DOSSIER FERTILIZACIÓN

EFECTO DE LA DOSIS, DEL MOMENTO DE APLICACIÓN EN EL RENDIMIENTO Y EN LA ACTIVIDAD MICROBIANA DEL SUELO

Optimización de la fertilización enla producciónintegrada de arrozPara avanzar en el desarrollo de un cultivosostenible, es necesario mejorar la prácticaagrícola arrocera mediante la optimizaciónde la fertilización, así como conocer y con-servar la estructura biótica de las Marismasdel Guadalquivir, en las que se cultiva. El

proyecto desarrollado por Fundación CajaRural del Sur, la Federación de Arroceros deSevilla y AGQ pretende conseguir un usomás racionalizado y eficiente en el empleode fertilizantes, sin perjuicios para las áreasprotegidas vecinas.

Nathalie Chavrier i , Jaime de Vicente'y Manuel Megías'' Responsable técnico del sector Agroalimentario

en Corporación Tecnológica de Andalucía.

'Responsable de Servicios Agrarios de Fundación

Caja Rural del Sur.

'Catedrático de Microbiología de la Universidad

de Sevilla.

L

a sostenibilidad es uno de los gran-des retos que afronta la agriculturamoderna en un contexto de crecien-te preocupación por el impacto me-

dioambiental de la huella humana. La in-vestigación de tecnologías que favorezcanel mejor crecimiento de los cultivos con elmenor efecto contaminante posible cons-tituye uno de los principales caminosabiertos en esta dirección. La innovación,que no es otra cosa que la aplicación denuevos conocimientos para mejorar losprocesos, productos y servicios existentes,es una valiosa herramienta para avanzarhacia una agricultura más sostenible.

La Fundación Caja Rural del Sur, la Fe-deración de Arroceros de Sevilla y la em-presa AGQ colaboran en el desarrollo deun proyecto de I+D+i financiado por Cor-poración Tecnológica de Andalucía (CTA) y

la Agencia IDEA (Junta de Andalucía), paraconseguir una fertilización química profesio-nalizada de los campos de arroz con el fin dereducirsu impacto ambiental,sobre todo porla eliminación total de la contaminación delagua por nitratos. Además, el proyecto, bajoel nombre de Renupia, ha analizado el im-pacto de la fertilización en la actividad mi-crobiológica del suelo mediante una huellagenética o fotografía del ADN del suelo antesy después de la aplicación de los productosquímicos, con el fin aplicar la medida y com-posición justa para preservar los nutrientesnaturales del suelo.

Los socios del proyecto pretenden liderarel proceso de transformación en un sectorestratégico de la agricultura en Andalucía,como es el arrocero, mediante la minimiza-ción de cualquier impacto ambiental, en estecaso en las Marismas del Guadalquivir, porsu cercanía al Parque Nacional de Doñana.

El proyecto, en el que participa el grupode investigación de biotecnología de la inter-acción beneficiosa planta-microorganismode la Universidad de Sevilla, ha validado lautilización de una tecnología de sondas desucción (o lisimétricas) en el cultivo de arrozpara determinar la fertilización adecuada alterreno y al cultivo en cuestión, de forma quese aprovechen los recursos nutricionales y laconservación de la estructura biótica del

suelo. Además, las investigaciones realiza-das sientan las bases para el uso de bioferti-lizantes como medida para disminuir los pro-ductos químicos que se utilizan en la actua-lidad en los cultivos de arroz.

España es la segunda mayor productorade arroz de la Unión Europea, con un 27%del total de la producción comunitaria, pre-cedida sólo por Italia, con un 56%.Andalucíaes, a su vez, la primera comunidad producto-ra de arroz de España, con la mayor parte dela producción concentrada en Sevilla, queproduce el 40% del total nacional. Desde2003, casi la totalidad de la superficie arro-cera se encuentra acogida al sistema de pro-ducción integrada, que es un paso interme-dio entre la agricultura convencional y ecoló-gica y que se define como un sistema de altacalidad que utiliza mecanismos de regula-ción naturales, respetuosos con el medioambiente y capaces de mantener la rentabi-lidad de las explotaciones.

Sondas de succión paraoptimizar la fertilización

Uno de los objetivos específicos del pro-yecto ha sido probar la viabilidad de las son-das de succión o lisimétricas como tecnolo-gía para optimizar el uso de los fertilizantes.El estudio de viabilidad validaría esta meto-

111 Vida RURAL (1/Septiembre/ 2009)

Ensayo en parcelas experimentales durante 2007 con cuatro niveles de fertilización nitrogenada sobre dos variedadescomerciales: J. Sendra y Puntal.

dología para conocer los nutrientes del sue-lo previos a la siembra, adecuar los métodosde fertilización y los momentos de aplicaciónal cultivo, valorar la movilidad de nutrientesen el sistema suelo-agua, evaluar el impactoambiental del uso de los fertilizantes en laactividad microbiana del suelo y analizar laposibilidad del uso de biofertilizantes comoalternativa a los productos químicos.

