FACTORES DETERMINANTES DE LAS PÉRDIDAS DE NITRÓGENO POR VOLATILIZACIÓN Y SU EFECTO SOBRE EL RENDIMIENTO DEL MAÍZ
Palabras clave:
N-amonio, revisión, eficiencia agronómica del nitrógeno, inhibidor de ureasaResumen
El proceso de volatilización es un mecanismo de pérdida de nitrógeno (N) en el cultivo de maíz. Identificar y jerarquizar sus principales factores determinantes es esencial hacia una agricultura más sostenible en términos económicos y ambientales. Los objetivos del trabajo son: a) integrar información existente sobre las pérdidas por volatilización y su impacto sobre el rendimiento de maíz, b) jerarquizar los principales factores que controlan dichas pérdidas en Argentina y c) evaluar el efecto del inhibidor de la ureasa sobre las pérdidas de NH3, el rendimiento y la eficiencia agronómica de N (EAN). Se llevó a cabo una revisión sistemática que incluyó un total de 21 experimentos conducidos entre 1997 y 2021. Se utilizaron técnicas de análisis de senderos para examinar la ruta causal de los principales factores que controlan las pérdidas por volatilización y de meta-análisis para evaluar la magnitud del efecto de variables de manejo y edafoclimáticas sobre las pérdidas por volatilización. La principal variable que presentó un efecto directo sobre las pérdidas fue la dosis de N (r=0,66), mientras que el contenido de arcilla (r= -0,59) resultó la variable edafoclimática más relevante. Además, se determinó un efecto indirecto y negativo del contenido de materia orgánica (MO) a través del porcentaje de arcilla (r= -0,39), siendo el efecto directo de la MO de baja magnitud (r= -0,01). Las mayores pérdidas de N por volatilización ocurrieron con dosis ≥100 kg N ha-1, contenido de MO <2% y de arcilla <20%, temperaturas >20°C y <10 días para precipitaciones mayores a 10 mm. El empleo de inhibidores de la ureasa redujo en un 73% las pérdidas, sin aumentar significativamente el rendimiento ni la EAN. Estos resultados permitirían desarrollar estrategias de manejo de N para minimizar el proceso de pérdida por volatilización.
Citas
Bandel, V. A., Dzienia, S. & Stanford, G. (1980). Comparison of fertilized for no-till corn. Agronomy Journal, 72, 37-341.
Barbieri, P. A., Echeverría, H. E. y Sainz Rozas, H. (2003). Respuesta del cultivo de maíz bajo siembra directa a la fuente y al método de aplicación de nitrógeno. Ciencia del Suelo, 21, 18-23.
Barbieri, P. A., Echeverría, H. E. y Sainz Rosas, H. (2005). Cuantificación de las pérdidas de nitrógeno por volatilización en el cultivo de maíz en función de la fuente, dosis y métodos de colocación del fertilizante. (Convenio INTA Balcarce - Profertil, 2005). https://www.profertil.com.ar/wp-content/uploads/2020/08/cuantificacion-de-las-perdidas-de-nitrogeno-por-volatilizacion-y-su-efecto-sobre-el-cultivo-de-maiz-desde-urea-de-liberacion-controlada-2004-5.pdf
Barbieri, P. A., Echeverría, H. E. y Sainz Rosas, H. (2009). Pérdidas de amoníaco por volatilización desde urea con inhibidor de la actividad ureásica y de la nitrificación en maíz bajo siembra directa. EEA INTA Balcarce. Datos inéditos.
Basta, N. T., Pantone, D. J. & Tabatabai, M. A. (1993). Path analysis of heavy metal adsorption by soil. Agronomy Journal, 85, 1054-1057. https://doi.org/10.2134/agronj1993.00021962008500050018x
Bonelli, L. E., Sainz Rozas, H., Echeverría, H. y Barbieri, P. (2018). Fuente y momento de aplicación de nitrógeno en maíz bajo siembra directa en Balcarce. Ciencia del Suelo, 36(1), 88-98.
Bono, A. y Romano, N. (2011). Evaluación de pérdidas de N-NH3 por volatilización y rendimiento en maíz utilizando distintas fuentes nitrogenadas en la región semiárida pampeana. EEA INTA Anguil.
