Fertilización del
Para rendimientos altos Por J. Halevy y M. Bazelet 2da. Edición Revisada INSTITUTO INTERNACIONAL DE LA POTASA INSTITUTO DE LA POTASA Y EL FOSFORO 1992 1
BOLETIN No. 2
Fertilización del
ALGODON para rendimientos altos J. Hale Halevy vy, M. Sc. Agr. Ph. D., Departamento de Química de Suelos y Nutrición de Plantas. ARQ, The Volcani Centre Bet Dagan/Israel y M. Bazele Bazelet t , M. Sc. Agr., Dead Sea Works Lts., Beer-Sheba/Israel
Bolletín No. 2, Edición revisada, 1992, publicada por el Instituto Internacional de la Potasa (IPI), Schneidergasse 27, CH – 4051 Basel Traducido por el Instituto de la Potasa y el Fósforo (INPOFOS), Oficina para Latino América
2
PRESENTACION
Esta publicac publicación ión fue producid producida a original originalment mentee en inglés inglés por el Institu Instituto to Internac Internaciona ionall de la Potasa Potasa (IPI) (IPI) y cubre cubre ampliame ampliamente nte aspecto aspectoss como requerimientos nutricionales, manejo de la nutrición, fertilización, análisis de suelos, análisis foliar, etc. en el cultivo del algodón.
Esta edición edición en español español fue traduci traducida da y financi financiada ada por el Institut Instituto o de la Potasa y el Fósforo (INPOFOS) como una contribución a la producción del algodón de Latino América.
Quito, marzo de 1992
3
Contenido 1.
Introducción
6
2.
Producción Mundial
6
3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4.
Efecto de las condiciones climáticas en el desarrollo de la planta Temperatura Radiación Concentración de CO2 en el aire Humedad disponible
7 8 9 9 10
4. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4.
Suelos, rotación y prácticas de cultivo Suelos Rotación Preparación del suelo y siembra Riego
10 10 11 12 13
5. 5.1. 5.2. 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3. 5.2.4. 5.2.5. 5.2.6. 5.2.7.
Desarrollo del cultivo y absorción de nutrientes Acumulación de materia seca Absorción e importancia de N, P, K y otros elementos para el crecimiento y calidad Nitrógeno Fósforo Potasio Calcio Magnesio Azufre Micronutrientes Micronutri entes
15 15 16 17 20 21 24 24 26 36
6. 6.1. 6.1.1. 6.1.2. 6.1.3. 6.2. 6.2.1. 6.2.2. 6.2.3. 6.3. 6.3.1. 6.3.2. 6.3.3. 6.4. 6.4.1. 6.4.2. 6.4.3. 6.5.
Evaluación de necesidades y aplicación de fertilizantes fertilizant es Nitrógeno Análisis de suelo para estimar disponibilidad disponibili dad Análisis de tejidos Aplicación de fertilizantes fertili zantes nitrogenados Fósforo Análisis de suelo para estimar disponibilidad disponibili dad Análisis de tejidos Aplicación de fertilizantes fertili zantes fosfóricos Potasio Análisis de suelo para estimar disponibilidad disponibili dad Análisis de tejidos Aplicación de fertilizantes fertili zantes potásicos Calcio y encalado Criterios útiles en el diagnóstico del estado de Ca en el suelo Análisis de tejidos Aplicación de calcio Magnesio
29 29 29 30 31 32 32 33 33 34 34 35 36 38 40 40 41 42
4
6.5.1. 6.5.2. 6.6. 6.6.1. 6.6.2. 6.6.3. 6.7.
Métodos de diagnóstico Aplicación de fertilizantes fertili zantes con magnesio Azufre Análisis de suelos Análisis de tejidos Aplicación de fertilizantes fertili zantes con azufre Fertigación
42 42 42 42 43 43 43
7. 7.1. 7.1.1. 7.1.2. 7.1.3. 7.2. 7.2.1. 7.2.2. 7.3.
Interacciones Interacción entre los nutrientes de las plantas Nitrógeno x Fósforo Nitrógeno x Potasio Potasio y otros elementos Interacción entre nutrientes y agua Nitrógeno x Agua Interacción entre otros nutrientes y el agua Interacción entre potasio y enfermedades
45 45 45 45 46 47 47 48 50
8.
Conclusiones
51
9.
Bibliografía Bibliografí a
51
5
1. Introducción El algodón pertenece al género Gossypium de la familia Malvaceae. De acuerdo con Hutchinson et al. [1947] existen 20 especies de Gossypium que están divididas en ocho secciones. Solamente dos secciones poseen especies cultivadas: en la sección Herbaceae, las especies del viejo mundo (cromosomas n = 13): G. herbaceum y G. arboreum , y en la sección Hirsuta, las especies del nuevo mundo (cromosomas n = 26): G. hirsutum y G. barbadense . El algodón es una planta perenne que puede mantener crecimiento continuo como un arbusto y bajo condiciones tropicales se mantiene siempre verde y produce continuamente. Sin embargo, casi toda la producción comercial crece como un cultivo anual que se siembra cada año, para mantener rendimientos que van de razonables a muy altos, y para mantener la población de insectos a niveles tan bajos como sea posible, destruyendo todos los residuos de plantas después de cada ciclo de cultivo El algodón requiere de un ciclo de crecimiento largo y cálido. Por este motivo se cultiva en casi todos los países de clima tropical, como también en muchos países de clima subtropical. El algodón se cultiva en un amplio rango de suelos, que van desde suelos aluviales pesados con pH de 8.0 o más hasta suelos más meteorizados y arenas lixiviadas de pH 5.0 y aún más bajo. El algodón es la más importante planta textil utilizada para muchos propósitos pero especialmente para vestuario. En 1986, la producción mundial de fibra de algodón fue de 15048 tm, mientras que la producción de todas las otras plantas textiles fue de solo 622 tm ( FAO [1987]). Los rendimientos de algodón varían dentro de un gran margen dependiendo de factores como el potencial genético, manejo del cultivo, condiciones de suelo y variaciones de clima. Los rendimientos pueden ser tan bajos como de 500 kg/ha de algodón sin desmotar en condiciones áridas o tan altos como de 8000 kg/ha con variedades de alta producción y muy buen manejo del cultivo. No debe sorprender que estos cambios dramáticos en producción se logren con el mayor uso de fertilizantes y mejores prácticas de fertilización. Por esta razón, este boletín está dedicado principalmente a discutir las interrelaciones entre las prácticas de fertilización y el rendimiento y la calidad del algodón.
2. Producción Mundial El algodón se cultiva en muchos países en todas partes del mundo. Se cultiva en Sudamérica así como en Centro y Norteamérica hasta 43 o de latitud norte. Se cultiva en Africa, desde Sudáfrica en el sur hasta Egipto en el norte, en la parte sur de Europa como en Grecia y España. En Asia desde el Oriente Medio hasta 37 o de latitud norte. En años recientes, Australia también se ha incorporado como un importante productor de algodón con incremento en áreas (164000 ha) y rendimiento (1.32 t/ha). El área promedio bajo producción de algodón en el mundo durante 1983-1986 fue de 33.8 6
millones de hectáreas ( FAO [1987]), aproximadamente la misma área que fue cultivada hace 50 años (Stanhill [1976]). El promedio de la producción mundial se incrementó de 11x10 6 toneladas de fibra de algodón por año en la década de 1961-1970 ( Stanhill [1976]) a un promedio de 6 16.8x10 toneladas durante 1984-1986 (Tabla 1). Aun cuando el algodón es cultivado o o comercialmente en aproximadamente 70 países, desde 47 de latitud norte a 35 de latitud sur, aproximadamente el 80% de la producción mundial está concentrada en ocho países (Tabla 2).
