Intensificación con sustentabilidad
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Intensificación con sustentabilidad Proyecto “Productividad e impacto ambiental de sistemas intensificados de producción de granos” Fernando O. García IPNI Cono Sur http://lacs.ipni.net/ ‐ [email protected] Apoyo financiero Instituciones participantes Jornada Técnica Nidera Nutrientes Melincué, 22 de Agosto de 2013
Transcript of Intensificación con sustentabilidad
Intensificación con sustentabilidadProyecto “Productividad e impacto ambiental de sistemas intensificados de producción de granos”
Fernando O. GarcíaIPNI Cono Surhttp://lacs.ipni.net/ ‐ [email protected]
Apoyo financiero Instituciones participantes
Jornada Técnica Nidera NutrientesMelincué, 22 de Agosto de 2013
Demandas, desafíos y oportunidades para la agricultura
• Demandas crecientes de alimentos, biomateriales, fibras y biocombustibles
• Los desafíos para la agricultura
– Desarrollo humano y económico
– Seguridad alimentaria
– Seguridad energética
– Uso de tierras
– Efectos sobre el ambiente (externalidades)
Evolución de la población mundial
Fuente: http://www.eumed.net/
La situación de Argentina y el Cono Sur Regiones como África, Latinoamérica y el sudeste de Asia contribuirían a
suplir las demandas a través de la expansión del área bajo cultivo y del aumento de la productividad
La expansión de la agricultura hacia áreas aún no explotadas a través de la deforestación e incorporación de ecosistemas más frágiles, constituye una amenaza a la sostenibilidad de los sistemas
La alternativa es impulsar el crecimiento de la productividad en las tierras actualmente en uso y no exponer nuevas tierras frágiles a costos y externalidades negativas
Entre 1991 y 2011, los cuatro países del Cono Sur (Argentina, Bolivia, Paraguay y Uruguay) aumentaron la producción de trigo, maíz y soja en aproximadamente 85%, 230% y 380%, respectivamente
Los incrementos de rendimientos de trigo y maíz en la región han sido elevados respecto a los estimados mundiales, pero no serían suficientes para satisfacer la demanda del 2050 que requiere que los mismos se dupliquen en los próximos 40 años
Áreas cultivadas y rendimientos de trigo, maíz y sojaArgentina – 1991-2011
0
4000
8000
12000
16000
20000
1991 1994 1997 2000 2003 2006 2009 2012
Area
sembrad
a (m
iles h
a) Trigo
Maiz
Soja
0
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4000
6000
8000
1991 1994 1997 2000 2003 2006 2009 2012
Rend
imiento (kg/ha
)
Trigo
Maiz
Soja
El área cultivada se incremento a una tasa anual de ‐0.1%, 3.3% y 6.7%
para trigo, maíz y soja
El rendimiento se incrementó a una tasa anual de 2.5%, 2.2% y 0.65% para trigo, maíz y soja
Tasas anuales de incremento en área, rendimiento y producción de trigo, maíz y soja en Argentina, Bolivia, Paraguay y UruguayPeriodo 1991-2011 - Elaboración propia a partir de FAOSTAT
Cultivo Variable Argentina Bolivia Paraguay Uruguay
Trigo
Area(miles ha/año) -30.5 2.0 18.5 12.5
Rendimiento(kg/ha/año) 49 23 35 69
Producción(miles t/año) 156.8 5.5 49.5 52.8
Maíz
Area(miles ha/año) 31.0 5.8 33.3 0.6
Rendimiento(kg/ha/año) 157 51 67 160
Producción(miles t/año) 594.3 28.7 120.2 13.0
Soja
Area(miles ha/año) 774.8 40.8 120.7 38.3
Rendimiento(kg/ha/año) 31 -1 -24 9
Producción(miles t/año) 2199 80.4 272.2 73.3
y = 63.71x ‐ 123011r² = 0.96
y = 52.59x ‐ 101266r² = 0.98
y = 40.66x ‐ 78584r² = 0.97
500
1500
2500
3500
4500
5500
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
Grain yield, kg/ha
MaizeRiceWheat
Rendimientos de cereales, 1961-2007
Maize
Rice
Wheat
Fuente: FAO, 2009.
