y Rojas (1976) no encontraron respuestas a la aplicación de K en ensayos de Talca, Linares y Ñuble, en cultivos de arroz. Acuña (1995) en suelos arcillosos de Parral, con pradera de trébol blanco (Trifolium repens L.) y festuca (Festuca arundinacea Schreb.), tampoco encontró respuesta a la fertilización potásica, a pesar que los niveles de K disponibles del suelo eran inferiores a los considerados como mínimos para un adecuado crecimiento de la pradera. Sin embargo, Fuenzalida y Meyer (1994) y Fuenzalida (1995; 1996 b) demostraron con plantas de maíz para ensilaje en condiciones de monocultivo en suelos de Talca, positivas respuestas a la fertilización potásica, siendo claras a partir de la tercera temporada. En el comienzo de ésta, el nivel de K intercambiable era de 100 ppm, no obstante, pese a la aplicación de 150 kg de K2O ha-1, las concentraciones de K+ en los tejidos aéreos fueron bajas. Además,
cuantificó una disminución sostenida del K intercambiable, como consecuencia del uso intensivo del suelo, que alcanzó en las tres temporadas a un 50%, respecto al nivel inicial de K intercambiable.
Mielniczuk (1982) señaló que las respuestas a la fertilización potásica también son condicionadas por el potencial de rendimiento del cultivo. Así, plantas de crecimiento lento y baja productividad presentan escasas respuestas a la fertilización potásica, porque su demanda es baja, presentan bajas tasas de absorción y, en la mayoría de los casos, son satisfechas por las reservas de K del suelo. Esta sería otra de las causas de la ausencia de respuesta a la fertilización potásica en los estudios efectuados en Chile. El bajo potencial de rendimiento de los maíces de grano usados en los estudios citados anteriormente, que promediaron los 80 qqm ha-1, podría ser una causa de la ausencia de respuesta. Por el contrario, los experimentos llevados a cabo por Fuenzalida y Meyer (1994) y Fuenzalida (1995; 1996 b) presentaron inicialmente niveles de producción de fitomasa superiores a 36 ton ha-1 y el rendimiento de grano fue del orden de 200 qqm ha-1. Adicionalmente, el mayor potencial para explorar el Kdel suelo en determinadas especies, por ejemplo gramíneas, se refleja por la frecuente baja respuesta a la aplicación de fertilizantes potásicos (Mengel, 1982). Harcha (1996) estudió la respuesta de alfalfa a la fertilización potásica, encontrando que la producción de fitomasa al tercer año de cultivo no mostró variaciones, como resultado de la fertilización con 0, 112 ó 187 kg de K2O ha-1, así como la extracción total anual del
nutriente no fue modificada, al comparar tan diferentes fertilizaciones; esto se debería a la enorme capacidad de exploración de suelo por el sistema radical de la especie.
Heckman y Kamprath (1992) señalaron que las prácticas más intensivas de cultivo, tales como; la reducción del espacio de las hileras, mayores poblaciones de plantas y aplicaciones de nitrógeno respecto a los tradicionales, etc., aumentarían los requerimientos de K y la respuesta a la fertilización potásica. Considerando que la mayor parte del K está contenido en las cañas y hojas, usualmente cuatro veces más que en el grano (Malavolta y Crocomo, 1982; Mengel y Kirkby, 1982), se supone que el agotamiento del K del suelo es mucho más rápido cuando el maíz es cosechado para ensilaje que para grano, por lo tanto, la respuesta a la fertilización potásica también estaría influida por la cosecha y por el historial de manejo de los rastrojos de cultivo (Olson y Sander, 1985).
Los fenómenos de fijación de K del suelo también pueden alterar las respuestas de un cultivo a la fertilización potásica, dado que pueden dejar “no aprovechable” para la planta, fracciones importantes de K aplicado (Ruíz y Sadzawka, 1986). Una elevada fijación implica graves problemas para la nutrición potásica de los cultivos y va unida a la presencia abundante de minerales arcillosos, especialmente del grupo de la illita, mientras que, una escasa fijación permite una fácil movilidad del K en el perfil, con el consiguiente rápido agotamiento por lixiviación o por absorción por las plantas (Schenkel et al., 1986).
Doll y Engelstad (1962) señalaron que las variaciones climáticas es el mayor problema al instante de efectuar un resumen de los resultados de ensayos de respuestas a la fertilización potásica realizados en diferentes localizaciones y años, especialmente; la temperatura y la precipitación. Lo anterior, en un estudio estadístico de los ensayos que evaluaron la respuesta de maíz a la fertilización potásica, en diferentes localizaciones de los Estados Unidos durante los años 1952 a 1960, donde se observó, por ejemplo, que las respuestas de rendimientos estuvieron correlacionadas significativamente con la precipitación, no obstante, fue imposible separar el efecto de la precipitación de un posible efecto residual del K aplicado, el cual pudo afectar la forma de la curva de respuesta durante una parte de los experimentos. Conforme con esto, Heckman y Kamprath (1992) en un estudio con plantas de maíz en suelos del Sudoeste de Estados Unidos, concluyeron que la
respuesta a la aplicación de K se vio afectada por la escasa precipitación. Esto no sería el caso del maíz cultivado en la Zona Central de Chile, donde el suministro de agua se efectúa principalmente por riego (Fuenzalida J., comunicación personal). Adicionalmente, el tiempo de duración del cultivo también afecta la respuesta a la fertilización potásica, ya que se ha encontrado que el efecto del K se manifiesta más claramente en la segunda (Peck y Lathwell, 1969) o tercera (Levin et al., 1963) cosecha, a diferencia de otros elementos, tales como el P, el que tiene un efecto más rápido manifestándose en la primera (Peck y Lathwell, 1969).
2.4.- Interacción entre K+ y los iones; Cl-, N, Mg++, Ca++ y Na+.
La absorción radical de cationes y de aniones sería regulada por la planta en forma diferente, por lo que, una interacción directa entre K+ y Cl- no debería ocurrir. En efecto, Marschner (1986) observó que la tasa de absorción de K+ de las raíces de plantas de maíz, no se afectó por la presencia del anión cloro (Cl-) en la solución del suelo.