Dado que la práctica totalidad del cultivodel arroz de la provincia de Sevilla (Marismasdel Guadalquivir) se encuentra acogida alsistema de producción integrada (sistemade producción agrario respetuoso con el me-dio ambiente), los trabajos se desarrollarontanto en una situación de ambiente controla-do (parcela experimental) como en parcelasagronómicas, en las que el agricultor realizalas prácticas culturales recogidas en el Re-glamento específico de producción integra-da. Para seleccionar estas parcelas agronó-micas, se utilizó la memoria técnica del culti-vo elaborada por la Federación de Arrocerosde Sevilla desde 1998 y cofinanciada por laFundación Caja Rural del Sur.

Uno de los objetivos fundamentales enlos ensayos en parcelas de experimentaciónfue el estudio del efecto de la dosis de fertili-zante nitrogenado sobre el contenido de ni-trógeno en el suelo en el momento de lasiembra y sobre la disponibilidad de este nu-triente a lo largo del ciclo.También se preten-día caracterizar su influencia sobre los as-pectos nutricionales más relevantes del sis-tema suelo-planta-agua a lo largo de todo elciclo del cultivo, así como el estudio de la in-fluencia de los microorganismos como coad-yuvantes en la fertilización.

Durante el primer año de trabajo de cam-po, se realizó un ensayo en parcelas experi-mentales teniendo en cuenta cuatro nivelesde fertilización nitrogenada (0, 125, 150 y175 UFN) en forma de urea 46% sobre dosvariedades comerciales muy utilizadas enlas Marismas arroceras sevillanas, como sonJ. Sendra (tipo Japónica) y Puntal (tipo Índi-ca). Se realizaron muestreos foliares, deagua de inundación y de solución de suelo a10 cm en tres estadios fenológicos: ahijado,floración y grano pastoso. Como resultadode estos muestreos, se generó una base dedatos constituida por 72 análisis foliares y144 soluciones. Para el análisis de datos, serealizaron análisis de la varianza teniendo encuenta tres factores fijos (variedad, estadofenológico y dosis) y siete variables depen-

dientes (N, R K, Ca, Mg, Cl y Na). En cuanto alas parcelas agronómicas, se caracterizaronocho zonas de cultivo y en cada una de ellasse seleccionaron parcelas agrícolas referen-ciadas catastralmente y sobre una variedadde arroz (Puntal). De nuevo, se realizaronmuestreos foliares, de agua de inundación yde solución de suelo en tres estadios fenoló-gicos (ahijado, floración y grano pastoso) yen cinco puntos de la parcela según la direc-ción del riego (dos puntos en la zona próximaa la entrada del agua de riego, un punto derecogida central de la parcela y dos puntosen la zona de salida del agua de riego). Losdatos fueron estudiados mediante análisis

de la varianza tomando dos factores fijos(estado fenológico y zonas) y siete variablesdependientes (N, P, K, Ca, Mg, Cl y Na).

En el segundo año de trabajo de campo,se ensayaron dos momentos de fertilizaciónnitrogenada (fondo y cobertera) en parcelasexperimentales y sobre la variedad Puntal,con un diseño en bloques al azar con tres re-peticiones.

Por último, se generó una base de datosanalíticos integrada por 56 análisis de suelo,112 análisis foliares y 252 soluciones (140agua de inundación y 112 solución de suelo10 cm) y todos los datos se analizaron esta-dísticamente mediante análisis de la varian-

(1/Septembre/ 2009) IfidaRURAL

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'Testigo Biológico Nitrato M. Urea S. Amónico

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FIGURA 1.

Producción de arroz en los estudios realizados enparcelas experimentales con diferentes tipos defertilización.

Biológico: Biofertilizantes bacteriano; Nitrato M : Nitrato cálcico;Urea: Ureicos y S. Amónico: Sulfato Amónico

FIGURA 2.

Evolución del contenido de nitrógeno en los diferentes estados fenológicos del cultivo dearroz en diferentes parcelas agronómicas de las Marismas del Guadalquivir.

