Posibilidades para Incrementar el Uso Eficiente del Nitrógeno

Posibilidades para Incrementar el Uso Eficiente del Nitrógeno

Posibilidades para Incrementar
el Uso Eficiente del Nitrógeno
Leo Espinoza, Ph.D.
Associate Professor -Soil Scientist
Reconocimiento
Ricardo Navarro, Ingenio MonteRosa (Nic.)
Oscar Delgado, Ingenio Providencia (Col.)
Dave Lamb, University of New England (Aus.)
Jose Bejarano,
Bertalicia Arguedas
Karina Treminio
Ingenio El Viejo
ABOPAC
Nitrogeno
Eficiencia del N
Modelos
Regulaciones
Investigacion Basica
Practicas Culturales
Presion publica
Mayor beneficio
Agricultura de Precision
Genetica
Modelos de Simulacion
Fertilizantes de Eficiencia Mejorada
“Escorrentía rica en fosforo proveniente de las
zonas cañeras en Florida es el principal
responsable por la degradación de los Everglades”
“La aplicación de fertilizantes nitrogenados
en Australia ha causado acidificación,
contaminación de aguas subterráneas y
superficiales, e incrementado los gases de
invernadero”
Sugar and the Environment – Encouraging better management practices in
cane production
A
Common
Perspective on Environmental
Issues
The Sustainability Consortium
The Sustainability Consortium es una organización internacional
compuesta por empresas, universidades, ONG's y organismos de
gobierno que trabajan en conjunto por mejorar el desempeño de
sustentabilidad de productos, servicios y hábitos de consumo
Respuesta de N (kg/ha) en caña soca
Cosecha mecanizada con mulch
95,00
92,61
90,00
89,19
Quema de Rastrojo
Rangos MO
Kg N/Tonelada
0-3% MO
1.3
3-5 % MO
1.2
>5% MO
1.1
TCH
85,00
83,14
82,53
80,00
y = -0.0006x2 + 0.2293x + 66.312
R² = 0.7307
75,00
70,00
72,58
68,46
DOFN (
DOEN (
65,00
Sin Quema de Rastrojo
Rangos MO
Kg N/Tonelada
0-3% MO
1.63
3-5 % MO
1.5
>5% MO
1.1
max: 21.9 )
: 21 TCH
60,00
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
N (kg/ha)
Ecuación cuadrática: Y=66.31 + 0.2293N – 0.0006N²
con 25%
Intercepto
66.31
N (kg/ha) TCH Real
0
68.46
70
100
130
160
190
72.58
83.14
89.19
92.61
82.53
TCH
estimado
66.31
TCH
marginal
79.42
83.24
85.98
87.64
88.22
13.11
3.82
2.74
1.66
0.58
0.2293 (N)
0.0006 (N²)
Y=66.31 + 0.2293N – 0.0006N²
Incremento max en la DOFN
Coef lineal
0.2293
Coef cuadrático
0.0006
Precio del fertilizante (US$/kg N)
43.8
21.9
88.2
21.9
Precio caña
(US$/Tm) sin CAT Rel I/P
1.34
28.00
DOFN (kg N/ha)
191
DOEN (kg N/ha)
151.23
0.2293 (N)
0.0006 (N²)
Y=66.31 + 0.2293N – 0.0006N²
Incremento en la DOEN
34.7
13.7
87.3
21.0
0.0478
160
Respuesta de N (kg/ha) con niveles constante de
P₂O₅ (100 kg/ha) y K₂O (100 kg/ha) en plantías
155
150,57
150
149,82
Rangos MO Plantias
0-2% MO
2-3 % MO
3-5% MO
>5% MO
TCH
147,45
Kg/Ha N
100
90
80
70
145
144,57
140
136,94
137,46
139,05
Y=139.59 + 0.1437 N - 0.0005370 N²
R²=0.838
135
130
125
DOEN (
: 8.5TCH
DOFN (
max: 9.6 TCH
120
0
50
100
150
200
250
300
N (kg/ha)
Ecuación cuadratica: Y=139.59 + 0.1437 N - 0.0005370 N²
Intercepto
139.59
N (kg/ha)
0
Coef lineal
0.1437
Coef cuadrático
0.000537
TCH Real TCH estimado TCH marginal
137.46
139.59
50
147.45
145.43
5.84
100
150
200
150.57
149.82
144.57
148.59
149.06
146.85
3.16
0.47
-2.21
250
300
139.05
136.94
141.95
134.37
-4.90
-7.58
0.14 (N)
0.0005370 (N²)
Y=139.59 + 0.1437 N - 0.0005370 N²
