Demandas sobre la agricultura … población mundial, 1950-2050
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Transcript of Demandas sobre la agricultura … población mundial, 1950-2050
Consideraciones en el uso
eficiente de nutrientes
Mike Stewart, Ph.D.International Plant Nutrition Institute
Great Plains Director (U.S.)
U.S. Census Bureau, 2007
Se espera que la población se incremente en más del 40% en los próximos 40-45 años…de los actuales 6.6 a unos 9.4 billones en el 2050
6.6
9.4
Demandas sobre la agricultura …población mundial, 1950-2050
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
Año
Po
bla
ció
n, b
illo
nes
Como satisfacer las demandas sobre agricultura• Por fortuna, existe un gran brecha entre los
rendimientos actuales y los rendimientos que se pueden lograr
• Por ejemplo, Dobermann y Cassman (2002) calcularon que ciertos sistemas de maíz y arroz funcionan al 40-60% de su potencial de rendimiento, y que se necesita incrementar el rendimiento hasta el 70-80% del potencial para alcanzar las futuras demandas de alimentos
• El reciente incremento en la demanda de biocombustibles aumenta aún más la necesidad de mayor producción.
• Para cerrar la “brecha de rendimiento” se necesitan mejores formas de manejo de nutrientes y mejor tecnología
Causas del actual interesés en el uso eficiente de nutrientes
• Preocupación por• la calidad del
ambiente
• Incremento en el precio de los fertilizantes
Average price, for five (5) N fertilizers
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
Year
Definición del uso eficiente de nutrientes
• Una reciente revisión identificó no menos de 18 diferentes definiciones del uso eficiente de nutrientes.
• Como se define?
– Largo plazo vs. corto plazo
– Sistémico vs. componente
– Basado en componentes de producciónº Factor parcial de productividad (FPP)º Eficiencia agronómica (EA)
– Basado en componentes de recuperaciónº Presupuesto parcial de nutrientes (PPN)º Eficiencia de recuperación (ER)
Indices agronómicos del uso eficiente de nutrientes
Dobermann, 2007
Término Cálculos Rango para N en cereales Eficiencia aparente de recuperación
ER = (kg de incremento en absorción kg-1 nutriente aplicado)
= (U – U0)/F
0.3 a 0.5 kg kg-1; 0.5 a 0.8 en sistemas bien manejados, a bajo nivel de uso de N o a bajo suplemento de N del suelo
Eficiencia fisiológica
EF = (kg de incremento en rendimiento kg-1 de nutriente absorbido)
= (R – R0)/(U – U0)
40 a 60 kg kg-1;> 50 en sistemas bien manejados, a bajo nivel de uso de N o a bajo suplemento de N del suelo
Eficiencia interna de utilización
EI = (kg de rendimiento kg-1 de nutriente absorbido) = R/U
30 a 90 kg kg-1; el rango óptimo es 55 a 65 con nutrición balanceada a niveles altos de rendimiento
Eficiencia agronómica
EA = (kg de incremento en rendimiento kg-1 de nutriente aplicado)
= (R – UR)/F = ER x EF
10 a 30 kg kg-1; > 25 en sistemas bien manejados, a bajo nivel de uso de N o a bajo suplemento de N del suelo
Factor parcial de productividad
FPP = (kg de rendimiento kg-1 de nutriente aplicado) = R/F= (R0/F) + EA
40 a 80 kg kg-1; > 60 en sistemas bien manejados, a bajo nivel de uso de N o a bajo suplemento de N del suelo
R = rendimiento del cultivo con nutrientes aplicados; R0 = rendimiento del cultivo sin aplicación de fertilizantes; F = dosis del nutriente; U = absorción del nutriente de la biomasa sobre el suelo a madurez fisiológica; U0 = absorción de la planta sin aplicación de fertilizantes
Cassman et al. 2002; Bruulsema et al. 2004
38 recuperado / 103 aplicado = 37%
103 aplicado / 103 removido = 100%
vs.
Fertilizante
103 kg/ha
38 kg/ha
146 kg/haN del Suelo
N removido
con la cosecha
103 kg/ha N en los residuos
del cultivo 81
kg/ha
Eficiencia del Nitrógeno en los Fertilizantes? Estudios en
56 lotes de agricultores, CN, E. U.
Como influenciar la eficiencia de los nutrientes…un caso para MPM
• Dosis correcta– Meta de rendimiento apropiada– Análisis de suelo y recomendaciones– Remoción de nutrientes– Interacción de nutrientes
• Epoca y fuentes correctas (mejor sincronización entre suplemento y demanda)– Fraccionamiento de las aplicaciones (N)– Aplicaciones foliares– Fertilizantes de mejor eficiencia
• Localización correcta– Banda, voleo, fertigación, foliar, etc.
