notas conceptuales del manejo por ambientes y el manejo sitio específico: experiencias de...
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“Diagnóstico sobre maquinarias y técnicas para la agricultura de precisión: siembra y fertilización a
tasa variable según ambiente”
Gabriel Vázquez Amábile, Ing. Agr, PhD (AACREA)
12 Mayo 2014 – Dolores, Uruguay
Notas Conceptuales del Manejo por ambientes y el manejo sitio específico; experiencias de
Fertilización Variable en suelos someros
Hoja de Ruta• Diferencias conceptuales del Manejo por ambientes y manejo sitio específico.
Diferencias de escala y aspectos de “localia” a tener en cuenta.
• Relación entre los tipos de limitantes y las herramientas o estrategias a implementar
• Utilidad del Mapeo de cosecha (monitores de rinde), Mapeo de limitantes o diferencias (prof efectiva, altimetría, napas) y del uso de modelos matemáticos para el análisis de la variabilidad espacial y temporal en lotes de producción
• Diferencias entre cultivos de invierno y cultivos de verano en ambientes con suelos someros
• Fertilización variable en “complejos de suelos” de diferente potencial. Consideraciones sobre conveniencia de la Siembra y el riego variable.
• Resultados de 3 años de ensayos de fertilización variable en lotes con alta variabilidad de profundidad efectiva por presencia de tosca en el sudeste de Bs As, su impacto sobre el rendimiento, el margen económico y las emisiones de gases de efecto invernadero.
Contexto Zonal – SE de Bs As
Últimos años: Dos conceptos Nuevos
1. Agricultura por ambientes Escala Macro
2. Manejo Sitio Especifico Escala Micro
– Ejemplo: Fertilización Variable
A Escala Macro (Ambientación).
Rotación Lomas: Soja-Trigo/soja (Siembro antes)
Rotación Bajos: Maíz - Soja –Girasol-Trigo/Verdeo invierno Siembro + Tarde (Heladas en Bajos)
Menos Soja 2da – Muy riesgosa
Manejo diferencial de Lomas (con o sin Tosca) y Bajos (con o sin Napa)
• Amplia Difusión a nivel zonal y con buenos resultados.
• Permite Disminuir el riesgo de sequias en Girasol y Maíz
• Confiere Mayor estabilidad de rindes promedio
Caso Ejemplo – TANDIL, Bs As
Caso ejemplo – Tandil (Bs As) -2000 ha.Rotaciones futurasPlan Estimado IntensificandoRiego en lomas
Rotacion 1ra Ambientacion
Sj –Tr/Sj -LomasMz-Sj – Bajos y riegosGir. en Bajos y algunasloma
Calculo del M.Bruto por Rotación –Plan intensificado
Rotación: Maiz – Soja - Trigo/Soja 2> diversificacion> % de Cereales>Reposición de Nutrientes>Rinde Sj 1ra por antec Maiz>R otacion de Herbicidas< GEIs/ton. grano
u$s/ha u$s/ha u$s/ha u$s/ha
Análisis de la variabilidad del MB por Rotaciónpor variación de Rindes - (No incluye variación de Precios)
NOTA: La Rotacion Mz-Soja-Tr/Sj inclueye un 60% de maiz con Riego y 40% en Secano. La Rotacion Maiz-Soja incluye Maiz solamente en Secano – Analisis con @Risk
46% Cereales58% Cereales
- 2000 hectáreas
Y a escala Micro?
• Se puede manejar la nutrición diferencialmente?
• Como separamos sectores de mayor o menor respuesta ?
• Como asignamos dosis en forma diferencial dentro de un mismo ambiente?
• Mezcla de Arte y Ciencia??
Qué elementos deberíamos tener en cuenta?
1. Identificar las limitantes mas importantes de mi sistema.
2. Determinar la Escala de Trabajo.
3. Identificando las herramientas que me pueden servir y los datos que necesito recopilar, para separar “áreas de homogéneas “
4. Definiendo el perfil de Suelo de cada ambiente
5. Definir el Potencial o Rinde medio: de cada ambiente (mediante ensayos o utilizando modelos )
6. Tratar de cuantificar la variabilidad temporal y espacial de distintos posibles Escenarios de manejo ( para la Toma de Decisiones)
1 – Identificación de las limitantes de mi sistema.