Incremento max en la DOFN
Precio del fertilizante (US$/kg N)
Precio caña
(US$/Tm) sin CAT
Rel I/P
1.34
28.00
0.0478
DOFN (kg N/ha)
DOEN (kg N/ha)
134
89.27
19.2
9.6
149.2
9.6
0.14 (N)
0.0005370 (N²)
Y=139.59 + 0.1437 N - 0.0005370 N²
Incremento en la DOEN
12.8
4.3
148.1
8.5
Respuesta de 2 Cultivares de Sorgo a
la Fertilizacion Nitrogenada
(L. Espinoza, 2012)
Diferencia en Respuesta al Nitrogeno
entre 2 Hibridos de Maiz
(L. Espinoza, 2009)
Respuesta de Arroz a Dosis de Nitrogeno
Toneladas por
hectarea
Kg/ha
(R. Norman, 2009)
Respuesta de la Variedad CP 89-2143 al
Nitrogeno en Plantia y 1era Soca
(R. Johnson, 2012)
Respuesta de la Variedad L97-128 al
Nitrogeno en Plantia y 1era Soca
(R. Johnson, 2012)
(LSU, 2012)
Museo Liebig, Alemania
Efecto de Nutricion Balanceada en Ryegrass`
Interaccion de N & K
Cotton
Silt loam, irrigated
105 ppm K (M 3) – “Low”
(L. Espinoza, 2010)
Lint cotton (lb/a)
Irrigation and Nitrogen Use Efficiency
Fuentes de Nitrogeno
I. Nitrato de amonio
II. Sulfato de amonio
III. Urea
Etapas de desarrollo de la caña de azúcar
Incremento en Materia Organica
25%
50%
Foliar
Fertilizacion
Inicial
45 dds
Macollamiento
45 y 135 dds
Elongacion o Rapido Crecimiento
135 y 315 dds
Maduración
315 y 360 dds
Efecto de la Profundidad de
la Muestra
N-ST*R
Profundidad
Categoria
N-ST*R
Dosis de N (Error)
0-45 cm
0-30 cm
Correcto
Muy superficial
120
160
75 (0)
0 (-75)
0-15 cm
0-60 cm
Muy superficial
Muy profundo
210
100
0 (-75)
115 (+40)
(T. Roberts)
N Rate to Achieve 95% RGY (kg N ha-1)
(U of A Extension publication FSA 2167)
y = 337 - 2.10x
n = 23 r2 = 0.89***
160
Roberts et al., 2010. Predicting Nitrogen Fertilizer Needs
for Rice in Arkansas Using Alkaline Hydrolyzable
Nitrogen. Soil Sci. Soc. Am. J. Accepted in Press.
120
80
40
0
0
50
100
150
200
DSD 0-45 cm (mg N kg soil-1)
Correlacion
La relacion entre los niveles de suelo
y rendimiento
120
Relative Yield (% of Maximum)
Rendimiento
Muestras a 15 cm
Muestras a 40 cm
100
80
60
40
20
0
0
Nitrogeno hidrolizable
40
80 120 160 200
Nitrogeno
hidrolizable
Soil
Test Value
(ppm)
Calibracion
Cuanto fertilizante es necesario para
maximizar rendimientos
Nitrogeno hidrolizable
0 kg N ha-1
6.8 MT/ha-1
106 kg N ha-1
9.8 MT ha-1
168 kg N ha-1
9.7MT ha-1
Se ahorro 62 kg N ha-1 y
se mantuvo el rendimiento
(T. Roberts, U of AR)
Nitrógeno
0.30
%
P2O5
0.03
%
K2O
1.69
%
NaO
0.04
%
Azufre
0.55
%
Boro
20.62
ppm
Cobre
3.25
ppm
Hierro
279.50
ppm
Manganeso
858.25
ppm
Zinc
69.30
ppm
Kg Por
Tonelada
Nitrógeno
8
P2O5
13
K2O
19
Azufre
8
Boro
0.02
Hierro
0.01
Zinc
0.1
COMPORTAMIENTO DEL NITRÓGENO FOLIAR EN
FRIJOL CAUPI Y CAÑA DE AZUCAR
3.5
CAÑA
FRIJOL CAUPI
3
3
2.8
2.5
% N Foliar
2.3
2
1.8
1.9
1.5
1
0.5
0
30 DDS
40 DDS
45 DDS
60 DDS
75 DDS
80-85 Kg. N/ha
•1162gr/m2 (peso húmedo) =11.62 ton/ha
•279gr/m2 (peso seco) = 2.790 ton/ha
•2.79ton/ha* 3% N = 0.0837 ton N/ha =83.7 Kg. N/ha
•Cultivo de caña requiere 161kg N
•161kg N - 83.7 Kg. =77.3 Kg. N
PARÁMETRO ORGANICO CONVENCIONAL
TCH
142.10
-5%
TCHM
10.70
-5%
RENDIMIENTO 11.20 %
5%
Fertilizantes de Eficiencia
Mejorada
Fertilizantes de Eficiencia Mejorada (EEF)
“fertilizer products with characteristics that
minimize the potential of nutrient losses to
the environment, as compared to
‘reference soluble’ products.”
