Introducción

En Colombia el cultivo de arroz se siembra sobre dos sistemas, principalmente riego, que tiene mayor área cultivada, y secano, dependiente directamente de lluvias, con menor área cultivada, pero con gran potencial de producción para el abastecimiento del país.

Según ^{Fageria, Santana y Morais (1995)} el arroz de secano tiene gran importancia nutricional y económica, principalmente por ser cultivado en áreas de suelos ácidos y degradados. Estos se caracterizan por los bajos niveles de adopción de tecnologías y bajos costos de producción. Para ^{Guimarães y Moreira (2001)}, el cultivo de arroz se desarrolla mejor en suelos que no presenten restricciones, como la compactación, lo que podría afectar el crecimiento radicular, la absorción de nutrientes y agua. El arroz es exigente en nutrientes, pero requiere nitrógeno en mayor cantidad (^{Hernandes et al., 2010}), porque es fundamental para moléculas como la clorofila y los ácidos nucleicos, y para incrementar producción de proteínas y expresar su máximo potencial de producción (^{Malavolta, 2006}; ^{Crusciol et al., 2008}). El N es requerido para estimular el desarrollo radicular y promover aumentos de expresión de las plantas como macollamiento, numero de panículas por área, número de espigas por panículas y masa de granos formados (^{Buzetti et al., 2006}). La deficiencia de N limita la productividad de granos, altura de planta, biomasa, macollas, proteínas en la producción del grano y llenado de grano (^{Nascente et al., 2011}).

El N en el suelo se encuentra en dos formas principales para ser absorbido: las orgánicas están relacionadas a restos de animales, vegetales y humus, y las inorgánicas, como NH4+ y NO3- se relacionan con los minerales de las arcillas y en la solución del suelo.

De acuerdo con ^{Malavolta (2006)}, del N total que está en el suelo cerca del 98% ocurre en forma orgánica y 2% en forma mineral inorgánica (NO3- o NH4+), que son las formas principales absorbidas por las plantas.

Las fuentes amoniacales son las más utilizadas en el cultivo de arroz, dentro de estos la urea se destaca por ser más económica, accesible al agricultor y con alto contenido de N. La fuente utilizada en arroz irrigado puede tener pérdidas por volatilización entre 20 a 80% (^{Scivittaro et al., 2010}). El sulfato de amonio es otra fuente de N que se maneja en arroz por su alto contenido de azufre y nitrógeno, mientras fuentes de lenta liberación también son pensadas para cultivos de arroz de secano para minimizar las pérdidas de N por volatilización y aprovechamiento del nitrógeno aplicado.

El objetivo de este trabajo fue evaluar los efectos de fuentes tradicionales y alternativas con dosis crecientes de N sobre el crecimiento inicial de la planta de arroz de secano y su eficiencia en la absorción de N.

Materiales y métodos

El experimento se desarrolló en casa de vegetación del Departamento de Agronomía, Centro de Ciencias Agrarias de la Universidad Estadual de Londrina (UEL), Londrina-PR, Brasil.

Se recolecto un suelo a una profundidad de 0-20 cm de la Granja Escolar de UEL, clasificado como Nitossolo distroferrico. El análisis químico y físico reveló pH = 4,4; M.O = 2,50 g kg-1;P = 0,29 g kg-1; Al = 0,11 cmolc dm-3; Ca = 5,93 cmolc dm-3; Mg = 1,83 cmolcdm-3; K =0,03 cmolcdm-3. Arcilla, limo y arena en cantidades de 630, 130 y 240 gkg-1 de suelo (textura arcillosa).

Fueron utilizados vasos de plásticos con capacidad de 4 kg de suelo. Antes de la siembra, cada vaso ha recibido una aplicación de solución nutritiva con micronutrientes, siguiendo las recomendaciones propuestas por Novais et al. (1991). Los macronutrientes potasio (K) y fósforo (P) fueran aplicados antes de la siembra en cantidades de 0,26 y 0,21 g por cada vaso.

Cada unidad experimental fue sembrada con ocho semillas, distribuidas homogéneamente, para cubrir toda la superficie del vaso y 10 días después de la germinación se realizó el raleo, dejando 3 plántulas por vaso.

La humedad del suelo fue mantenida entre 70 y 80% de capacidad máxima de retención de agua (CMRA), mediante reposición diaria de agua evapotranspirada (^{Crusciol et al., 2008}). El control de la humedad fue realizado diariamente mediante pesaje de los vasos en balanza digital.

El delineamiento experimental fue enteramente aleatorizado, con cuatro repeticiones. Los tratamientos testados resultaron de una factorial 5x3, en que los factores fueron cinco dosis de N (0, 50, 100, 150 y 200 kg ha-1 de N), y tres fuentes de nitrógeno, Urea, Sulfato de Amonio (SAM) y Sulfammo (SFM), este último como fuente de lenta liberación. La distribución de fertilización fue realizada en 1/3 en la siembra y el otro 2/3 restante en cobertura, a los 15 y 30 días después de la emergencia de las plántulas. El material vegetal es un cultivar precoz de 110 días de ciclo, Colombiano Fedearroz FL 8468.