Primero identificar cual es mi limitante:
Algunos ejemplos pueden ser:
– Profundidad Efectiva reducida por Presencia de Tosca
– Lomas con pendiente (Erosión, escurrimiento)
– Falta de retención de humedad (lomas arenosas)
– Anegamiento por mal drenaje (hoyas o vías de drenaje)
– Alcalinidad (Ph alto: Falta de disponibilidad de Nutrientes, Dispersión de coloides, falta de estructura, alto Na y anegamiento temporal / frecuente)
– Presencia de B2t Muy alta Resistencia a la penetración de raíces en Seco (puede comportarse como una tosca en periodos secos)
Suelos Someros por presencia de tosca o piedra1.331.000 hectáreas en el Sud Este 2.866.000 hectáreas en el Sud Oeste
Profundidad efectiva (Tosca o Piedra)Limitante Ampliamente extendida en el Sur de Bs As
Mapa de Tosca 2010 25 m entre puntos
Profundidad (cm)
Rend. Girasol (tn/ha)
TANDIL
Lote 31 – 150 has
Girasol 08-091510 kg/ha
Profundidad de Tosca
vs
Rendimiento de Girasol
2008-2009
Girasol 20091510 kg/ha
TANDIL
Lote 31 – 150 has
Soja 20102800 kg/ha
Diferentes Patrones de Variabilidad entre años
Un promedio de ambos Mapas seria poco informativo
El año Seco aporta mucha informacion, confirmada por el año llovedor
Error Toma de Datos
MAPEO DE RENDIMIENTO
Girasol 20091510 kg/ha
Soja 20102800 kg/ha
Año Seco
Año Humedo
Los Modelos matemáticos de cultivo ayudan a cuantificar la Variabilidad entre años ante distintos escenarios productivos (suelo, clima, genotipo y manejo) y a definir estrategias de cultivo y uso de insumos.
Variabilidad entre años(Temporal)
Modelos Matemáticos
Uso de Modelos - DSSAT (Decission support for Agrotechnology Transfer)
• Sistema Soporte de decisiones• Incluye Modelos de simulación de cultivo• Simula “diariamente” :
– Crecimiento de un cultivo (fenología y Biomasa)– Balance de Agua del suelo– Balance de Nitrógeno
• Requiere: (INPUTS)– Datos climáticos históricos diarios (Radiac., Temp Max y Min, Lluvia)– Datos del perfil de suelo– Coeficientes genéticos de cada variedad a simular– Datos de Manejo (dosis de fertilizante, fecha de siembra y de fertilización,
etc)– Asume Fósforo No Limitante y que el cultivo esta libre de plagas y
Enfermedades (No las modeliza)
Estimación de rindes de Lotes de Producción de Trigo, Soja y Maíz con DSSAT 4.0 – Validacion (Ea La Esperanza-Tandil)
El modelo reprodujo el rinde relativo con una correlación 0.98 Los rindes del hibrido utilizado (SUNGRO 380) fueron exactamente el 50% del hibrido utilizado en el lote.
Lote 31 _ Tandil
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
0 20 40 60 80 100 120 140
Re
nd
de
Gir
aso
l (Tn
/ha)
Profundidad de Tosca (cm)
Rendimiento Soja 2009-10 vs Prof de ToscaLote 31 - Tandil
El modelo subestimó el rinde en sectores someros y sobreestimó en sectores de suelo sin limitación de tosca hasta 120 cm
Rendimiento de Soja Calculado con DSSAT 4.0
Tandil- 4 Profundidades de Tosca – 37 años-DM 4800
Rinde indiferencia (sin Estr ni alquiler)
518 kg/ha
1151 kg/ha
2082 kg/ha3320 kg/ha
Conclusión:Siembra VariableTendría sentido(No siembro en
sectores someros)
Prom. Ponderado2170 kg/ha 2455 kg/ha
MB Total 7%>
Siembra VariableAlgunos usos
• Identificar sectores improductivos (no sembrarlos)
• Identificar el efecto “densidad” en Rendimiento porambientes
Ejemplos:
– Siembra de maiz dentro y fuera de un circulo de riego(siempre que sembremos en la misma fecha)
– Siembra de maiz en dos ambientes dentro de un mismolote (Oeste Bs AS)
Oeste Bs As Suelos Arenosos
Baja Retención Hídrica
Bajo Loma40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
% A
ren
a
Diferenciacion de Ambientespor contenido arena (% )
Fuente : Red de Enzayos – CREA Zona Oeste
Analisis de Densidad x AmbienteRed de Enzayos – CREA Zona Oeste
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
13000
14000
40000 45000 50000 55000 60000 65000 70000 75000 80000 85000 90000 95000
Re
nd
imie
nto
(K
g a
14
,5%
de
H°/
ha)
Densidad (Plantas/ha)>120 <80 80-120
AAB AB
B
AAB AB
B
AAA
B
Fuente: 16 ambientes oeste de Bs.As.
