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Herramientas para el manejo de nutrición en cultivos

Existen muchas evidencias experimentales acerca de las ventajas de la fertirrigación y su efecto en la productividad y calidad. También, contribuye a la obtención de una agricultura más racional y sustentable, reduciendo el impacto ambiental debido a menores pérdidas de nutrimentos por lavado y por el aumento en la absorción por la planta de los fertilizantes aplicados.

El riego y la fertilización se encuentran entre los factores de manejo más importantes, a través de los cuales los productores pueden controlar el desarrollo de los cultivos, el rendimiento y la calidad de la producción. La fertirrigación no sólo abre la posibilidad de mantener una distribución homogénea del agua en el medio de crecimiento, sino también la concentración de los iones nutritivos. La fertirrigación entrega los elementos nutritivos a los cultivos en forma flexible y evita las variaciones de concentración de los iones nutritivos y de los niveles de humedad.

La posibilidad real de obtener buenos rendimientos de productos sanos y con la calidad que demandan los mercados internacionales, sólo la podremos lograr a través de una nutrición adecuada y balanceada de acuerdo a las necesidades presentes durante el desarrollo de los cultivos. La fertirrigación une dos factores importantes de la producción agrícola como son el agua de riego y los fertilizantes que contienen los elementos nutritivos que requieren los cultivos. Se trata, por lo tanto, de aprovechar el sistema de riego presurizado como medio para la distribución de estos elementos nutritivos disueltos en el agua.

Los conceptos básicos de la química del sistema suelo-planta, del comportamiento de los fertilizantes químicos, de las características de los diversos sustratos (por supuesto incluyendo el suelo), exportaciones de cada cultivo y tolerancia a la salinidad son imprescindibles para realizar una fertirrigación racional.

Eficiencia de los riegos presurizados

Un riego eficiente implicará una fertirrigación eficiente, de interés no sólo desde el punto de vista económico, sino también por limitar el impacto ambiental por lixiviación de nutrimentos. El uso eficiente de fertilizantes es importante porque su aplicación descuidada de los mismos puede conducir a un desequilibrio nutrimental en el medio de crecimiento de las plantas, así como lixiviación de nutrimentos que conducen a la contaminación ambiental. Los sistemas de riego localizado permiten conseguir condiciones de humedad próximas a las óptimas para la absorción de agua por las raíces, al poder suministrar agua al medio radical en la cantidad y frecuencia deseada, lo que es imposible en sistemas de riego por gravedad.

En el riego por goteo se humedece una parte del suelo, que varía con las características del mismo, el caudal del gotero y el tiempo de aplicación. El riego localizado consiste en que sólo se humedece parte del volumen del suelo y se pretende que las raíces obtengan de ese volumen el agua y nutrimentos que necesitan. El exceso de agua disminuye el espacio de aire del suelo, lo que tiene consecuencias negativas sobre los cultivos.

Los riegos localizados presentan la doble ventaja de mantener un nivel de humedad más alto y un mejor régimen de aireación del suelo. El uso del riego por goteo es un método altamente eficiente para la aplicación del agua y para la regulación de las fuentes de fertilizantes solubles en el agua. De esta manera, en cada riego, el fertilizante es distribuido en el volumen de suelo donde las raíces son más activas. El crecimiento, desarrollo y producción de las plantas requiere un suministro continuo y adecuado de nutrimentos esenciales, pero si éste es limitado, el crecimiento de la planta se retrasa o se detiene, y en última instancia resulta en desórdenes nutricionales o fisiológicos.

Aplicación de riego

El nivel productivo depende en primer lugar de la forma en que quedan cubiertas las necesidades de agua por el cultivo en cada una de las fases de su desarrollo y en particular, en aquellos periodos considerados como críticos por su influencia en el desarrollo subsiguiente del cultivo y que son específicos de cada especie, incluye el desarrollo vegetativo y reproductivo, como ahijamiento, brotación, yemas florales, floración, cuajado y maduración.

El objetivo de la programación del riego es determinar el volumen óptimo de agua a aplicar en cada periodo de desarrollo del cultivo, con el objetivo de maximizar el rendimiento y calidad de los productos agrícolas.