Cram (1973) en un experimento de laboratorio con plántulas de cebada (Hordeum
vulgare L.), concluyó la existencia de una interacción competitiva entre los aniones Cl- y NO3-. En este trabajo, la aplicación de KCl incrementó la concentración de Cl- en los tejidos
radicales en un 35%, respecto al control sin tratamiento. Esta situación fue positivamente correlaciona con la disminución en el flujo neto del NO3- al interior de raíces, debido a que
el Cl- tendría más facilidad para ser acumulado en las vacuolas. Similares resultados fueron demostrados con plántulas de cebada creciendo en un medio hidropónico y en macetas con vermiculita (Aslam et al, 1984). Análogamente, Tisdale et al. (1985) observaron en diversos ensayos de campo con plantas de cebada, maíz y trigo, una disminución de la absorción de NO3- por un incremento de los niveles de Cl- suministrados. Así también, señalaron un
mutuo antagonismo entre el Cl- y NO3-, en papa, frejol, tomate, remolacha y ballica perenne.
Torres y Bingham (1973) en un experimento con frejol que creció en condiciones salinas generadas por la agregación de NaCl, determinaron que el Cl- indujo la deficiencia de N y fue considerado como uno de los factores causantes de la reducción del crecimiento de las plantas. Marschner (1986) señaló que en producciones intensivas de cultivos, con especies
tales como la espinaca, la cual tiende acumular en sus hojas grandes cantidades de NO3-, la
competencia de Cl- ha sido recomendada para disminuir los contenidos de NO3-. Esta
negativa interacción entre Cl- y NO3-, ha sido atribuida a la competencia por los sitios de
unión a “carriers” de la membrana plasmática, pudiendo disminuir la absorción de NO3
-desde la solución externa (Tisdale et al., 1985; Marschner, 1986). En tanto, el NO3- sería
más fuertemente afectado por Cl- que por otros aniones. Así lo demostraron Curtin et al. (1993), quienes en un experimento con plántulas de cebada (Hordeum vulgare L., cv. Bonanza) y kochia (Kochia scoparia (L.) Schrad.) cultivadas en soluciones salinas de Cl- y de SO4- en invernaderos, encontraron que el nivel de NO3- en las plantas salinizadas con
SO4- fue consistentemente mayor, sugiriendo que éstas gozarían de ventaja en la nutrición de
N, en comparación a plantas tratadas con Cl-. Manchanda et al. (1982) también señalaron una inhibición de la absorción de fosfatos en plantas de cebada y trigo, por el Cl- contenido en el fertilizante KCl. Adicionalmente, la acumulación a niveles tóxicos del anión Cl- en las raíces, puede reducir el crecimiento foliar en plantas de maíz (Zidan et al., 1992).
No obstante lo anterior, la adición de Cl- podría favorecer la absorción de algunos cationes por las raíces. Smith (1977) trabajando al nivel de campo con plantas de frejol (Phaseolus vulgaris L. cv. Bush Blue Lake 283) y Harrison y Bergman (1981) con tres cultivares de repollo (Brassica oleracea L., grupo Capitata) encontraron un incremento en la concentración foliar de Mn++ debido al Cl- contenido en la fuente KCl. Similares resultados fueron obtenidos por Palaniyandi y Smith (1978) con plantas de frejol bajo invernadero. El incremento del ion cloruro en plantas de vid, también determinó una alta absorción de K+ y Mg++ (Hannemann, 1964). En contraposición, Gaspar et al. (1994) en un estudio con cinco cultivares de avena (Avena sativa L.), sobre suelos con altos contenidos de potasio extractable (K > 391 kg ha-1) de Estados Unidos, encontraron que la fertilización con KCl incrementó la concentración de Cl- en las plantas, pero esto no afectó la concentración de K+ en los tejidos. Blevins et al. (1974) estudiaron la influencia de la absorción de NO3- y de Cl
-sobre la acumulación de K+ por las plantas. Para esto, utilizaron plántulas de cebada que fueron colocadas en soluciones nutritivas de KNO3 y KCl, evaluando su comportamiento en
las 36 horas siguientes. Los datos de las primeras cuatro horas demostraron que la absorción de Cl- superó a la absorción de NO3-, sin embargo, después de este período la absorción de
tasa de absorción de K+ por las raíces. Los autores indicaron que la rápida y sostenida absorción de NO3- proveería, al parecer, de un anión - carrier para el transporte de K+;
además, además la síntesis y acumulación de aniones orgánicos, motivada por la reducción NO3-, aumentaría la capacidad para acumular K+ por la provisión de una fuente de aniones
orgánicos no difusibles. Similares resultados fueron obtenidos por Kirkby y Knight (1977) en plántulas de tomate (Lycopersicon esculentum L. var. Ailsa Craig).
Además de las interacciones entre NO3- y Cl- previamente señaladas, diversas
experiencias han demostrado que N, en ambas formas; NO3- y NH4+, puede interactuar tanto
con K+ como con otros iones. Así, Claasen y Wilcox (1974) experimentando con plantas de maíz de 33 días creciendo en macetas, encontraron que el N-NH4+ tuvo un efecto negativo
sobre el porcentaje de K+ en las plantas y también deprimió los porcentajes de Ca++ y Mg++. Por su parte, los incrementos en la fertilización potásica generaron la disminución de los porcentajes de Ca++ y Mg++ en las plantas tratadas con nutrición de N-NO3-, mientras que la
dosis de K+ no tuvo efecto sobre los contenidos de Ca++ y Mg++ en las plantas con nutrición N-NH4+. Sobre la base de estos resultados, los autores sugirieron que N-NH4+ tendría un
mayor efecto sobre la reducción de la absorción de Ca++ y Mg++ que las dosis de K+. Otras evidencias discrepan de los resultados anteriores, al establecer que no existiría una competencia entre NH4+ y K+ por la absorción y que incluso un aumento de la fertilización
potásica incrementaría la absorción de NH4+, pero disminuiría la absorción de Ca++ y Mg++
(Dibb y Welch, 1976). Experimentos en macetas con plántulas de maíz (Xu et al., 1992; Stomberger et al., 1994) y en soluciones nutritivas (Errebhi y Wilcox, 1990, Alexander et
al., 1991), han demostrado una influencia de la fuente nitrogenada: NH4+, NO3- y una
combinación de ambas, sobre la absorción de nutrientes y sobre el crecimiento de las plantas. En estos estudios se comprobó la superioridad de una fuente mixta de N (NH4+ +
NO3-) para el crecimiento de las plántulas, conjuntamente con altos niveles de K.
