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Acta Agronómica

Print version ISSN 0120-2812

Acta Agron. vol.63 no.1 Palmira Jan./Mar. 2014

http://dx.doi.org/10.15446/acag.v63n1.39552 


http://dx.doi.org/10.15446/acag.v63n1.39552

Agronomía


Evaluación de la recuperación del nitrógeno y fósforo de diferentes fuentes de fertilizantes por el cultivo de trigo irrigado con aguas residuales y de pozo

Recovery of nitrogen and phosphorus from different sources of fertilizer for growing wheat irrigated with wastewater and well water

Sandra Grisell Mora Ravelo1*, Francisco Gavi Reyes2, Leonardo Tijerina Chávez2, Jesús Pérez Moreno3 y Juan José Peña Cabriales4

1Instituto Tecnológico de Cd. Victoria. Blvd. E. Portes Gil 1301. Cd. Victoria, Tamaulipas, México. 2Colegio de Posgraduados, Programa de Hidrociencias, México. 3Colegio de Posgraduados, Programa de Edafología, México. 4Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (Cinvestav), Laboratorio de Microbiología Ambiental Unidad Guanajuato, México. Autora para correspondencia: sgmora@colpos.mx

Rec.: 19.08.2013 Acep.: 08.01.2014

Resumen

El empleo de fertilizantes nitrogenados y de aguas residuales no tratadas de origen urbano por los cultivos es una necesidad agronómica, económica y ambiental. El objetivo de este estudio fue evaluar la respuesta del cultivo de trigo a la aplicación de diferentes fertilizantes nitrogenados, irrigado con agua residual y de pozo. Se utilizó un suelo Vertisol Háplico. Se usó como cultivo indicador trigo variedad Tlaxcala F2000. Los fertilizantes aplicados fueron: Fertilizante comercial (FC) constituido por Fosfato monoamónico + urea, Fertilizante orgánico (FO) Vermicomposta; y Fertilizante de lenta liberación (FL) combinación de: urea, H2PO4 y arcilla. La mezcla contiene N y P, 8.08 y 6.3 % en peso, respectivamente. Los tratamientos se diseñaron para probar el efecto simple de cada uno de estos materiales y la combinación de FL+FO. La dosis de fertilización de N y P fue (280-80-0). Con los datos de los análisis de laboratorio de N y P de las plantas, se calculó la eficiencia de recuperación de estos nutrimentos. Las interacciones fechas de Muestreo por agua y fertilizante por agua, fueron significativas al (p<0.05), para la biomasa fresca y seca en el cultivo experimental, asimismo se obtuvo mayor número de granos al irrigar con agua residual.

Palabras clave: Biomasa, extracción, fertilizante de lenta liberación.

Abstract

The use of nitrogen phosphorous fertilizers and untreated sewage from urban areas by crops is an agronomic, economic and environmental necessity. The aim of this study was to evaluate the response of growing wheat to the application of different nitrogen fertilizers, irrigated with wastewater and well water. Haplic Vertisol soil was used. Was used as indicator crop wheat variety Tlaxcala F2000. Fertilizers applied were: commercial fertilizer (CF) consisting of monoammonium phosphate + urea, organic fertilizer (FO) Vermicomposta, and slow release fertilizer (FL) combination of: urea, H2PO4 and clay. The mixture contains N and P, 8.08 and 6.3 wt%, respectively. The treatments were designed to test the effect of each single one of these materials and the combination FL + FO. The fertilization of N and P was (280-80-0). With the laboratory analysis data of N and P of the plants, the recovery efficiency of these nutrients was calculated. Dates of Sampling Water and Fertilizer water interactions were significant at (p < 0.05) for fresh and dry biomass in the experimental cultivation also increased the number of grains by irrigating with wastewater.

Key words: Biomass, mining, slow release fertilizer.

Introducción

El rendimiento del cultivo de trigo en una región determinada es consecuencia de la interacción entre factores ecológicos, tecnológicos y genéticos. La potencialidad del cultivo de trigo difiere entre las distintas regiones productoras de México, debido a factores fundamentalmente climáticos. En el cultivo de trigo el N es el insumo de más impacto sobre el rendimiento y con el que se logra el mayor retorno económico. Sin embargo, en muchos casos, los rendimientos potenciales del cultivo no se alcanzan debido a la disponibilidad reducida de insumos, la nutrición, su manejo a través de la fertilización, y en algunos casos la eficiencia de uso del N de los fertilizantes nitrogenados. Esto se puede solucionar mediante una buena práctica de manejo y el empleo de fertilizantes que involucren aplicar la fuente de nutriente y dosis correcta. Esta decisión es crítica para alcanzar una óptima eficiencia de uso de los nutrientes en el cultivo de trigo e incrementar con ello su productividad (Ventimiglia y Torrens, 2013).

Los fertilizantes de lenta liberación con una alta solubilidad controlada son una opción eficaz para aumentar la eficiencia de absorción de nutrientes por los cultivos (Vera- Núñez et al., 2012). Además, el uso de estos evita que se tengan pérdidas por lixiviación, volatilización y desnitrificación y por lo tanto, una menor contaminación hacia el ambiente (Havlin et al., 2013). Entre los posibles inconvenientes destaca el difícil sincronismo entre el ritmo de disolución y de absorción por la planta, excepto en los primeros estadios del ciclo de cultivo (Baligar et al., 2001).