Tabla 1. Areas de cultivo y rendimiento de algodón ( FAO [1987]). Area (ha x 106)
Rendimiento anual de fibra Total / t x 106
t/ha
Africa C. y N. América Sud América Asia Europa Oceanía URSS
3.97 4.37 4.52 17.06 0.31 0.17 3.36
1.30 3.01 1.31 8.24 0.24 0.22 2.51
0.33 0.69 0.29 0.48 0.77 1.29 0.75
Total mundial
33.76
16.83
0.50
Tabla 2. Area y rendimiento de los ocho principales países productores de algodón 19841986 (FAO [1987] ).
Países India China E. U. URSS Brasil Pakistán Turquía Egipto Total mundial
Area (ha x 106)
Rendimiento anual de fibra Total / t x 106
t/ha
7.55 5.49 3.93 3.36 3.29 2.42 0.68 0.43
1.42 4.65 2.63 2.51 0.79 1.16 0.52 0.42
0.188 0.847 0.669 0.747 0.240 0.479 0.765 0.977
27.15
14.00
0.516
3. Efectos de las condiciones climáticas en el desarrollo de la planta El ciclo de vida de la planta de algodón puede ser dividido en cuatro etapas principales. 1. Desde la germinación hasta la primera hoja verdadera. 2. Desde la primera hoja verdadera hasta el primer botón. 3. Desde el primer botón hasta la apertura de la primera flor 4. Desde la primera flor al término de la apertura de la cápsula. 7
Todas las etapas del ciclo de vida son afectadas por las condiciones climáticas como temperatura, evaporación, precipitación (o irrigación), etc. La duración de cada etapa de crecimiento, así como la cantidad y la intensidad del desarrollo de la planta, dependen de estos factores climáticos. Por otro lado, es muy difícil el aislar un factor de otro porque existen interacciones entre ellos, por ejemplo, entre la temperatura óptima y la intensidad de radiación.
3.1. Temperatura La temperatura es el principal factor que afecta la duración de cada una de las etapas de crecimiento (Figura 1). En esta figura se observa que el crecimiento en todas las etapas se retarda a baja temperatura, pero el grado de retardo es diferente de una etapa a la otra. Los datos en la Figura 1 demuestran que es imposible evaluar el desarrollo de las plantas en días calendario, por este motivo es necesario introducir otros valores como "días fisiológicos" ó "grados-día". Existen diferentes formas para calcular grado-día, pero solo el de Young et al. [1980] será presentado aquí. Estos métodos asumen que 12.8 C es la temperatura bajo la cual las plantas de algodón no se desarrollan (temperatura mínima). La unidad grado-día se determina al restar K=12.8 C del máximo de temperatura diaria. °
°
En un experimento en el cual se probaron 5 fechas de siembra se calculó la unidad grado-día en diferentes fechas de siembra y etapas de desarrollo. Estos datos se presentan en la Tabla 3.
Figura 1. Efecto de la temperatura en el número de días requerido para cada etapa de desarrollo de la planta de algodón ( Lomas et al. [1977], adaptado de diferentes fuentes). 8
Los datos en la Tabla 3 muestran que cuando se siembra tarde se disminuyen significativamente los días necesarios para todas las cuatro etapas, pero en la unidad de grado-día no hubo diferencias significativas.
Tabla 3. Número de días y unidades grado-día a cinco fechas de crecimiento ( Young et al. [1980] ) .
Fecha de Siembra
Intervalos de crecimiento de la plana y desarrollo del cultivo desde la siembra a: Hoja Verdadera
Botón
Flor
Cápsula Abierta
---------------------------- Número de días calendario ---------------------------1 Abril 15Abril 29 Abril 13 Mayo 27 Mayo
26.5 b* 25.0 b 23.0 b 18.5 a 17.5 a
74.0 e 68.5 d 62.5 c 55.5 b 49.5 a
97.5 e 89.0 d 80.5 c 75.0 b 70.5 a
155.5 d 144.5 c 140.5 c 133.0 ab 135.0 ab
---------------------------- Unidades grado-día ---------------------------1 Abril 15 Abril 29 Abril 13 Mayo 27 Mayo *
5825 a 6147 a 6763 a 6301 a 6961 a
21005 a 22611a 23861 b 23989 b 23595 b
33226 a 33331 a 32932 a 33597 a 33096 a
58878 b 57298 ab 58083 ab 56038 a 55721 a
Las medias seguidas por la misma letra dentro de cada columna para número de días y unidades grado-día no son significativamente diferentes al 0.05 de probabilidad.
3.2. Radiación Los rayos solares son vitales para el algodón y áreas con más del 50% de nubosidad no son adecuadas para este cultivo sin importar su temperatura ni su humedad ( Waddle [1984]). La intensidad de la fotosíntesis depende de la intensidad de la radiación. Algunos investigadores reportan que el máximo de fotosíntesis en el algodón ocurre cuando la intensidad de la luz es el 79% de la máxima intensidad al medio día. Otros reportan que ocurre en la máxima intensidad de luz al medio día, aproximadamente 10000 fc ( Rimon [1984]). La variación de resultados se debe talvez a las diferentes condiciones de crecimiento como a la condición del agua en el suelo y en las plantas, temperatura y nivel de desarrollo de la planta. De hecho, es muy difícil aislar los efectos de radiación porque los otros factores como temperatura, respiración, etc. están involucrados en el proceso de crecimiento.
3.3. Concentración de CO2 en el aire El algodón como una planta C 3 puede incrementar su fotosíntesis cuando la concentración de CO2 en el aire incrementa, si todos los otros factores no son limitantes. Pero especialmente bajo condiciones de alta intensidad de luz, la concentración de CO 2 en el aire puede ser un factor limitante. Uno de los efectos más pronunciados del enriquecimiento del algodón con CO 2 es un 9
gran incremento en el porcentaje de almidones y azúcares almacenados en las hojas. Investigación ha demostrado que al incrementar la concentración de CO 2 de 300 ppm (el promedio de concentración de CO 2 en el aire) a 600 y 1000 ppm se incrementa la fotosíntesis y la producción de materia seca. El incrementar el nivel de CO2 de 330 ppm a 1000 ppm bajo condiciones controladas, redujo el número de nudos de la primera flor, duplicó la producción de bellotas y retardó la abscisión de los botones y bellotas ( Krizek [1979]).
3.4. Humedad disponible El agua del suelo disponible para el algodón incluye aquella presente en el suelo a la profundidad del sistema radicular cuando el cultivo es sembrado, más lo añadido por la lluvia e irrigación después de la siembra. La Tabla 4 demuestra que el algodón requiere de por lo menos 500 mm de agua para obtener un cultivo de un rendimiento mínimo aceptable. El nivel de producción es una función de la cantidad de agua disponible en etapas sucesivas de crecimiento, cuando otros factores de crecimiento son iguales.