Bono, A. & Álvarez, R. (2012). Nitrogen mineralization in a coarse soil of the semi-arid Pampas of Argentina. Archives of Agronomy and Soil Science, 59(2), 1-14. DOI:10.1080/03650340.2011.625413.
Burzaco, J. P., Smith, D. R., Vyn, T. J. (2013). Nitrous oxide emissions in Midwest US maize production vary widely with band-injected N fertilizer rates, timing and nitrapyrin presence. Environmental Research Letters, 8, 035031. DOI: 10.1088/1748-9326/8/3/035031.
Cantarella, H., Otto, R., Rodrigues Soares, J. & Gomes de Brito Silva, A. (2018). Agronomic efficiency of NBPT as a urease inhibitor: A review. Journal of Advanced Research, 13, 19–27. https://doi.org/10.1016/j.jare.2018.05.008
Chivenge, P., Vanlauwe, B. & Six, J. (2011). Does the combined application of organic and mineral nutrient sources influence maize productivity? A meta-analysis. Plant and Soil, 342(1-2), 1–30. http://doi.org/10.1007/s11104-010-0626-5
Correndo, A. A., Gutiérrez-Boem, F. H., García, F. O., Alvarez, C., Álvarez, C., Angeli, A., Barbieri, P., Barraco, M., Berardo, A., Boxler, M., Calviño, P., Capurro, J. E., Carta, H., Caviglia, O., Ciampitti, I. A., Díaz-Zorita, M., Díaz-Valdéz, S., Echeverría, H. E., Espósito, G., …, Salvagiotti, F. (2021). Attainable yield and soil texture as drivers of maize response to nitrogen: A synthesis analysis for Argentina. Field Crops Research, 273, 108299. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2021.108299.
Craig, R. & Wollum, A. G. (1982). Ammonia volatilization and soil nitrogen changes after urea and ammonium nitrate fertilization of Pinus-taeda (L). Soil Science Society of America Journal, 4, 409-414. https://doi.org/10.2136/sssaj1982.03615995004600020040x
Di Rienzo, J. A., Casanoves, F., Balzarini, M. G., Gonzalez, L., Tablada, M. y Robledo, C. W. (2020). InfoStat versión 2020. (Centro de Transferencia InfoStat, Facultad de Ciencias Agrarias FCA, Universidad Nacional de Córdoba: Córdoba, Argentina). Available at: http://www.infostat.com.ar [Verified 5 May 2020].
Echeverría, H. E. y Sainz Rozas, H. R. (2015). Nitrógeno. En: Echeverría, HE & FO García (eds.) 2ª edición. Fertilidad de Suelos y Fertilización de Cultivos. (pp. 189-228). INTA, Buenos Aires, Argentina.
Ernst, J. W. & Massey, J. F. (1960). The effects of several factors on volatilization of ammonia formed from urea in the soil. Soil Science Society of America. Proc. 24, 87-90.
Fenn, L. B. & Kissel, D. E. (1974). Ammonia volatilization from surface applications of ammonia compounds on calcareous soils: II. Effects of temperature and rate of ammonia nitrogen applications. Soil Science Society of America. Proc. 38, 606-610.
Ferguson, R. B., Kissel, D. E., Koelliker, J. K. & Basel, W. (1984). Ammonia volatilization from surface-applied urea: Effect of hydrogen ion buffering capacity. Soil Science Society of America Journal, 2, 578-582. DOI: 10.2136/sssaj1984.03615995004800030022x
Ferraris, G. N., Couretot, L. A. y Toribio, M. (2009). Pérdidas de nitrógeno por volatilización y su implicancia en el rendimiento del cultivo de maíz: Efectos de fuente, dosis y uso de inhibidores. Informaciones Agronómicas. Int. Plant Nutr. Inst., Buenos Aires. 43, 19-22.
Ferraris, G. N., Elias, G. y Galetto, M. L. (2014). Pérdidas de Nitrógeno por Volatilización en Maíces Tardíos en Pergamino (Bs As). Efectos de Fuente y Dosis. En. Actas MAIZ HD - X Congreso Nacional de Maíz. Comisión 3. Suelos y Fertilización. Rosario, septiembre de 2014.
