Introducción
Las plantas necesitan oxígeno (O2), dióxido de carbono (CO2), agua, nutrientes, luz y tiempo para crecer. Por lo tanto, es importante considerar factores como el manejo de nutrientes y riego. El manejo de nutrientes es la implementación de prácticas que permitan obtener un rendimiento óptimo de cultivo y al mismo tiempo minimizar el impacto ambiental (aire y agua). El propósito del manejo de nutrientes incluye la disminución del transporte de nutrientes hacia las fuentes de agua; planificando y supliendo la cantidad necesaria de nutrientes para obtener un óptimo rendimiento y calidad en las plantas; y promoviendo prácticas de manejo que mantengan las propiedades físicas, biológicas y químicas del suelo. El objetivo de esta publicación es proporcionar principios y prácticas para el manejo de nutrientes en la producción de hortalizas.
I. Principios para el manejo de nutrientes
Principio 1. Las plantas necesitan todos los nutrientes esenciales
Las plantas necesitan 16 elementos para un desarrollo vegetativo y reproductivo normal. Estos elementos son esenciales porque: 1) las plantas no pueden completar su ciclo de vida sin ellos, 2) los síntomas de deficiencia aparecen cuando el elemento no está presente y desaparecen con la aplicación del mismo, y 3) cada elemento tiene por lo menos un rol metabólico en la planta (Arnon y Scout 1939).
Los elementos esenciales pueden ser agrupados en 3 categorías, macronutrientes no minerales, macronutrientes minerales y micronutrientes (Tablas 1 y 2). Los macronutrientes son aquellos elementos que las plantas necesitan en cantidades relativamente grandes (1% a 6% del peso seco; 1% = 1 g / 100 g de peso seco). Los micronutrientes, aunque requeridos en menores cantidades (1 a 200 ppm; 1ppm = 1 mg / kg de peso seco) son igualmente importantes que los macronutrientes. Los elementos no minerales (carbono [C], hidrógeno [H] y oxígeno [O]) provienen del agua y el aire, mientras que muchos de los elementos minerales, son obtenidos por las plantas mediante la absorción de nutrientes en la solución del suelo.
Principio 2. Ley del mínimo de Liebig
El elemento esencial proveído en menores cantidades (factor limitante) determina el éxito del programa de fertilización. Es decir, si un elemento se encuentra deficiente, el crecimiento y rendimiento del cultivo no será el óptimo, y para poder incrementar la productividad (expresada en crecimiento o rendimiento) es necesario suplir el elemento deficiente. La ley del mínimo de Liebig compara el rendimiento y/o crecimiento de un cultivo con un barril (Figura 1), donde cada segmento representa un elemento esencial. El segmento más corto limita la capacidad del barril (en el caso de la Figura 1, es el potasio). Aun cuando los demás elementos se encuentren en cantidades suficientes, el barril se llenará solo hasta el segmento más corto. Por este motivo es importante proveer a la planta con todos los elementos esenciales en las cantidades necesarias.
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Principio 3. La aplicación de fertilizante basada en el análisis de suelo y el requerimiento de nutrientes
El requerimiento de nutrientes del cultivo (RNC) para un elemento en particular se define como la cantidad total en lb/A o kg/ha de ese elemento que necesita el cultivo para obtener un óptimo rendimiento económico (Tablas 3, 4 y 5). Es decir, aplicaciones mayores al RNC no incrementarán el rendimiento económico. El concepto de óptimo rendimiento económico es importante en la producción de hortalizas debido a que cierta cantidad de nutrientes podrían generar una cantidad moderada de biomasa, pero reducir la cantidad de producto comercializable. El RNC para cada cultivo está determinado por experimentos de campo que han evaluado el efecto de diferentes niveles de fertilizante en el rendimiento del cultivo.
El RNC puede proveerse a través de diferentes fuentes, incluyendo el suelo, agua, aire, materia orgánica o la aplicación de fertilizante. La aplicación de fertilizante debe hacerse únicamente cuando la recomendación del análisis de suelo indique que el elemento no se encuentra en cantidades suficientes en el suelo. Por lo tanto, el análisis de suelo debería realizarse para determinar la cantidad del RNC que es suplido por el suelo.