1. Compuestos orgánicos que contienen nitrógeno
2. Cubiertas físicas o barreras alrededor del fertilizante
3. Productos estabilizadores como los inhibidores de ureasa y
nitrificación
Fertilizantes de Liberación Lenta
Fertilizantes sin Cobertura
Urea formaldehido
1924
Metileno Urea
Disenados para liberar el N en 8-12 semanas
Sensible a la temperatura
Diurea Isobutiladeno
1960
Relativamente insoluble en agua
Libera nitrogeno en pequenas cantidades,
Basado en el tamano del grano
Fertilizantes
Fertilizantes de
de Liberacion
Liberacion Controlada
Lenta
Fertilizantes con Cobertura
Urea con cubierta de azufre
Tecnología desarrollada por TVA
30-38% N, depende del grosor de la cubierta
Problemas con la uniformidad de la cobertura
Urea con cubierta de Polimeros
La urea (u otro nutriente) es recubierta con un
polímero especifico de acuerdo al fabricante
La liberación es vía difusión y depende del
grosor, composición, humedad, temperatura
Fertilizantes
Fertilizantesde
deLiberacion
LiberacionControlada
Lenta
Fertilizantes de Liberacion Controlada
Nutricote® , Meister
Buenos fertilizantes pero su alto costo (3-10 veces el costo de convencionales)
Los vuelve prohibitivos en muchos cultivos agronómicos
Fertilizantes de Liberacion Controlada
ESN (44-0-0), Urea Recubierta con Polimero
Rate of N release controlled by temperature
Agrium Advanced Technologies website http://www.agriumat.com/us/esn_downloads.html
N Release from ESN as Affected by
Temperature
30
Proportion of ESN-N
Remaining in Prill
0.13
28
0

0.13
0.4
7
24
3
0.5
60
0. 67
0.
73
0.
0.80
0.20
22

20
0.27
0.33
0.93
Soil Temperature (C)
0.2
0.27
0.40
0.33
0.87
26
0.87
18
0.40
0.47
5
10
15
7
20
3
0.7
0.8
0.93
16
0.53
0.80
0.60
0.67
25
30
Days after ESN Application
35
40
A 22-24C ~80%
of N liberado en
30 dias.
Fuente: Golden et
al. (2011)
Portion of Fertilizer Remaning in Prill
1.2
RREC07 D5
PTBS07 D5
RREC07 ESN
PTBS07 ESN
D5
ESN
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
5
Golden et al., 2008
10
15
20
25
30
Days after Burial
35
40
45
1.0
Perry
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
10
20
30
Days After Burial
40
50
MeanPortion of Fertilizer N Remaining in Prill
Mean Portion of Fertilizer N Remaining in Prill
Soil Series Effects on ESN-N
Release
1.0
Sharkey
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
10
20
30
Days After Burial
40
50
Dewitt
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
10
20
30
Days After Burial
40
50
1.0
Beulah
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
10
20
30
Days After Burial
40
50
Mean Portion of Fertilizer N Remaining in Prill
1.0
Mean Portion of Fertlizer N Remaining in prill
Mean Portion of Fertilizer N Remaining in Prill
Soil Series Effect on ESN-N Release
1.0
Hillemann
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
10
20
30
Days After Burial
40
50
Inhibidores de Nitrificación mas Comunes en el
Mercado
Nombre del Quimico
Nombre Comercial
Fabricante
Efecto de Temperatura en Inhibidor de Nitrificacion
Efecto del Inhibidor de Nitrificacion en 2 Suelos
Inhibidores de Ureasa
Cuales son los Inhibidores de Ureasa mas
eficientes?