Dosis Correcta: Meta de rendimiento apropiada
Modelo de simulación Hybrid-Maize• Un programa amigable para
el usuario
• Provee de una estrategía mecanística para determinar el potencial de rendimiento
• Analiza el impacto de factores como clima, fecha de siembra, espacio entre hileras e híbrido utilizado
• Analiza el potencial de rendimiento del sitio y simula el crecimiento y pronostica el rendimiento en la misma temporada
Dosis correcta: Recomendaciones basadas en el análisis de suelo
Evaluación de las recomendaciones en sistemas de maíz con
riego en el centro norte de Kansas
B. Gordon (KS, Carr sandy loam)Promedio de 3 años (2000- 2002) Laboratorio público = 15 kg P/ha, sin K o SPromedio a través de 2 poblaciones Alto rendimiento = 50 kg P/ha, 74 kg K/ha, 45 kg S/ha
8.7710.06 10.27
11.4613.42 13.44
0
5
10
15
179 258 336
Dosis de N, kg/ha
Ren
dim
ien
to d
e g
ran
o, t
/ha
Laboratorio público
Alto rendimiento
Gordon. Better Crops. 2005 (KS, Carr sandy loam)Promedio de 2 años (2001- 2002)
4.45 t/ha89 %
2.63 t/ha23 %
1.76 t/ha19 %
1.13 t/ha8 %
Las flechas son el % de incremento sobre tratamientos previos
Dosis Correcta: Balance de nutrientes
Efecto de las aplicaciones de N-P-K-S en el rendimiento
de maíz con riego en el centro norte de Kansas
14.9913.86
11.239.47
5.02
0
5
10
15
0-0-0-0 336-0-0-0 336-50-0-0 336-50-74-0 336-50-74-45
N-P-K-S, kg/ha
Ren
dim
ien
to d
e g
ran
o, t
/ha
Las flechas son los % de incremento relativo de la eficiencia de N sobre el tratamiento previo
Dosis Correcta: Balance de nutrientes Efecto de dosis de N-P-K-S en la eficiencia aparente de recuperación
N en maíz con riego en el norte centro de Kansas
Gordon. Better Crops. 2005 (KS, Carr sandy loam) Asume una absorción 24 kg N/t grain Promedio de 2 años (2001- 2002)
40 %41 % 14 %---
0.720.63
0.45
0.32
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0-0-0-0 336-0-0-0 336-50-0-0 336-50-74-0 336-50-74-45
N-P-K-S, kg/ha
Efi
cien
cia
ap
aren
te d
e re
cup
erac
ión
d
e N
Fuente: Fertilizantes con mejor eficiencia
Sincronización entre suplemento-demanda … Absorción de N por maíz y curvas teóricas de
liberación
Schwab y Murdock. 2004.
Curva de Liberación Teórica
Días después de la emergencia
Ab
sorc
ión
de
N,
%
Total de 247 comparaciones<0- 26%>0- 71%=0- 3%
Fuente: Fertilizantes con mejor eficiencia
Comparación entre urea recubierta con polímeros con urea normal y UNA
Compilación de estudios del efecto de dosis - fuentes en el rendimiento de maíz en el cinturón maicero de los Estados Unidos, 2000 – 2205. A. Blaylock, comunicación personal
0
10
20
30
40
50
-20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Magnitud de la Diferencia en Rendimiento (bu/ac)
Nú
me
ro d
e C
om
pa
raci
on
es
Urea y UANR2 = 0.36
URP (ESN)R2 = 0.48
La nivelación del rendimiento relativo ocurrió a 93% del máximo
La nivelación del rendimiento relativo ocurrió a 98% del máximo
50
60
70
80
90
100R
endi
mie
nto
rela
tivo
de m
aíz
(% m
ax.)
50
60
70
80
90
100
0 40 80 120 160 200 240
Dosis de N (lbs/acre)
Ren
dim
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o re
lativ
o de
maí
z (%
max
.)
Fuente: Fertilizantes con mejor eficiencia
Comparación entre urea recubierta con polímeros con urea normal y UNA
Compilación de estudios del efecto de dosis - fuentes en el rendimiento de maíz en el cinturón maicero de los Estados Unidos, 2000 – 2205. Blaylock and Tindall, 2006.
Fuente y localización: Fertilizantes con mejor eficiencia Aparente recuperación de N en algodón en siembra directa
Earnest y Varco. 2006.Mississippi, Marietta fsl
Banda superficial Voleo
60.7
40.6
31.3
5.1
21.2
0
10
20
30
40
50
60
70
UNA + Agrotain UNA Urea + Agrotain Urea Nitrato amonio
Re
cu
pe
rac
ión
ap
are
nte
de
N
, %
Localización: Labranza en banda en la producción de maíz
Superar algunos de los problemas de siembra directa
reteniendo muchos de sus beneficios
Localización: Beneficios de la labranza en banda
• Provee de una zona (10-25 cm de ancho) de suelo descubierto que se calienta y se enfría más rápidamente que con siembra directa
• Requiere de menos tiempo y energía que con labranza convencional
• Retiene los residuos en la superficie del suelo sin labranza, protegiéndolo del viento y de la erosión y manteniendo la infiltración
• Provee de mayor flexibilidad en la colocación de fertilizantes en comparación con la siembra
PapaPapa
Trigo de primavera / leguminosasTrigo de primavera / leguminosas
Maíz con riegoMaíz con riegoMaíz/soyaMaíz/soya
Pastos para ganadería de leche
Pastos para ganadería de leche
AlgodónAlgodón
Situación actual de las PAM de los fertilizantes en los principales
sistemas de cultivos en los Estados Unidos
USDA-NRCS Conservation Innovation Grant (CIG)
• Esfuerzo liderado por el Dr. Harold Reetz, Fundación para la Investigación Agrícola
• En cooperación con los directores regionales de IPNI
Mejor eficiencia de uso de los nutrientes
Nuevos productos y servicios:
Fertilizantes de liberación
controlada, aditivos para los fertilizantes, manejo preciso por
sitio-específico
Programas de incentivo:
GPS, monitoreo del rendimiento, dosis
variables, fertilizantes de
liberación controlada, análisis
de N, fraccionamiento de
las aplicaciones
Demandas y expectativas de la agriculturaProductividad:
Alimentos (humano y
animal), fibra, combustibleCantidad y
calidad
Rentabilidad:Incremento del costo
de los fertilizantes y otros insumos
Calidad del Ambiente:Agua, aire, suelo
Local a global