Respuesta a la densidad para tres híbridos en tres ambientespropuestos de rinde >120 qq/ha, 80-120 qq/ha y <80 qq/ha.
IntearccionDensidad por
ambienteP>0.001
Mapa de Tosca Analisis Simplificado: Soja con RIEGO
37 años – DM 4800 – Fecha Siembra 15-Nov4 Prof de Tosca (25 -50-70 y 120 cm)
Calculo de Necesidades de Riego en mmPara 4500 kg/ha DM 4800 - ( N no limit)
95 mm
135 mm
175 mm
258 mm
Conclusión:El Riego VariableTendría sentido
LáminaProm. Ponderado
145 mm, peroDesuniforme
Mapa de Tosca Análisis Simplificado: TRIGO Secano (N No Limit.)
Modelo CERES Wheat (DSSAT 4.0)Tandil -37 años (1974-2010) Baguette 10 Fecha Siembra 20 Junio4 Prof de Tosca (25-50-70 y 120 cm)
3208 kg/ha
4189 kg/ha
5064 kg/ha
5636 kg/ha
Prom. PonderadoLote 4800 kg/ha
100 –X (21 has)
125 - X (30 ha)
150 –X (41 ha)
180 –X (56 ha)
Promedio 4800 kg/ha
150 -x
150 haConclusión:
Fertilización VariableTendría sentido
2do Aproximación :Fertilizacion Variable para “Reposicion
de Nutrientes”
• Cuando es dificil mapear o discretizar la fuente principal de variabilidad, se puede inferir via mapa de rendimiento.
• Utilizar el Mapa de Rendimiento para estimar los niveles de extracción y reponer via fertilización en el cultivo siguiente o a los 2 años.
• Importante para nutrientes como Fósforo por ejemplo
Caso de estudio:Evaluación de la Fertilización Variable
en cultivos de Invierno en suelos somero del sudeste Bs As
Martín Pella (ASP) - Martín Gonzalo (Limagrain), Gustavo Cueto (Agrop. Seis Robles SRL) Sebastian Galbusera,
Gabriel Vázquez Amábile (AACREA)
Hipotesis iniciales
La Tecnología de aplicación variable de nitrógeno en cultivos extensivos, ofrecería algunas oportunidades tales como:
• Optimizar el uso de fertilizantes en base al potencial productivo diferencial dentro de un lote de producción
• Minimizar el contenido de N residual en sectores de menor potencial y sus posteriores perdidas por lixiviación y volatilización
• Optimizar las emisiones de gases efecto invernadero producida por oxido nitroso y hacer más eficiente la relación insumo aplicado/ Carbono secuestrado.
• Maximizar el resultado económico del cultivo fertilizado.
Desafios de la Fertilizacion Variable
• No es sencillo identificar un factor limitante del sistema que sea consistente en el tiempo y que sea mapeable(discretizable).
• No es sencillo asignar el potencial productivo (rinde objetivo) para distintos sectores de diferente aptitud.
• El esfuerzo para realizar todo esto requiere mas conocimiento y más detalle del lote de producción , que el requerido en un manejo tradicional de dosis uniforme.
