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Marco Global de las Mejores Practicas de Manejo de los Fertilizantes y
Balance de Nutrientes
Fernando O. GarcíaInstituto Internacional de Nutrición de
Plantas
Simposio Internacional sobre Manejo y Uso Eficiente de FertilizantesSanta Cruz de la Sierra, 4 y 5 de Abril de 2011
Temario Las demandas y desafíos de la agricultura a nivel global Intensificación y sustentabilidad de los sistemas de
producción Algunos aspectos que hacen al manejo de los sistemas de
producción en Santa Cruz
Mejores practicas de manejo (MPM) de nutrientes y fertilizantes Los indicadores funcionales de las MPMs, la eficiencia de uso de
los nutrientes
Los principios científicos de las MPMs
Balances de nutrientes en la agricultura de granos de Santa Cruz
Demandas y desafíos para la agricultura• Demandas crecientes de
alimentos, biomateriales, fibras y biocombustibles
• Los desafíos para la agricultura
– Desarrollo humano y económico
– Seguridad alimentaria
– Seguridad energética
– Cambio climático
– Uso de tierras
– Degradación de suelos
Evolución de la población mundial 1965-2050. Fuente: ONU
Nutrición humana
TierraCarbono
Desafíos para los de las próximas décadas
Manejo de suelos y nutrientes son
comunes a los tres
MO
• Uso de tierras• Calidad de suelos• Uso y calidad de
aguas• Disposición de
desechos• Etc.
• Cambio climático• Costo de energía• Bioenergía• Etc.
• Cantidad de alimentos• Calidad de alimentos• Costo de alimentos
Adaptado del concepto de carbono y tierras de Henry Janzen, 2009
La agricultura y el ambiente
Con P
Sin P
Fuente: A. Sharpley (U Ark)
62% Agricultura1.1% Energía
1.5% Edificios comerciales y residencias
2.3% Desechos y aguas residuales
5.9% Industria 26.0% Uso de la
tierra y quema de biomasa
Fuentes globales antrogénicas de N2OFuente: IPCC 4th Reporte de Evaluación: Cambio climático 2007
Foto Fernando Martinez – INTA Casilda
Dosis de N superiores al óptimo agronómico pueden incrementar el riesgo de emisión de
N2O
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
0 50 100 150 200 250 300
Emis
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s de
N-N
2O, k
g/ha
Dosis de aplicación de N, kg/ha
Mediana balanceada de las tasas de emisión de N2O como función del N aplicado(adaptado a partir de Bouwman et al., 2002).
Alternativas para una mayor Eficiencia de Uso de N
Mejorar los diagnósticos y las recomendaciones
Aplicaciones divididas, ¿adopción? ¿logística? ¿rentabilidad? Monitoreo durante la estación de crecimiento
Evaluación visual usando parcelas de referencia (parcelas de omisión)
Uso de medidor de clorofila
Sensores remotos aéreos y satelitales
Sensores remotos terrestres
Uso de modelos de simulación
Manejo sitio-especifico
Tecnologías de fertilización: Aplicaciones variables y nuevos fertilizantes como inhibidores de ureasa y de nitrificación o fertilizantes estabilizados o de liberación lenta
Rotaciones y asociaciones de cultivos: Uso de cultivos de cobertura que aporten N al sistema
• Mayor producción por unidad de recurso y/o insumo involucrado en el espacio y el tiempo (kg/ha/año)
• Mejorar eficiencias en términos agronómicos, económicos y ambientales
• Involucra sistemas y no solamente cultivos
Intensificación productiva sustentable
• Balance de nutrientes, Nutrición adecuada de cultivos y suelos • Rotaciones• Siembra directa• Genética• Manejo integrado de plagas, enfermedades y malezas• Practicas de manejo como cultivos de cobertura
MalezasEnfermedadesInsectosContaminantes
AguaNutrientes
CO2RadiaciónTemperaturaGenotipo
F. Definidores
Factores Limitantes
Nivel de rendimiento
Factores Reductores
Medidas para incrementar el rendimiento
Medidas paraproteger
el rendimiento
Adaptado de Van Ittersum y Rabbinge, 2001
Nivel de Insumos para llegar a 6000 kg Maiz
Rendimiento sin Fertilización 2500 kg
2500 kg
500 kg
500 kg