Las interacciones catión - catión, que es el caso de K+ y Mg++, K+ y Ca++ y, Ca++ y Mg++, ocurren mayoritariamente al nivel de la membrana celular y son de naturaleza competitiva (Dibb y Thompson, 1985). Mengel y Kirkby (1982) manifestaron que el antagonismo entre estos cationes, puede ser explicado por un efecto de competitividad por los sitios de unión a los "carriers" en la membrana plasmática. Sin embargo, estos autores también afirman la dificultad de esta teoría, fundamentados en las diferencias en tamaño y
estructura de estos cationes. Marschner (1986) señaló que, debido a la diferente tasa de absorción de cationes y de aniones, se requiere una compensación de cargas eléctricas, tanto dentro de la célula como en la solución externa. Bajo estas condiciones, también puede ocurrir una competencia no específica entre iones de igual carga. Un ejemplo lo constituye el catión K+, rápidamente permeable a la membrana plasmática, el que disminuiría la tasa de absorción de cationes más lentos, tales como el Ca++ o el Mg++. Entonces, el antagonismo estaría relacionado al balance iónico (Mengel y Kirkby, 1980; Marschner, 1986), aún cuando, Diem y Godbold (1993) basados en un trabajo con clones de Populus trichocarpa que creció en soluciones nutritivas, sugirieron que la absorción de K+, Mg++ y Ca++ sería, al parecer, controlado en forma activa por las raíces y no por la simple competencia de iones por los sitios de absorción de la membrana plasmática. Brauer (1994) experimentando con plántulas de maíz de siete días, que creció en una solución de nutrientes, determinó mediante el análisis de tejidos radicales, que la absorción de Mg++ fue disminuida aproximadamente en un 50% por la adición de K a la solución; sin embargo, el efecto del K sobre la absorción de Ca++ fue menor, disminuyendo sólo en un 11%. El autor argumentó que esto se debería a las características ácido - base de estos metales, siendo el Mg++ más similar al K+, respecto al Ca++, y por lo tanto, existiría un mayor grado de interacción por los sitios de unión a los "carriers". Similar observación fue encontrada por Razmjoo y Kaneko (1993), en plantas de ballica perenne cultivadas en macetas con dosis crecientes de K. El posterior análisis del material vegetal mostró un incremento de la concentración de K+ con el aumento de la fertilización potásica, conjuntamente; la concentración de Mg++ fue disminuida desde un 38% a un 54% por la aplicación de bajas y altas dosis de K, respectivamente. En comparación, la concentración de Ca++ fue reducida desde un 22% a un 48%. Por su parte, da Silva y Ritchey (1981) en un estudio en Brasil con una secuencia de maíz y trigo por dos años, encontraron que cuando se aplicaron niveles crecientes de K, hubo un aumento de la concentración foliar de K+ y disminuyó la concentración de Mg++. A su vez, la aplicación creciente de Mg++ generó un aumento de su concentración y la disminución de la concentración de K+. En ambas situaciones la concentración de Ca++ no se alteró, verificándose también que la reducción de la absorción de Mg++ debida a la presencia de K+ fue más intensa que la reducción de la absorción de K+ por la presencia de Mg++. Smith (1977) discrepa en parte con los resultados anteriores, puesto queen plantas de frejol, la adición de Mg++ no afectó la concentración de K+. Fuenzalida (1995) en suelos de Talca,
detectó una disminución de la capacidad de un cultivo de maíz para ensilaje para absorber Mg++, cuando éste recibió una alta dosis de K. No obstante, este efecto se atenuó a medida que la especie recibió dosis crecientes de Mg frente a una alta fertilización potásica. Además, un suelo empobrecido en K ofreció menos dificultades para la absorción de Mg++ por las raíces. Lo anterior confirmaría la presencia de una competencia entre estos cationes, en la cual el K+ desplazaría al Mg++.
El maíz pertenece al grupo de especies donde Na+ no puede substituir a K+, específicamente con algún efecto sobre la respuesta en el crecimiento (Marschner 1986). Cerdá et al. (1995) experimentando con dos cultivares de maíz que crecieron en soluciones nutritivas con diferentes niveles de K y de NaCl, observaron que las plantas tratadas con altos niveles de K y bajos de NaCl superaron en un 150% la producción de fitomasa seca, respecto a las plantas tratadas con altos niveles de NaCl y bajos de K; no obstante, en estas últimas, el peso fresco fue disminuido solamente entre un 20 y 30%. Los resultados sugirieron que altas concentraciones de Na ayudaron a mantener el turgor en las hojas, pero no pudieron substituir a K en el crecimiento de las plantas. Marschner y Schafarczyk (1968) observaron en plántulas de maíz cultivadas en soluciones nutritivas, la disminución del flujo neto de Na+ al interior de las raíces por la aplicación de K. Mientras, K'Drev y Georgieva (1974) experimentando con plantas de maíz en macetas, encontraron la disminución de la concentración de K+ en las plantas al incrementar los contenidos Na+ intercambiable en el sustrato. La hipótesis de la mutua competición por un sitio unión a los “carriers” durante la absorción, también explicaría la interacción entre K+ y Na+ (Tisdale et al., 1985), además, existiría un efectivo mecanismo de exclusión que restringiría el transporte de Na+ hacia los tallos (Marschner, 1986).
III.- MATERIALES Y METODOS
3.1.- Antecedentes generales del experimento.
El experimento fue realizado en la Estación Experimental Panguilemo de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad de Talca (35° 26’ LS; 71° 41’ LW, a 90 m.s.n.m), en la temporada 1994 - 1995. Se sembró un híbrido de maíz de ciclo semitardío (Asgrow 899), en un suelo franco-arcilloso (serie Talca), cultivado durante los dos años precedentes con maíz para ensilaje, lo que supone la extracción de toda la planta desde el campo. El análisis de suelo previo a la siembra, presentó los siguientes resultados; contenido de arcilla = 30 %; materia orgánica = 1,5 %; pH = 6.3; K intercambiable = 85.5 ppm; Mg intercambiable = 200 ppm; Ca intercambiable = 1061 ppm (Laboratorio de Análisis de Suelos y Foliar, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad de Talca, 1994).