Tabla 4. Demanda hipotética de agua del algodón en etapas secuenciales de crecimiento para obtener incrementos del rendimiento de fibra ( Waddle [1984]). Necesidades de agua por estado de crecimiento
--------------- Rendimiento de fibra en t/ha --------------0.17
0.84
1.69
------------------------- mm de agua -------------------------
-
Plántula (de la siembra al aparecimiento del botón) Fructificación (hasta la 4ta semana de floración) Maduración (de la 5ta semana de floración a la 1ra de apertura de la bellota) Apertura (1ra semana de apertura a total apertura de la bellota) Totales
80
80
100
120
140
200
180
230
320
120
270
380
500
720
1000
4. Suelos, rotación y prácticas de cultivo 4.1. Suelos No hay suelos que se consideren como estrictamente adecuados para el algodón. En las diferentes zonas climáticas, se encuentra algodón creciendo en prácticamente todos los suelos. De todas maneras, suelos muy arcillosos y suelos muy arenosos son desfavorables. Los suelos con contenido alto de arcilla requieren drenaje para evitar saturación y estrés de oxígeno, mientras que suelos arenosos tienen una baja capacidad de retener agua y requieren de frecuente 10
suplemento de agua. Estudios hechos por Huck [1970] demostraron claramente que las raíces del algodón, como las de muchas otras plantas, dejan de funcionar cuando el oxígeno del suelo es inferior al 10%. En condiciones de mal drenaje el algodón puede sufrir deficiencias de K aun cuando los niveles de K en el suelo sean razonables para condiciones normales.
4.2. Rotación El algodón es cultivado por agricultores ya sea en rotación con otros cultivos o en monocultivo por muchos años consecutivos. Cuando el algodón crece año tras año en el mismo lote se acumulan enfermedades en el suelo. Enfermedades como marchites por Verticillium, pudrición de la raíz y enfermedades de las plántulas recién germinadas son generalmente menos comunes en las fincas que utilizan rotación de cultivos. También se ha notado que una buena nutrición con K permite a las plantas resistir el ataque de muchas enfermedades. Pocas secuencias de cultivos sistemáticos han sido utilizadas en el algodón en diferentes países del mundo. Algunas rotaciones probadas en diferentes suelos en los Estados Unidos se presentan en la Tabla 5.
Tabla 5. Rotaciones probadas en los E. U. ( Waddle [1984] ). Suelos
Ultisoles e Inceptisoles algodón maíz algodón
algodón soya arroz
alfalfa alfalfa alfalfa algodón
Mollisoles, Alfisoles y Vertisoles algodón sorgo trigo
algodón maíz trigo
alfalfa alfalfa algodón algodón
Rotación
Entisoles y Aridisoles algodón cárcamo
algodón avena o trigo
algodón
algodón
algodón
con irrigación
en el Oeste de los E. U.
La rotación de los cultivos se puede justificar en la mayoría de las áreas donde se cultiva algodón, pero los productores de algodón de los Estados Unidos por ejemplo, son renuentes a rotar porque la rotación complica la producción de algodón y representa un reto extra de manejo. Por otro lado, se ha demostrado que la rotación de cultivos es una práctica económica de manejo ( Waddle [1984]). Los campos se mantienen libres de malezas en mejor forma, con la rotación. Es posible también mantener producción de algodón sin rotación, pero bajo ciertas condiciones. En Israel existen campos de algodón que han permanecido en el sitio, sin rotación, por diez años o más, con incremento de los rendimientos. Esto es posible solamente con labranza profunda (ver capítulo 4.3) y especialmente con fertilización intensiva anual y estricto control de malezas. En Latino América el algodón frecuentemente alterna con maíz, arroz, leguminosas y otros cultivos. En Africa tropical se alterna con maní, maíz y varios cultivos de subsistencia y también con dos a cinco años de barbecho (Sudan). En Egipto la rotación de algodón más común es algodón, trigo, trébol de berseem y maíz ( Fauconnier [1987]). En la India y Pakistán la rotación es de algodón, trigo, sorgo ( Sorghum vulgare); algodón, trigo, mostaza ( Brassica campestris); 11
algodón, leguminosas, trigo ( Berger [1969]). Los cultivos múltiples se definen como: "la siembra de dos o más cultivos en el mismo lote en un año". El incrementar la producción de alimentos y de fibra incrementando el área bajo cultivo probablemente ya no sea posible en muchos países, excepto marginalmente. La respuesta para obtener la proyectada producción alimenticia y de fibra para una población creciente, en los países en desarrollo, radica en incrementar la producción por unidad de área y por unidad de tiempo por medio de la adopción de altos niveles de tecnología agrícola. Un importante factor en este sistema es el nivel de fertilidad del suelo que debe ser mantenido para una alta producción sostenida y económica. El uso de fertilizantes en sistemas múltiples de cultivo fue descrito en general por Roy y Braun [1984]. EL doble cultivo de trigo y algodón fue sugerido por Carmi y Plaut [1986].
4.3. Preparación del suelo y siembra La buena preparación del suelo para la semilla es importante y se hace por medio de arado y discado. La preparación del suelo incluye un arado a 30-40 cm de profundidad y cada 3-4 años a 60-70 cm de profundidad con un arado pesado o un subsolador. El suelo es luego discado y nivelado e inmediatamente se lleva a cabo la siembra en el suelo plano o en surcos. La preparación de surcos tiene ventaja en suelo pesado o en regiones de lluvia invernal porque evita el secamiento e incrementa rápidamente la temperatura del suelo de modo que es posible sembrar a una fecha más temprana. En algunos países en desarrollo la preparación del suelo es menos eficiente porque no existe el equipo necesario. Las condiciones son menos favorables y por esto la producción es menor. En años recientes ha existido una tendencia a reducir y minimizar la labranza del suelo (labranza de conservación) para evitar el deterioro de la estructura, la formación de capas endurecidas en el nivel inferior y reducir la erosión, mientras quedan los residuos del cultivo anterior en la superficie del suelo. Esto también reduce el costo al ahorrar maquinaria. En otras ocasiones el suelo es solamente labrado parcialmente con lo que se denomina "tráfico controlado". Este método de labranza se lleva a cabo siempre con un subsolador en tal forma que los surcos se mantienen en el mismo lugar de un ciclo al siguiente. De esta manera se rompen las capas endurecidas en el sitio donde las plantas crecen. El suelo entre los surcos no se labra y el paso de las ruedas del tractor se mantiene en el mismo lugar. Cuando se utiliza este método de labranza de conservación se debe poner especial atención en la fertilización con fósforo (P) y potasio (K). El potasio se mueve en forma limitada y el P casi no se mueve de la superficie del suelo hacia abajo, excepto en suelos muy arenosos. Por este motivo la fertilización con P y K debe ser hecha en bandas concentradas a lo largo de las hileras de plantas en la superficie o dentro del suelo (Touchstone y Reeves [1988]). Hay muchas formas de labranza de conservación, pero es importante tener en cuenta que un sistema que trabaja bien con un suelo puede no ser un satisfactorio en otro. El tiempo óptimo para la siembra ha sido estudiado en muchas investigaciones. El algodón irrigado generalmente es plantado cuando la temperatura del suelo, a una profundidad de 20 cm, 12
o
o
no está por debajo de los 15.5 C por diez días sucesivos, o a 20 C a una profundidad de 5 cm.
La temperatura mínima del suelo para la germinación y la emergencia de la plántula debe ser de 15 oC y la máxima de 42 oC. o
La elongación del hipocotiledón y la radícula tienen una temperatura óptima de 34.4 C. La emergencia de la plántula es afectada por el encostramiento superficial del suelo porque para atravesar en esta capa dura la plántula debe ejercer fuerte presión.
