El autor es un ecóloga investigadora del USDA-Agricultural Research Service en Raleigh, N.C.
Tanto en los ensayos de investigación como en la finca, la respuesta a la aplicación de fertilizantes nitrogenados puede ser bastante variable. Todos hemos visto situaciones en las que, además de quizás un color de planta más verde, la aplicación de nitrógeno tuvo poco impacto en el crecimiento y rendimiento del forraje. Por el contrario, hemos notado situaciones en las que la aplicación de nitrógeno tuvo un gran impacto en la productividad del pasto.
El nitrógeno es el elemento esencial de las proteínas en los tejidos vegetales y animales. La proteína se necesita en una variedad de moléculas para que los organismos funcionen de manera efectiva, como las enzimas y el ADN. En todas las plantas, el nitrógeno es el elemento más importante en la formación y función de la clorofila, el compuesto esencial necesario para la fotosíntesis. Sin la fijación de dióxido de carbono de la atmósfera a través de la clorofila, los animales no existirían y no tendríamos alimento ni de plantas ni de animales.
Compensación medioambiental
Entonces, tal vez deberíamos aplicar nitrógeno más que suficiente en nuestros forrajes, y no habría tal limitación para este importante nutriente. Eso podría funcionar, pero el nitrógeno es costoso y muchos de nuestros problemas de calidad del agua existen porque se ha filtrado demasiado nitrógeno en las aguas subterráneas o se ha escurrido en las aguas superficiales y ha causado desastres ambientales.
No deberíamos envenenarnos solo para producir alimentos para comer, ¿verdad?
El dilema con el nitrógeno es determinar cuánto aplicar para que sea suficiente sin causar pérdidas ambientales y económicas. Por supuesto, también hay muchas otras preguntas importantes:¿cuándo es el mejor momento para aplicar nitrógeno para obtener la mejor utilización de la planta y la menor pérdida para el medio ambiente? ¿Qué forma de nitrógeno es la más rentable y nos dará la mejor eficiencia de absorción de la planta? ¿En qué parte del dosel o del perfil del suelo se debe aplicar el nitrógeno para evitar pérdidas por lixiviación, volatilización y desnitrificación?
Si su cosecha de heno o forraje tuvo
2% de contenido de nitrógeno (N) en la cosecha, y tiene la intención de cosechar 5 toneladas por acre cada año, entonces podría tener sentido aplicar al menos 200 libras por acre (10,000 libras x 2% =200 libras). Pero, si solo alrededor del 50% del nitrógeno que aplica es realmente absorbido y utilizado por el cultivo, tal vez 400 libras de N por acre es lo que se necesita anualmente.
¿Adónde va ese otro 50% del nitrógeno?
Una parte se pierde a través de la volatilización del amoníaco a la atmósfera. Algunos pueden desnitrificarse a gas de óxido nitroso y perderse en la atmósfera. Algunos pueden lixiviarse debajo de la zona de la raíz como nitrato. Algunos pueden pasar de la superficie del suelo a tierras cercanas o aguas superficiales. Algunos pueden ser arrastrados por las partículas del suelo a través de la erosión, y algunos pueden ser incorporados por los microorganismos del suelo a la materia orgánica recién formada. Estas ni siquiera son todas las posibilidades.
Una rica fuente de nitrógeno
Entonces, ¿qué tiene que ver el carbono del suelo con las proteínas de tu césped?
Es una cuestión de materia orgánica del suelo y microorganismos del suelo. La materia orgánica del suelo se compone principalmente de carbono; de hecho, el 58% de la materia orgánica del suelo es carbono. Los microorganismos del suelo son esas criaturas más pequeñas en el suelo que requieren un microscopio para ver:bacterias, hongos y actinomicetos. Por supuesto, también hay muchos organismos visibles en el suelo.
La materia orgánica del suelo en los campos agrícolas también contiene de 4% a 6% de nitrógeno. El nitrógeno orgánico del suelo está fuertemente ligado y debe ser mineralizado por los microorganismos del suelo a amonio y nitrato, las dos formas inorgánicas de nitrógeno fácilmente absorbidas por las plantas. Si un suelo tuviera un 2% de materia orgánica, entonces podría haber de 800 a 1,200 libras de N por acre en ese suelo. Si un suelo tuviera un 5% de materia orgánica, entonces podría haber de 2000 a 3000 libras de N por acre. Eso es mucho nitrógeno en las 4 pulgadas superiores del suelo, y podría haber otra cantidad igual en las próximas 20 pulgadas del suelo.
Podemos usar algo de ese nitrógeno en el suelo, pero saber cuánto queda disponible durante una temporada de crecimiento ha sido difícil de predecir. Los científicos estudiaron esa pregunta más intensamente antes de la revolución industrial que condujo al desarrollo de fertilizantes nitrogenados sintéticos. Una vez que el nitrato de amonio y la urea estuvieron disponibles, el énfasis en la comprensión de la mineralización del nitrógeno a partir de la materia orgánica disminuyó considerablemente.
Ahora hay un interés renovado en comprender la mineralización del nitrógeno con la convergencia de los crecientes costos de los fertilizantes nitrogenados, los esfuerzos de limpieza de la calidad del agua y el interés en la salud del suelo. Aquí es donde la comprensión del carbono en el suelo se conecta con la proteína en su césped.