3.2.- Tratamientos.
El experimento consideró la comparación de dos fuentes de fertilizante potásico: nitrato de potasio (13% de N y 44% de K2O) y cloruro de potasio (60% de K2O y 45% de
Cl-), aplicados en cinco niveles: 0, 50, 100, 150 y 200 kg K2O ha-1. Las combinaciones se
distribuyeron en el campo mediante un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones y se estudiaron en un experimento factorial de 2 * 5.
3.3.- Fertilización N y P.
La fertilización con N y P se aplicó siguiendo las recomendaciones locales de fertilización: 400 kg N ha-1 y 90 kg de P2O5 ha-1. La aplicación de N se parcializó en dos
oportunidades; 150 kg de N ha-1 a la siembra como urea (46 % de N) y, 250 kg ha-1 de N 28 días después de emergencia como Supernitro (25 % de N). Debido a que las dosis de las combinaciones que contemplaron nitrato de potasio, fueron aplicadas al instante de la
siembra, la dosis de N requeridas para completar su aporte en la primera aplicación, se efectuó mediante el empleo de urea, y fueron ajustadas de acuerdo al aumento de N-NO3
-proveniente de la fuente potásica. Para las condiciones edafoclimáticas del experimento, se consideró que el N proveniente de la urea, al cabo de siete días (período de siembra a emergencia), en gran parte, debería ser transformado a formas de N disponibles para las plantas (Rodríguez, 1993). El N, P y K aplicados al momento de siembra se localizaron en la banda 0,07 m bajo y 0,05 m al lado de la semilla. La fuente de P fue superfosfato triple (46 % de P2O5).
3.4.- Preparación del suelo y siembra.
Previo a la siembra el sitio experimental fue subsolado a 0,5 m de profundidad y con un espaciamiento de 1 m. A continuación se efectuó una aradura con arado de cincel, equipo empleado en dos sentidos, seguido de una rastra de disco y rastrón de madera, con el objeto de emparejar la superficie del suelo y destruir terrores. Finalmente, la cama de siembra se terminó de preparar empleando una rastra combinada. La siembra se efectuó el 20 de Noviembre, en forma manual. La población promedio de plantas fue de 95.000 plantas ha-1. El tamaño de las parcelas experimentales fue de cinco hileras de 5 m con un espaciamiento entre hileras de 0,7 m. El cultivo recibió las prácticas culturales necesarias para alcanzar niveles de productividad óptimos, en términos de control fitosanitario y disponibilidad de agua. El riego se efectuó por surcos, empleando sifones. La frecuencia de riego fue variable, la cual fue estimada por la medición del contenido de humedad del suelo, estimada mediante el método gravimétrico entre 0 y 20 cm.
3.5.- Evaluaciones y mediciones
3.5.1.- Producción acumulada de fitomasa.
La producción de total aérea de fitomasa acumulada se midió cada vez, sobre un área de 0,75 m2 tomados de las hileras centrales de las parcelas. Estas evaluaciones se efectuaron en los estados; 2.5, 5 y 8 de la escala de Hanway (Hanway, 1963), los que ocurrieron a los 47, 79 y 138 días después de la emergencia. Estos estados corresponden a 10 hojas, floración y ensiladura, respectivamente. La metodología de muestreo consistió en cortar las plantas al nivel de suelo, medir su peso fresco total y el aporte de cada una de las estructuras: hojas, tallos, brácteas y mazorcas. Una submuestra de cada estructura, obtenida a partir de las plantas cosechadas, fue deshidratada en un horno de circulación forzada a 70°C, hasta alcanzar peso constante. Todos los resultados fueron expresados sobre la base de peso seco (BMS).
3.5.2.- Concentración de N, K+, Mg++, Ca++ y Na+ en las plantas.
Las concentraciones de N, K+, Mg++, Ca++ y Na+ en la planta entera, fueron determinadas de una muestra promedio, la que fue constituida de acuerdo al aporte porcentual promedio de cada estructura (BMS). Los análisis se efectuaron de acuerdo al procedimiento seguido por el Laboratorio de Análisis de Suelos y Foliar de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad de Talca.
La determinación de la concentración de N se efectuó empleando un equipo de digestión automática marca Gerhardt modelo Vapodest V. Una muestra de 500 mg tamizada fue puesta en un tubo de digestión con un catalizador y ácido sulfúrico. La mezcla se calentó por una hora a 400°C. Una vez frío, se le adicionó NaOH y luego, se destiló con una solución indicadora. La lectura automática del N fue expresada en porcentaje.
Las concentraciones de K+, Mg++, Ca++ y Na+, fueron determinadas por Espectrofotometría de Absorción Atómica, con un equipo Perkin Elmer, modelo 3300. Dos
gramos de muestra tamizada, fueron calcinados por ocho horas en un horno a 550°C. Las cenizas fueron disueltas en ácido diluido (ácido nítrico, ácido clorhídrico y agua, 1:1:8). La solución fue calentada a 100°C y luego se transportó a un matraz de aforo de 100 ml, desde el cual se realizaron las correspondientes lecturas. El K+ y Ca++ se determinó por espectrofotometría de emisión atómica, mientras que Mg++ y Na+ por espectrofotometría de absorción atómica. Los resultados se expresaron en porcentaje sobre base seca (BMS).
3.5.3.- Absorción acumulada de N, K+, Mg++, Ca++ y Na+ por el cultivo.
La absorción acumulada de N, K+, Mg++, Ca++ y Na+ por el cultivo fue calculada a partir de los datos de materia seca acumulada y la concentración promedio (%) de iones en las plantas cosechadas. Los resultados fueron expresados en términos absorción total del elemento (kg ha-1).
3.5.4.- Análisis estadístico.