4.4. Riego Los sistemas de producción del mundo pueden ser divididos en aquellos denominados de áreas secas, los de secano o temporal y los irrigados con riego suplementario o completo. El cultivo de "áreas secas" es el que crece durante el verano utilizando el agua acumulada en el suelo durante la temporada lluviosa. El algodón de áreas secas necesita un mínimo de 400-500 mm. En algunas ocasiones se aplica irrigación suplementaria durante el verano seco. El algodón de “secano” es aquel que crece donde las lluvias son comunes durante todo el ciclo de crecimiento. La literatura sobre el uso de agua en algodón fue revisada por Jordan [1983] y por Bielorai et al. [1983] . La cantidad real de agua usada por la planta durante la temporada de crecimiento puede esperarse que varíe entre 750 y 1200 mm para algodón irrigado, incluyendo lluvia. Aun cuando el consumo puede variar en diferentes áreas, dependiendo de factores climáticos, el agua usada durante el ciclo de crecimiento sigue tendencias similares en todas las localidades. La evapotranspiración es baja al inicio de temporada cuando el área foliar es pequeña, el sistema radicular superficial, y la temperatura baja. Las raíces penetran usualmente alrededor de 2 m en sitios donde el suelo no tiene restricciones. La penetración de las raíces es generalmente limitada por la profundidad de la zona humedecida del suelo. Bajo condiciones de humedad favorables las raíces crecen de 1.0-2.0 cm/día como se observa en la Figura 2 ( Bielorai [1973]).
Figura 2. Crecimiento del sistema radicular de las plantas de algodón (Bielorai [1973] ). 13
Bielorai et al. [1973] discutieron la posibilidad de que la producción de algodón en zonas áridas sea también limitada por la alta salinidad del suelo y del agua de irrigación, especialmente durante la germinación y etapas de crecimiento iniciales. La inhibición del crecimiento de la planta por substratos salinos está asociada con la reducción osmótica de la absorción del agua así como con efectos nutricionales y tóxicos. Thomas [1980] determinó que la inhibición del crecimiento del algodón estaba asociada con bajas relaciones de K/Ca + Mg.
La tasa de desarrollo vegetativo es baja en los períodos iniciales de crecimiento hasta la floración, cuando se vuelve considerablemente más rápida. El aparecimiento de flores depende de la tasa de crecimiento ya que el crecimiento vegetativo muy rápido o muy lento puede resultar en una reducción del aparecimiento de las flores. El algodón generalmente necesita un buen suplemento de humedad durante la floración y formación de la bellota, pero un alto suplemento de humedad durante la etapa temprana del desarrollo resulta en un crecimiento vegetativo excesivo a expensas del crecimiento reproductivo ( Shalhevet et al. [1981] ). Por este motivo, en áreas con un verano seco, es práctica común el humedecer el suelo a la siembra hasta una profundidad de 150 o 180 cm a capacidad de campo (en suelo de textura media pesada), ya sea por lluvias de invierno y/o pre-irrigación. De ahí en adelante se riega el cultivo solamente cuando aparece la primera floración (60-70 días después de emergencia). El tiempo del primer riego después de la siembra y del último riego antes de la cosecha determinan el número de riegos requeridos durante la temporada. El número de riegos y la cantidad de agua en cada riego depende de la textura del suelo y la evapotranspiración. El algodón es particularmente sensitivo a la deficiencia de agua durante el segundo período, cuando ocurren la floración y el aparecimiento de la bellota. No debe permitirse que el contenido de la humedad del suelo caiga bajo el 20-30% de agua disponible en la zona radicular. Resultados de muchos experimentos ( Shalhevet at al. [1981] ) han demostrado que el 70-80% de agua es absorbida por la planta de algodón de una profundidad de 90 cm. Por este motivo, los autores recomiendan mojar no más de una profundidad de 60-90 cm y así explotar eficientemente el agua depositada en el suelo. El sistema usado para regar algodón, como en otros cultivos, incluye riego por inundación, por surcos y por aspersión. Recientemente se ha iniciado el uso de irrigación por goteo así como equipos de riego como el Pivot Central. La selección racional de un apropiado sistema y régimen de irrigación debe tomar en cuenta varios factores que incluyen: cultivar, tipo de suelo, nutrición, cantidad de lluvia prevista, etc, ya que cada uno de éstos puede afectar la producción. Como una consecuencia del suministro decreciente y los crecientes costos del riego en los últimos años, se está prestando mucha atención al concepto del uso eficiente del agua (UEA). El UEA usualmente se define como la relación entre la producción comercial de un cultivo y el total del agua removida en cada ciclo de la zona radicular por medio de la evapotranspiración y drenaje, o la cantidad de agua aplicada más la lluvia "efectiva" (la cual permanece en la zona radicular después del drenaje). En el algodón, el UEA usualmente se expresa en términos de fibra producida por unidad de área por unidad de agua aplicada más la lluvia efectiva. Se han reportado valores de UEA que exceden los 6 kg fibra/ha/mm de agua ( Shalhevet et al. [1981] ). Se pueden obtener valores mayores de UEA aumentando la producción del cultivo o reduciendo la cantidad de agua aplicada, por medio de una o diversas prácticas culturales. Cuando no se 14
alteran las prácticas de irrigación, la producción puede incrementarse elevando la fertilidad del suelo, usando cultivares adecuados y mejorando el control de plagas y enfermedades. Es posible el reducir la aplicación de agua humedeciendo el suelo a una profundidad menor (eliminando las pérdidas de drenaje), reduciendo la frecuencia de irrigación durante ciertas épocas del ciclo, humedeciendo parcialmente la superficie del suelo (por medio de surcos alternos o riego por goteo), y reduciendo las pérdidas de agua aplicada mediante el uso de técnicas y equipo mejorado de irrigación.
5. Desarrollo del cultivo y absorción de nutrientes 5.1. Acumulación de materia seca Se pueden utilizar diversos parámetros de la planta para evaluar el crecimiento y desarrollo del algodón. En años recientes, se ha hecho común en ciertos países productores de algodón el monitorizar el desarrollo del cultivo con modelos de simulación ( Wallach [1977]; McKinion y Baker [1982]). El parámetro principal a observarse es el peso de la materia seca de todas las partes de la planta durante todo el ciclo de crecimiento. El conocimiento de la dinámica de la producción de materia seca es esencial para entender apropiadamente la nutrición del cultivo. Desde comienzos del siglo se han acumulado datos que relacionan la producción de materia seca con la absorción de nutrientes pero los estudios iniciales reportaban rendimientos muy bajos, en comparación a las obtenidos hoy con cultivares mejorados, manejo más preciso e irrigación apropiada. En la Figura 3 ( Halevy [1976]) se presenta la acumulación y distribución de materia seca de la parte aérea del cultivar Acala 4-42 cultivado bajo irrigación y condiciones óptimas. El promedio de producción de este experimento, utilizado para dibujar la figura, fue de 1700 kg/ha de fibra y 2270 kg/ha de semilla. El peso máximo de materia seca de las hojas se alcanzó a los 112 días después de la emergencia, luego el peso decrece debido a senescencia y caída de las hojas. En la primera etapa de crecimiento la mayoría del peso de la planta está en las hojas (más del 60% del total). En adelante, el porcentaje de hojas decrece gradualmente y alcanza aproximadamente el 20% en plantas adultas. La materia seca de los tallos es más estable que la de las hojas, siendo de 35% en la primera etapa y cayendo a 25% al término del ciclo. El crecimiento de las partes reproductivas fue muy rápido. En la primera muestra fue solamente 4% pero en el último muestreo fue de alrededor del 50%. La tasa de crecimiento, medida por el peso de la materia seca, fue lenta hasta la floración (a 72 días) seguida por una rápida aceleración que fue casi constante hasta la apertura del capullo (a los 112 días), después de lo cual el promedio fue lento otra vez. Por esto, el diagrama de acumulación forma una curva sigmoide. El promedio de acumulación de materia seca de los 72 a 112 días fue de 250 kg/ha/día. El 75% del total de la materia seca fue producido durante estos 40 días.