Para evaluar la respuesta de las plantas de arroz a los tratamientos, fueran analizadas las siguientes variables a los 50 días después de la emergencia: número de macollas por vaso, altura de plantas, masa seca de parte aérea (MSPA) y contenido de nitrógeno en la planta, determinado por el método de Kjeldahl, de acuerdo con la metodología propuesta por ^{Galvani y Gaertner (2006)}. Para obtener la masa seca, el material colectado se secó en estufa con circulación forzada de aire a 55ºC, hasta obtener masa constante.

Los cálculos de eficiencia agronómica en las fuentes de nitrógeno fueron empleados por la siguiente ecuación:, donde: EA = eficiencia agronómica de la fuente considerada, MST_CN = masa seca total de las plantas fertilizadas con nitrógeno, MST_SN = masa seca total de las plantas fertilizadas sin nitrógeno, QNA = cantidad de nitrógeno aplicado.

Los datos obtenidos fueran sometidos a análisis de varianza y las medias comparadas por el test de Tukey al 5% y ajustadas las ecuaciones de regresión polinomial utilizando o programa SISVAR-5.3 (^{Ferreira, 2011}).

Resultados

Los resultados obtenidos mostraron que las fuentes tuvieron un efecto significativo en las variables Macollas por vaso y MSPA. Las fuentes de mejor resultado fueron la Urea y Sulfato de amonio en comparación con Sulfammo (Tabla 1). Las dosis también presentaron efecto significativo en el número de macollas y MSPA, con incremento cuadrático que proporcionó las máximas producciones de macollas y MSPA con las respectivas dosis de 177 y 178 kg N ha-1, que aportaron 10,32 macollas por vaso (Figura 1) y 10,67 g de masa seca por vaso (Figura 2), independientemente de las fuentes utilizadas.

Tabla 1 Macollas y masa seca de parte aérea (MSPA) en función de las fuentes evaluadas, Urea, Sulfato de Amonio (SAM) y Sulfammo (SFM). 

Medias seguidas de letras iguales en la misma columna no difieren entre sí por el teste de Tukey al 5% de probabilidad de error.

Figura 1 Macollas por vaso de plantas de arroz en función de las dosis de N. 

Figura 2 Producción de masa seca de parte aérea (MSPA) de arroz de secano en función de dosis de N aplicadas. 

Para la característica de altura de plantas hubo interacción entre fuentes y dosis, obteniendo comportamiento polinomial cuadrático para SAM y Urea con valores máximos alcanzados con las dosis respectivas de 150 y 137 kg N ha-1, alcanzando 64,42 y 64,44 cm, mientras que para la fuente SFM se observó un incremento lineal de la altura en función de las dosis aplicadas (Figura 3), con una altura de planta de 57,86 cm en la dosis más alta de N. Así, se puede inferir que para esta fuente es posible alcanzar mayores alturas de planta con o uso de dosis más altas.

Figura 3 Altura media de plantas (AP) de arroz de secano en interacción de fuentes y dosis de N. 

Con relación al contenido de nitrógeno en la parte aérea se visualizó que los resultados presentaron ecuaciones cuadráticas (Figura 4), verificando así que, durante el crecimiento y desarrollo de la investigación, las plantas mostraron respuesta frente a las no tratadas, en que las dosis estimadas que proporcionan mayor absorción de N para SAM, SFM y Urea fueron de 253, 138 y 188 kg de N ha-1.

Hubo un aumento significativo en el contenido de N en la parte aérea, cuando las plantas recibieron diferentes dosis de nitrógeno, independiente de la fuente utilizada, aunque las fuentes difieren entre si (Figura 4). El contenido de nitrógeno total fue mayor para SFM que para las otras fuentes, especialmente en las dosis intermedias de nitrógeno, pero igualándose cuando se aplicó la dosis más alta.

Figura 4 Contenido de nitrógeno proveniente dos fertilizantes en la planta de arroz (parte aérea) para la interacción de fuentes y dosis de N. 

La eficiencia agronómica del nitrógeno (EAN) (Figura 5) presentó una disminución con el aumento de las dosis aplicadas para todas las fuentes de N, siendo que la mejor fuente que tuvo mayores eficiencias de acuerdo con las dosis fue la SAM, lo que demuestra que todo el nitrógeno aplicado no es destinado a la producción de masa seca. Cabe aclarar que las fuentes de N aplicadas experimentan reacciones químicas en el suelo, lo cual puede generar pérdidas principalmente por volatilización.

Figura 5 Eficiencia agronómica en el uso de N y respuesta a aplicación de fuentes y dosis de N en el cultivar de arroz FL 8468. 