Ciurli et al., 1999 y Font et al., 2008 Carmona et al., 1990, Vittori Antisari et
al., 1996... basado en la estructura del sitio activo de la ureasa, los inhibidores
mas eficientes son aquellos que tienen fosforoamidas (phosphoroamide
derivatives), aquellos con grupos funcionales P=O o P=S conectados al menos
con un grupo de amidas (-NH2).
.
Dominguez, M.J., C. Samartin, M. Font, J.A. Palop, S. San-Francisco, O.
Urrutia, F. Houdusse, and J.M. Garcia-Mina. 2008. Design, synthesis,
and biological evaluation of phosphoramide derivatives as urease inhibitors.
J. Agric. Food Chem. 56:3721–3731.
Algunos Inhibidores de Ureasa
Reportados en la Literatura Científica
• NBPT
• PPD
• TPT
N-(n-butyl) thiophosphoric triamide
phenylphosphorodiamidate
thiophosphoryl triamide
Pérdidas por Volatilización de Nitrógeno Cuando
se Aplico Fertilizante en Cana de Azúcar y no se
Incorporo
3 mm (0.12 pulgadas)
(Cantarella, et al. 2008 Sci. Agric. V65, N4, p 397-401)
Hay otros Productos que Inhiben la
Ureasa Eficientemente ?
Como hacemos para saber
si un producto funciona?
Referencias consistentes en revistas
científicas reconocidas?
Resultados consistentes de distintas
universidades
Tratar de entender el modo de accion
Agricultura de Precisión
La Agricultura de Precisión comprende la
modificación de insumos y prácticas
culturales basada en la variabilidad en
rendimiento y/o crecimiento dentro de las
parcelas.
Satelites
Aviones
Sensores portatiles
Expectativas de AP
Cual es el beneficio de la agricultura de precision?
a)
b)
c)
d)
Ahorra dinero ?
Ahorra tiempo?
Uso mas eficiente de recursos?
Incrementa rendimientos?
AP, Modelo
1.
Cuantificación de La Variabilidad en el
Rendimiento.
Data Analysis
“Eyeballing” vs. Numerical Analysis
• A common analysis for yield monitor data is
“eyeballing” maps to identify patterns
• The human brain is good at finding patterns
– Even when they are there or not
• Numerical analysis reduces the subjectivity
of analysis
Uso de Sensores Remotos de
Plantas para Mejorar el
Manejo de un Cultivo
Caña de Azúcar
Uso Sensores Remotos en Plantas
para Mejorar el Manejo de un Cultivo
Patron de Reflectancia (500 – 850 nm)
Ingenio El Viejo
0.40
200 kg N /ha
0.35
0.30
40 kg N /ha
0.25
0.20
Red edge
0.15
0.10
500
550
600 650 750 800 850
Mapa de Biomasa
(Kriging, natural breaks)
65 T/ha
0 Kg/ha
59 T/ha
59 T/ha
94 T/ha
NDRE y Rendimiento (TCH)
105 DDC
90 DDC
R =0.86
R =0.70
120 DDC
120 DDC
R =0.68
Raptor
40 Has cana, 4 meses
Tomo 35 minutos
hacer 40 hectareas
con helicoptero
Red Edge
Temperatura
Mapa de Biomasa
(Kriging, natural breaks)
Dano por Glifosato
Eca Map
Silt loam
Clay
Sandy
Kriging
Natural breaks
Yield
200
Silt loam
220 lb/a
150
100
50
250
0
Yield
0
200
50
100
150
200
250
300
350
Rate
150
100
300 lb/a
50
180
0
Clay
160
140
0
50
100
150
200
250
Rate
Sand
Yield
120
100
80
60
40
20
0
180 lb/a
300
350
Gracias !
Leo Espinoza, Ph.D.
Associate Professor – Soil Scientist
University of Arkansas
[email protected]