El agua es un factor decisivo para el desarrollo de la planta. Para determinar el manejo óptimo del agua de riego y maximizar el beneficio económico se requiere conocer la respuesta productiva de un cultivo a la aplicación del agua. Desde el punto de vista de la aplicación del agua de riego, reviste especial importancia el momento de la aplicación, debido a la diferente sensibilidad de los cultivos al estrés hídrico en cada una de sus distintas fases de desarrollo.

“La aplicación del riego en el cultivos como el tomate debe ser cuidadosa, ya que tanto la sequía como el exceso de agua repercuten en la calidad y producción del fruto. Se ha encontrado una correlación estrecha entre sequías intensas y rajaduras en el fruto de tomate. El exceso de agua se asocia con la presencia de enfermedades radicales de la planta y, por consecuencia, bajos rendimientos”. Sin embargo, al momento del trasplante se ocasiona una baja dilución de concentración de sales nutritivas, agudizándose más en suelos con muy baja conductividad eléctrica.

Por lo anterior, se tiene que considerar la decisión de iniciar la fertirrigación, en cambio, en suelos con mediana o alta conductividad eléctrica realizar la programación de la fertilización en función de la presencia de sales de cloruros y/o con concentraciones de sodio (Na+).

Factores de producción

Desde que el hombre cultiva plantas se sabe que lo suelos difieren ampliamente en cuanto a su fertilidad. La compresión de los factores que se esconden tras el fenómeno de la fertilidad del suelo o la capacidad de un suelo para dar un buen crecimiento de las plantas ha sido, por lo tanto, de interés desde hace mucho tiempo. La fertilidad del suelo ha sido cada vez más evidente que depende tanto de sus condiciones físicas como químicas.

El rendimiento y calidad de un cultivo está en función de una serie de factores ambientales, genéticos y humanos, como el clima, suelo, planta y desde luego las decisiones que toma el hombre en relación con el manejo de su sistema de producción. Los factores donde las decisiones del hombre no tienen influencia, son considerados como incontrolables (clima: precipitación, heladas, temperatura, humedad relativa, etcétera).

En el caso del suelo está clasificado como incontrolable, pero modificable, como son el pH del suelo, contenido de materia orgánica, nivel de humedad, contenido o la capacidad de suministro de nutrimentos. En cambio los factores controlables son aquéllos donde el productor toma decisiones para optimizarlos como son las dosis de fertilización, fecha de siembra, oportunidad de aplicación de los fertilizantes, densidad de población, variedad, etcétera. La disponibilidad de elementos está relacionada con factores físico-químicos como la concentración de elementos en la solución del suelo, cambios bruscos de los parámetros químicos del suelo y la humedad de este último, así como con factores biológicos como parámetros radiculares o actividad microbiana del suelo.

Ventajas del fertirriego

Con el fertirriego, los nutrientes son aplicados en forma exacta y uniforme solamente al volumen radicular humedecido, donde están concentradas las raíces activas. El control preciso de la tasa de aplicación de los nutrientes optimiza la fertilización, reduciendo el potencial de contaminación del agua subterránea causado por el lixiviado de fertilizantes.

El fertirriego permite adecuar la cantidad y concentración de los nutrientes de acuerdo a su demanda durante el ciclo de crecimiento del cultivo. El abastecimiento de nutrientes a los cultivos de acuerdo a la etapa fenológica, considerando las características climáticas y del suelo, resulta en altos rendimientos y excelente calidad de los cultivos. Esta técnica permite controlar fácilmente la dosis, la concentración y la relación de los fertilizantes aplicados.

Cuando se usan métodos de riego a presión (goteo, aspersores, microaspersores), el fertirriego no es opcional, sino absolutamente necesario. Bajo riego por goteo sólo el 20% del suelo es humedecido por los goteros, y si los fertilizantes son aplicados al suelo separadamente del agua, los beneficios del riego no se verán expresados en el cultivo. El fertirriego es el único método correcto de aplicar fertilizantes a los cultivos bajo riego.