Tasas de crecimento de rendimiento
1.3%1.2%
1.3%
Rend
imiento (kg/ha)
Proyecciones del rendimiento de maíz
(Based on 2007 trend yield of 4855)
y = 63.71x ‐ 123011r² = 0.96
500
1500
2500
3500
4500
5500
6500
7500
8500
9500
1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
Grain yield, kg/ha
MaizeHistorical1.24% (FAO = 70% by 2050)1.63% (ASA Challenge)1.78% (World Bank 50% by 2030)2.40% (Millenium Double in 30 yrs)
Aumentar las tasas de incremento del rendimiento
es un gran desafío que requiere de cooperación
entre disciplinas, geografías y sectores, … y de una
correcta nutrición del cultivo
(Asumiendo que las necesidades de producción se alcanzan con incrementos de rendimiento)
Rend
imiento (kg/ha)
62% Agricultura1.1% Energía
1.5% Edificios comerciales y residencias2.3% Desechos y aguas residuales
5.9% Industria
26.0% Uso de la tierra y quema de biomasa
Fuentes globales antrogénicas de N2OFuente: IPCC 4th Reporte de Evaluación: Cambio climático 2007
• Cambio climático: C y GEI• Contaminación de suelos, aire y aguas
• Erosión de suelos• Desertificación• Uso de agua• Agotamiento de nutrientes en los suelos
• Cambios en biodiversidad• Reciclado• Otros
Fuente: A. Sharpley (U Ark)
Con P
Sin P
La agricultura y el ambiente
¿Como incrementamos rendimientos de manera responsable?• La Intensificación Ecológica (IE) propone un sistema de producción que satisface las necesidades de producción manteniendo estándares aceptables de calidad ambiental (Cassman et al., 1999)
• Los detalles de que factores y niveles constituyen una aproximación de IE deben ser interpretados localmente, comenzando con el mejor conocimiento científico disponible
• ¿Cuál es la brecha entre los rendimientos de maíz actuales y los rendimientos alcanzables en nuestros ambientes?
Iniciativa Global Maize
Un esfuerzo de investigación coordinada y transferencia de tecnología para reducir la brecha de rendimiento de maíz mediante un mejor manejo del cultivo y la nutrición
Iniciativa Global Maize
Objetivo generalEntender el rol de la nutrición de las plantas para alcanzar mayores rendimientos de maíz necesarios para satisfacer las demandas futuras de alimentos y energía
Sitios del Proyecto Global Maize
EE.UU.
México
BrasilArgentina
China
India
Sudeste de AsiaColombia
Kenya
Rusia
Intensificación de la producción• No sólo consiste en tecnología de insumos• Tecnología de procesos y conocimiento• Manejo de cultivos en función de la especie y el ambiente
Intensificación Sustentable
Alta ProductividadIntercepción de radiaciónDuración de etapasÍndice de cosechaCultivos/año (kg/ha.año)
Eficiencia de uso de recursosAgua, Nutrientes, Radiación
Mínimo Impacto AmbientalDegradación del sueloContaminación con agroquímicosEmisión de GEIRentabilidad
Rend
imiento
Insumo
+ Insumo Producción Eficiencia¿Impacto Ambiental?
Intensificación de la Producción
Rend
imiento
Insumo
Intensificación basada enmanejo, conocimiento
Productividad Eficiencia Impacto Ambiental
InteracciónDensidad
Dist. e/ hilerasFecha de siembra
LabranzasRotaciones
AguaBarbechoCultivar
Fertilización
ManejoIntensificadoSustentable
Intensificación de la Producción
Productividad e impacto ambiental de sistemas intensificados de producción de granos en la región
pampeana argentina
• Eficiencia de uso y productividad de recursos (N, agua, radiación)
• Materia orgánica del suelo• Estructura del suelo• Emisión de gases de efecto
invernadero• Contaminación de aguas con
nitratos y herbicidas• Análisis económico
en
Sistemas de manejo
ecológicamente intensificados
Un proyecto interdisciplinario orientado a evaluar:
Productividad e impacto ambiental de sistemas intensificados de producción de granos en la región
pampeana argentina
• Financiación prevista a través de IPNI y FONCyT
• Proyecto PID presentado en 2009, aprobado en 2010, actualmente a la espera de la liberación de fondos de parte de FONCyT. Intervención de Fertilizar AC.