El análisis de suelo es un método químico para estimar la capacidad del suelo de aportar nutrientes. El análisis mide únicamente la cantidad de nutrientes que potencialmente estarán disponibles para la planta, y representa únicamente un diagnóstico del suelo. Este análisis no mide la cantidad exacta de nutrientes que serán utilizados por la planta. Para ese propósito se han elaborado recomendaciones basadas entre la disponibilidad de nutrientes y la respuesta de los cultivos a la fertilización (Figura 2).
Credit: Fuente: adaptado de Havlin et al. (1999)
Diversos métodos de extracción han sido desarrollados para su uso en el análisis de suelos. Cada uno de estos métodos está compuesto de diferentes químicos, por lo que los resultados obtenidos varían entre ellos. Por esta razón, cada método de extracción está diseñado para ser utilizado en suelos con características particulares (Tabla 6). El uso de métodos de extracción fuera de su rango de aplicación generará resultados erróneos. Al momento de seleccionar un laboratorio para el análisis de muestras, es importante seleccionar uno que se ubique en la misma región de la recolección, ya que éstos siguen procedimientos específicos para cada tipo de suelo de la región.
Principio 4. Las plantas obtienen los nutrientes disueltos en agua. La fertilización solo es buena si la irrigación es adecuada
El agua juega un rol central en el manejo de nutrientes, ya que actúa como solvente y es la encargada del movimiento de nutrientes en la zona radicular y debajo de ella.. Por esta razón, los programas de irrigación y fertilización están estrechamente relacionados. El manejo óptimo de un programa requiere el manejo apropiado del otro. El nitrógeno (N) y el potasio (K) tienen un alto potencial de lixiviación, especialmente en suelos arenosos, por lo tanto, la sobre irrigación puede ocasionar el movimiento de estos elementos fuera de la zona radicular. Esto a su vez, como en el caso del N, puede resultar en la contaminación de aguas subterráneas. El objetivo del manejo de agua es mantener el agua de riego en la zona radicular donde la planta la pueda aprovechar. Por esta razón, los productores deben tener conocimiento de la zona radicular de cada cultivo en particular; para que tanto el agua como el fertilizante, sean manejados de tal manera que puedan mantenerse en la zona radicular durante todo el cultivo.
La calendarización de irrigación es utilizada para aplicar la cantidad apropiada de agua para satisfacer las necesidades en cada etapa del cultivo. Las características de los sistemas de irrigación, necesidades del cultivo, características del suelo y condiciones climáticas deben ser consideradas para una calendarización apropiada de riego. La subaplicación de agua y el momento inadecuado de su aplicación, puede ocasionar estrés en el cultivo y disminuir su rendimiento debido a la inapropiada disponibilidad de agua y/o nutrientes. La sobre irrigación incrementa la pérdida de nutrientes por lixiviación y puede reducir el rendimiento y la calidad del fruto.
Una amplia variedad de métodos de calendarización e irrigación son utilizados, cada uno con su nivel correspondiente de manejo de agua (Tabla 7). El método recomendado para la calendarización de irrigación para diferentes tipos de riego se describe en la Tabla 8.
Avances en la tecnología de sensores de humedad del suelo, han facilitado la adopción de esta herramienta como una alternativa viable a la calendarización de irrigación. El uso de sensores de humedad del suelo permite ajustes en el volumen y frecuencia de riego en tiempo real.
Principio 5. La disponibilidad de nutrientes depende del pH del suelo
El pH del suelo mide la concentración del hidrógeno (H+) en el suelo, lo cual a su vez define la acidez o alcalinidad de los suelos.
pH = - log [H+] = log 1/[H+]
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Los suelos extremadamente ácidos tienen pH < 4.5, los suelos neutros tienen un pH de 6.6-7.4 y los suelos altamente alcalinos tienen un pH > 8.5. Generalmente en suelos ácidos hay mayor número de iones de H+ mientras que en suelos alcalinos hay un mayor número de iones de OH-, por lo tanto, se espera que en suelos neutros haya un equilibrio entre H+ y OH-.
El pH ejerce un efecto sobre la disponibilidad de nutrientes como resultado de su impacto en la solubilidad de diferentes compuestos. Muchos elementos cambian de forma como resultado de las reacciones químicas que ocurren en el suelo, y las plantas pueden o no absorber los elementos dependiendo de la forma en que se encuentren. La mayoría de los nutrientes generalmente está disponible de manera adecuada a un valor neutro de pH 7 (Figura 3).
