El incremento de precio de este fertilizante no fue un inconveniente a la hora de maximizar el beneficio, por lo que parece una estrategia muy interesante y a tener en cuenta por los agricultores

La urea es con diferencia el fertilizante nitrogenado más ampliamente usado en el mundo. Por ello, el desarrollo y estudio de tecnologías y técnicas que permitan implementar un uso más eficiente de la urea en sistemas agrícolas es de gran interés, tanto para la comunidad científica como para los demás agentes económicos implicados. Bajo este paradigma, el grupo de Agronomía del INIA, en colaboración con Uralchem, ha desarrollado un ensayo cuyo objetivo principal fue determinar el efecto de la aplicación de inhibidores de la ureasa sobre el uso eficiente de nitrógeno, en un cultivo de maíz.

Los sistemas agrícolas actuales suelen presentar un uso efectivo del nitrógeno generalmente bajo (30-50 %) debido en gran medida a la complejidad de su comportamiento y sus transformaciones en el suelo. Comúnmente, la mayor parte del fertilizante nitrogenado aplicado no es aprovechada por el cultivo y se pierde debido a la lixiviación y volatilización de los subproductos generados en la descomposición de estos fertilizantes. Esto conlleva importantes pérdidas económicas para los agricultores, ya que el nitrógeno supone el principal aporte nutricional en la mayoría de los cultivos.

Además, los nitratos (NO3-) lixiviados suelen terminar en acuíferos y, por extensión, alcanzan otras masas de agua como ríos o mares donde generan importantes problemas medioambientales como la eutrofización. Del mismo modo, la descomposición de fertilizantes nitrogenados puede dar lugar a gases de efecto invernadero como el óxido nitroso (N2O), además de otros gases como el amoniaco (NH3) que reducen la calidad del aire, aumentando la concentración de partículas en suspensión.

Por estos motivos, en los últimos años se han ido desarrollando tecnologías que permiten mejorar el uso eficiente del nitrógeno en los sistemas agrícolas, para así reducir su impacto económico y medioambiental. Dentro de estas tecnologías desarrolladas en la última década destacan los inhibidores de la ureasa. La ureasa es una enzima, producida por algunos microorganismos del suelo, encargada de la descomposición de la urea en dióxido de carbono (CO2) y amoniaco (NH3).

Este proceso es necesario para que la planta pueda absorber el nitrógeno de la urea en forma de amonio o de nitrato. Sin embargo, la velocidad a la que la urea se descompone en el suelo es normalmente mayor que la velocidad a la cual la planta puede asimilar el nitrógeno liberado, perdiéndose gran parte de este nitrógeno en forma de amoniaco, debido a los procesos anteriormente señalados de volatilización, de nitrato debido al proceso de lixiviación o en forma de otros gases debido a los procesos de desnitrificación. Mediante el uso de inhibidores de la ureasa se persigue, por tanto, ajustar la velocidad de descomposición de la urea a la velocidad de su asimilación por parte de la planta.

La urea es con diferencia el fertilizante nitrogenado más ampliamente usado en el mundo. Por ello, el desarrollo y estudio de tecnologías y técnicas que permitan implementar un uso más eficiente de la urea en sistemas agrícolas es de gran interés, tanto para la comunidad científica como para los demás agentes económicos implicados. Este hecho está acentuado, aún más si cabe, por el interés de los gobiernos de los países desarrollados en reducir el impacto ambiental de las actividades agrícolas. En este sentido, algunos gobiernos están implantando incentivos económicos o desarrollando legislación para fomentar su uso, como en el caso de Alemania, que recientemente ha aprobado una regulación por la cual, todos los fertilizantes basados en urea deberán ser empleados junto con una aplicación de ureasa, bien integrada en el propio fertilizante o de aplicación externa.

Bajo este paradigma, el grupo de Agronomía del INIA, en colaboración con Uralchem, ha desarrollado un ensayo cuyo objetivo principal fue determinar el efecto de la aplicación de inhibidores de la ureasa sobre el uso eficiente de nitrógeno, en un cultivo de maíz.

El experimento de campo se realizó entre abril y octubre de 2018, en la Estación de Campo “La Canaleja” (INIA). La finca está ubicada en Alcalá de Henares (Madrid). Comparable al resto de la meseta, el clima es mediterráneo semiárido con una precipitación anual de 389 mm, principalmente en otoño y primavera y casi insignificante en verano; y con una temperatura media anual de 13,5°C.

El experimento consistió en un maíz (Pioneer P1574) sembrado el 14 de mayo y cosechado el 8 de octubre. En fondo se abonó con 50 kg de P2O5 y 50 kg de K2O por ha. La dosis de fertilizante nitrogenado fue de 170 kg N por ha, optimizada en base a ensayos anteriores en la zona y se definieron 5 tratamientos en función de la aplicación o no de inhibidores de la ureasa y del número de coberteras empleadas:

- C: Control sin fertilización N

- U2c: 170 kg N/ha de urea dividida en dos coberteras.