Herramientas para el manejo de la fertirrigación

El objetivo en los sistemas intensivos es controlar o mantener concentraciones adecuadas en la solución del suelo para el buen crecimiento, fructificación y rendimiento con alta calidad, para esto es importante conocer de la interpretación de los resultados del laboratorio de suelo, tejido vegetal y agua de riego.

Por lo anterior, se considera de suma importancia las herramientas de diagnóstico para un mejor manejo de la nutrición de los cultivos, como son análisis de suelo (previo al establecimiento del cultivo), extracto saturado (durante las diferentes etapas de desarrollo del cultivo), análisis de extractores de la solución del suelo (chupatubos), análisis de tejido vegetal y análisis de calidad de agua de riego. Entonces, dentro de las variables más importantes en la nutrición vegetal, y en particular en los sistemas intensivos como en el fertirriego, está en conocer o al menos cuantificar y caracterizar parámetros de suelo, agua y su interacción con las plantas, que permite la optimización de los factores fisiológicos y productivos para la obtención de la máxima rentabilidad posible en el ámbito comercial.

El proceso comienza con un buen diagnóstico del estado nutricional del suelo, del cultivo y de la calidad del agua de riego que se está empleando. Conocer también el estado fenológico del cultivo, para luego definir una estrategia nutricional de uso de elementos nutritivos que, finalmente, dan paso a la elección y uso de los fertilizantes más adecuados.

Diagnóstico de campo

El diagnostico de campo es una técnica accesible y todos los técnicos de campo deberían estar familiarizados con ella; ésta se ejerce en el lugar de los hechos (en campo observando el cultivo) y se cuenta con pocos recursos, pero por lo general son suficientes para salvar un cultivo. Los otros dos niveles, invernadero y laboratorio, son importantes para confirmar los diagnósticos de campo.

El análisis global del comportamiento de un cultivo en condiciones reales de campo, o diagnóstico del sistema de producción, es la herramienta primaria de que disponen los especialistas en producción para evaluar el desempeño de un cultivo. Este análisis está destinado a identificar el o los factores restrictivos que pudiesen presentarse.

El diagnóstico del sistema se realiza mediante la inspección, generalmente visual, de los principales componentes del sistema de producción y de los factores que influyen. Estos componentes y factores son: el suelo (profundidad, textura, estructura, retención de humedad, capacidad de suministro de elementos, pH y conductividad eléctrica); la planta (variedad, etapa de desarrollo, vigor, estado nutrimental y abastecimiento de agua); el clima (temperatura diurna y nocturna, radiación, precipitación, heladas, etc.); el hombre, quien interviene a través del manejo general del cultivo (oportunidad de establecimiento, control de malezas, podas, etcétera); manejo de agua (cantidad y calidad del agua, salinidad, sistema de riego y drenaje); manejo sanitario (control de plagas y enfermedades), y el manejo nutrimental (deficiencias, toxicidades, desbalances).

Para verificar que el estado nutrimental de un cultivo sea el ideal en cada momento de su ciclo de desarrollo, se cuentan con herramientas analíticas químicas que sirven para medir las concentraciones nutrimentales en el tejido vegetal y en el suelo. Las herramientas de diagnóstico que requieren de laboratorios se refieren a los análisis químicos de suelo, solución del suelo, tejido vegetal, savia y agua de riego.

Análisis químico de plantas

Las plantas para su crecimiento, desarrollo y producción requieren de un suministro continuo y bien ajustado de nutrimentos esenciales. Si cualquiera de estos nutrimentos se encuentra en cantidades limitadas, el comportamiento del cultivo disminuye y, finalmente, resulta en desórdenes de nutrición. Las carencias de elementos se manifiestan en términos de reducción del rendimiento o de mala calidad del cultivo.

El análisis foliar o de tejido vegetal es una herramienta útil que permite conocer la nutrición de los cultivos cuantificando la concentración total de un elemento en la planta entera o en uno de sus órganos, y de esta manera cumplir con los tres propósitos del análisis foliar como son: 1) Diagnóstico (para conocer la causa del crecimiento anormal o para confirmar el diagnóstico hecho con sintomatología visual), 2) Monitoreo (para conocer la dinámica nutrimental durante las etapas de crecimiento y 3) Predicción (para predecir y en consecuencia evitar que se provoquen deficiencias nutricionales que limiten el crecimiento y su producción). De esta manera se pretende evitar posibles problemas nutrimentales. Lo anterior, debe considerarse, ya que es común enviar muestras al laboratorio cuando ya se tiene el problema de anomalías en la planta.