Credit: Fuente: adaptado de Brady y Weil (1999)
Cada cultivo tiene diferentes rangos de tolerancia a la acidez (Tabla 9). Cuando el pH del suelo sea menor al rango de tolerancia, es necesario incrementar el pH del suelo mediante el proceso denominado "encalado". Durante este proceso los iones de H+ son neutralizados ya sea por OH- o HCO3-, los cuales están presentes en los materiales que contienen carbonato de calcio (Tabla 10). Para determinar la cantidad de cal que se necesita aplicar para aumentar el pH al rango óptimo de cultivo, es necesario realizar un análisis de pH buffer, el cual mide la concentración de H+ en la solución del suelo y los sitios intercambiables. Este análisis es diferente del pH del suelo ya que el pH mide únicamente la concentración de H+ en la solución del suelo.
Tanto los fertilizantes (Tabla 11), como el agua de riego (si esta proviene de acuíferos de piedra caliza), pueden incrementar o disminuir el pH del suelo respectivamente, por lo cual es necesario tomar en cuenta su efecto sobre el pH del suelo. Para maximizar la eficiencia de los sistemas de producción, el análisis de suelo y de agua de riego deben ser parte integral de cualquier programa de manejo de fertilización.
II. Prácticas para el manejo de nutrientes: sincronizar liberación con requerimientos
El principio de un buen manejo de nutrientes y el uso de fertilizantes es asegurar una sincronización entre los requerimientos del cultivo y la liberación de nutrientes provenientes de fertilizantes o de materiales orgánicos; de tal manera que se reduzca el riesgo de transporte de nutrientes a aguas superficiales o subterráneas. La aplicación de fertilizante debe realizarse únicamente cuando el suelo o la materia orgánica sean insuficientes para suplir los requerimientos del cultivo. La aplicación de fertilizantes que exceda el requerimiento del cultivo o la aplicación no apropiada de fertilizante ocasionará una pérdida económica que puede incrementar el riesgo de contaminación de las aguas.
Práctica 1. ¿Cuánto aplicar?
Como se describió anteriormente en los principios, la cantidad de fertilizante a aplicar debe estar basada en el RNC y en el análisis de suelo. Después de tener esta información es importante saber calcular las cantidades que se necesitan aplicar basadas en las recomendaciones. Las Tablas 12–14 son ejemplos de cómo calcular la cantidad de fertilizante granular, fertilizante líquido con separación de camas estándar y no estándar.
Práctica 2. ¿Cómo aplicar?
El método y tiempo de aplicación de fertilizante depende del sistema de siembra utilizado (con plástico o sin plástico), sistema de riego (inundación, aspersión o goteo), el cultivo y la conveniencia para el productor. Al momento de determinar qué método de aplicación utilizar, es importante considerar el uso eficiente de nutrientes desde la emergencia a madurez, ya que la aplicación de fertilizante no garantiza la disponibilidad de nutrientes.
Existen diversos métodos de aplicación (Figura 4), los cuales se describen a continuación:
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Voleo
Aplicación sobre toda la superficie del terreno (Figura 4a). Usualmente los fertilizantes que se aplican al voleo son incorporados en el suelo o se dejan sobre la superficie donde son transportados a la zona radicular mediante la infiltración de agua de lluvia o riego. La aplicación al voleo sobre todo el terreno, provee una apropiada distribución de los nutrientes. Este método de aplicación se recomienda para cultivos extensivos como maíz, frijol y sorgo.
Voleo modificado
La tasa de aplicación de fertilizante para voleo y voleo modificado es la misma con la excepción que la colocación en voleo modificado es únicamente en la cama (Figura 4b). Para cultivos hortícolas, el método de aplicación al voleo modificado es más eficiente ya que la aplicación se realiza únicamente en el área (cama) utilizada por el cultivo, de esta manera los surcos no son fertilizados.