Rendimiento con Fertilización 33N-54P2o5-20S
Rendimiento con Fertilización 48N-54P2o5-20S
Rendimiento con Fungicida
6000 kg/ha
Fuente: José y Horacio Fiori
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
Ren
dim
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Argentina Bolivia Brasil EE.UU
Rendimientos de soya en el Cono Sur y EE.UU.Tasas de crecimiento anuales (1994-2009)
Argentina +38 kg/ha/añoBolivia +0 kg/ha/añoBrasil +43 kg/ha/añoEE.UU. +23 kg/ha/año
Siembra Directa Rotaciones Fertilidad
Materia orgánica
Residuos: Cobertura, cantidad y calidad
Suelo “vivo”
Sustentabilidad
Foto: C. Belloso
Foto: AAPRESID
y = 0.197x + 0.505R² = 0.72
0
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0 20 40 60 80 100
Cum
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SOC
seq
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ered
(ton
ha-
1 )
Cumulative C input (ton ha-1)
Sá et al., SSSAJ, 2007 (Enviado)
Aportes acumulados de Carbono y acumulación de Carbono secuestrado
Acum
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a)
Aportes acumulados de Carbono (ton/ha)
S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S
Período Seco
Período Seco
Período Seco
Período de Lluvias
Período de Lluvias
Período de Lluvias
El desafío es desarrollar sistemas de producción con aportes de residuos
culturales para mantener el suelo cubierto continuamente
Sá et al. 2007
Tasa de secuestro de C en suelos tropicales y subtropicales de BrasilFuente: T. Amado y C. Bayer (datos no publicados), citado por Bayer et al. (2010)
Región ManejoTasa de secuestro de C
estimada
Mg C ha-1 año-1
Subtropical (Sur)
Monocultura/Rotación de cultivos tradicionales 0,12±0,06
Rotación de cultivos intensiva 0,36±0,09
Tropical (Cerrados)
Monocultura/Rotación de cultivos tradicionales 0,03±0,07
Rotación de cultivos intensiva 0,42±0,06
Efectos de sistema de manejo en materia orgánica y P OlsenFuente: Presentación del Ing. Agr. Edward Peña en el evento Vidas 2007 de Fundacruz
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LC S/G SD Rotacion Monte
P O
lsen
(mg/
kg)
MO
(%)
MO P Olsen
Sistemas en rotación de cultivos bajo SD incrementan la MO y el P Olsen respecto de monocultivo bajo LC
ABONOS VERDES - COBERTURAS
MUCUNA CENIZA (Mucuna pruriens)
GUANDÚ (Cajanus cajan)
Fotos: J. Terrazas y F. García
Brachiaria y mileto como coberturas en zona Norte de Santa Cruz
Brachiaria en maízHacienda Nuevo Horizonte Marzo 2009
Mileto y brachiaria en soyaHaciendas Cinco Estrellas y del SeñorAgosto 2010
Suelos Afectados por Sales
• Suelos Salinos– Suelos con sal – Exceso de NaCl, Na2SO4, CaCl2, etc.– Crecimiento vegetal disminuido - Stress por falta de agua– Efecto osmótico y toxicidad por exceso de sal– CE > 4.0 (dS/m o mmhos/cm)– pH menor a 8.4– 20% de los suelos del Norte con > 4 dS/cm (M.S. Viera, 2009, Datos PIEN)– 8% de los suelos del Este con > 4 dS/cm (M.S. Viera, 2009, Datos PIEN)
• Suelos Sódicos o Alcalinos– Contenido de Sodio en exceso, >15% de la capacidad de intercambio (PSI >15)– Materia orgánica dispersa– pH muy elevado (8.5-10)– Pobre estructura del suelo– 9% de los suelos del Norte con pH > 8 (M.S. Viera, 2009, Datos PIEN)
Corrección de Suelos Salinos
• Identificar la causa del problema de sales• Establecer un buen drenaje interno• Mantener el suelo cubierto con cultivos y/o
aportes de residuos
• Regar con excesiva cantidad de agua (libre de sodio y sales) a través del perfil del suelo para lixiviar las sales por debajo de la zona radicular
• 15 cm de agua para remover el 50% de las sales, 30 cm para remover el 80% y 60 cm de agua para remover el 90%
• Bajo irrigación, la corrección se puede realizar en forma relativamente rápida
• Campos cultivados en condiciones de secano, la corrección puede ser muy difícil o imposible
Corrección de suelos alcalinos y salinos/alcalinos