• Financiación parcial hasta el momento a través de IPNI, Profertil, INTA, Cooperadoras de FCA Balcarce e INTA Paraná, CONICET, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Brasil)
Productividad e impacto ambiental de sistemas intensificados de producción de granos en la región pampeana argentina
Hipótesis específicas Los sistemas de cultivo intensificados que mejoran la utilización de recursos e insumos para alcanzar altos rendimientos, …:
•mejoran el rendimiento y su estabilidad•aseguran una mayor EUN y PA que el manejo actual, •aumentan los contenidos de MO del suelo, •reducen las emisiones de los GEI, •reducen las pérdidas de NO3
‐ por lixiviación,•mejoran la rentabilidad.
Productividad e impacto ambiental de sistemas intensificados de producción de granos en la región pampeana argentinaObjetivos generales • Evaluar los efectos de sistemas de manejo intensificados en la productividad del sistema y el impacto ambiental, en ensayos a largo plazo bajo ambientes productivos contrastantes.
• Evaluar prácticas de manejo específicas para proveer información que permita ajustar el manejo intensificado de sistemas de producción de granos en la región pampeana.
Objetivos específicos • Evaluar los efectos a corto y largo plazo de la producción intensificada de cultivos de grano respecto al manejo actual promedio de
productores del sudeste de Buenos Aires y oeste de Entre Ríos en cuanto a rendimientos, EUN, PA, evolución de la MO del suelo, emisiones de CO2 y N2O, concentración y cantidad de NO3
‐ en el agua de drenaje y rentabilidad del sistema de producción.• Desarrollar una base de datos, asociada a los sitios de investigación, coordinada y accesible para el uso público. • Analizar la influencia de los sistemas de manejo de producción intensificada y el manejo actual promedio de productores en las
relaciones entre la disponibilidad de agua, N y temperatura del suelo con las emisiones de CO2 y N2O.• Determinar el transporte de NO3
‐ fuera de la zona de exploración radical de cultivos bajo la rotación maíz ‐ trigo/soja, en sistemas de producción actuales e intensificados.
• Desarrollar experimentos de campo específicos para proveer información al modelo intensificado:• Evaluar los efectos de densidad de plantas, el fraccionamiento de aplicación de N y la disponibilidad de agua en la EFN y ERN
en maíz.• Evaluar el uso de CC como antecesores de maíz.
• Validar las predicciones de modelos de simulación para estimar las probabilidades de ocurrencias de rendimiento de los cultivos (maíz, trigo y soja) en el largo plazo.
• Utilizar los modelos de simulación para:• Análisis de rendimientos potenciales y brechas de rendimiento• Analizar la variabilidad de los rendimientos potenciales, máximo rendimiento en condiciones de secano, y alcanzables con las
dos estrategias de manejo establecidas en los ELP.• Realizar el análisis de riesgo de la producción de maíz, trigo y soja a través de la simulación utilizando las estrategias de
manejo de los sistemas. • Generar análisis de sensibilidad del impacto de diferentes prácticas de manejo sobre la producción de los cultivos.