15
Figura 3. Acumulación de materia seca en las partes aéreas del algodón cultivar Acala 4-42 ( Halevy [1976] ).
5.2. Absorción e importancia de N, P, K y otros elementos para el crecimiento, rendimiento y calidad El algodón parece no ser un cultivo exhaustivo debido a que solamente la fibra y la semilla, que contienen relativamente pequeñas cantidades de nutrientes minerales, se remueven mientras que el resto de la planta (raíces, hojas y tallos) se quedan en el campo. Sin embargo, en operaciones intensivas, cultivos de alta producción necesitan una reserva abundante de nutrientes que deben ser disponibles en períodos relativamente cortos. El nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K) y magnesio (Mg) son los elementos mayores esenciales y que se adicionan al algodón, mientras que también se han reportado deficiencias de azufre (S), zinc (Zn) y otros elementos menores. La absorción de N, P, K por el algodón se presenta en la Figura 4 y en la Tabla 6 ( Halevy [1976] ). Los resultados son del mismo experimento que se presenta en la Figura 3. La absorción total de N y P siguieron la misma tendencia de la producción de materia seca, mientras que el K fue absorbido más rápidamente alcanzando un máximo a los 112 días después de lo cual declinó. Fauconnier [1973] menciona que un cultivo de algodón que produce 560 kg/ha de fibra absorbe un total de 105 kg N, 42 kg P 2O5 y 80 kg K2O/ha mientras que remueve 40 kg N, 16 kg P 2O5 y 17 kg K2O/ha (Tabla 7). 16
5.2.1. Nitrógeno La planta de algodón contiene más N que cualquier otro nutriente mineral, pero por otro lado, los suelos en los cuales se cultiva algodón son a menudo más deficientes en N que en cualquier otro nutriente de la planta. El N promueve especialmente el crecimiento vegetativo. Se han utilizado varios criterios para evaluar el crecimiento vegetativo del algodón tales como: longitud del tallo principal, área del corte transversal del tallo, peso de la materia seca de la planta, índice de área foliar, etc. Como el N promueve el crecimiento de la planta, el número de posiciones axilares en las ramas vegetativas se incrementa. De esta forma se incrementa la floración debido al incremento de lugares para la formación de flores. De hecho, la adición de N a suelos con deficiencia incrementa el número total de flores y capullos.
Figura 4. Absorción acumulativa y distribución de N, P y K en el algodón cultivar Acala 442 ( Halevy [1976] ). El efecto general del N parece ser el incremento total de producción (fibra y semilla) al prolongar el período de fructificación. El N incrementa principalmente el tamaño del capullo. Esto se debe al incremento en el tamaño de la semilla que tiene poco o ningún efecto sobre la producción de fibra (Tucker y Tucker [1968] ). Sin embargo, el agricultor no está interesado demasiado en el crecimiento vegetativo, que puede deberse a una alta dosis de N, porque existe un balance entre el crecimiento vegetativo y el crecimiento reproductivo. El excesivo crecimiento vegetativo reduce la penetración de la luz a las partes interiores y bajas de la planta y puede reducir la fotosíntesis. La cobertura de plantas altas y densas produce acumulación de humedad que facilita la pudrición del capullo y crea buenas condiciones para el desarrollo de insectos por un lado, y evita la penetración de insecticidas y fungicidas por otro. En lugares donde se utiliza la cosecha manual las plantas demasiado altas causan dificultades al recoger la cosecha. Cuando se cosecha con máquina se 17
requiere defoliación química. Cuando se aplica un exceso de N, especialmente tarde en el ciclo, se puede incrementar la cantidad de hojas del cultivo y causar dificultades en la defoliación. El efecto del N en la calidad de la fibra no es muy grande. Información aportada por Nelson [1949], Sabino et al. [1987] , y otros indica que se registraron incrementos relativamente pequeños en el tamaño de la fibra con la aplicación de tasas crecientes de N. La aplicación de N puede reducir el micronaire de la fibra al incrementar el número de capullos que son cosechados antes de alcanzar el promedio máximo de desarrollo. El incrementar el fertilizante nitrogenado incrementa principalmente el contenido de N en la planta incluyendo las semilla y por esto también se incrementan las proteínas de la semilla, mientras que el contenido del aceite en general decrece (Tabla 8 compilada por Hearn [1981]). El N incrementa el tamaño del capullo debido a un incremento en el peso individual de la semilla ( Tucker y Tucker [1968] ) con la consecuente reducción en el porcentaje de la fibra (Tabla 8).
Tabla 6. Porcentaje y tasa de absorción de N, P y K de algodón cultivar Acala 4-42 durante períodos sucesivos de crecimiento ( Halevy [1976] ).
Días después de la emergencia 0-57 57-72 72-84 84-98 98-112 112-157 0-157 Días después de la emergencia 0-57 57-72 72-84 84-98 98-112 112-157 Días después de la emergencia 0-57 57-72 72-84 84-98 98-112 112-157
------------------------------ Absorción (kg/ha) -----------------------------N
P
13.8 49.3 43.7 61.3 63.6 3.7 235.4
1.8 6.8 8.3 9.8 15.2 4.3 46.2
K 117 43.7 55.5 42.0 31.6 -5.2 184.5
------------------------------ % de la absorción total -----------------------------N 5.9 20.9 18.6 26.0 27.0 1.6
P
K
3.9 14.7 18.0 21.2 32.9 9.3
6.3 23.7 30.1 22.8 17.1 -
------------------------------ Absorción (g/ha/días) -----------------------------N
P
240 3290 3640 4380 4540 80
30 450 690 700 1090 96
18
K 210 2910 4630 3000 2260 -
Tabla 7. Absorción de nutrientes por un cultivo de algodón con un rendimiento de 560 kg/ha de fibra ( Fauconnier [1973] ). -------- Peso Seco -----% Raíces Tallos Hojas Cápsulas Semillas Fibra Total
---------------------------------- kg/ha ---------------------------------
kg/ha
N
P2O5
K2O
MgO
CaO
8.80 23.15 20.15 14.21 23.03 10.56
466 1228 1074 754 1221 560
4.29 17.93 34.38 8.14 38.22 1.91
2.28 7.25 12.78 3.62 15.51 0.56
5.96 17.31 19.33 20.06 14.29 2.58
1.90 5.16 9.34 3.24 6.72 0.45
2.98 11.91 47.69 13.57 3.05 1.07
100.00
5303
104.87
42.00
79.53
26.81
80.27
Tabla 8. Efecto de la aplicación de N en la proteína, contenido de aceite y porcentaje de fibra (compilado por Hearn [1981] ). N kg/ha
% Proteína
% Aceite
0 75 150
22.9 23.2 24.0
25.6 25.2 24.6
0 60 120 180
19.9 20.0 20.9 21.8
20.9 22.1 20.9 20.3
11 38 67
18.9 20.3 22.8
19.7 19.3 18.7
% Fibra
40.0 37.6 37.6
Absorción, remoción y deficiencia de Nitrógeno La tasa de absorción de N es muy baja desde la germinación hasta el aparecimiento de las flores, después de ese punto se incrementa muy rápidamente y alcanza el máximo cuando los capullos se llenan. En el experimento descrito en las Figuras 4 y la Tabla 6, la absorción de N desde los 57 días hasta los 112 días después de la emergencia fue de 92% del total de absorción y fue casi lineal con una tasa promedio de casi 4 kg N/ha/día. Cuando la planta es adulta el N se concentra principalmente en la semilla, la cual contiene de 2.8 a 4.0 % N. A altos niveles de producción, que se logran también con una alta fertilización con N, hay un porcentaje mayor de N en la semilla, en consecuencia, la absorción depende altamente de la producción. La Figura 5 (compilada por Hearn [1981]) ilustra la relación entre la producción y la absorción de N. 19
Una forma práctica de estimar aproximadamente la absorción de N en algodón irrigado es multiplicando la producción de semilla por 0.035% (el contenido porcentual aproximado de N en la semilla es de 3.5%) y después multiplicarlo por 2.5 (la cantidad de N en el algodón en rama es casi 40% de la encontrada en toda la planta). Un ejemplo se presenta en la Tabla 9. La semilla y la fibra son las únicas partes del algodón que se sacan del campo. Como solamente la semilla contiene N (la cantidad de N en la fibra es muy pequeña) la remoción de N del campo es igual a la cantidad de N absorbido por la semilla (Tabla 9). La deficiencia de N se caracteriza por hojas pálidas, de color verde amarillento y de tamaño considerablemente reducido. Si el cultivo es deficiente desde la emergencia, todas las hojas son amarillas y pequeñas y habrá pocas ramas en floración y fructificación las cuales serán también pequeñas. Cuando la deficiencia se desarrolla durante el ciclo, las hojas más viejas se tornan amarrillas primero y envejecen prematuramente a medida que el N se trasloca de las hojas viejas hacia las nuevas. El envejecimiento prematuro de las hojas es acompañado por una pigmentación roja.