El análisis químico es una herramienta para evaluar directamente el estado nutrimental de las plantas e indirectamente la disponibilidad de nutrimentos en el suelo.

Objetivos del análisis foliar:

  • Diagnosticar o confirmar el diagnóstico de deficiencias, toxicidad o desbalances, hecho mediante la técnica visual.
  • Identificar o predecir deficiencias nutricionales que no son aparentes.
  • Determinar la cantidad de un elemento que es removida del suelo por el cultivo.
  • Sirve de base para hacer recomendaciones de fertilización al suelo.
  • Se pueden predecir rendimientos.

Un especialista en nutrición de cultivos se preocupa de que ninguno de los elementos esenciales para el crecimiento de las plantas sea o se vaya a constituir en un factor limitante (que se encuentre con nivel deficiente) para que las plantas alcancen los rendimientos máximos posibles en un ambiente dado. Durante las diferentes etapas fenológicas de los cultivos, o conforme va avanzando la madurez, algunos elementos se van acumulando, por ejemplo en tomate los niveles de nitrógeno. fósforo y potasio disminuyen; calcio y magnesio se incrementan.

Análisis de extracto de pasta de saturación del suelo

Después de establecido el cultivo se recomienda realizar monitoreos de la concentración de las sales solubles (aniones y cationes) en la solución del suelo a través del extracto de pasta saturada o extracto de saturación o en una solución acuosa equilibrada con el suelo en diversas relaciones suelo-solución. Esta se obtiene aplicando agua destilada (sin presencia de sales) a suelo seco y tamizado hasta lograr que se deslice por la espátula, para después tener el extracto a través de vacío. Después de lo anterior, se analizan las sales solubles en el laboratorio usando el equipo de espectrofotómetro de absorción atómica.

Estos análisis se deben realizar al menos en las etapas críticas de desarrollo de los cultivos, esto es importante porque de lo contrario se estaría fertilizando en un momento dado sin datos que hagan más eficiente el programa, considerando el manejo del riego y de la nutrición del cultivo.

Análisis de extractores de la solución del suelo (chupatubos)

La solución del suelo puede ser extraída directamente, in situ, mediante tubos provistos de cápsulas porosas en un extremo, los cuales son enterrados a la profundidad deseada (15, 30, 45 cm), generalmente en la zona de máximo crecimiento y/o abastecimiento de agua y nutrimentos (mayor actividad de raíces).

En el caso de la fertirrigación, la cápsula porosa es colocada en la zona del suelo humedecida por el gotero. La solución que penetra al interior del tubo poroso, que es hueco, se extrae por succión. Del extracto obtenido de la solución del suelo a través de la cápsula, se cuantifican las sales (cationes y aniones), y a partir de estas concentraciones se conocen las relaciones entre los iones en la solución del suelo, y de alguna manera la influencia sobre el crecimiento normal o anormal de los cultivos, relacionando estas concentraciones con las diferentes etapas de crecimiento en los cultivos hortícolas.

A nivel de campo es común analizar los parámetros de pH, CE, y cuantificar NO3  y K+, sin poder conocer las concentraciones del resto de las sales solubles (CO3=, HCO3, SO4=, Cl, Na+, Ca2+ y Mg2+), las cuales no dejan de ser esenciales, por eso es importante de vez en cuando mandar muestras al laboratorio para su análisis de todas las sales solubles. (Cuadro 1).

Lo anterior tiene su importancia: al medir la CE se desconoce la concentración de las sales, y más aún la relación que pueda existir entre aniones y entre cationes, ya que cloruros (Cl) pueden predominar sobre nitratos (NO3), o bien puede existir alta concentración de NO3– y se puede relacionar con la etapa fenológica, hábito de crecimiento, entre otras características propias de cada cultivo.