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Fenología

DOSSIER FERTILIZACIÓN

za. En parcelas agronómicas, se vol-vieron a escoger las mismas zonascaracterizadas y se seleccionarondos parcelas contiguas de la varie-dad Puntal. Se seleccionó la entraday la salida del agua como puntos demuestreo, mientras que para la tomade datos del suelo se determinarondos momentos: antes de la fertiliza-ción y quince días después de la in-undación. Para las muestras de aguade inundación se seleccionaron cua-tro estadios fenológicos: a los quincedías de la inundación, ahijado, pre-ñez y grano lechoso-pastoso. Final-mente, para las muestras foliares yde solución de suelo, se escogierontres momentos: ahijado, preñez ygrano lechoso-pastoso.

Resultados delproyecto

El proyecto Renupia ha realizado, porprimera vez un estudio de la diversidad demicroorganismos en los arrozales sevilla-nos. Los trabajos llevados a cabo permitenconocer la fertilidad propia de los suelos yel estado de salud ambiental del ecosiste-ma agua-suelo-arroz-microorganismos.

Los estudios se realizaron durante lascampañas 2006/07 y 2007/08, en lasque las condiciones de escasez de aguaobligaron a reducir la superficie habitual-mente cultivada en Sevilla. Los resultadosdel análisis físico-químico de las muestras

rentes condiciones de fertilización conabonos nitrogenados, ya que en las par-celas agronómicas se siguieron lasprácticas agrícolas propias de la pro-ducción integrada de arroz.

Parcelas experimentalesEn las parcelas de experimentación,

el nitrógeno total existente en el sueloantes de la siembra es independientedel tipo de abono utilizado y las formasde nitrógeno mayoritarias en el suelo fue-ron armonio y nitratos. El nitrógeno mine-ral en las diferentes parcelas de ensayosigue la pauta esperable: tras el abona-do de fondo, los niveles N m ,, suben en to-das las parcelas fertilizadas, excepto enlas testigos y abono biológico. Esta con-secuencia es aún más acusada en lasparcelas en las que toda la dosis se apli-ca en fondo. El sulfato armónico y la ureafueron los abonos que mayores concen-

traciones de nitrógeno mineral indujeron enel suelo en el momento de la siembra. En elsistema suelo-planta-agua, el tipo de abononitrogenado utilizado afectó significativa-mente a los rendimientos de arroz. La urea yel sulfato armónico incrementaron sensible-mente la producción en más de 2.000 kg/harespecto al testigo (figura 1).

El abonado produce sólo un ligero au-mento en las concentraciones de amonio ynitrato en el suelo. El aporte de toda la dosisen fondo produjo niveles de nitrógeno solu-ble algo superiores respecto a la cobertera.El fraccionamiento del abono nitrogenadoaumentó ligeramente los rendimientos delarroz, aunque de forma no significativa (elaumento se estimó en unos 500 kg/ha.

Al igual que lo observado para el tipo deabono, el fraccionamiento del abono nitroge-nado aparentemente no modifica la disponi-bilidad del nitrógeno en el suelo para la plan-ta, y se observa que los niveles de nitrógenoen el agua de inundación y suelo son simila-res a lo largo de todo el ciclo. Esto podría in-dicar que los niveles de nitrógeno en disolu-ción en el sistema agua-suelo están más re-lacionados con ei grado de eutrofización delagua de inundación que con el tipo de fertili-zación realizada.

Parcelas agronómicasEn cuanto a las parcelas agronómicas,

las campañas 2006/07 y 2007/08 estuvie-ron marcadas por la escasez de agua, lo que

obtenidas por la aplicación de sondas lisimé-tricas se compararon con los análisis de laactividad microbiana del suelo (que indica lo"vivo" que se encuentra el mismo), con la in-fluencia de los microorganismos en la movili-zación del fertilizante nitrogenado medianteel estudio de la actividad ureasa en el suelo ycon el análisis de los parámetros agronómi-cos del rendimiento de las cosechas.

Podemos distinguir entre los resultadosobtenidos en las parcelas agronómicas y losobtenidos en las parcelas experimentales,en las que realmente se probaron las dife-

50 11108008AL (1/Septiembre/2009)

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ha reducido la superficie sembrada de 36.500 ha a 18.398 ha. Lamala calidad del agua de riego durante casi toda la campaña, so-bre todo en la margen derecha del río, junto al elevado índice desalinidad y la alta incidencia de plagas como el pulgón, originaronuna importante merma en la producción de arroz respecto a los úl-timos cinco años. Pese a que en 2008 la campaña puede ser cali-ficada de catastrófica, los rendimientos industriales son acepta-bles, al igual que la calidad del grano, lo que permitió obtener con-clusiones muy importantes en estos periodos de crisis climáticas.