Caso de estudio:Fertilización Variable
en cultivos de Invierno sudeste Bs AsObjetivo:
• Comparar las estrategias de fertilización variable y uniforme, en cultivos de invierno (trigo y cebada), en lotes con presencia de tosca, analizar su impacto sobre :
– El Rendimiento en grano,
– El Resultado económico
– Las Emisiones de GEIs
Periodos y sitios del estudio : – Campaña 11-12 - 2 sitios (Tandil)
– Campaña 12-13 - 2 Sitios (La Dulce, Necochea) y 1 sitio (Tandil)
– Campaña 13-14 (2 sitios en La Dulce, Necochea)
Rango de Profundidad de
Tosca (cm)
Dosis Variable Dosis Uniforme
Rinde Objetivo Modelo NRinde
ObjetivoModelo N
20-40 3300 100-Ni 4950 150-Ni
40-60 4125 125-Ni 4950 150-Ni
60-80 4950 150-Ni 4950 150-Ni
80-100 5940 180-Ni 4950 150-Ni
>100 5940 180-Ni 4950 150-Ni
CRITERIOS DE FERTILIZACIONVariable y Uniforme
Campañas 2011/12Y 20012/13
Tandil – Trigo y CebadaLa Dulce – Cebada
Pasos seguidos en cada Sitio
1 2
3 – Aplicación Variable
4
Resultados - 2 primeros años•Dentro del lote hubo diferencias promedio del • El rendimiento aumentó con la Profundidad de suelo y con la aplicación de N.• No hubo interacción entre ambas variables
-
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
20 40 60 80 100 120
Re
nd
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nto
(k
g/h
a)
Profundidad de Tosca (cm)
Dosis Variable y Uniforme - CebadaRendimiento vs Profunidad de Tosca
La Dulce - Lote 25N - 12-13
Dosis Uniforme
Dosis Variable
-
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
20 40 60 80 100 120
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nd
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g/h
a)
Profundidad de Tosca (cm)
Dosis Variable y Uniforme - CebadaRendimiento vs Profunidad de Tosca
La Dulce - Lote 31 - 12-13
Dosis Uniforme
Dosis Variable
Resultados
-
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
20 40 60 80 100 120
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nd
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g/h
a)
Profundidad de Tosca (cm)
Dosis Variable y Uniforme - CebadaRendimiento vs Profunidad de Tosca
Tandil - Lote 31 - 12-13
Dosis Uniforme
Dosis Variable
-
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
20 40 60 80 100 120
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nd
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nto
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g/h
a)
Profundidad de Tosca (cm)
Dosis Variable y Uniforme - TrigoRendimiento vs Profunidad de Tosca
Tandil - Lote 31 - 11-12
Dosis Uniforme
Dosis Variable
-
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
20 40 60 80 100 120
Re
nd
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nto
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g/h
a)
Profundidad de Tosca (cm)
Dosis Variable y Uniforme - CebadaRendimiento vs Profunidad de Tosca
Tandil - Lote 31 - 1112
Dosis Uniforme
Dosis Variable
Uniforme Vs Variable – Rendimiento (Tn/ha)
3.843.91
4.27 4.30
3.873.95
4.11
4.25
4.38
3.50
3.60
3.70
3.80
3.90
4.00
4.10
4.20
4.30
4.40
4.50
20a40 40a60 60a80 80a100 masde100
Tn/h
a
Profundidad de tosca
Rinde comparado - Estrategias de fertilización por profundidad de tosca
Variable
Uniforme
150- Ni en ambos tratamientos
• El rinde objetivo en dosis uniforme (5000 kg/ha) no fue en general alcanzado .
• Los rindes en sectores someros fueron similares en ambas estrategias, lo cual inclinaría la balanza a favor de la fertilización variable en rangos de dosis menores,
• Pero la Fertilización Variable fue ineficiente al aplicar el modelo de 180-N a los sectores de suelo más profundo
Uniforme Vs Variable – M.Bruto (u$s/ha)
En sectores someros (hasta 60 cm), a favor de la dosis variable con
objetivos de 100-X y 125-X,
281 302
351
309 320 317
- 50
100 150 200 250 300 350 400
20-40 40-60 >80 cm
M.B
ruto
(u
$s/
ha)
Rangos por Profunidad de Tosca (cm)
Margen Bruto Promedio - u$s/ha
Dosis Uniforme
Dosis Variable
En sectores profundos ( > a 80 cm) a favor de la dosis uniforme, donde nose logró el objetivo de 6000 kg/ha para 180-X.
En 4 de los 5 sitios hubo diferencias significativas en los M.B:
Uniforme Vs Variable – Emisiones GEIs
En sectores someros (hasta 60 cm), mayores (16% a 36%) para la estrategiade fertilización uniforme (150-X)
En sectores profundos ( > a 80 cm) (180-X) las emisiones fueron mayores(16% mas) para la fertilización variable
Las emisiones de GEIs , tanto por hectárea como por tonelada de grano fueron :
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
20 a 40 40 a 60 60 a 80 80 a 100 100
Emis
ion
es
GEI
s (T
n e
q C
o2
/ h
a)
Profundidad de suelo (cm)
Emisiones GEIs por hectáreaSegun Rango de Profundidad de Suelo
Uniforme - GEIs
Variable - GEIs
Incluyendo los sitios Sin Urea11-12 y 12-13
3.84 3.914.11 4.27 4.30
3.873.95
4.114.25 4.38
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
20 a 40 40 a 60 60 a 80 80 a 100 100
Tn/h
a
Profundidad de tosca
Rinde comparado estrategias de fertilización por profundidad de tosca
Variable Total
Uniforme
sin urea
GEIs incluyendo tratamientos sin Urea
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
20 a 40 40 a 60 60 a 80 80 a 100 100
Emis
ion
es
GEI
s (T
n e
q C
o2
/ h
a)
Profundidad de suelo (cm)
Emisiones GEIs por hectáreaSegun Rango de Profundidad de Suelo
Uniforme - GEIs
Variable - GEIs
Sin Urea
Resultados - “y el 3er año?”