• No es fácil ni rápido• Se debe identificar y corregir las causas del exceso o acumulación
de sal y sodio• El exceso de sodio debe ser reemplazado
– Agregar yeso (sulfato de calcio)• Se disuelve lentamente y el calcio reemplaza al sodio en el complejo de intercambio, y el
sodio es lixiviado de la zona radicular• La aplicación de yeso es efectiva sólo en suelos sódicos, no así en suelos salinos
– Acido sulfúrico y Azufre elemental puede solamente utilizarse para corregir suelos alcalinos si contienen carbonato de calcio libre
• El azufre elemental se convierte en ácido sulfúrico por los microorganismos del suelo, el cual reacciona con el carbonato de calcio y forma sulfato de calcio
• Establecer el drenaje interno del suelo
• Mantener el suelo cubierto con cultivos y/o aportes de residuos
Problemas de compactación
Hacienda Nuevo Horizonte – Marzo 2009
Uso de subsolador
Mantener el suelo cubierto con cultivos y/o aportes de residuos
Fotos F. García
Rotación de cultivos nutridos
bajo siembradirecta para
proteger el sueloy generar
materia orgánica
Fotos: A. Rovea (Acres del Sud)
Cordon
Lote de 10 años
Lote de 10 añosInfiltración: Hay que medir!!!!
Debemos conocer los suelos con los que trabajamos!!!
Red de Ensayos Exploratorios FundacruzSoya Invierno 2005
Jorge Terrazas, Emilio Avila y colaboradores
2321 kg/ha 31 96 kg/ha+875 kg/ha (38%)
Testigo NPS
Foto: Jorge Terrazas y colaboradores
Red de Ensayos Exploratorios FundacruzMaíz Invierno 2006 – Nuevo Horizonte
7338 kg/ha 8644 kg/ha+1 306 kg/ha (1 8%)
Las mejores practicas de manejo de los fertilizantes• Son herramientas utilizadas a nivel de
agricultor para el manejo efectivo y eficiente de los nutrientes
• Son el medio principal de los agricultores para lograr simultáneamente los objetivos agronómicos, económicos y ambientales
¿Por qué el foco en MPM de los fertilizantes?
• Asegurar que las MPM de fertilizantes oficiales sean “las mejores”
– Reconocimiento de nuevos tecnologías y/o productos– Balance apropiado entre los indicadores de performance de
los sistemas– Considerar el mas reciente conocimiento científico
• Para incrementar la probabilidad de un mejor futuro de la agricultura
– Maximizando los beneficios del uso de fertilizantes para los agricultores y la sociedad
– Minimizando los efectos negativos del uso de fertilizantes
• Para proveer un lenguaje efectivo de comunicación con el publico y quienes toman decisiones sobre el uso de fertilizantes
Productividad
OBJETIVOS DEL SISTEMA DE PRODUCCIONAmbiente saludable
Durabilidad
Rentabilidad
Los cuatro fundamentos básicos de la nutrición (4Cs/4Rs)OBJETIVOS DE LA SOCIEDAD
Eficiencia de uso de recursos: Energía,Nutrientes, trabajo,
agua
Beneficio neto
Adopción
Retorno de la inversión Estabilidad de
rendimientos
Productividad del suelo
Calidad del aire y el agua
Ingreso para el productor
Condiciones de trabajo
Balance de nutrientes
Perdidas de nutrientes
Rendimiento
Calidad
Erosión del suelo
Biodiversidad
Servicios del ecosistema
Decidir la dosis, fuente,
forma y momento de
aplicación correctos
Bruulsema et al., 2008
Índices agronómicos para la eficiencia de uso de nutrientes Adaptado de Dobermann, 2007; Snyder y Bruulsema, 2007
Índices Cálculos Rango de referencia para cereales Ej. Para N y P
Eficiencia Agronómica
EA = (kg ∆rendimiento del cultivo / kg de nutriente
aplicado)
• 10-30 kg/kg N (>25 en sistemas bien manejados, a bajo nivel de N utilizado o en suelo)
• 30-50 kg/kg P (según disponibilidad en suelo)
Eficiencia aparente de
Recuperación
ER = (kg de nutriente absorbido / kg de nutriente
aplicado)
• 0.3-0.5 kg/kg N (0.5-0.8 en sistemas bien manejados, a bajo nivel de N utilizado o en suelo)
• 0.15-0.30 kg/kg P
Eficiencia Fisiológica
EF = (kg ∆rendimiento / kg de nutriente absorbido)
• 30-90 kg/kg N (55-65 es un rango óptimo para una nutrición balanceada a altos niveles de rendimiento)
Productividad Parcial de
