Impacto de largo plazo de diferentes secuencias de cultivos del sudoeste bonaerense sobre algunas propiedades químicas del suelo y la productividad del trigo

Abstract

La inclusión de leguminosas en las rotaciones, modifica las propiedades químicas, físicas y biológicas del suelo y mejora la productividad de los cultivos posteriores. El objetivo general de este estudio fue, en un Haplustol Éntico de la Región Semiárida Pampeana evaluar el estado orgánico del suelo mediante parámetros sensibles, útiles como indicadores del estado del sistema y como herramienta de decisión para la adopción de diferentes prácticas agronómicas. El estudio se realizó sobre un ensayo de Sistemas de Producción en la Estación Experimental Agropecuaria Bordenave del INTA, comenzado en 1975 y mantenido hasta el presente. El diseño experimental consiste en parcelas divididas aleatorizadas en 4 bloques completos, con el factor principal Secuencia de cultivos, con cuatro niveles; TT: agricultura permanente con trigo, TV1: rotación de un año de trigo y un año de verdeo de invierno consociado (VIC; avena o triticale con vicia), TV2: rotación de dos años de trigo y dos años de VIC, alternados, TPa: rotación de cinco años trigo y cinco años de pastura consociada de festuca, falaris y alfalfa, alternados, todos bajo labranza convencional de tipo conservacionista, y un factor secundario Fertilización. Durante los años 2002, 2004 y 2006, se realizaron muestreos de los primeros 20 cm de suelo a partir de los cuales se estudiaron los efectos de largo y corto plazo de las secuencias de cultivos y la fertilización sobre la cantidad, calidad y distribución de la MO del suelo y sus fracciones, las formas de fósforo y el pH. Se analizaron el carbono orgánico total (COT), particulado (COP) y asociado a la fracción mineral (COM), nitrógeno total (Nt), particulado (N-MOP) y asociado a la fracción mineral (N-MOM) y las formas de fósforo (P) orgánicas (Po) e inorgánicas (Pi). En 2002, 2004 y 2006, se fertilizó el trigo de TT, TV1 y TPa con 0, 30, 60, 90, y 120 kg N ha-1 en macollaje y se evaluaron la productividad y la dinámica y el balance de nutrientes (N, P, K, S). El tratamiento TT mostró los menores niveles de COT. En la rotación TV1 se incrementó el COM, indicando una mayor humificación de los residuos y ciclado más rápido de nutrientes. En TV2 se incrementó el COP, lo que condujo a mayores desbalances respecto de TV1. La rotación TPa presentó los valores más elevados de COP y COM. Sin embar-go, en algunos casos estos no fueron estadísticamente dife-rentes a los de las rotaciones cortas con leguminosas. La secuencia de cultivos y la fertilización se reflejaron en la rela-ción COP:COT, poniendo en evidencia las diferencias entre la dinámica de ambas fracciones y la importancia de la cantidad y velocidad de humificación de los residuos incorporados al suelo. La secuencia de cultivos produjo efectos significativos sobre la concentración de N total y N-MOM del suelo con valores en TT< TV1 = TV2< TPa. Las diferencias se localiza-ron en los 0-5 cm del suelo y coincidieron con los incrementos observados en el NMOP en TT, TV2 y TPa. En las restantes profundidades, las tendencias fueron variables. Los cambios en el N- MOP siguieron la tendencia del COP entre tratamien-tos; el fertilizante produjo efectos significativos y opuestos en los tratamientos con VIC, lo disminuyéndolo en TV1 y aumentándolo en TV2. En el mediano y corto plazo, los cambios en el contenido de CO edáfico debidos a las diferentes secuencias de cultivos rotación fueron variables en el tiempo, los que dependieron del cultivo y las condiciones climáticas particulares (precipitaciones), mientras que aquellos debidos a la fertilización no fueron significativos. Los cambios en el contenido de COT del suelo demostraron que existe una dinámica propia de la secuencia de cultivo y otra dependiente de las variables climáticas, y que su interacción genera cambios específicos para cada momento. Se observa-ron efectos significativos debidos a la secuencia de cultivos sobre los niveles de Po+Pi de 0-20 cm del suelo entre los tratamientos sin fertilización, siendo TT>TPa=TV1=TV2. En los tratamientos no fertilizados los valores más altos de Po correspondieron a TPa, con un periodo de 5 años previo al muestreo de acumulación de formas orgánicas en las parcelas con pastura consociada, los intermedios a TV2 y TT y los inferiores a TV1. La fertilización produjo efectos significativos sólo en TV1 tanto a nivel orgánico como inorgánico. El trigo en TV1 y TPa alcanzó rendimientos más altos que en TT, absorbió más N del suelo a partir de su aporte por la descomposición de la MO, y fue más eficiente en el uso del N disponible. En años normales el Valor de Reemplazo de Fertilizante por efecto del VIC en TV1 superó los 120 kg N ha-1 y produjo un efecto de rotación adicional al aporte de N atmosférico, mejorando las propiedades químicas, físicas y biológicas del suelo. Esto se reflejó además, a través de mayores rendimientos y un mejor balance nutricional del cultivo. Al aumentar la fertilidad del suelo, el rendimiento del trigo fue más dependiente de la aleatoriedad de las precipi-taciones, produciéndose un importante estrés hídrico y dismi-nución de los rendimientos potenciales cuando existieron con-diciones de humedad limitantes.