Los análisis realizados de los contenidos de nitrógeno del sis-tema suelo-planta-agua de las Agrupaciones de Producción Inte-grada (APIs) indicaron que las parcelas con dosis más bajas de ni-trógeno son las que muestran una disponibilidad de nitrógeno másalta al inicio del ciclo. A partir de la floración, todas las APIs mues-tra disponibilidades similares de nitrógeno, independientementede la dosis aplicada. No parece existir una relación clara entre ladisponibilidad de nitrógeno en el agua de inundación y el rendi-miento, ni sobre la disponibilidad en el suelo.

Tras estudiar la disponibilidad de nitrógeno, fósforo y potasioen las diferentes APIs, no se han encontrado relación entre el nivelde rendimiento y la disponibilidad de estos nutrientes en el suelo.

La disponibilidad de nitrógeno en el suelo fue mayor que en elagua de inundación al inicio del ciclo, pero, conforme éste avanza-ba, las diferencias se redujeron hasta registrarse concentracionesde nitrógeno en el suelo inferiores a las del agua de inundación alfinal del ciclo. Esto podría deberse al agotamiento del abonado defondo a lo largo del periodo de cultivo (figura 2). Cabe resaltarque, mientras que en el suelo la mayor parte del nitrógeno apare-cía en forma amoniacal, en el agua de inundación predominabanlos nitratos. Se observó a lo largo de todo el ciclo que la disponibi-lidad de nitrógeno en el suelo era superior en la zona de salida delagua de inundación respecto a la de entrada. Sin embargo, ocurríalo contrario con el agua de inundación, donde la concentración denitrógeno se reducía conforme ésta atravesaba la tabla.

Estudio de la biodiversidad del sueloEl estudio de los microorganismos del suelo determina su fer-

tilidad, ya que dichos microorganismos intervienen en los ciclosbiológicos de las materias. En este proyecto, se estudió la activi-dad microbiana de los suelos mediante la medida de síntesis deácidos nucleicos y de la síntesis de proteínas por los microorganis-mos, lo que demuestra que éstos son activos metabólicamente.Por otra parte, dado que la fertilización de la mayoría de parcelasagronómicas se abona con urea, se consideró interesante estudiarla actividad ureasa que tenían los microorganismos del suelocomo indicador de la participación de éstos en la movilización denutrientes nitrogenados. Además, se caracterizó la población totalde microorganismos, tanto cultivables como no cultivables, comoíndice de la riqueza de los suelos y como marcador o huella gené-tica del suelo, capaz de mostrar las modificaciones debidas a lasprácticas agrícolas.

Para el estudio de la biodiversidad, se tomaron muestras desuelo de arrozal y rizosfera en distintos momentos del cultivo enocho parcelas diferentes, distribuidas por toda la Marisma y perte-necientes a distintas comunidades de regantes, con lo que seabarcaron diversos tipos de agua, por si esto tuviera alguna in-

SALÓN DE LA PLANTAJARDÍN Y COMPLEMENTOS

17, 18 y 19 SEPTIEMBRE 2009

• Antes del laboreo • Después de la inundación Máximo ahilado • Floración • Grano lechoso pastoso

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FIGURA 3.

Estudio de la actividad biológica de los suelos de las parcelas de experimentación endiferentes estados fenológicos de la planta mediante marcaje radioactivo con leucina.

FIGURA 4.

Estudio de la actividad biológica de los suelos de las parcelas de experimentación endiferentes estados fenológicos de la planta mediante marcaje radioactivo con timidina,

DOSSIER FERTILIZACIÓN=•••nn•n

fluencia. Como factores comunes entre di-chas parcelas, se eligió la variedad dearroz (Puntal) y el tipo de abono (urea,150 UFN/ha en fondo antes de la siem-bra).

También se estudiaron de las mismasmuestras de suelo o suelo rizosférico la ac-tividad biológica de los suelos en las par-celas agronómicas y parcelas experimen-tales y se estudió el marcaje radioactivocon timidina (indicador de síntesis de áci-dos nucleicos) o con leucina (indicador desíntesis de proteínas) (figuras 3 y 4).