Grupos de trabajo interdisciplinarioEcofisiología de cultivos
Manejo de suelosFertilidad de suelos
Microbiología de suelosFísica de suelos
Sanidad de cultivosEconomía de la producción
Coordinador: Dr. Fernando AndradeCo‐coordinadores: Dres. Octavio
Caviglia y Roberto Rizzalli
Productividad e impacto ambiental de sistemas intensificados de producción de granos en la región pampeana argentina
EEA INTA Paraná, Entre Ríos
INTA/FCA Balcarce, Buenos Aires
Brasil
Uruguay
Paraguay
Chile
Bolivia
ArgentinaEEA INTA Oliveros, Santa Fe
Proyecto Sistemas Intensificados en la Región Pampeana Argentina
Ensayos a Largo Plazo (LP) (M-T/S)• Manejo actual del productor medio de la zona (MP)• Manejo intensificado sustentable (IS)
Ensayo Factores Intensificación Ecológica (FIE) (anuales)• N• Riego• Densidad y espaciamiento• Abonos verdes• Las interacciones
Experimento a Largo PlazoMaíz – Trigo/Soja 2ª
Siembra Directa
2 ManejosMP: actual productor medioIS: intensificado sustentable
(sin o con coberturas invernales)
Integración de Interacciones
Cultivar, distancia entre hileras, fecha de siembra, densidad de siembra
Manejo de la fertilización: dosis, momento, fuenteAplicación de fungicidas e insecticidas
Dinámico
30
IE Pro IE Pro IE Pro IE Pro
30
IE Pro IE Pro IE Pro IE Pro
2030
IE Pro IE Pro IE Pro IE Pro
30
IE Pro IE Pro IE Pro IE Pro
10 10 10 10 5 10 10 10 10Largo140maquinada de borde
IPNI - LARGA DURACION - GLOBAL MAIZE.
Melilotus
Melilotus
Barbecho
Trigo-sojaMelilotus
Trigo-soja
Melilotus Barbecho
Trigo-soja
Barbecho
Barbecho
Trigo-soja
SitioMaiz Trigo/Soja
MAP MIS MAP MIS
Paraná
Albión (Sursem) 6 pl/m2
120 kg/ha de FDA y 120 kg/ha de urea
(dosis fija)
DK747RR8 pl/m2
97 kg/ha de urea (150‐X) a la siembra
Klein Tauro80 kg/ha FDA en
siembra y 100 kg/ha de urea al voleo en
macollaje
BIOINTA 1006 kg/haSin fertilizante a la siembra. Dosis de urea 165 kg/ha al voleo en macollaje
tempranoSoja: A6411 Soja: A5909
Balcarce
KWS KM 3601 RR26.5 sem/m2
70 cm75 kg/ha de FDA y 75 kg/ha de urea a la
siembra
DK 670 MG RR28 sem/m2
52 cm80 kg/ha de FDA y
144 kg/ha de UAN + S en V6
ACA 90160 kg/ha FDA en
siembra y 245 kg/ha de urea (dosis fija) al voleo en macollaje
Baguette 9130 kg/ha FDA en siembra . Dosis de 280 kg/ha urea al voleo en macollaje
FungicidaSoja DM 3070Siembra 6/1/1270 sem/m2
17.5 cm entre surcos
Soja DM 3070Siembra 6/1/1270 sem/m2
17.5 cm entre surcos
Algunas practicas de manejo en la campaña 2011/12
Algunos resultados de los ensayos del proyecto de intensificación
Respuestas promedio de +1569 kg/ha (+20%) en Balcarce, y +3177 kg/ha (+55%) en Paraná
9331 8774
5797
8913
5840 56654154
7348
10929 10939
7643
9582
12551
8452
5146
9565
Balcarce2009
Balcarce2010
Balcarce2011
Balcarce2012
Parana2009
Parana2010
Parana2011
Parana2012
Manejo Productor Intensificación Sustentable
Rendimientos obtenidos en los dos sitios del proyecto de intensificación
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Ren
dim
ient
o (k
g/ha
)
MP
IS
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Grain Yield (kg/ha)