- U1c: 170 kg N/ha de urea en una sola cobertera.

- IN2c: 170 kg N/ha de urea con inhibidor de ureasa dividida en dos coberteras.

- IN1c: 170 kg N/ha de urea con inhibidor de ureasa en una sola cobertera.

La primera cobertera (de 85 kg N/ha para U1c e IN1c y de 170 kg N/ha para U2c e IN2c) se aplicó cuando las plantas tenían 5 hojas totalmente extendidas (18/06/18) y la segunda (de otros 85 kg N/ha para U1c e IN1c) se aplicó cuando tenían 8 (17/07/18). El riego se ajustó a la evapotranspiración potencial del cultivo, tratando de evitar la fracción de lavado y las pérdidas de agua y nitrógeno por lixiviación. En todos los tratamientos se sembró un cultivo de colza previo al experimento para eliminar el exceso de Nmin y homogeneizar el contenido de N en el suelo.

Durante el ciclo de cultivo se tomaron medidas periódicas con el sensor de hoja Dualex, que permite obtener índices de clorofila (estrechamente ligado al contenido de N en hoja) y de flavonoles y antocianos (estrechamente ligados a condiciones de estrés sufridas por la planta), así como el índice NBI, que es el resultado de la combinación del índice de clorofila y de flavonoles (estrechamente ligado al vigor del cultivo).

En el momento de la cosecha se midió tanto el rendimiento, como la altura del cultivo y la biomasa total producida, así como el contenido de N en grano y en el resto de la biomasa.

Para determinar el contenido de N mineral en suelo (Nmin), se tomaron medidas de nitrato y amonio en el momento de la floración y tras la cosecha del maíz en 3 intervalos de 20 cm hasta una profundidad de 60 cm. En estas mismas muestras se analizó también el nivel de actividad ureasa del suelo, para evaluar el efecto de la urea y de los inhibidores aplicados.

Finalmente se calcularon diversos índices para evaluar la eficiencia de cada uno de los tratamientos:

- El índice de eficiencia agronómica (AEN), que mide el aumento de rendimiento frente al control sin fertilizar por kg de N aportado.

- El índice de eficiencia de recuperación del N (REN), que mide el aumento de N en planta frente al control sin fertilizar por kg de N aportado.

- El índice de eficiencia de uso del nitrógeno (NUE), que mide el N extraído en planta por kg de N aplicado.

- El índice de excedente de N (Nsurplus), que se obtiene de la diferencia entre el N aportado por el suelo mediante mineralización de materia orgánica, menos el N mineral perdido por lavado de nitratos o emisiones gaseosas y el N mineral fijado a la materia orgánica

- El beneficio potencial, que mide el aumento en el beneficio de un tratamiento frente al tratamiento control, al que considera como línea base y sobre el que se añaden los costes adicionales del fertilizante y las labores de aplicación del mismo (sin considerar el resto de costes de labores básicas como la siembra o pases de herbicida ya que se consideran homogéneos en los 5 tratamientos y se anulan al referirlos al control).

Entre los tratamientos fertilizados no se encontraron diferencias para el contenido en N del grano y la parte aérea (1.30 y 0.61% N respectivamente), mientras que, el control presentó valores significativamente menores para estos factores que el resto de tratamientos. El tratamiento U1c mostró una ligera tendencia a presentar un menor contenido en N en planta que el resto de tratamientos fertilizados.

En cuanto a la absorción de N total en planta, el tratamiento IN1c (267 kg N/ha) presentó los mayores valores, seguido de los tratamientos U2c y U1c (251 and 264 kg N/ha respectivamente), sin diferencias significativas entre los 3, siendo el tratamiento IN2c el tratamiento con peores resultados de los tratamientos fertilizados (229 kg N/ha). El control, según lo esperado, mostró valores muy por debajo de los tratamientos fertilizados.

En floración se observó que el tratamiento IN1c aumentó el contenido en N de las capas superiores del suelo, reduciendo también su presencia en las capas inferiores y disminuyendo, por tanto, su posible lixiviación. Por otro lado, el tratamiento U2c aumentó el contenido en N de las capas superiores del suelo, pero una cantidad importante de N se desplazó a lo largo del perfil del suelo, haciendo más probable su lixiviación. El tratamiento IN2c redujo la cantidad de N de todo el perfil del suelo, reduciendo así tanto el riesgo de lixiviación como su disponibilidad para el cultivo.

Después de la cosecha, el contenido del suelo en amonio (NH4+) fue similar entre todos los tratamientos y profundidades (aproximadamente 7 kg N/ha en todo el perfil). Sin embargo, se observaron diferencias en el contenido en nitratos (NO3-). En superficie, todos los tratamientos fertilizados presentaron valores de concentración de NO3- superiores al control y similares entre ellos (alrededor de 12 kg N/ha). Los tratamientos consistentes en dos coberteras tendieron a aumentar el contenido residual de nitratos. Por otro lado, los tratamientos fertilizados solo con urea presentaron mayores valores de NO3- residuales que los tratamientos IN (con una diferencia promedio de 7.7 kg N/ha). Los tratamientos que aplicaron el fertilizante en dos coberteras presentaron valores mayores que los aplicados en una (con una diferencia promedio de 4,1 N/ha).