El análisis de los resultados experimentales, fue realizado empleando el programa estadístico computacional Statgraphics, 5.0. Para la comparación de medias se utilizó la prueba de Scheffé (p < 0.05). Además, se efectuaron análisis de regresión y de correlación simples, para determinar posibles asociaciones entre diferentes variables y parámetros evaluados en la investigación.
IV.- RESULTADOS Y DISCUSION
4.1.- Acumulación de fitomasa.
La producción de fitomasa total aérea, evaluada en tres estados de desarrollo del cultivo, es presentada en el Cuadro 4.1. En él puede observarse que el empleo de cualquiera de las fuentes de potasio no tuvo efecto (p > 0.05), sobre la producción de fitomasa en ninguno de los estados. Por consiguiente, la presencia de niveles variables de cloro en una de las fuentes de potasio empleadas como fertilizante, no afectó la acumulación de fitomasa, situación que también fue observada por Dickins et al. (1962), quienes a pesar de trabajar con plantas de papa, señalaron que las distintas formas químicas de fertilizantes potásicos no parecen tener influencia sobre la cosecha. No obstante, este resultado difiere de los presentados por Fixen et al. (1986), Timm et al. (1986) y Goos et al. (1987), quienes trabajaron con trigo y cebada, y Heckman (1995) con maíz para grano, donde el cloro afectó favorablemente los rendimientos de grano en estas especies, situación positivamente correlacionada con los incrementos en la concentración de Cl- en las hojas y en la hoja mazorca, respectivamente, como resultado de la fertilización con KCl. No obstante, cabe aclarar que el efecto del cloro fue asociado con la disminución de enfermedades fungosas que dañan a estos cereales en el extranjero, y particularmente a las plantas de maíz en su zona radical y foliar, lo que habría favorecido, entre otras cosas; a la actividad fotosintética, y consecuentemente con esto, a la acumulación de fitomasa, situación que no es similar a la de Chile, donde esta especie goza de especial sanidad aun en condiciones de monocultivo, lo que respaldaría los resultados medidos en este trabajo.
Referente a los niveles crecientes de fertilización potásica, los datos muestran consistentemente que cuando el cultivo alcanzó un desarrollo de diez hojas (47 días después de la emergencia de plántulas), la fitomasa seca acumulada por el testigo fue similar a cualquiera de las combinaciones que recibieron fertilización potásica (p > 0.05), permitiendo suponer que el nivel inicial de K en el suelo logró satisfacer las necesidades del cultivo en los primeros estados de desarrollo, lo que no era evidente de esperar, puesto que el suministro de K inicial era de 85.5 ppm, valor considerado inferior al adecuado o crítico
sindicado por diversos autores (Freitas et al., 1966; Doll y Lucas, 1973; Catani y Jacintho, 1974; Cristy, 1975; Follet y Trierweiler, 1972 y; Rodríguez et al.,1977). No obstante, a partir de la evaluación de floración (79 días después de la emergencia), se obtuvo una significativa respuesta a la fertilización potásica (p < 0,05); en este caso, se configuraron tres grupos de producción, alcanzando las menores productividades, aquellas combinaciones que recibieron niveles iguales o inferiores a 50 kg de K2O ha-1; un grupo intermedio,
conformado por las dosis de 100 y 150 kg de K2O ha-1 y finalmente, la mayor producción de
fitomasa fue alcanzada por la dosis 200 kg de K2O ha-1. En este último caso, pese a que la
aplicación de 150 ó 200 kg de K2O ha-1 no difieren (p > 0.05), se observó un incremento del
orden de un 6% con la aplicación de la dosis máxima.
CUADRO 4.1 FITOMASA SECA ACUMULADA DE MAIZ PARA ENSILAJE EN TRES ESTADOS DE DESARROLLO (TON HA-1); EFECTO DE CINCO NIVELES DE POTASIO, DE DOS FUENTES FERTILIZANTES.
Dosis K2O Días desde emergencia
(kg ha-1) 47 79 138 Testigo 0 2,87 12,35 24,57 KNO3 50 2,97 14,00 31,23 100 3,34 14,20 32,99 150 3,23 17,39 33,91 200 3,79 17,73 35,10 KCl 50 2,99 14,61 29,75 100 3,36 16,18 32,67 150 3,37 16,52 35,69 200 3,36 17,89 38,35 DM1 Sch dosis (d) NS2 2,31 4,94 DM Schfuente (f) NS NS NS DM Sch d * f NS NS NS
(1) Diferencia mínima significativa (Test de Scheffé, p < 0.05). (2) No significativo.
En el estado de madurez para ensilaje (138 días después de emergencia), la fitomasa acumulada por los cultivos que recibieron fertilización potásica superó, en promedio, en un
37% a los cultivos testigos. A pesar de esta respuesta, el incremento de la fitomasa fue significativo hasta 100 kg de K2O ha-1, debido a que dosis mayores no mostraron efectos (p
> 0.05). Sin embargo, la producción no alcanzó un “plateau” al agregar niveles crecientes de potasio al cultivo. Estas respuestas a las dosis permiten establecer que el suministro de 50 kg de K2O ha-1 generó incrementos de producción de fitomasa de 118 kg ha-1 por
cada kg de K2O agregado, mientras que dosis entre 100 y 200 kg de K2O ha-1 produjeron
aumentos importantes; entre 47 y 39 kg por cada kg de K2O agregado.En este último
caso, si bien no se detectaron diferencias en el rendimiento de fitomasa seca (p < 0.05), resulta de interés poner de manifiesto, que las dosis crecientes de este nutriente generaron un sostenido aumento de la producción, del orden de 2000 kg ha-1 por cada 50 kg de potasio agregado.
Estos resultados discrepan de los obtenidos por Manzur (1971) y Araos e Infante (1974), quienes no encontraron respuestas a la adición de K en plantas de maíz y otras especies cultivadas en suelos de la Zona Central y Sur de Chile, con niveles de K de suelo mayores a 86 ppm, sin perjuicio de la dificultad de comparar estas investigaciones, debido a que los maíces de la década del 70 tenían un menor potencial respecto a los usados en el presente estudio, además de prácticas menos intensivas de manejo (Mielniczuk, 1982; Heckman y Kamprath, 1992). Las respuestas a la fertilización potásica se explicarían por el fuerte incremento de la tasa de extracción de nutrientes, particularmente de potasio, constatado a partir de floración y posterior desarrollo y llenado de granos, lo que habría generado un déficit del elemento en el suelo, tornándose limitante para el óptimo crecimiento de las plantas (Rodríguez, 1993), de acuerdo al rol que tiene el potasio en la acumulación de materia seca y a los múltiples procesos bioquímicos y fisiológicos en que participa (Marschner, 1986). Finalmente, no existió interacción entre dosis y fuentes de fertilizante en ninguna de las fechas (p > 0.05).