4600
4700
4800
4900
5000
5100
5200
Sin Urea Uniforme Variable
Rinde vs Tratamiento3er año
4200
4400
4600
4800
5000
5200
5400
20-40 40-60 60-80 80-100 100 a mas
Ren
d -
kg/h
a
Rinde vs Prof Suelo3er año
a
b c
Rendimientos (ton/ha) – 3er año
-
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
20-40 40-60 60-80 80-100 mas de 100
Rinde comparado - Estrategias de fertilización por prof de tosca
3er año
Testigo_NO_UREA
Uniforme_183
Variable
• No hubo respuesta a la fertilizacion en sectores profundos (> a 80 cm), por mayor mineralizacion o mejor exporacion de raices en profundidad (la herramienta de diagnostico esN de 0-60 cm)
• La respuesta al N fue maxima en sectores someros por excelentes condiciones hídircas, peroel suelo no cubrio la necesidad de N)
Margen Bruto (u$s/ha) – 3er año
-
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
20-40 40-60 60-80 80-100 mas de100
M.Bruto - u$s/ha
Testigo_NO_UREA
Uniforme
Variable
Con muy buenas lluvias, los tratamientos “Uniformes”en sectores Someros, tuvieron mejor margen que la Fert Variable y el mejor margen fue parasectoresprofundos que rindi
“EFECTO AÑO”
Las Diferencias interanuales fueron mayores que las Intralote
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
11-12 12-13 13-14
Re
nd
(kg
/ha)
Campaña
Efecto Año -Rend Promedio todos los sitios
Uniforme
Variable
37%
Conclusiones• La ambientación es una estrategia que puede ayudar a optimizar la localización
de cultivos, disminuyendo riesgos y estabilizando rindes entre años, perodepende de las limitantes de cada zona y lote.
• La ambientación puede implicar rotaciones distintas, o manejos (dens deplantas y/o Nutricion) para un mismo cultivo en sectores “macro”
• El manejo sitio especifico (mayor escala que la ambientación) debe considerar,en Secano, no sólo la variacion espacial (intralote), sino también la variacióntemporal (entre años)
• La disminución de la profundidad de suelo fue un factor limitante delrendimiento, en los 3 años de ensayos de Fert.Variable mencionado
• En “Años Promedio” los Rendimientos en los sectores más someros, fueron engeneral similares en Fert Variable y Uniforme. Esto hablaría en favor de laaplicación variable, con dosis menores para sectores con menor potencial derendimiento, en secano, economizando urea y dejando menor N residual en elsuelo.
• La fertilización variable en cultivos de invierno sería una estrategia de interéspara ajustar las dosis de fertilizante en sectores con suelo somero, pero noresultó exitosa para obtener mayores rindes en sectores de suelo profundo conmayor potencial.
Conclusiones• Sin embargo, el efecto “año” es relevante en el resultado obtenido y el beneficio
económico
• En dos de los 3 años, los Márgenes Brutos estuvieron en estrecha relación con lo observado para rendimiento y En suelos someros, 4 de los 5 sitios, la fertilización variable resultó en un mejor resultado económico que la uniforme. Por el contrario, en suelos profundos, el margen bruto de la fertilización variable (180-Ni) no superó en ninguno de los 5 sitios a la estrategia fertilización uniforme.
• En el 3er año con muy buena provisión de agua, el MB fue maximo para testigo sin urea en suelo profundo, para dosis unif en sectores someros, la respuesta a la fertilizacion fue mayor en suelos someros que en sectores profundos
• En cuanto a Emisiones de GEIs, la fertilización variable en sectores someros dio lugar a emisiones de 18% y 36% menores a la fertilización uniforme. En sectores de suelo profundo las emisiones fueron un 16% mayor en fertilización variable por utilizar dosis mayores de N, sin lograr el rinde objetivo.
• El 3er año las emisiones totales por hectárea fueron similares, pero se modificaron por Tonelada de grano.
Muchas Gracias