Por otro lado, los tratamientos con inhibidores de la ureasa mostraron concentraciones de NO3- similares al control a 50 cm de profundidad, e inferiores a los tratamientos que solo emplearon urea, por lo que se puede inferir que los tratamientos con inhibidores redujeron el riesgo de lixiviación de nitratos durante el siguiente periodo otoñal. Cabe destacar cómo los inhibidores pueden reducir la proporción de Nmin en forma de NO3- con respecto al NH4+ (acercándose incluso a los valores naturales de un suelo no fertilizado) cuando se comparan con los tratamientos fertilizados sólo con urea, reduciendo también el riesgo de lixiviación de NO3-.

El estudio enzimático de la actividad de la ureasa en el suelo mostró, tal y como se esperaba, una menor actividad de esta enzima en las capas superiores del suelo para los tratamientos con inhibidores de la ureasa. El efecto contrario se observó en los tratamientos sin inhibidores, donde la disponibilidad de urea promovió la actividad de la ureasa. Estos efectos fueron más evidentes en floración (49 días después de la primera enmienda), que tras la cosecha. Los resultados obtenidos a mayores profundidades del suelo (20-60 cm) presentaron una variabilidad muy alta, por lo que no se pudo encontrar diferencias entre los tratamientos.

En cuanto a los parámetros de eficiencia del cultivo, la eficiencia agronómica y la eficiencia de recuperación del N (REN) fueron mayores para el tratamiento IN1c, que a su vez fue similar a U2c, siendo el tratamiento IN2c el tratamiento que presentó los peores resultados. Los valores de eficiencia de uso del nitrógeno (NUE) fueron, en comparación con otros cultivos de maíz, relativamente altos (0.71, 0.75, 0.76 y 0.65 para U1c, U2c, IN1c e IN2c respectivamente). Esto es debido al ajuste de la dosis de N aplicado y a la disponibilidad de N en el suelo. En referencia al excedente de N (Nsurplus), las diferencias entre IN1c (67.4 kg N/ha) e IN2c (135.1 kg N/ha) se pueden explicar debido a la baja absorción de N por parte del maíz en el tratamiento de IN2c. Algo similar sucede entre los tratamientos U1c (52.0 kg N/ha) y U2c (36.5 kg N/ha).

Sin embargo, no está claro el motivo detrás de los tratamientos con o sin inhibidores de la ureasa. Es de esperar que los inhibidores de la ureasa hayan reducido las emisiones de NH3 gas y, como el NH4+ no se lixivia fácilmente, existen solo tres razones posibles para el aumento del Nsurplus en los tratamientos fertilizados con inhibidores de ureasa: i) lixiviación de urea, ii) fijación de urea en la materia orgánica del suelo (dentro de los microorganismos vivos o en las diferentes reservas de materia orgánica) o iii) una disminución en las tasas de mineralización. Serán necesarias más investigaciones para encontrar el mecanismo que realmente está produciendo estos resultados en este caso concreto.

Por último, se realizó un estudio sencillo sobre los costes y beneficios potenciales de los cultivos. Se consideró el tratamiento control como línea base sobre la que se añaden los costes adicionales del fertilizante y las labores de aplicación del mismo, pero el resto de costes de labores básicas como la siembra o pases de herbicida incluidos en el control no se consideran ya que son homogéneos en todos los tratamientos y se anulan al referirlos al control.

Con esto se concluyó que el tratamiento que ofrece un mayor beneficio económico es IN1c (tanto por el ligero incremento del rendimiento como por el ahorro de un pase de tractor que compensaron el sobrecoste del fertilizante), aunque este tratamiento no mostró diferencias estadísticas con los tratamientos U2c y U1c. El tratamiento IN2c presentó resultados de beneficio estadísticamente iguales a U1c pero significativamente inferiores al resto de tratamientos fertilizados. El control ofreció los peores resultados en cuanto a beneficio económico potencial.

Agradecimientos

Nos gustaría agradecer la financiación obtenida tanto por la empresa Uralchem (que no tomó parte ni en el manejo del ensayo ni en el análisis de los resultados), como a la Agencia Española de Investigación (AGL2017-83283-C2-2-R) y a la Comunidad Autónoma de Madrid (S2018/BAA-4330 cofinanciado en el marco del Programa Operativo FSE y FEDER 2014-2020). Agradecer también al personal de campo (José Silveria y David Sanmartín) y de laboratorio (Jesús García, Gabriel Antón y Álvaro Moreno) por su apoyo en la toma y análisis de muestras.