4.2.- Concentración de nitrógeno y de potasio en las plantas.
4.2.1 Concentración de nitrógeno.
El efecto de cinco niveles de K de dos fuentes fertilizantes, sobre la concentración de nitrógeno y de potasio en las plantas en distintos estados de desarrollo, es presentado en el Cuadro 4.2.
CUADRO 4.2 CONCENTRACION DE NITROGENO Y POTASIO (%) EN PLANTAS DE MAIZ PARA ENSILAJE EN TRES ESTADOS DE DESARROLLO; EFECTO DE CINCO NIVELES DE POTASIO, DE DOS FUENTES FERTILIZANTES.
Nitrógeno Potasio
Dosis K2O Días desde emergencia Días desde emergencia
(kg ha-1) 47 79 138 47 79 138 Testigo 0 2,12 1,23 0,81 1,20 0,32 0,51 KNO3 50 2,02 1,36 0,94 1,64 0,58 0,57 100 2,38 1,34 0,93 1,95 0,69 0,70 150 2,66 1,35 0,95 1,78 0,87 0,63 200 2,53 1,32 0,97 1,62 0,76 0,96 KCl 50 2,63 1,44 0,88 1,80 0,46 0,64 100 2,15 1,22 0,95 1,51 0,59 0,54 150 2,70 1,50 0,97 2,17 0,83 0,69 200 2,54 1,41 0,98 1,97 0,73 0,77 DM1 Sch dosis (d) 0,45 0,10 0,09 0,42 0,19 0,07 DM Schfuente (f) NS2 NS NS NS NS 0,05 DM Sch d * f NS NS NS NS NS NS
(1) Diferencia mínima significativa (Test de Scheffé, p < 0.05). (2) No significativo.
En términos generales, la concentración de nitrógeno en las plantas, al igual que la de potasio y magnesio (Cuadro 4.4), disminuyó a medida que el cultivo acumuló mayores cantidades de fitomasa en la temporada, lo que coincide con lo observado por Loué (1982) en estudios en Francia con plantas maíz y otros cereales, por González y Rodríguez (1975) y Fuenzalida (1994; 1995; 1996 b) en estudios en Chile con plantas de maíz para grano y
ensilaje, respectivamente. Esto se explicaría porque tanto nitrógeno, potasio y magnesio, son absorbidos rápidamente en los primeros estados de desarrollo de las plantas hasta floración, disminuyendo seguidamente su tasa de absorción; consecuentemente, la posterior e intensa acumulación de fitomasa en receptores terminales de asimilados, que son principalmente carbohidratos, generaron la disminución de los aportes relativos de estos nutrientes en la planta. Semejante fenómeno fue descrito en plantas de maíz por Hanway (1962 a). Además, el patrón de disminución de la concentración de nitrógeno y potasio, se ajusta a lo observado por Hanway (1962 b), caracterizado por un rápido descenso de los porcentajes desde mediados del segundo mes hasta alcanzar un mínimo a la madurez.
La fertilización potásica en todas las evaluaciones, influyó positivamente sobre la concentración de nitrógeno en plantas (Cuadro 4.2), no obstante, esto ocurrió independientemente de la fuente fertilizante usada, debido a que el empleo de cualquiera de éstas no tuvo consecuencias (p > 0.05). Del mismo modo, no existió interacción entre dosis y fuentes fertilizantes, en ninguno de los estados de desarrollo evaluados (p > 0.05). Por tanto, la presencia de cloro en las plantas sería inocua por lo que este anión no habría competido en la absorción del nitrato, aunque algunos autores sí encontraron efectos negativos (Cram, 1973; Torres y Bingham, 1973; Aslam et al., 1984; Tisdale et al., 1985; Marschner, 1986; Curtin et al., 1993).
El hecho que dosis crecientes de potasio afectaran positivamente la concentración de nitrógeno en plantas en todos los estados de desarrollo del cultivo (p < 0.05), confirma el importante rol metabólico de este elemento, al facilitar la absorción y síntesis del nitrógeno al interior de los tejidos (Marschner, 1986). Ya a partir del estado de diez hojas (47 días después de la emergencia), hubo una respuesta a la dosis de potasio, pese a que ésta fue débil; el cultivo sin fertilización potásica alcanzó la menor concentración de nitrógeno, sin diferir de los cultivos que recibieron 50, 100 y 200 kg de K2O ha-1 (p > 0.05), mientras que
la aplicación de 150 kg de K2O ha-1 alcanzó la mayor concentración de nitrógeno, pero sin
diferir de otras combinaciones de fertilización potásica (p > 0.05). La situación al estado de floración (79 días después de la emergencia), fue similar a la recién descrita, esto es; el cultivo sin fertilización potásica continuó presentando la menor concentración de nitrógeno, sin diferir de los cultivos que recibieron 100 kg de K2O ha-1 (p > 0.05), mientras que, la
mayor concentración de nitrógeno se alcanzó con la aplicación de 150 kg de K2O ha-1, la que
no difiere de las combinaciones que recibieron dosis de 50 ó 200 kg de K2O ha-1 (p > 0.05).
Cuando el cultivo alcanzó la madurez de ensiladura (138 días después de la emergencia), la fertilización potásica incrementó claramente la concentración final de nitrógeno en plantas, no obstante, este incremento fue significativo hasta 50 kg de K2O ha-1, debido a que este
valor no difiere de combinaciones que contemplaron mayores dosis de fertilización (p > 0.05). A pesar de esto, se observó una tendencia al aumento en la concentración de nitrógeno en plantas, al aplicar dosis mayores a 50 kg de K2O ha-1. Cabe destacar que la
fertilización potásica incrementó en alrededor de un 17% la concentración de final nitrógeno en plantas tratadas, respecto al cultivo testigo.