Conclusiones generales

Las principales conclusiones del pro-yecto son las siguientes:• No se han observado diferencias signifi-cativas en los rendimientos obtenidos con

dosis de nitrógeno en forma de urea com-prendidas entre 125 y 175 UF de nitrógeno,tanto en la variedad Puntal como en J. Sen-dra.• El nitrógeno total del suelo no es un buenindicador de la fertilidad nitrogenada en lossuelos destinados al cultivo del arroz en laMarisma del Guadalquivir. Sin embargo, ladeterminación del nitrógeno mineral se hamostrado más útil para valorar la fertilidaddel suelo y, por tanto, para diseñar las dosisde abonado necesarias en cada parcela.• Los bajos contenidos en nitrógeno obser-vados en la solución del suelo, independien-temente de la dosis aplicada, sobre todo apartir de floración donde los contenidos sonincluso inferiores a los del agua de riego, in-dican que los riesgos de lixiviación de nitró-geno son escasos.• Los niveles foliares de N, P, K, Ca y Mg en el

arroz cultivado en la Marisma del Guadalqui-vir presentan valores y cambios estacionalescaracterísticos a lo largo del ciclo, que difie-ren significativamente de los recogidos enlos estándares que la bibliografía proponepara la interpretación de los análisis foliaresde arroz.• Los abonos a base de amonio y urea pro-ducen niveles de nitrógeno mineral (nitratos,amonio y urea) sensiblemente más altos queel resto de fuentes nitrogenadas tras el abo-nado de fondo, por lo que resultan los máseficientes.• El tipo de abono nitrogenado utilizadoafectó significativamente a los rendimientosde arroz, siendo la urea y el sulfato amónicolos que mayor productividad inducen, incre-mentando la producción más de 2.000kg/ha sobre el testigo.• El fraccionamiento de la dosis de nitróge-no reduce ligeramente la disponibilidad denitrógeno mineral en el momento de la siem-bra pero aumenta ligeramente los rendi-mientos del arroz, aproximadamente en 500kg/ha.• No se ha observado un efecto claro de ladosis de nitrógeno aplicada en la APIs conlos rendimientos ni los niveles foliares de ni-trógeno observados.• En general, se observa muy baja disponibi-lidad de fósforo en todas las APIs estudia-das, y no se observan diferencias significati-vas entre diferentes zonas de las parcelas.• Observamos que, en todas las parcelas ex-perimentales, siempre se produce un au-mento de la actividad biológica en el estadofenológico máximo ahijado y floración (sien-do mayor el primero) con respecto a los esta-dos fenológicos restantes. Dicho aumentopodría deberse al aporte de nutrientes sumi-nistrados por la planta lo que favorece el cre-cimiento de los microorganismos próximos ala raíz.• En relación a las APIs, la tendencia generalde la evolución de la actividad biológica essimilar a la observada en las parcelas expe-rimentales, produciéndose también un au-mento significativo en la fase de máximo ahi-jado y floración respecto a los estados feno-lógicos anteriores.• Por término general, existe más actividadde microorganismos en la entrada que en lasalida de la parcela. Como es lógico, el aguapuede arrastrar microorganismos o materiaen suspensión que favorecen esta condi-ción.

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Vista de los ensayos realizados durante 2008 con la aplicación de nitrógeno en fondo y cobertera sobre la variedad Puntal.

• Las parcelas con condiciones de cultivos y

riego similares guardan similitudes respectoa la actividad biológica de los suelos.• La actividad ureasa es más elevada en losestadios de máximo ahijado y floración y enmenor medida en grano lechoso pastoso, loque también resulta lógico, ya que estos dosestadios son en los que la planta necesitamás nitrógeno. La influencia de la ureasa po-dría estar directamente relacionada con lasaplicaciones agrícolas.• Los métodos utilizados para el aislamientode ADN de suelos obtienen muy buenos re-sultados con este tipo de terreno. Para el es-tudio de la biodiversidad de bacterias culti-

vables y no cultivables en los arrozales sepueden utilizar técnicas basadas en la am-plificación del ADN 16S y electroforesis engradiente desnaturalizante (DGGE).• Los datos resultantes del estudio de losperfiles moleculares de los suelos nos indi-can una tendencia común de todos los sue-los a lo largo de la evolución del cultivo. Laplanta de arroz ejerce una alta presión selec-tiva sobre la población microbiana presenteen los suelos de las Marismas. La diversidadbacteriana fluctúa en función de los exuda-dos producidos por la raíz, siendo más redu-cida cuando la planta se encuentra en esta-dios más avanzados.

Como novedad del proyecto, es impor-tante destacar el carácter multidisciplinar yconsorciado de los miembros, así como elgrado de coordinación del mismo. Con el finde mantener el objetivo principal del proyec-to, se han abordado líneas de investigaciónaplicada que incluyen una transferencia tec-nológica directa, entre las que destacan líne-as biotecnológicas de investigación molecu-lar, tecnológicas y agronómicas.

Además, el desarrollo con éxito del pro-yecto ha derivado en la creación de una spin-off surgida de uno de los grupos de investiga-ción participantes en el proyecto (610-169) yotros grupos de la Universidad de Sevilla. •