Con la utilización de aguas residuales en la agricultura, los cultivos aprovechan los nutrimentos que contienen, entre ellos el N y P, lo que representa un beneficio económico para el productor (Toze, 2006). Es evidente que la necesidad de seguir produciendo granos, para una población mundial en aumento, condicionará el consumo de fertilizantes nitrogenados; pero también, es preciso buscar alternativas para ir mejorando la eficiencia de recuperación por los cultivos y con ello evitar un incremento del efecto invernadero global y la destrucción de la capa de ozono al utilizar fertilizantes. Por ello el objetivo de este estudio es evaluar la respuesta del cultivo de trigo a la aplicación de diferentes fertilizantes nitrogenados, irrigado con agua residual o de pozo.

Materiales y métodos

La investigación se llevó a cabo en los invernaderos experimentales y laboratorio de fertilidad de suelos del Colegio de Posgraduados Campus Montecillo. Edo. de México, México. Se utilizó un suelo Vertisol háplico (INEGI, 2001a). Las determinaciones analíticas realizadas en suelo y agua residual se indican en los Cuadro 1 y Cuadro 2 respectivamente.

Se usó como cultivo indicador trigo variedad Tlaxcala F2000, una nueva variedad de trigo harinero (Triticum aestivum L.) que se clasifica como de ciclo intermedio, desarrollada para condiciones de temporal por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Su ciclo de cultivo promedio es de 118 días, con una oscilación de 107 a 135 días (Villaseñor et al., 2000a).

Los fertilizantes aplicados fueron: fertilizante comercial (FC) constituido por fosfato monoamónico + urea, fertilizante orgánico (FO) Vermicomposta; y fertilizante de lenta liberación (FL) combinación de: urea, H2PO4 y arcilla. La mezcla contiene N y P, 8.08 y 6.3 % en peso, respectivamente. Los tratamientos se diseñaron para probar el efecto simple de cada uno de estos materiales y la combinación de FL+FO con los diferentes tipos de agua, agua residual (AR) y agua de pozo (AP) y el testigo en donde no se agregó fertilizante de ningún tipo y solo riego (T).

La dosis de fertilización de N y P para el trigo fue recomendada en la zona del Bajío (280- 80-0). Las plantas de trigo se muestrearon a intervalos de 55, 67 y 97 días después de la siembra (dds). En cada muestreo se tomó el peso fresco de cada UE y en el último se contó el número de granos.

Las muestras se lavaron con agua destilada y secaron en estufa por 48 h a una temperatura de 70 °C. Posteriormente se tomó el peso seco de la biomasa seca. Cada UE se preparó para el análisis químico, para la determinación de N total por el método de microKjeldalh y el P por espectrofotometría (Alcantar y Sandoval 1998). Con los datos de N y P se calculó la eficiencia de recuperación de N y P, respectivamente, con la siguiente ecuación:

Efrec N = [(NT - Ntestigo)/Dosis en el trat] x 100

Donde:

Efrec N = Eficiencia de recuperación del nitrógeno

NT = Contenido de nitrógeno en planta en el tratamiento

Ntestigo = Contenido de nitrógeno en planta en el tratamiento testigo

Dosis en el trat = Dosis de fertilizante aplicado en el tratamiento

De la misma manera se calculó la eficiencia de recuperación del fósforo

Se realizaron los análisis de varianza de las siete variables medidas que a continuación se indican: Eficiencia de recuperación de N y P; Extracción de N y P; Biomasa fresca y seca, y Número de granos. Se utilizó el paquete estadístico SAS.

Resultados y discusión

El análisis de varianza (DHS) para la biomasa fresca mostró que las interacciones tipo de fertilizante por tipo de agua y fecha de muestreo por tipo de agua fueron significativas a (P < 0.05) (Cuadro 3).

En el mismo cuadro, se presenta la respuesta del tipo de fertilizante y tipo de agua, se observa que la biomasa fresca en trigo fue mayor, a un nivel de significancia de (p<0.05) en los tratamientos irrigados con agua residual, que aquellos a los que se les agregó agua de pozo a excepción del testigo que no se fertilizó.

En el Cuadro 3 se presenta la biomasa observada en diferentes fechas de muestreo para cada tipo de agua, en la cual se observa que con agua residual se obtienen los rendimientos de biomasa fresca más altos.

El incremento de la biomasa fresca se debe a que en las primeras etapas de desarrollo del trigo se tiene mayor disponibilidad de N en el suelo y del fertilizante además de una adecuada disponibilidad de agua, como señalan Hossain et al. (2006).

El resultado estadístico para la biomasa seca del cultivo mostró un comportamiento similar a la dinámica de la biomasa fresca para el tipo de fertilizante y agua a un nivel de significancia de (p<0.05). En la biomasa seca se observó que es mayor para el tratamiento de la combinación FL+FO más agua de pozo y menor para el testigo T con cualquiera de los dos tipos de agua, (Cuadro 3).