Factor
PPF = (kg de rendimiento del cultivo / kg de nutriente
aplicado)
• 40-80 kg/kg N (> 60 en sistemas bien manejados, a bajo nivel de N utilizado o en suelo)
• 300-400 kg/kg P en maízBalance
Parcial del Nutriente
BPN = (kg nutriente removido / kg nutriente aplicado)
• < 1 en sistemas deficientes en el nutriente (mejora de fertilidad)
• > 1 en sistemas bien provistos de nutriente
Índices agronómicos para la eficiencia de uso de nutrientes - Ejemplo
TratamientoRendimiento EA BPN PPF
kg/ha kg soja / kg P aplicado
kg P aplicado / kg P removido
kg grano / kg P aplicado
P0 2754 - - -
P20 3263 25 0.88 163
EA, BPN y PPF de P para soja en los ensayos exploratorios de FundacruzSanta Cruz de la Sierra – Invierno 2005
Principios científicos específicos fundamentan las MPM de cultivos y
uso de fertilizantes • Los principios científicos son globales y
aplicables al nivel práctico de manejo en el campo
• Su aplicación depende del sistema específico de cultivo que se encuentre bajo consideración
Fuente
MomentoForma
Dosis
1. Abastecer formas disponibles2. Ajustar a las condiciones del
suelo3. Reconocer sinergismos4. Compatibilidad de mezclas
1. Evaluar abastecimiento de nutrientes del suelo
2. Evaluar todas las fuentes de nutrientes del suelo y del aire
3. Evaluar la demanda de los cultivos
4. Predecir la eficiencia de uso del fertilizante
1. Evaluar los momentos de demanda nutricional del cultivo
2. Evaluar la dinámica de abastecimiento de nutrientes del suelo
3. Reconocer los efectos de factores climáticos
4. Evaluar la logística de operaciones
1. Reconocer la dinámica suelo-raíz
2. Manejar la variabilidad espacial
3. Ajustar las necesidades del sistema de labranzas
4. Limitar el transporte potencial fuera del campo
La fuente correcta aplicada a la dosis correcta en el momento y formas correctosPrincipios científicos del sistema 4Cs/4Rs: Ejemplos
Inoculación de sojaA. Perticari – INTA Castelar-Inocular
1896
28222719
3113
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2000
3000
Sin Soja Previa Con Soja Previa
Ren
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o (k
g/ha
)
Control
Inoculado
102 ensayos 180 ensayos
1994-2004
Fertilización balanceada en trigoEnsayo CAICO-Misti – Invierno 2010
28603100
3720
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3000
4000
Testigo Tratamiento 1 (CAICO)
Tratamiento 2 (MISTI)
Rend
imie
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Trig
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g/ha
)
• Tratamiento 1 (CAICO): 57 N – 52 P2O5 (kg/ha)• Tratamiento 2 (Misti): 46 N – 24 P2O5 – 12 K – 2 Mg – 4 Ca – 13 S – 0.04 B
– 0.02 Zn (kg/ha)
Eficiencia de uso y consumo de agua en maíz bajo diferentes tratamientos de fertilización
Don Osvaldo 2005/06, G. Beltramo y col. (AAPRESID)
Tratamiento Rendimiento(kg/ha)
EUA (kg/mm)
Consumo (mm)
Testigo 4088 8.9 461
NP suficiencia 5211 11.4 452
NPS suficiencia 9334 19.6 475
NPS reposición 10901 21.9 498
Precipitaciones siembra a madurez386 mm
Algunas consideraciones sobre las MPMF• Las MPM en el uso de fertilizantes (dosis, fuente, momento y forma) interactúan entre ellas, con las condiciones edafo-climáticas y las otras prácticas de manejo de suelo y de cultivo. •La combinación adecuada de dosis-fuente-momento-forma es específica para cada condición de lote y/o sitio.•Las MPM no solo afectan al cultivo inmediato, sino frecuentemente a los cultivos subsiguientes en la rotación. •Las decisiones de implementación de las MPM de fertilizantes impactan la productividad y sustentabilidad del suelo, un recurso finito no renovable sobre el que se basa la producción agropecuaria. •Las interacciones entre los nutrientes son muy importantes debido a que la deficiencia de uno puede restringir la absorción y la utilización de otros: Importancia de la nutrición balanceada de los suelos y los cultivos.