Tabla 9. Absorción de N por la semilla y por toda la planta (cálculo). Rendimiento de semilla (kg) 1000 2000 2500
Absorción de N en la semilla (kg) 35.0 70.0 87.8
Absorción de N por toda la planta (kg) 87.5 175.0 218.8
Figura 5. Relación entre el rendimiento y la absorción de N (compilado por Hearn [1981] ).
20
5.2.2. Fósforo La literatura sobre fósforo (P) en algodón es mucho menos abundante que la de N, y ha sido revisada por Jones y Bradsley [1968] y Hearn [1981] . El P se involucra en procesos de transformación de energía en la fotosíntesis y respiración. Como otros nutrientes esenciales, el P es necesario para el crecimiento normal de la planta de algodón. Debido a la relativamente alta concentración de P en la semilla (algunas veces hasta más de 0.7%), las plántulas muy jóvenes rara vez son deficientes en P, pero inmediatamente después del desarrollo de las hojas verdaderas existe la necesidad de una dosis exterior de P. En numerosas ocasiones se ha reportado que el P promueve el crecimiento rápido de algodón. También se ha reportado un mayor porcentaje de flores durante las primeras dos semanas de floración, como consecuencia de la fertilización con P (Jones y Bradsley, [1968] ). Estos datos también son respaldados por las investigaciones de Biddulph y Brown [1975] quienes indican que el desarrollo del primordio de la flor tiene tasas más altas de acumulación y mayor porcentaje de P que en el caso de etapas más adelantadas de floración. Nelson [1949] encontró que el P no tiene ninguna influencia en las propiedades de fibra y en el contenido de aceite de la semilla.
Absorción, remoción y deficiencia de Fósforo La absorción de P fue descrita en la Figura 4. El esquema de la absorción de P en lo referente a la cantidad y la distribución en los diferentes órganos fue similar a la de N. De los 112 días hasta la cosecha el P se acumuló en una proporción relativamente más alta que la del N durante ese mismo período. La acumulación de P en la semilla durante este período fue más alta que la absorción total debido a que el P fue translocado desde la mota hacia la semilla. La absorción total de P de una producción de 1000 kg de fibra fue de 26.5 kg, la remoción fuera del campo fue de 11.8 kg ( Halevy [1976]). Los síntomas de deficiencia de P en el algodón son raros. En áreas cultivadas por mucho tiempo en países desarrollados, ha sido difícil ubicar lugares con bajo contenido de P disponible donde se pueda obtener una respuesta a P. Donald [1964] describe a la deficiencia de P en el algodón como caracterizada por plantas de poco crecimiento y un color verde obscuro, pero estos síntomas rara vez se encuentran. Más frecuentemente, síntomas como el crecimiento lento de hojas y tallos, retrazo y reducción de la fructificación y una variedad de colores distintos en las hojas llevan a la sospecha de deficiencia de P ( Jones y Bradsley [1968] ).
5.2.3. Potasio El potasio (K) es el catión libre más abundante en las plantas y no es constituyente de ningún compuesto orgánico. El K es un cofactor que activa numerosas e importantes enzimas que están involucradas en muchos procesos de la planta como fotosíntesis, respiración, metabolismo de carbohidratos y translocación y síntesis de proteínas. El K también está involucrado en la regulación osmótica de la turgencia. El abastecimiento continuo y adecuado de K es necesario durante todo el período de crecimiento y desarrollo del algodón. El crecimiento vegetativo se incrementa con cada incremento de fertilizante potasio aún hasta cantidades altas de K como de 420 y 560 kg/ha. Sin embargo, este incremento en crecimiento no resulta en un incremento en la producción de fibra o semilla ( Kerby y Adams [1985]). Esto sugiere que el rendimiento vegetativo máximo del algodón (un objetivo 21
no deseado) requiere de un alto nivel de K disponible y ésta no es una base adecuada para la fertilización de algodón. Un típico síntoma de deficiencia de K en algodón es la presencia de capullos pequeños. A medida que la deficiencia se corrige, incrementando la fertilización con K, hay un progresivo incremento en el tamaño del capullo. Bennett et al. [1965] reportaron que corrigiendo la deficiencia de K se incrementa el número y el tamaño individual de los capullos. El incrementar el número y el tamaño de capullos incrementa la producción. El efecto más obvio de añadir fertilizante potásico en suelos que tienen deficiencia de K es el incremento el la cantidad de fibra y de semilla producidas. La relación entre la semilla y la fibra (en el peso) casi no es afectada por la cantidad de fertilizante ( Kerby y Adams [1985] ). Al discutir los resultados de 400 experimentos de campo en Alabama, Volk [1942] notó que las aplicaciones de altas cantidades de K resultaban en maduración más tardía del algodón. La probable explicación de este comportamiento es que un incremento en K permite que la planta continué produciendo capullos tarde en el ciclo. Usherwood [1985] cita reportes de como el K mejora el valor micrónico (de 3.7 a 4.8), el tamaño y la resistencia de la fibra del algodón. Lachover y Arnon [1964] también encontraron un incremento en el porcentaje de aceite en la semilla de 20.3 a 27.3% al comparar entre plantas sin fertilización y plantas fertilizadas con K en un suelo con deficiencia de este elemento.
Además de los efectos ya mencionados, también es importante mencionar que la fertilización con K ayuda a retardar y reducir las enfermedades de la planta, especialmente el marchitamiento producido por Verticillium y otros agentes ( Huber y Arni [1985]; Perrenoud [1977] ).