Esto se debe a que el requerimiento de N del cultivo es bajo entre la emergencia y comienzo del macollaje y la producción de materia seca aumenta (Carrillo-Romo et al., 2010).

El resultado del análisis estadístico aplicado a un nivel de significancia de (p<0.05) para el número de granos del cultivo bajo estudio mostró que hay interacción positiva entre el tipo de fertilizante y tipo de agua y el número de granos entre la fecha de muestreo y el tipo de agua (Cuadro 3).

En el mismo cuadro se puede observar que el número de granos fue mayor para el tratamiento FL, tanto al irrigar con agua residual como con agua de pozo y menor para el testigo con los dos tipos de agua utilizados. Esto se debe a que hay una relación entre el aporte de N tanto por el fertilizante como por el agua residual con número de granos obtenidos. Esto se debe a que la fertilización de N al momento de la siembra promueve el macollaje e incrementa el número de espigas, y con ello el número de granos que también se ven favorecidos por el aporte de N proveniente del agua residual (Ramírez et al., 2010).

Asimismo, en el Cuadro 3 se observa que el número de granos se incrementa en cada fecha de muestreo, siendo mayor cuando se riega con agua residual. El número de granos se favoreció con la apropiada fertilización e irrigación en el cultivo de trigo. Estos resultados concuerdan con los reportados por Hernández-Córdova y Soto-Carreño (2012) y Cáceres et al. (2005) quienes establecen que en condiciones óptimas de fertilización nitrogenada y de agua, el número de granos en cereales se ve favorecido.

Respecto al nitrógeno extraído por la planta según la información que se desprende del Cuadro 3 se observa según las fechas de muestreo que el porcentaje de NT decrece conforme pasan las fechas de muestreo y sólo en el segundo muestreo es mayor al irrigar con agua residual. Posiblemente se debe a que la aplicación de N en condiciones de humedad estimuló la mineralización en el suelo y la pérdida de este por desnitrificación (Mora-Ravelo et al., 2007; Cerón-Rincón y Ancízar-Aristizábal, 2012).

En el Cuadro 4 se presenta el análisis estadístico de la eficiencia de recuperación del N, en el cual se observa que sólo la interacción muestreo por fertilizante debe ser interpretada. La eficiencia de recuperación del N fue mayor con la combinación FL+FO, encontrándose que esta eficiencia es mayor a los 67 días después de la siembra, independientemente del tipo de fertilizantes.

La fertilización puede favorecer factores como la mineralización del N orgánico del suelo o la eficiencia de uso del agua y, entonces, la absorción de N aportado por el suelo de las plantas fertilizadas no se mantiene igual que en el testigo. Sin embargo, el método de la diferencia atribuye el mayor N acumulado en las plantas fertilizadas sólo al aporte del N del fertilizante. Por eso, el método de la diferencia sólo permite calcular la recuperación aparente del fertilizante que no siempre es igual a la recuperación real. La mayor absorción de N se debió a una mayor demanda de la planta y a una mayor disponibilidad de N.

El fósforo extraído fue superior en los tratamientos con agua residual. En los muestreos dos y tres (67 y 97 dds), el P extraído fue menor para todos los tratamientos y en general mayor cuando se aplicó FL y menor con FO. La mayor absorción de P se debió a una mayor demanda de la planta y a una mayor disponibilidad de este nutrimento (Havlin et al., 2013). Los resultados del análisis de varianza para eficiencia de recuperación de P, indican que es significativa con (p< 0.05) para la interacción entre fechas de muestreos y tipo de fertilizante (Cuadro 3). Los fertilizantes de lenta liberación y las combinaciones de estos con materia orgánica resultaron más eficientes que el fertilizante comercial. La eficiencia de recuperación del P fue mayor con la combinación FL+FO, encontrándose que esta eficiencia es mayor a los 97, independientemente del tipo de fertilizante. La eficiencia de los fertilizantes aplicados dependió de su composición química por su efecto en el balance de catión/anión para la asimilación de N y P por el cultivo y al aporte suficiente de agua (Vera-Núñez et al., 2012; Inzunza et al., 2010).

Conclusiones

  • El tratamiento con fertilizante de lenta liberación más agua residual favoreció el incremento de biomasa fresca y biomasa seca en el cultivo de trigo.
  • El número de granos se incrementó a través del tiempo según se observó en cada fecha de muestreo y fue mayor en el tratamiento fertilizado con fertilizante de lenta liberación (FL) lo cual se puede comparar con el número de granos de los tratamientos testigo a los cuales no se les fertilizó.
  • El agua residual contribuyó a la absorción de N y P en el trigo y al incremento de la biomasa fresca y seca.
  • La eficiencia de recuperación de N y P fue más alta en los tratamientos con fertilizante de lenta liberación +fertilizante orgánico, respecto al fertilizante comercial y el testigo.

Agradecimientos

Se agradece el financiamiento del proyecto CONACYT 38999, mediante el cual se pudo realizar esta investigación.

Referencias

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