Output Decisión
Acción
Apoyos para la toma de decisión
Demanda cultivoAbastecimiento sueloEficiencia aplicación
Aspectos económicosAmbiente
Productor/Propietario
Posibles factores de
sitio
Cultivo SueloProductor Aplic. NutrientesCalidad de aguaClimaTecnología
RetroalimentaciónResultado
Dosis recomendadas Probabilidad de ocurrenciaRetorno económicoMomento, fuente, forma de aplicaciónImpacto ambientalEtc.
Toma de decisiones en el manejo de nutrientes
Fixen, 2005
Requerimientos Nutricionales de los CultivosAbsorción y extracción por tonelada de órgano cosechado
Fuente: Recopilación de Ciampitti y García (2007 y 2008)
Cultivos Órgano cosechado
Absorción Total (kg/ton) Extracción (kg/ton)
N P K Ca Mg S N P K Ca Mg S
Soya grano 66 6 35 14 8 4 49 5.4 17 2.7 3.1 2.8
Maíz grano 22 4 19 3 3 4 15 3 4 0.2 2 1
Trigo grano 30 5 19 3 4 5 21 4 4 0.4 3 2
Arroz grano 22 4 26 3 2 1 15 3 3 0.1 1 0.6
Caña tallos 1.4 0.2 1.7 0.9 0.5 0.4 0.8 0.1 0.8 0.5 0.3 0.3
Papa tubérculo 5.5 0.9 8.2 1.4 0.8 0.7 3.5 0.7 5.4 0.1 - -
El análisis de suelos como herramienta de apoyo para la
toma de decisión• Una herramienta poderosa pero con
limitaciones• Es esencial la calibración (requiere
actualización periódica)• El muestreo
Objetivos del análisis de suelo con fines de diagnostico
• Proveer un índice de disponibilidad de nutrientes en el suelo
• Predecir la probabilidad de respuesta a la fertilización o encalado
• Proveer la base para el desarrollo de recomendaciones de fertilización
• Contribuir a la protección ambiental mejorando la eficiencia de uso de los nutrientes y disminuyendo la huella (“footprint”) de la agricultura sobre el medio ambiente
Concentración Crítica de Nutrientes en Soya, Arroz, Caña de Azúcar y Maíz
Nutriente Soya Arroz Caña de azúcar Maíz
------------------------- g/kg -------------------------Nitrógeno 45-55 40-48 19-22 27.5-32.5
Fósforo 2.6-5 2.5-4.0 1.8-2.4 2.5-3.5Potasio 17-25 25-35 11-15 17.5-22.5Calcio 2-4 7.5-10 5-10 2.5-4.0
Magnesio 3-10 5-7 2-3 2.5-4.0Azufre 2.5 1.5-2.0 2.5-3.0 1.5-2.0
Muestreo
Primer trifolio superior maduro
excluyendo el peciolo
a floración (R1-2)
Hoja inferior a lamas reciente
desarrollada, en pleno macollaje
Tercio mediano, sin nervadura, de hoja +3, cuatro meses luego de brotado
Hoja opuesta y por debajo de la espiga, en aparición de
estigmas
Fuente: Malavolta et al. (1997)
El manejo de los nutrientes es central para sostener sistemas de producción
sustentables
Efectos directos sobre los rendimientos de los cultivos e
indirectos a través de una mejora en la fertilidad del sistema
Residualidad de FósforoINTA 9 de Julio (Buenos Aires) - Suelo Hapludol típico
P aplicado a la siembra del Maíz en Septiembre 1999o en todos los cultivos (R)
P Bray inicial 9 ppm
Ren
dim
ient
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(%)
Evolución P Bray con y sin aplicación de P en dos rotacionesRed de Nutrición CREA Sur de Santa Fe – 2000 a 2008
Fuente: CREA Sur de Santa Fe-IPNI-ASP
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2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
P Br
ay (m
g/kg
)
M-T/S - NPS M-S-T/S - NPSM-T/S - NS M-S-T/S - NS
Dosis P: Remoción en granos + 5-10%
Balance de nutrientes en el sistema suelo-cultivo
Estiércol animal
y biosólidosFertilizantes
Cosecha de granos y forrajes
Productos animales
Residuos de las plantas
Absorción
EntradaComponente Pérdida
Reserva de Nutriente en el suelo
Lavado
Pérdidas gaseosas
Escurrimiento yerosión
Fijación de N2del aire
¿Por qué es importante considerar el balance de nutrientes?