Por otro lado, puede haber alta concentración de sodio (Na+) en comparación con calcio (Ca2+) y magnesio (Mg2+) que no sería lo ideal, ya que permanecería durante mucho tiempo la humedad en el suelo, falta de aireación, etc. provocada por la falta de estructura ocasionada por la alta presencia de sodio; con estas condiciones se tendrían plantas con mal desarrollo, por lo que es importante considerar realizar el ajuste de la fertilización con Ca para mejorar la relación, además de la aplicación de mejoradores de suelo.

La CE es un parámetro químico importante en la nutrición de los cultivos, por lo que es necesario realizar monitoreos en las diferentes etapas de desarrollo, sin embargo, se recomienda enviar muestras al laboratorio y cuantificar las sales solubles que conforman ese contenido total de sales en la solución del suelo (CE). (Gráfica 1).

Análisis de agua de riego

El éxito de la aplicación de los elementos nutritivos vía riego presurizado depende en gran medida de la calidad del agua. Las condiciones de alta salinidad del agua de riego o del exceso de fertilizante disuelto en ellas puede llegar a tener un efecto negativo en la producción de los cultivos.

Las diferentes sales que contiene el agua de riego afectan la nutrición de los cultivos y la solubilidad de los elementos que se inyectan a través del agua. En el caso de los bicarbonatos, estos aumentan el pH, con la consecuente problemática sobre los elementos, en especial el calcio, hierro, magnesio, manganeso, cobre y zinc, produciendo precipitación de sales y alteración del pH del suelo, por lo que en fertirriego, deben de ser tratadas con ácidos. El agua y las sales presentes en ella entran en equilibrio con el suelo y la interacción de ambos es lo que da finalmente las características de la solución del suelo.

La presencia de sales como el sodio al momento de incorporarse provoca a corto o mediano plazo problemas de dispersión de coloides del suelo (se desintegran los agregados o terrones del suelo), lo que causaría compactación, falta de permeabilidad, etc. dando valores de RAS (Relación de Adsorción de Sodio) de ligera a medianamente altos. (Cuadro 2).

La aportación de sales tanto nocivas como nutritivas provocan al final de un ciclo de cultivo acumulación de sales en el terreno, esto sin considerar las aportadas por los fertilizantes, donde unos causan mayor conductividad eléctrica que otros en el suelo, como se muestra en la Figura. Las agua de riego analizadas, presentan diferente concentración de sales predominando en aniones (iones de carga negativa) bicarbonatos (HCO3), por lo que es necesario dosificar ácidos para neutralizarlos, aunque cloruros no deja de ser un ion que de alguna manera pueda afectar el desarrollo de los cultivos.

Por otro lado, en cationes (iones de carga positiva) el sodio (Na+) predomina en la mayoría de las muestras, por lo que éste se puede acumular en el suelo, provocando pérdida de la estructura, y como consecuencia una mayor compactación del suelo, etc. agudizándose aún más dependiendo de la relación entre las partículas del suelo (textura).

Acumulación de sales en suelo acolchado en riego por goteo, usando agua con alto contenido de sales.

Manifestación de clorosis férrica (deficiencia de fierro) en tomate ocasionada por problemas de alcalinidad.

Las sales que contiene el suelo y las que aporta el agua de riego causan una acumulación progresiva de sales afectando el crecimiento de los cultivos, donde en algunos casos las plantas presentan efectos de deficiencias nutrimentales como es el caso de la pudrición apical de fruto, o bien clorosis por un pH alcalino.

En algunos casos, durante la etapa de establecimiento y desarrollo, las plantas no presentan el vigor que se requiere, por lo que es necesario el análisis químico de suelos y cuantificar la concentración de cada una de las sales solubles (cationes y aniones). Si el análisis se realiza a través de chupatubos cuantificando pH, CE, nitratos (NO3) y potasio (K+), pero se desconoce la concentración del resto de las sales; o si se mide únicamente pH y CE, es necesario conocer la concentración y la relación de las sales solubles (cationes y aniones), interpretar y así realizar la recomendación ajustando el programa de fertilización para un mejor control de la nutrición del cultivo.  HC

Marino Valenzuela López
Ramón Lizárraga Jiménez
Maestros en Ciencias.
Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Sinaloa