Ferraris, G. N., Toribio, M., Pitton, J. y Galetto, M. L. (2015). Fuentes nitrogenadas en maíces tempranos y tardíos: pérdidas de nitrógeno por volatilización y efectos sobre los rendimientos en Pergamino (Bs AS). EEA INTA Pergamino.
Fontanetto, H. y Keller, O. (2006). Manejo de la fertilización en Maíz. Experiencias en la Región Pampeana Argentina. En: Información Técnica de Cultivos de Verano. Campaña 2006. Publicación Miscelánea Nº 106. pp 85-113 INTA EEA Rafaela.
Fontanetto, H., Gambaudo, S., Keller, O., Albrecht, J., Giailevra, D., Negro, C., Belotti, L. y Boschetto, H. (2010). Efecto de un inhibidor de la ureasa sobre la fertilización nitrogenada en Maíz de segunda. Publicación Miscelánea Nº 118. INTA EEA Rafaela.
Fox, R. H., Kern, J. M. & Piekielek, W. P. (1986). Nitrogen fertilizer source, and method and time of application effects on no-till corn yield and nitrogen uptake. Agronomy Journal, 78, 741-746.
Fox, R. H. & Piekielek, W. P. (1993). Management and urease inhibitor effect on nitrogen use efficiency in no-till corn. Journal of Production Agriculture, 6, 195-200. DOI: 10.2134/jpa1993.0195
Gioacchini, P., Nastri, A., Marzadori, C., Giovannini, C., Antisari, L. V. & Gessa, C. (2002). Influence of urease and nitrification inhibitors on N losses from soils fertilized with urea. Biology and Fertility of Soils, 36, 129–135. DOI:10.1007/s00374-002-0521-1.
Hargrove, W. L. (1988). Soil, Environmental, and management factors influencing ammonia volatilization under field conditions. In B. R. Bock and D. E. Kissel (ed.). Bulletin Y-206. National Fertilizer Development Center, Tennessee Valley Authority, Muscle Shoals, Alabama. 2:17-36.
Havlin, J. L., Tisdale, S. L., Nelson, W. L. & Beaton, J. D. (2016). Soil Fertility and Fertilizers, 8th edition. Editorial: PEARSON.
Hedges, L. V., Gurevitch, J. & Curtis, P. S. (1999). The Meta-Analysis of Response Ratios in Ecology. Ecology, 80, 1150–1156.
Herrera, J. M., Rubio, G., Häner, L. L., Delgado, J. A., Lucho-Constantino, C. A., Islas-Valdez, S., Pellet, D. 2016. Emerging and established technologies to increase nitrogen use efficiency of cereals. Agronomy, 6 (2) (25), 1-19. DOI: 10.3390/agronomy6020025.
Higgins, J. P. T., Thompson, S. G., Deeks, J. J. & Altman, D. G. (2003). Measuring inconsistency in meta−analyses. BMJ, 327, 557-560.
Holcomb, J. C., Sullivan, D. M., Horneck, D. A. & Clough, G. H. (2011). Effect of irrigation rate on ammonia volatilization. Soil Science Society of America Journal, 75 (6), 2341–7.
Howar, D. D. & Tyler, D. D. (1989). Nitrogen source, rate, and application method for no-tillage corn. Soil Science Society of America Journal, 53, 1573-1577.
Kissel, D. E. & Cabrera, M. L. (1988). Factor affecting urea hydrolysis. In: B. R. Bock, D. E. Kiessel. Ammonia volatilization from urea fertilizers. (pp. 53–66). (National Fertilizer Development Center, TVA: Muscle Shoals).
Kissel, D., Cabrera M. & Paramasivam S. (2008). American Society of Agronomy, Crop Science Society of America, Soil Science Society of America, 677 S. Segoe Rd., Madison, WI 53711, USA. Nitrogen in Agricultural Systems, Agronomy Monograph 49.
Martens, D. A. & Bremner, J. M. (1989). Soil properties affecting volatilization of ammonia from soils treated with urea. Communications In Soil Science and Plant Analysis, 20, 1645–1657. DOI: 10.1080/00103628909368173.
Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sustentable. (2022). Informe del Inventario Nacional del Cuarto Informe Bienal de Actualización de la República Argentina a la Convención Marco de las Naciones Unidas para el Cambio Climático (CMNUCC). https://unfccc.int/documents/461141.
Nommik, H. (1973). The effect of pellet size on the ammonia loss from urea applied to forest soil. Plant and Soil, 39, 309-318.
Norton, J. & Ouyang, Y. 2019. Controls and adaptive management of nitrification in agricultural soils. Frontiers in Microbiology, 10, 1931. DOI: 10.3389/fmicb.2019.01931.
Pawlick, A. A., Wagner-Riddle, C., Parkin, G. W. & Berg, A. A. (2019). Assessment of nitrification and urease inhibitors on nitrate leaching in corn (Zea mays L.). Canadian Journal of Soil Science, 99, 80-91. DOI: 10.1139/CJSS-2018-0110
R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, 2020, Vienna, Austria. URL http://www.R-project.org/.
ReTAA. (2021). Relevamiento de Tecnología Agrícola Aplicada. Informe mensual N°51. Maíz 2020/21. Diciembre 2021. bolsadecereales.org/retaa ISSN 2591-4871.
Ritchie, S. W. & Hanway, J. J. (1982). How a corn plant develops. Iowa State University of Science and Technology. Cooperative Extension Service, Iowa, EEUU. Special Report Nº48 pp. 24.
Romano, N. y Bono, A. (2012). Pérdidas por volatilización y eficiencias de uso del nitrógeno en maíz tardío. XIX Congreso Latinoamericano y XXIII Argentino de la Ciencia del Suelo. Mar del Plata 16 al 20 de abril de 2012.
Russelle, M. P., Hauck, R. D. & Olson, R. A. (1983). Nitrogen Accumulation Rates of Irrigated Maize. Agronomy Journal, 75, 593-598.
Said, A., Posse, G., Vangeli, S. Y Popper, A. (2023). ¿Podemos mejorar las estimaciones de las emisiones de N2O en Argentina? Ciencia del Suelo, 41(1), 99-115.
Sainz Rozas, H., Echeverría, H. E., Studdert, G. A. y Andrade, F. H. (1997). Volatilización de amoníaco desde urea aplicada al cultivo de maíz bajo siembra directa. Ciencia del Suelo, 15, 12-16.
Sainz Rozas, H. R., Echeverría, H. E., Studdert, G. A. y Andrade, F. H. (1999). No-tillage corn nitrogen uptake and yield: effect of urease inhibitor and application time. Agronomy Journal, 91, 950-955.
Sainz Rozas, H. R., Echeverría, H. E. y Barbieri, P. A. (2004). Nitrogen balance is affected by application time and nitrogen fertilizer rate in irrigated no-tillage maize in Argentina. Agronomy Journal, 96, 1622-1631.
Sainz Rozas, H. R., Echeverría, H. E. y Angelini, H. P. (2011). Niveles de Carbono organico y pH en Suelos Agricolas de las Regiones Pampeana y Extrapampeana. Ciencia del Suelo, 29 (1), 29-37.
Salvagiotti, F. (2005). Cuantificación de las pérdidas de nitrógeno por volatilización y su efecto en el rendimiento del cultivo de maíz. EEA INTA Oliveros. (Convenio INTA Oliveros - Profertil, 2003/04).
Salvagiotti, F., Castellarín, J. M., Ferraguti, F. J. y Pedrol, H. M. (2011). Dosis óptima económica de Nitrógeno en maíz según potencial de producción y disponibilidad de nitrógeno en la Región Pampeana norte. Ciencia del Suelo, 29(2), 199-212.
Scharf, P. C., Wiebold, W. J. & Lory, J. A. (2002). Corn Yield Response to Nitrogen Fertilizer Timing and Deficiency Level. Agronomy Journal, 94, 435-441.
Silva, A. G. B., Sequeira, C. H., Sermarini, R. A. & Otto, R. (2017). Urease Inhibitor NBPT on Ammonia Volatilization and Crop Productivity: A Meta-Analysis. Review & Interpretation. Agronomy Journal, 109, 1-13.