4.2.2. Concentración de potasio.
La concentración de potasio en plantas fue afectada (p < 0.05), por el uso de diferentes fuentes de potasio (Cuadro 4.2), no obstante, esta fue significativa únicamente al estado de ensiladura (138 días después de la emergencia). En este caso, la utilización de la fuente KNO3 se tradujo en un incremento de la concentración de potasio, resultando en un
8% superior al valor promedio obtenido con la fuente KCl. Esto se explica presumiblemente por la mayor dilución de potasio en las plantas tratadas con KCl, debido a que el rendimiento promedio de fitomasa de éstas tendió a ser mayor. Por su parte, no hubo interacción entre dosis y fuentes fertilizantes, en ninguno de los estados de desarrollo evaluados (p > 0.05).
En el Cuadro 4.2 se observa que las dosis crecientes de potasio afectaron positivamente la concentración de potasio en plantas, a través de todo el ciclo de desarrollo (p < 0.05). Cuando transcurrieron 47 días después de la emergencia, las concentraciones de potasio de cualquiera de las combinaciones que recibieron fertilización, fueron significativamente superiores al cultivo testigo sin fertilización (p < 0.05), sin perjuicio que el empleo de dosis mayores a 50 kg de K2O ha-1 no mostraron efectos (p > 0.05). Semejante
situación fue observada al estado de floración, donde la fertilización potásica se tradujo en un incremento de la concentración de potasio en plantas (p < 0.05), no obstante, fue
significativo hasta los 100 kg de K2O ha-1, debido a que este valor no difiere del obtenido
con dosis mayores (p > 0.05). Al estado de ensiladura, se generaron tres grupos de concentración de potasio, alcanzando las menores concentraciones, el cultivo sin fertilización potásica; un grupo intermedio, conformado por las dosis de 50, 100 y 150 kg de K2O ha-1 y finalmente, la mayor de las concentraciones de potasio fue alcanzada por dosis
de 200 kg de K2O ha-1 (p < 0.05). En este estado, la concentración de potasio se incrementó
en alrededor de un 30% por el empleo de la dosis máxima, respecto de la dosis de 150 kg de K2O ha-1, mientras que el promedio de combinaciones de fertilización superó en un 35% la
concentración del cultivo testigo.
Cabe destacar que dosis creciente de fertilizante generó un sostenido incremento de
la concentración de K+ en los tejidos, lo cual, al cotejar con aumentos decrecientes de la producción, indicaría la existencia de un consumo que no participa directamente sobre la producción, denominado por Marschner (1986) como “consumo de lujo”. Similar fenómeno fue observado por Razmjoo y Kaneko (1993), quienes además advirtieron que el consumo de lujo de potasio no sólo implica un gasto inútil, sino que también puede resultar en un desbalance de otros nutrientes en la planta, en particular con otros cationes tales como Mg o Ca.
4.2.3.- Relación entre las concentraciones de nitrógeno y potasio en plantas.
La relación entre las concentraciones de nitrógeno y potasio en plantas de maíz para ensilaje es presentada en la Figura 4.1. Los aumentos concentración de nitrógeno descritos anteriormente, fueron lineales (R2 = 0,85 **) frente a aumentos en la concentración de potasio de los tejidos. Se observa también, dos grupos de concentraciones, que coinciden con estados de desarrollo: bajas concentraciones se encuentran en plantas adultas y las altas en el estado de inicio de desarrollo reproductivo. A partir de la ecuación de regresión, podría señalarse que existe una relación N:K = 1:1,1 y que hay una alta estabilidad de ella. Por lo tanto, cualquier cambio de biomasa implica una variación de la absorción de potasio y nitrógeno en forma estable.
y = 0,47 + 1,08 x R2 = 0,85**; n = 27 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.5 1 1.5 2 2 [ K, %] [N, %] .5
Figura 4.1. Relación entre las concentraciones de nitrógeno y potasio de los distintos estados de desarrollo de plantas de maíz para ensilaje.
Por su parte, las concentraciones finales de nitrógeno y potasio en plantas son presentadas en la Figura 4.2. Puede observarse que el aumento de la fertilización potásica produjo un incremento de las concentraciones de ambos nutrientes. El incremento de la concentración de nitrógeno en plantas fue sostenido, ante los aumentos de la fertilización potásica, ajustándose claramente a una función cuadrática (R2 = 0,97 **). Dicha situación no resulta similar para la concentración final de potasio, donde el incremento en la producción de fitomasa resultó insuficiente para mantener la concentración de potasio por sobre 150 kg de K2O ha-1, donde se incrementó marcadamente la concentración.
[ N ] y [ K ]; (%)
[ K ] [ N ] [ N ] = 0,82 + 0,0019x - 5E-06x2 R2 = 0,97 ** [ K ] = 0,51 + 0,0015x R2 = 0,83 * 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 0 50 100 150 200Fertilización K (kg de K
2O ha
-1)
Figura 4.2. Concentraciones finales de nitrógeno y potasio en maíz para ensilaje (138 días después de la emergencia), por efecto de cinco niveles de potasio. Valores promedio de dos fuentes fertilizantes.
Debe señalarse que el efecto del potasio sobre el nitrógeno es de gran relevancia, en términos del incremento de la concentración de N (Cuadro 4.2) y de su absorción por parte del cultivo (Cuadro 4.3), puesto que ambas variables respondieron positivamente a la fertilización, y es sabido que el nitrógeno ejerce un rol importante sobre la capacidad de producción de fitomasa del maíz. Así, la agregación de cantidades crecientes de fertilizantes potásicos potenció un aumento sostenido de la absorción de nitrógeno. Más aún, un déficit de potasio sería el responsable de las menores magnitudes de absorción de nitrógeno. Esto último, porque el efecto del suministro potásico sobre la concentración de nitrógeno en plantas fue significativo hasta los 50 kg K2O ha-1, mientras que la máxima absorción
acumulada de nitrógeno se dio a partir de 100 kg de K2O ha-1, al igual que la acumulación de
fitomasa, lo que permite razonar que este incremento de la absorción acumulada de nitrógeno se debería mayormente al incremento de la acumulación de fitomasa que a un efecto de la fertilización potásica sobre la concentración de él. En efecto, es lógico esperar
que la absorción de nitrógeno esté positivamente correlacionada con la acumulación de fitomasa, puesto que el nitrógeno fue aplicado para alcanzar el máximo potencial productivo del maíz para ensilaje. Así, el nitrógeno fue usado en la medida que el cultivo respondió frente a un incremento en la dosis de potasio, pudiendo señalarse que en este caso podría aplicarse la “Ley del Mínimo”, establecida por Justus von Liebig en 1841 (Gething, 1993).