MP
IS
Balcarce Paraná
Indica diferencias estadísticamente significativas entre tratamientos
Rendimientos y eficiencias de uso de agua y N en maíz en sistemas intensificados Fuente: Rizzalli et al. (2013) – UIB INTA‐FCA Balcarce
0
20
40
60
80
2009-10 2010-11 2011-12
EFN
g(k
g gr
ano
kg-1
N) 0,124
0,923
0,254
0
5
10
15
20
25
2009-10 2010-11 2011-12
EUA
(kg
ha-1
mm
-1) 0,313
0,014
0,030
0
2
4
6
8
10
12
2009-10 2010-11 2011-12
Ren
dim
ient
o (T
ha-
1 )
0,002 0,002
0,045
IS AP
Productividad y eficiencia de uso de N y agua en los Ensayos de Largo Plazo (Adaptado de Caviglia et al., 2012)
ÍndiceINTA Paraná INTA‐FCA
BalcarceIS MP IS MP
Productividad de Agua (kg/mm) 6.7 a 5.1 b 9.9 a 8.3 b
Eficiencia de Uso de Agua (kg/mm) 12.3 a 9.4 b 13.9 a 11.8 b
Eficiencia de Captura de Agua (mm/mm) 0.59 0.59 0.71 0.70
Productividad Parcial de N (kg/kg N) 108 b 132 a 78 b 90 a
Eficiencia Fisiológica de Uso de N (kg/kg N) 34.3 a 26.4 b 45.8 a 41.3 b
Balance de N (kg/ha) ‐121 a ‐186 b ‐147 a ‐173 b
La emisión acumulada de CO2 fue de 2780 y 2596 kg CO2 ha‐1 bajo IS y MP, respectivamente, y la emisión acumulada de N2O fue de 273 y 227 g N2O ha‐1 bajo IS y MP, respectivamente.
Las emisiones acumuladas de CO2 y N2O fueron similares para ambos tratamientos (p> 0.05) durante el periodo de 146 días.
Emisiones de N2O y CO2 en sistemas intensificadosMaíz 2011/12 – UIB INTA‐FCA Balcarce Fuente: Picone et al. (2013)
0
50
100
150
200
250
300
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
15-Nov 15-Dec 14-Jan 13-Feb 14-Mar 13-Apr
Fluj
o ac
umul
ado
de N
2O(g
N2O
ha-
1 )
Fluj
o ac
umul
ado
de C
O2
(kg
CO
2ha
-1)
Fechas de muestreo
CO2 ISCO2 MPN2O ISN2O MP
Emisiones de N2O en sistemas intensificadosMaíz 2011/12 – UIB INTA‐FCA Balcarce Fuente: Picone et al. (2013)
Variable Manejo Actual Manejo Intensificado
Emisiones de N-N2O en el ciclo(g N-N2O/ha) 227 273
Rendimiento(kg/ha) 5797 b 7643 a
kg maíz/g N-N2O 26 28N aplicado (kg N/ha) 43 67
g N-N2O/kg N aplicado 5.3 4.1
•Avance genético: EUN; EUA; potencial y
estabilidad de rendimiento ante estrés por
densidad
•Período crítico de cultivares modernos
•Manejo de la fertilización
•Calidad
•Cultivos de cobertura antecesores a maíz
en la rotación M-T/S
Ensayo Factores Intensificación Ecológica (FIE) (anuales)
calle 20 m PUERTA
160 160 0 120 0 20 160 80 160 160 160 15120 120 160 0 80 19 120 40 120 120 120 1480 0 40 80 120 18 80 160 0 80 80 1340 40 80 40 40 17 40 120 40 40 40 120 80 120 160 160 16 0 0 80 0 0 11
160 160 0 120 0 10 160 80 160 160 160 5120 120 160 0 80 9 120 40 120 120 120 480 0 40 80 120 8 80 160 0 80 80 340 40 80 40 40 7 40 120 40 40 40 20 80 120 160 160 6 0 0 80 0 0 1
40 120 40 0 0 20 80 160 0 120 0 15160 40 160 40 160 19 40 120 40 0 40 14
0 80 0 160 40 18 160 0 160 80 160 13120 160 120 120 80 17 120 40 120 40 120 1240 0 40 80 120 16 0 80 80 160 80 11
40 120 0 0 0 10 80 160 0 120 0 5160 40 40 40 160 9 40 120 40 0 40 4
0 80 160 160 40 8 160 0 160 80 160 3120 160 120 120 80 7 120 40 120 40 120 240 0 80 80 120 6 0 80 80 160 80 1