Absorción, remoción y deficiencia de Potasio Como se ha mencionado anteriormente el algodón necesita K durante todo el período de crecimiento y desarrollo. Desde la etapa inicial hasta la primera floración, la absorción es relativamente pequeña, cerca del 10% de la absorción total (Figura 4). La curva de absorción de K es similar a la de producción de materia seca y absorción de N y P con dos diferencias principales: la máxima acumulación de K en la planta se alcanza a los 112 días, después de lo cual declina, el declinamiento puede deberse al movimiento de K de regreso hacia el suelo. Por otro lado, ha habido cambios dentro de la planta debido a la translocación de K de las hojas y ramas a los órganos reproductivos. El mayor depósito de K en las plantas son los carpelos (la pared del capullo del algodón) que puede contener hasta el 4% de K y representa hasta el 60% de todo el potasio acumulado por la planta (Weir et al. [1986] ). Bennett et al. [1965] demostraron que la cantidad total de K absorbida por una planta de algodón es afectada por el nivel de fertilizante potásico (Tabla 10). La absorción de K varía de 85 a 390 kg/ha a medida que la cantidad de fertilizante se incrementa de 0 a 560 kg/ha. La tasa de 280 kg/ha permitió lograr la máxima producción de algodón sin desmotar y una relación de 0.13 kg de K por 1 kg de fibra. La absorción de K sobre este nivel resulta en consumo innecesario. En el experimento descrito en la Figura 4 y en la Tabla 6 la absorción total de K fue de 185 kg/ha para una producción promedio de fibra de 1700 kg/ha (0.11 kg de K por 1 kg de fibra).
22
La tasa de absorción de K es lenta al comienzo, se incrementa rápidamente en la floración y alcanza su máximo de 4.6 kg/ha/día entre los 72 y 84 días ( Halevy [1976]). Basset et al. [1970] encontraron cantidades de 2.1-3.4 kg K/ha/día entre los 90 y 127 días.
Remoción de K del campo Mucho del K que se acumula en la planta de algodón es devuelto al suelo en las hojas, ramas y carpelos y se convierte nuevamente en K disponible en el suelo. El K acumulado en las semillas y la fibra es removido del campo. La cantidad de K removido puede calcularse al multiplicar el porcentaje de K por la producción de semilla y fibra. El contenido de K es de aproximadamente 1.3% en la semilla y 0.5% en la fibra. De esta forma, un cultivo de 1700 kg/ha de fibra y 2550 kg/ha de semilla contendrá: Fibra Semilla
1700 2550
x x
0.005 0.013
Remoción del Campo
= = =
8.50 kg K/ha 33.15 kg K/ha ____________ 41.65 kg K/ha
Tabla 10. Efecto del fertilizante potásico en el rendimiento y la absorción total de K de algodón con riego en Alabama ( Bennett et al. [1965] ).
Tasa de K
Rendimiento de Rendimiento de Rendimiento de materia algodón sin fibra seca desmotar
Absorción total
------------------------------------------------ kg/ha ----------------------------------------------0 70 140 280 420 560
9400 11400 11500 11900 13900 14400
3020 4480 4700 5510 5260 5360
1214 1750 1772 1923 2000 2053
85 140 195 250 320 390
Absorción de K
kg/ha fibra 0.07 0.08 0.11 0.13 0.16 0.19
Deficiencias de Potasio +
Debido a la movilidad del ion K en la planta, cuando este elemento es deficiente, se mueve de las hojas viejas a las nuevas, por ésto los síntomas visuales comienzan en las hojas viejas como manchas amarillento-claras que cambian a un verde amarillento claro (Foto 1). Las manchas se localizan entre las nervaduras, el centro de estas manchas muere y numerosos puntos cafés aparecen en las puntas y en los márgenes de las hojas entre las nervaduras. Las puntas y los márgenes se curvan hacia adentro. Finalmente las hojas se tornan café rojizas, se secan y caen prematuramente. Los capullos se desarrollan mal y producen fibra de pobre calidad ( Ulrich y Ohki [1966] ). Weir et al.[1986] en California, describen el llamado "Síndrome de Deficiencia de K en el Algodón". Aparentemente, síntomas de deficiencia de K aparecen cada año en muchos 23
campos de algodón del Valle de San Joaquín. Estos síntomas parecen ocurrir bajo las mismas condiciones que el marchitamiento por verticillium, pero los síntomas visuales son claramente distinguibles. Muchas anomalías son aparentes en este síndrome. Los síntomas aparecen en áreas donde el K extraído del suelo con acetato de amonio está muy arriba del nivel crítico aceptado. Existieron respuestas a K hasta en suelos con niveles de K tan altos como de 170-180 ppm (arcillosos y arcillo limosos). El K es un ion móvil en la planta y por lo tanto las deficiencias deberían aparecer en las hojas viejas, pero aparecen típicamente en hojas nuevas. En 5 de 8 experimentos hubo una respuesta significativa a la fertilización con K. Una explicación a este comportamiento puede ser que los niveles de K de la capa arable son más altos que a profundidades más bajas. Recomendaciones de fertilización actuales, que consideran solamente la capa arable, parecen no ser buen índice de la habilidad del suelo para suministrar K durante todo el período de crecimiento ( Cassman [1986] ).
5.2.4. Calcio El calcio (Ca) es un constituyente vital de la pared celular y en consecuencia es indispensable para la actividad meristemática. El Ca es necesario para la elongación de la célula y para la permeabilidad de las membranas, por esto el adecuado Ca es esencial para la germinación satisfactoria de las semillas y el crecimiento de plántulas y raíces. En contraste con otros cationes, el Ca juega un rol comparativamente menor en la activación de enzimas. El algodón, como muchas otras plantas, contiene una cantidad apreciable de Ca, sin embargo, las deficiencias de Ca en el campo son raras en comparación con otros elementos. La razón es que muchos suelos contienen alto Ca disponible que se deriva de la meteorización de minerales primarios, minerales secundarios y del Ca soluble e intercambiable. Normalmente los iones de Ca representan el 70% o más del total de la capacidad de intercambio catiónico. Esto no ocurre en suelos muy ácidos que sufren de deficiencia grave de Ca por ejemplo Ultisoles y Oxisoles de América Tropical. La absorción de Ca fluctúa entre 6.2 y 13.1 kg para una producción de 100 kg de fibra. Este amplio rango se debe a la alta variabilidad de Ca en plantas maduras ( Basset et al. [1970]). La remoción de Ca del campo es muy pequeña porque el contenido de Ca en la semilla es de 0.2% y la fibra solamente trazas. Malavolta et al. [1962] describieron los síntomas de deficiencia de la siguiente forma: primero ocurre una curvatura y luego el colapso de los pecíolos resultando en una marcada defoliación. Las pocas hojas que quedan adheridas a la planta exiben un color rojizo. Las plantas tienen crecimiento lento y muestran un pobre desarrollo de las raíces. En la mayoría de los casos las deficiencias de Ca ocurren en suelos con bajo pH. Después de la corrección de la acidez, el Ca añadido en la cal es usado por la planta.