Las tasas óptimas de nitrógeno diferían
En una serie de ensayos de reservas de festuca alta en fincas en Carolina del Norte y los estados circundantes, se comparó la cantidad de nitrógeno derivada de la mineralización de la materia orgánica del suelo con la cantidad de nitrógeno suministrada por el fertilizante de urea. Las muestras de suelo se recolectaron al comienzo del período de almacenamiento (principios de septiembre) y se analizaron para determinar la mineralización del nitrógeno del suelo y la actividad biológica del análisis del suelo.
Se permitió que el forraje de festuca alta creciera sin obstáculos durante unos cuatro meses hasta diciembre o enero, cuando se determinó el crecimiento del forraje y el valor nutritivo. Luego, las vacas de carne se colocaron en estos pastos como es típico para este enfoque de manejo.
Durante el período experimental, se aplicó nitrógeno a 0, 40, 80 y 120 libras de N por acre, y estos tratamientos se replicaron cuatro veces para un total de 16 parcelas en cada uno de los 37 ensayos realizados en el otoño de 2018. Experimental también estaban disponibles los resultados de 55 ensayos realizados en 2015 y 2016 con un enfoque similar.
En promedio en todos los ensayos, el rendimiento de forraje mejoró con mayores tasas de aplicación de fertilizante nitrogenado. Esto no sería inusual, ya que muchas recomendaciones actuales para las reservas de forraje de otoño requieren de 50 a 100 unidades de nitrógeno por acre. Sin embargo, lo que fue único acerca de este estudio fue que solo 26 de los 92 ensayos tuvieron una respuesta de rendimiento suficiente para cubrir el costo del nitrógeno agregado.
Sesenta y seis ensayos (72 %) no necesitaron más nitrógeno del que ya estaba presente en el suelo para optimizar la producción. La cantidad de nitrógeno inorgánico residual en las 4 pulgadas superficiales del suelo era baja, por lo que la fuente más razonable de nitrógeno disponible era la mineralización de la materia orgánica.
¿Por qué algunos campos respondieron al fertilizante nitrogenado y otros no?
No fue por la cantidad de nitrógeno inorgánico residual en las 4 pulgadas superficiales del suelo porque no hubo diferencias en el amonio y el nitrato del suelo entre los campos que respondieron y los que no respondieron. La diferencia se debió a la cantidad de mineralización de nitrógeno de la materia orgánica del suelo.
El potencial de mineralización del nitrógeno del suelo en condiciones ideales en el laboratorio promedió 131 libras de N por acre en aquellos ensayos que no respondieron en absoluto al fertilizante nitrogenado. En aquellos ensayos que requirieron la mayor cantidad de fertilizante nitrogenado para optimizar el rendimiento, la mineralización de nitrógeno del suelo fue significativamente menor a 93 libras de N por acre. Los ensayos con un requerimiento de fertilizante de 40 libras de N por acre o menos para optimizar el rendimiento tuvieron un nivel intermedio de mineralización de N del suelo de 119 libras de N por acre.
Una prueba más práctica
Estos resultados sorprendieron a muchos agricultores colaboradores que los vieron por primera vez. Sin embargo, tienen sentido si aceptamos que la salud del suelo se puede cambiar mediante opciones de manejo de forraje y pastoreo en las fincas. Los suelos con mayor potencial de mineralización de nitrógeno tienen una mayor capacidad para suministrar a las plantas el nitrógeno disponible. Desafortunadamente, poder determinar el potencial de mineralización del nitrógeno del suelo en el laboratorio requiere al menos dos meses de tiempo de procesamiento, y costaría razonablemente alrededor de $ 40 por muestra solo para este análisis.
Afortunadamente, el aspecto práctico de las pruebas de suelo se consideró al inicio del proyecto de investigación. También se determinó una estimación simple, rápida y más económica de la actividad biológica del suelo junto con la estimación del potencial de mineralización del nitrógeno del suelo.
Evaluamos la actividad biológica del análisis del suelo, que requiere solo una semana desde el muestreo hasta el envío del informe del análisis del suelo y podría costar solo entre $ 5 y $ 10 por muestra en un entorno de investigación. La razón por la que la actividad biológica del análisis del suelo puede incluso considerarse una alternativa adecuada es porque existe una fuerte asociación entre la mineralización del nitrógeno del suelo y la actividad biológica del análisis del suelo. Esta asociación se observó en este estudio (ver Figura 1), así como en otros.
El impacto de esta investigación es que los cultivadores de heno y forraje ahora pueden usar una prueba de suelo para determinar la salud biológica de sus suelos y hacer determinaciones razonables y específicas de campo de cuánto fertilizante nitrogenado podría ser necesario para optimizar el rendimiento. Esta prueba de suelo ayudaría a los productores a ajustar el potencial de ganancias a corto plazo, maximizar la eficiencia de los dólares invertidos en fertilizantes y contribuir a la salud de las cuencas hidrográficas locales. La optimización del nitrógeno de los fertilizantes también reduce la huella de carbono de la operación agrícola al secuestrar el carbono en la materia orgánica del suelo.
Si desea confirmar el valor de este enfoque en su granja, comuníquese con un laboratorio de análisis de suelos en su área para ver si ofrecen análisis biológicos del suelo. ¡Podría ser lo mejor para sus intereses económicos y ecológicos!
Este artículo apareció en la edición de marzo de 2020 de Hay &Forage Grower en las páginas 20 y 21.
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