trigo N40 barbecho trigo N0 melilotus vicia melilotus vicia barbecho trigo N0 trigo N40largo ensayo
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 100
Calculo de dosis de Urea por parcela para el maiz (primera y segunda siembra (gramos/parcela) 0 0 gramos/surco
40 0.457 0.046 largo parcela MAIZ 1080 0.913 0.091 surcos 10120 1.370 0.137 espaciamiento 0.525160 1.826 0.183 superficie parcela 52.5
ABONOS VERDES, COBERTURAS COMO ANTECESOR DE MAIZ EN 2 FECHAS DE SIEMBRA, y TRIGO/MAIZ
N
ALAMBRADO NORTE
ALAMBRADO ESTEBLOQUE 1BLOQUE 2
BLOQUE 4 BLOQUE 3
BLOQUE 1
primera fecha
quemado
segunda fecha
quemadoBLOQUE 2
BLOQUE 3BLOQUE 4
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
LC SD LD Sin V Con V Sin V Con V
Sin N Con N
Ren
dim
ient
o en
gra
no (k
g ha
-1)
Sistema de labranza Fertilización con N y uso de Vicia
a a a aaa
b
Vicia como cobertura de invierno para maíz en Balcarce
G. Studdert y col., 2010/11
• Interacción significativa entre fertilización nitrogenada y utilización de vicia en 2010/11
• No hubo efecto significativo ni de la fertilización nitrogenada ni de la utilización de vicia en 2011/12. A pesar del déficit hídrico, la presencia de la vicia como cultivo antecesor, no produjo una reducción especial de los rendimientos
0
50
100
150
200
250
300
350
400
2010 1965
0 N
150 N
0
10
20
30
40
50
60
70
2010 1965
0 N
150 N
N acumulado (kg/ha)
Kg grano
/kg N absorbido
Absorción
Eficiencia Fisiológica
Robles, M. Tesis UNMDP
Avance Genético: Efectos sobre la EUN
El avance genético afecta en mayor medida la EF que la ER
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200 250 300 350
N disponible (kg ha-1)
Incr
emen
to e
n el
N c
umul
ado
en
resp
uest
a a
la re
ducc
ión
de la
di
stan
cia
entre
hile
ras
(%)
35 cm 0N 96-9735 cm 140N 96-9735 cm 0N 99-0035 cm 90N 99-0035 cm 180N 99-0035 cm 0N 00-0135 cm 90N 00-0135 cm 180N 00-0152 cm 0N 99-0052 cm 90N 99-0052 cm 180N 99-0052 cm 0N 00-0152 cm 90N 00-0152 cm 180N 00-01
Inc= 33,3-0,105*Ndispr2= 0,67
Distancia entre Hileras: N acumulado
La reducción de la distancia entre hileras incrementa el N acumulado a menores disponibilidades de N mayor Eficiencia de Recuperación
0
15
30
45
60
60000 85000 110000
D (pl ha-1)
EUNg
r (kg
_gr k
gN_d
isp-1
)
0
15
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60
60000 85000 110000
D (pl ha-1)
EFgr
(kg_
gr k
gN_a
bs-1
)0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
60000 85000 110000
D (pl ha-1)
ER (k
gN_a
bs k
gN_d
isp-1
)
b aa
** a aaA B C
Pietrobón et al., 2012. Congreso C. Suelo
Densidad: Efectos sobre la EUN
La mayor densidad incrementa la EUN a partir de una mayor EFN, es decir mas kg de grano por kg de N absorbido
Productividad e impacto ambiental de sistemas intensificados de producción de granos en la
región pampeana argentina
• Actualmente esta instalado el cuarto ciclo de los ELP y se continúan los ensayos de FIE
• Se prevé la determinación de lixiviación de nitratos y, eventualmente, herbicidas y sus derivados
• Evaluación económica y validación de modelos de simulación