Stecker, J. A., Buchholz, D. D., Hanson, R. G., Wollenhaupt, N. C. & McVay, K. A. (1993). Application placement and timing of nitrogen solution for no-tillage corn. Agronomy Journal, 85, 645-650.
Sunderlage, B. and Cook, R. L. (2018). Soil Property and Fertilizer Additive Effects on Ammonia Volatilization from Urea. Soil Science Society of America Journal, 82, 253-259. https://doi.org/10.2136/sssaj2017.05.0151
Tremblay, N., Bouroubi, M. Y., Belec, C. & Fallon, E. (2015). Meta-Analyses on an Eastern Canada Database of in-Season Corn Nitrogen Response Trials. Symposium: Meta- Analysis Applications in Argicultural Research. Synergy in Science: Partnering for Solutions. 2015 ASA-CSSA-SSSA y ESA Annual Meeting, Nov. 15-18, Minneapolis, MN. Disponible en: https://scisoc.confex.com/scisoc/2015am/webprogram/Paper92938.html
Tremblay, N., Bouroubi, Y. M., Bélec, C., Mullen, R. W., Kitchen, N. R., Thomason, W. E. & Ortiz-Monasterio, I. (2012). Corn response to nitrogen is influenced by soil texture and weather. Agronomy Journal, 104(6),1658–1671. http://doi.org/10.2134/agronj2012.0184
Uhart, S. A. y Andrade, F. H. (1995). Nitrogen Deficiency in Maize: II. Carbon-Nitrogen interaction effects on kernel number and grain yield. Crop Science, 35, 1384-1389.
Upadhyay, L. S. B. (2012). Urease inhibitors: A review. Indian Journal of Biotechnology, 11, 381–388.
Vahed, H. S., Shahinrokhsar, P. & Rezaei, M. (2011). Influence of some soil properties and temperature on urease activity in wetland rice soils. American-Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Sciences, 11, 310–313.
Van der Weerden, T. J. & Jarvis, S. C. (1997). Ammonia emission factors for N fertilisers applied to two contrasting grassland soils. Environmental Pollution, 95, 205–211.
Viechtbauer, W. (2010). Conducting meta-analyses in R with the metafor package. Journal of Statistical Software, 36(3), 1-48. https://doi.org/10.18637/jss.v036.i03.
Vlek, P.L.G. & Carter, M.F. (1983). The effect of soil environment and fertilizer modifications on the rate of urea hydrolysis. Soil Science Society of America Journal, 136, 56-63.
Wahl, M., Kirsch, R., Brockel, U., Trapp, S. & Bottlinger, M. (2006). Caking of urea prills. Chemical Engineering & Technology, 29, 674-678.
Warton, D. I., Wright, I. J., Falster, D. S. & Westoby, M. (2006). Bivariate line-fitting methods for allometry. Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society, 81(2), 259–291. http://doi:10.1017/S1464793106007007.
Watson, C. J., Miller, H., Poland, P., Kilpatrick, D. J., Allen, M. D. B., Garrett, M. K. & Christianson, C. B. (1994). Soil properties and tha abilty of the urease inhibitor N-(n-Butyl) thiophosphoric triamide (nBPTP) to reduce ammonia volatilization from surface-applied urea. Soil Biology and Biochemistry, 9, 1165-1169.
Watson, C. J., Laughlin, R. J. & McGeough, K. L. (2009). Modification of nitrogen fertilisers using inhibitors: Opportunities and potentials for improving nitrogen use efficiency. Proc. 658. Int. Fert. Soc., Colchester, UK.
Williams, W. A., Jones, M. B. & Demmert, M. W. (1990). A concise table for path analysis. Agronomy Journal, 82, 1022-1024.
Zubillaga, M. M., Zubillaga, M. S., y Álvarez, R. (2021). Aplicación de fertilizantes en cultivos extensivos. Capítulo 21. En: Fertilidad de suelos y Fertilización en la Región Pampeana. CABA, Editorial Facultad de Agronomía. 2da edición febrero 2021.
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