Lo manifestado en los resultados de eficiencia agronómica se ajustó a ecuaciones cuadráticas para Urea, SAM y lineal para SFM, obteniendo las eficiencias más bajas con dosis de 190 y 175 kg N ha-1, con posterior estabilización, respectivamente para Urea y SAM y enfatizando que la eficiencia de la fuente SFM fue muy baja desde las menores dosis aplicadas.

Discusión

En relación con el poco número de macollas y acumulo de masa seca obtenido con la fuente SFM, esto puede estar relacionado a la baja liberación del nitrógeno en el desarrollo vegetativo inicial de la cultura. Sulfammo es una fuente de lenta liberación, la disponibilidad de N puede haber sido baja en el momento en que la planta más lo necesita para expresar su potencial de macollar, teniendo en cuenta que la mayor parte del nitrógeno absorbido por las plantas del arroz de secano ocurre entre el macollamiento y la floración (^{Alvarez et al., 2005}).

Con respecto a las dosis aplicadas, los resultados obtenidos para el número de macollas están de acuerdo con ^{Hernandes et al. (2010)}, ^{Artigiani et al. (2012)} y ^{Ferrari et al. (2017)}, donde demostraron que con aumentos de dosis de N se obtuvieron incrementos significativos en la producción de macollas, lo cual es muy importante ya que por ser un componente de producción ayuda a elevar los niveles de rendimiento. También para la MSPA, los resultados están de acuerdo con ^{Fageria et al. (2011)}, que mostraron presentar mayor aumento de masa seca de arroz cuando se incrementaron los niveles de fertilización con nitrógeno.

Con relación a la altura de las plantas, ^{Hernandes et al. (2010)}, ^{Goes et al. (2016)} y ^{Ferrari et al. (2017)}, así como en el presente estudio, observaron que esta se incrementó con el aumento de dosis de N, de forma lineal para los dos primeros y cuadrática para el tercer autor. ^{Mattje et al. (2013)} ya observó que la altura de plantas presentó una reducción cuando los niveles de nitrógeno se incrementaron en 120 kg N ha-1.

Para ^{Lopes et al. (2013)}, la altura de las plantas de arroz de secano fue incrementada de forma lineal en un año y cuadrática en el año siguiente, en función de dosis de N hasta 200 kg ha-1 provenientes de diferentes fuentes nitrogenadas. ^{Fonseca et al. (2012)}, a su vez, observaron incremento lineal en la altura de las plantas de arroz de secano en función de dosis hasta 125 kg N ha-1, apenas en el primer año, sin efecto de las dosis sobre la altura de las plantas para el segundo año de evaluación.

Siendo así, el efecto del N en la altura de las plantas depende de otras características además de la fuente y dosis aplicadas, como la variedad de arroz y las condiciones del ambiente. Aunque el hecho de que las plantas obtuvieron alturas próximas a 60 cm en cincuenta días, puede indicar que las características de esta variedad puedan presentar problemas de acame en momentos de producción.

La mayor absorción de nitrógeno observada para la fuente SFM en este trabajo también fue relatada por ^{Scivittaro et al. (2010)} para fuentes de lenta liberación en comparación con los fertilizantes tradicionales como la urea. Así, se refuerza la idea de que la disponibilidad de nitrógeno a partir de fuentes de liberación más lenta, como el Sulfammo, ocurre más cerca de la floración, al mismo tiempo que desfavorecen el macollamiento.

Aunque la absorción de nitrógeno aumentó de acuerdo con el incremento en las dosis para todas las fuentes aplicadas, la reducción en la eficiencia agronómica fue igualmente observada por ^{Cancellier et al. (2011)}, que demuestran que con los incrementos de las dosis de N se reduce la eficiencia agronómica del nutriente para arroz de secano, similar a lo observado por ^{Contreras et al. (2017)} para la eficiencia agronómica de fuentes de nitrógeno para la producción de granos del cultivar IAPAR 117.

Conclusiones

Para la producción de macollas y masa seca de parte aérea en el crecimiento inicial, con respecto a las fuentes, la Urea y Sulfato de Amonio demuestran mejores resultados. Las dosis de N aplicadas también promovieron aumento para estas mismas características de crecimiento inicial, independientemente de las fuentes utilizadas.

La altura de las plantas depende de la interacción entre las fuentes y dosis de N, siendo incrementada de acuerdo a las dosis, aún más cuando se utilizan la Urea y Sulfato de Amonio. Por otro lado, la fuente Sulfammo, de lenta liberación, proporciona mejores resultados de contenido de nitrógeno en la planta a los 50 días después de la emergencia, principalmente con dosis de N intermedias.

Las mayores dosis aplicadas proporcionan también aumento en el contenido de nitrógeno, pero la eficiencia agronómica para producción de masa seca por unidad de N aplicada disminuye al aumentar las dosis, siendo la fuente Sulfato de Amonio más eficiente que las demás, especialmente en comparación con Sulfammo.