The introduction of legumes in the rotations improves soil chemical, physical and biological properties and enhances crop productivity levels. The aim of this research was, in an Enthic Haplustoll of the semiarid Pampean region, to detect more sensitive parameters for the assessment of the soil organic state, useful as indicators of the system status as well as a tool for the adoption of alternative farming practices decisions. The experience was carried out in a long term expe-riment of rotations in the Agricultural Experimental Station Bordenave of INTA, Buenos Aires, Argentina, started in 1975 and maintained until now. The design was of 4 randomized complete blocks in a Split Plot experiment. Factors were cropping systems: continuous wheat (TT), wheat-vetch plus oat, in one and one (TV1) or two and two (TV2) alternated years, and 5 years wheat5 years pasture with Lucerne (TPa)and wheat fertilization (f) vs. check (nf). Analytical determi-nations included total organic carbon (TOC); total nitrogen (Nt); particulate organic carbon and nitrogen (POC, N-POM), organic carbon and nitrogen associated to the mineral fraction (MOC, N-MOM), organic (Po), inorganic (Pi) and extractable (Pe) phosphorus, and pH. During 2002, 2004 and 2006, 0, 30, 60, 90 and 120 kg N ha-1, were applied to wheat in TT, TV1 and TPa. Wheat productivity, and nutrient balance and dyna-mics at different growth stages were analyzed. Soil organic carbon decreased with depth in nf and f plots of TT, TV1, TV2 and TPa. TT showed the lowest levels of TOC. In the TV1 rotation MOC increased, indicating higher humification of residues and faster nutrient cycling. In TV2 POC was increased, leading to greater imbalances. The TPa rotation presented the highest values of POC and MOC. However, in some cases values were not statistically different from the short rotations with legumes. The rotation and fertilization practices were reflected in POC:TOC ratios, highlighting the differences between these fractions dynamics and the impor-tance of humification rate and quantity of residues added to soil. The crops sequence affected significantly Nt and N-MOM soil concentration with values following the order: TT <TV1 = TV2 <TPa. Differences were found at the 0-5 cm depth and were coincident with the increases observed in the N-POM in TT, TV2 and TPa plots. At the other depths, the trends were variable. The N-POM changes followed the POC trends among treatments. The fertilization produced statistically significant effects in VIC sequences, decreasing N-POM in TV1 and increasing it in TV2 plots. In the short and medium term, the changes detected in the soil organic C content because of rotation effects were variable depending on crop and climatic conditions (rainfall), while those due to fertilization were not significant. The soil TOC changes reflected that there are two forms of dynamics, one dependent on the rotation by itself, and another on climatic variables. The interaction between them generates time-specific changes. Significant effects because of crops sequences at 0-20 cm depth on soil Po + Pi were found among treatments without fertilizer, being TT> TPa = TV1 = TV2. The highest Po values in these treatments were found in TPa, with a 5 year prior period of organic forms accumulation in the plots with mixed pasture, the interediated resulted in TT and TV2 and the lowest ones in TV1. Fertiliza-tion produced significant effects only in TV1 in both, organic and inorganic P. Wheat dry matter, nutrient uptake and grain yield increased in the following order TT<TV1<TPa. In TV1 and TPa rotations, wheat absorbed more soil N through decomposition of organic matter, and was more efficient in the use of available N. In climatic normal years the fertilizer replacement value due to vetch use in TV1 exceeded 120 kg N ha-1 and besides produced a "rotation effect", in addition to atmospheric N supply, improving the chemical, physical and biological soils properties. This was reflected also through higher yields and better nutritional balance of the crop. With increasing soil fertility, wheat yield was more dependent on the randomness of rainfall, resulting in a significant water stress and lower yields, when there were limiting moisture conditions. The wheatlegume rotations resulted in the highest yield, protein content, and better yield components. Fertilizer application did not increase dry matter production but improved nutrient uptake and grain quality. Yield compo-nent differences could be attributed to water availability due to different fallow length.