4.3.- Absorción acumulada de nitrógeno y potasio por el cultivo. 4.3.1.- Absorción acumulada de nitrógeno.
La absorción acumulada de nitrógeno y de potasio evaluadas en tres estados de desarrollo del cultivo de maíz, es presentada en el Cuadro 4.3.
CUADRO 4.3 ABSORCION ACUMULADA DE NITROGENO Y POTASIO (KG HA-1) DE MAIZ PARA ENSILAJE EN TRES ESTADOS DE DESARROLLO; EFECTO DE CINCO NIVELES DE POTASIO, DE DOS FUENTES FERTILIZANTES.
Nitrógeno Potasio
Dosis K2O Días desde emergencia Días desde emergencia
(kg ha-1) 47 79 138 47 79 138 Testigo 0 61 151 201 35 40 130 KNO3 50 60 188 291 49 77 177 100 79 198 307 65 98 231 150 86 234 324 57 149 213 200 96 217 341 62 134 341 KCl 50 79 209 256 54 67 190 100 72 197 288 50 96 176 150 91 208 332 73 137 246 200 85 251 359 66 131 295 DM1 Sch dosis (d) 22 35 55 17 30 39 DM Sch fuente (f) NS2 NS NS NS NS NS DM Sch d * f NS NS NS NS NS NS
(1) Diferencia mínima significativa (Test de Scheffé, p < 0.05). (2) No significativo.
Se advierte en el Cuadro 4.3, que la fertilización potásica afectó de manera positiva la acumulación de nitrógeno, ocurriendo independientemente de la fuente potásica empleada, debido a que éstas no mostraron efectos (p > 0.05). Asimismo, no se presentó interacción entre dosis y fuentes potásicas, en ninguna de las mediciones (p > 0.05).
Al comparar las dosis de potasio, ya a partir del estado de diez hojas existió una respuesta significativa (p < 0.05), instante en que las menores absorciones acumuladas de nitrógeno fueron alcanzadas por las combinaciones menores o iguales a 100 kg de K2O ha-1;
mientras que la mayor absorción se alcanzó con la aplicación de 200 kg de K2O ha-1, pese a
que ésta no superó significativamente a dosis menores de potasio (p > 0.05). En floración, el cultivo testigo fue incapaz de igualar la absorción acumulada de nitrógeno de los cultivos fertilizados, obteniendo la menor (p < 0.05), mientras que los cultivos que recibieron la dosis máxima, tuvieron las mayores absorciones, pese a que éstas nuevamente no difieren de dosis menores (p > 0.05).
La información muestra que al estado de madurez de ensiladura, la absorción acumulada de nitrógenofue incrementada, en términos absolutos, en un 74 % al comparar un cultivo abastecido con 200 kg de K2O ha-1, ante aquél no fertilizado con este nutriente. No
obstante, el incremento de la acumulación de nitrógeno fue significativo hasta una dosis de 100 kg de K2O ha-1, debido a que no difiere de combinaciones mayores (p > 0.05). Debe
destacarse que en ninguna circunstancia se alcanzó un valor “peack” en el amplio rango de dosis estudiadas (Figura 4.3).
4.3.2.- Absorción acumulada de potasio.
La información sobre la absorción acumulada de potasio (Cuadro 4.3), muestra claramente que la fertilización potásica tuvo un efecto positivo sobre su absorción; debido a que en todos los estados de desarrollo los cultivos tratados superaron al cultivo testigo (p < 0.05), no obstante, esto ocurrió indiferente de la fuente potásica empleada, debido a que éstas no mostraron diferencias entre sí (p > 0.05). Esto permite razonar que el contenido de potasio del suelo fue insuficiente para satisfacer plenamente la demanda del cultivo y la
absorción de potasio tuvo un incremento sostenido frente al aumento de la fertilización potásica, por lo que, gran parte de la dosis aplicada de potasio quedó disponible para las raíces en la solución de suelo, confirmando lo señalado previamente por Ruíz y Valenzuela (1984), quienes en un estudio en suelos de Talca, determinaron que el primer estrato de suelo resultó ser “no fijador”, característica que está, en gran medida, determinada por el tipo y cantidad de arcilla presente. Estos autores identificaron la arcilla vermiculita, que es capaz de absorber selectivamente al potasio. Al respecto, cabe destacar que la especie de arcilla más importante en los suelos aluviales de la Zona Central es la montmorillonita, aunque la vermiculita es dominante en un número importante de series (Besoaín et al., 1973). Sobre la base de los antecedentes anteriores, se presume que al nivel actual de potasio disponible en el suelo, la arcilla presente habría tenido “saturados” sus sitios de absorción selectivos para dicho elemento y, por lo tanto, cualquier agregación produjo incrementos en el K disponible.
Figura 4.3. Absorción acumulada de nitrógeno y potasio en maíz para ensilaje (138 días después de la emergencia). Valores promedios de cinco niveles de
potasio, provenientes de dos fuentes fertilizantes.
Absorción acumulada de N y K (kg ha
-1)
Kabs = 128 + 0,844x R2 = 0,93 ** Nabs = 206 + 1,2526x - 0,0027x2 R2 = 0,98 ** 120 160 200 240 280 320 360 0 50 100 150 200Fertilización K (kg de K
2O ha
-1)
N KAl analizar la absorción acumulada de potasio en función de las dosis de potasio, se advierte que éstas tuvieron efectos en todos los estados de desarrollo evaluados (p < 0.05) (Cuadro 4.3). Cuando el cultivo presentó un desarrollo de diez hojas, las menores