En bandas
El método de aplicación en bandas consiste en aplicar el fertilizante en bandas delgadas a lo largo de la cama (Figura 4c). Cuando el fertilizante es aplicado en bandas, es ideal no colocarlo debajo de la semilla o transplante pues puede ocasionar daño por sales. Las bandas deben ser colocadas a los lados del transplante o semilla entre 2 a 3 pulgadas de profundidad. El número de bandas dependerá del cultivo y del número de hileras por cama.
Fertigación
Fertigación es la aplicación de nutrientes a través del sistema de riego (Figura 4d). La fertigación debe realizarse de una manera calendarizada. Las cantidades aplicadas deben ser determinadas por el crecimiento del cultivo y la demanda de nutrientes en cada etapa fisiológica del cultivo. La frecuencia depende en su mayoría del manejo del riego. Las aplicaciones pueden realizarse diaria o semanalmente. En suelos donde hay menor posibilidad de pérdidas por lixiviación, las aplicaciones pueden hacerse semanalmente.
Foliar
La fertilización foliar es la aplicación de nutrientes a las hojas de la planta (Figura 4e). Este método de aplicación debe ser el último recurso para corregir una deficiencia. Las aplicaciones foliares son recomendadas únicamente para la aplicación de micronutrientes, siempre y cuando la deficiencia haya sido diagnosticada. En suelos alcalinos todos los micronutrientes pueden ser aplicados foliarmente.
Práctica 3. ¿Cuándo aplicar?
Para sistemas de cultivo sin plástico, se recomienda que 20% a 50% del N y del K, y el 100% del fósforo (P) y los micronutrientes sean aplicados presiembra. Si se utiliza riego por inundación o aspersión, la aplicación de N y K no debe ser mayor de 25% utilizando el método de voleo modificado. El restante debe ser aplicado en bandas en dos o tres aplicaciones.
Cuando se utiliza plasticultura el tiempo de aplicación depende del tipo de riego (inundación o goteo). Cuando se utiliza riego por inundación se incorpora en la cama el 100% del P y los micronutrientes, y de 10% hasta 20% del N y K utilizando voleo modificado. El N y K restante debe ser aplicado en bandas delgadas en los bordes de la cama. Este método de aplicación requiere que el suelo permanezca húmedo para permitir la disolución del fertilizante y el movimiento de nutrientes hacia la zona radicular.
Para fertigación con riego por goteo, el 100% del P y los micronutrientes, y de 20% a 40% del N y K se aplican presiembra. En el caso de que se aplique N y K presiembra la fertigación se puede iniciar dos o tres semanas después de la siembra. Usualmente las cantidades aplicadas inician con 0,5 a 1,0 lb de N o K por acre por día, luego incrementan de 2 a 2,5 lb por acre por día (Figura 5).
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Referencias
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Mills, H. A., y J. B. Jones. 1996. Plant Analysis Handbook II. Athens, GA: Micromacro Publishing.
Tabla 1. Macronutrientes esenciales, sus funciones, síntomas de deficiencia, incidencia y cultivos susceptibles.z
Tabla 2. Micronutrientes esenciales, sus funciones, síntomas de deficiencia, incidencia y cultivos susceptibles.z
Tabla 3. Recomendaciones de fertilizante basadas en resultados de análisis de suelo en suelos minerales de Florida.z,y
Tabla 4. Recomendaciones de fertilizante basados en resultados de análisis de suelo en suelos minerales de Florida.z,y
Tabla 5. Interpretaciones de Mehlich 3 para la producción de hortalizas en Florida y Mehlich 1 para lugares distintos a la Florida.
Tabla 6. Métodos de extracción utilizados en diferentes tipos de suelos.z
Tabla 7. Niveles de manejo de nutrientes y riego, y prácticas correspondientes para la producción de hortalizasz.
Tabla 8. Resumen de guías para calendarizar el riego.
Tabla 9. Guía general de tolerancia de cultivos a la acidez mineral del suelo.z
Tabla 10. Materiales para encalado.z
Tabla 11. Efecto de algunos fertilizantes sobre el pH del sueloz.
Tabla 12. Cómo calcular la cantidad de fertilizante granular que se necesita aplicar al principio del cultivo.
Tabla 13. Cómo calcular la cantidad de fertilizante líquido que se necesita aplicar con espacio entre camas estándar.
Tabla 14. Cómo calcular la cantidad de fertilizante líquido que se necesita aplicar con espacio entre camas no estándar.