• Porque los balances negativos reducen la cantidad y disponibilidad de nutrientes en los suelos afectando – la calidad (fertilidad) de los suelos – los rendimientos de los cultivos– la sustentabilidad de los sistemas de producción
• Porque es estratégico para el desarrollo de una agricultura productiva sustentable– El desarrollo de la agroindustria no puede ser
dependiente del abastecimiento externo (de oferta y precio variable) de un recurso limitante como el P
Balance de Nutrientes en Bolivia2002-07
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2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Porc
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es (%
) N P K
Balance de Nutrientes en Bolivia2007
La reposición de los nutrientes extraídos por los cultivos en 2007 fue del 21%, 35% y 6% para N, P, y K , respectivamente
0
10000
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PapaTrigoGirasolArrozCaña de azucarSorgoMaizSoya
71195
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15249
61012928
Balance de nutrientes en rotaciones de Santa CruzEjemplo Lote IJ-9 El Tejar, Chané, 8 campañas
Fuente:Ing. Agr. J. TerrazasCampaña Cultivo Dosis de fertilizante (kg/ha) Rendimiento
(kg/ha)MAP (11-52-00) UREA (46-00-00)INVIERNO-07 Soya 48 1799
VERANO 07/08 Soya 71 776INVIERNO-08 Maiz 80 100 7021
VERANO 08/09 Soya 51 2651INVIERNO-09 Maiz 64 102 8669
VERANO 09/10 Soya 52 2362INVIERNO-10 Maiz 62 150 6184
VERANO 10/11 Soya 62 3230
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Soya Ver10
Maiz Inv10
Soya Ver09
Maiz Inv09
Soya Ver08
Maiz Inv08
Soya Ver07
Soya Inv07
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0 0
551
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Se estimo que 50% del N removido por soya es provisto por fijación biológica
-400-350-300-250-200-150-100
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50
N P K S
Baln
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(kg/
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Soya Ver10
Maiz Inv10
Soya Ver09
Maiz Inv09
Soya Ver08
Maiz Inv08
Soya Ver07
Soya Inv07
-57
-259
-5
-335
El balance implica que se extrajeron del suelo el equivalente a • 620 kg de urea• 22 kg de MAP• 518 kg de cloruro de potasio • 237 kg de sulfato de amonio
Balance de nutrientes en rotaciones de Santa CruzEjemplo Lote IJ-9 El Tejar, Chané, 8 campañas
Fuente:Ing. Agr. J. Terrazas
Consideraciones finales
Intensificación Productiva Sustentable: Optimizar las eficiencias de uso de recursos e insumos
La fertilización debe insertarse completamente dentro del manejo de rotaciones, siembra directa, cultivos de cobertura y otras prácticas que permitan preservar la MO y hacer un uso eficiente del agua disponible
Aplicar las MPM de fertilizantes: dosis correcta, fuente correcta, momento correcto y ubicación correcta
La fertilización de cultivos debe manejarse en función de los principios científicos basados en la información experimental
El proceso productivo no se reduce a un único ciclo agrícola, ni a una sola practica de manejo de insumos o recursos: Pensar en el sistema de producción
!!Muchas gracias!!www.ipni.net/[email protected]