La mayoría de los suelos orgánicos contienen suficiente Ca en la solución del suelo y los sitios de intercambio están suficientemente saturados con el elemento para satisfacer adecuadamente las necesidades del cultivo. Esta condición no incluye a todos los suelos tropicales. Aparentemente el principal uso de los materiales que contienen Ca es para corregir el pH en suelos ácidos (aplicaciones de carbonato de calcio o dolomita) y para mejorar la estructura en suelos sódicos (principalmente aplicaciones de yeso). 24
5.2.5. Magnesio El rol más conocido del magnesio (Mg) en las plantas es su presencia en el centro de la molécula de clorofila y por esto es esencial para la fotosíntesis. El Mg es un cofactor en casi todos los sistemas enzimáticos de activación de los procesos de fosforilación. El Mg también esta involucrado en el metabolismo de proteínas ( Mengel y Kirkby [1978]). El Mg se encuentra en el suelo en forma soluble e intercambiable y en forma no soluble como reserva en los minerales que se meteorizan con el tiempo. La mayoría de suelos donde se cultiva algodón contienen cantidades adecuadas de Mg disponible. En muchos países también el agua de irrigación contiene Mg. Por otro lado, en suelos arenosos y ácidos, especialmente aquellos que son fertilizados por muchos años con fertilizantes que tienen o forman amonio y que tienen una capacidad de intercambio catiónico pequeña, el Mg es fácilmente lixiviado y pueden aparecer síntomas de deficiencia. En suelos ácidos y lixiviados, como los suelos tropicales, el Mg es tan deficiente como el Ca y debe añadirse al suelo.
Foto 1. Hojas de algodón que ilustran diferentes estados de deficiencia de K en comparación con una hoja saludable, Bambaire, R.C.A. IRCT.
Foto 2. Efecto del fósforo en las plantas de algodón en presencia de N, K, S y P en un vertisol de Camerun, IRCT (Izquierda 90 kg P 2O5 /ha, derecha: sin P).
25
Foto 3. Parcelas de algodón demostrando el efecto de la aplicación de potasio en el rendimiento. Bohicou Dahumey IRCT. (Izquierda: N, P, S sin potasio, rendimiento 260 kg/ha; derecha: N, P, S más 30 kg de K2O, rendimiento 533 kg/ha. En este experimento, incrementos de K2O de hasta 240 kg/ha incrementaron los rendimientos hasta 954 kg/ha).
Es importante la relación entre el Mg y otros cationes como Ca, K y NH 4. Estos cationes pueden causar la lixiviación de Mg o en forma antagónica pueden retardar su absorción. La literatura reporta diferentes datos de absorción de Mg. Basset et al. [1970] reportan absorciones de 3.0 a 6.5 kg de Mg con una producción de 100 kg de fibra, y la cantidad removida del campo fue de 0.9 kg Mg/100 kg de fibra. El síntoma característico de la deficiencia de Mg es el color purpura-rojizo de las hojas mientras las nervaduras permanecen verdes. Cuando aparece tarde en el ciclo las hojas se tornan rojoanaranjadas antes que rojo-púrpura. Las hojas bajeras son afectadas primero, luego las situadas inmediatamente arriba. A medida que las hojas más viejas mueren caen prematuramente. El rendimiento de fibra y algodón sin desmotar se reduce apreciablemente debido a la pérdida de hojas ( Donald [1964]). Se han reportado deficiencias de Mg en suelos arenosos del sureste de los Estados Unidos ( Hinkle y Brown [1968] ) y suelos arenosos de Tanzania, Zambia y Brasil ( Hearn [1981]).
5.2.6. Azufre El azufre (S) está presente en todos los tejidos de la planta. Es parte de los amino ácidos metionina y cisteina que son constituyentes de las proteínas. Ocurre también en las vitaminas tiamina y biotina. También está presente en glutationina que es importante en las reacciones de reducción y oxidación. El S está asociado con la formación de clorofila. La mayoría de los cultivos contienen igual cantidad de S que de P. El algodón está entre aquellos cultivos que utilizan relativamente grandes cantidades de S debido a que la semilla es rica en proteínas. Por esta razón el algodón usualmente contiene más S que P. La absorción de S por el cultivo fluctúa entre 7 y 33 kg/ha ( Hearn [1981]). Malavolta et al. [1987] reportan una absorción de 2.5 kg S para una producción de 100 kg de fibra. Teniendo en cuenta la cantidad de S en la semilla se estima que la remoción es de la mitad del total de la absorción. 26
Síntomas de deficiencia de Azufre Aparecen hojas de color verde pálido en la parte superior de la planta mientras que las hojas viejas se mantienen verdes, en contraste con la deficiencia de N, en la cual el amarillamiento ocurre primero en las hojas viejas. Otra diferencia es que con la deficiencia de S las nervaduras se mantienen verdes ( Hinkle y Brown [1968]). Las deficiencias de S ocurren en el sur y sureste de los Estados Unidos ( Kamprath y Jones [1986] ) y en muchos países del trópico africano, Asia y Sudamérica. En los últimos años, con el menor uso de sulfato de amonio y superfosfato simple (que contiene S) aparecen muchas deficiencias de S en el campo. Esto ocurre también en áreas que antes no tenían ningún problema con este elemento.
5.2.7. Micronutrientes Los micronutrientes son requeridos en muy pequeñas cantidades por la planta de algodón. Los más importantes son: hierro (Fe), zinc (Zn), boro (B), manganeso (Mn), cobre (Cu) y molibdeno (Mo). Aun cuando el cloro (Cl) y sodio (Na) son esenciales para el crecimiento, ninguna deficiencia se ha reportado en algodón en el campo. Con relación al Na, se ha encontrado que el algodón responde al Na en el fertilizante. Esto se atribuye a la sustitución parcial de Na por K, Ca y Mg. El Na también parece tener un rol sinergético al incrementar la absorción de K, Ca y Mg. Los micronutrientes son generalmente constituyentes de ciertas enzimas que participan en los sistemas de metabolismo y energía como la fotosíntesis, la oxidación-reducción y el metabolismo de carbohidratos y proteínas.
Deficiencia de Hierro Las deficiencias de Fe en el algodón son raras, pero fueron reportadas en Grecia en suelos pobremente drenados y altamente calcáreos. En California, el amarillamiento de las hojas después de la irrigación en suelos pesados se atribuye a la deficiencia de hierro ( Hearn [1981] ). En Israel, en suelos altamente calcáreos, el amarillamiento de las hojas fue controlado con quelato de hierro. La corrección de la deficiencia, si ocurre, puede hacerse por medio de aplicaciones foliares de sulfato de Fe (3%) o aplicando quelato de Fe (Fe EDTA), cuando sea posible, con el agua de irrigación.
Deficiencia de Zinc Deficiencias de Zn han sido reportadas en Rusia, California, Texas, Zambia, Bangladesh y Australia. Islam et al. [1982], en Bangladesh, reportaron que una adición de 4 kg Zn/ha, junto con otros fertilizantes, incrementó la producción del algodón sin desmotar irrigado de 1670 a 1800 kg/ha y en algodón de temporal de 1470 a 1560 kg/ha.
Deficiencia de Boro Deficiencia de B ocurre en suelos de textura ligera en el sur y sureste de los Estados Unidos, 27
Nigeria, Madagascar, Zambia ( Rothwell et al. [1967]) y Malawi.
Deficiencia de Manganeso La deficiencia de Mn no es común. Las plantas de algodón pueden absorber cantidades toxicas de Mn cuando el pH del suelo es menor que 5. Esto se ha reportado en el sur de los Estados Unidos, Uganda y Tanzania. En Tanzania Le Mare [1982] corrigió este problema por medio del encalado. Para la corrección de la deficiencia se recomienda la aplicación foliar de sulfato de Mn al 0.51.0%, o la aplicación de 50-100 kg/ha del mismo producto al suelo. En conclusión, las deficiencias de Zn, B y Mn se encuentran ocasionalmente en suelos de algodón, las de Fe y Cu raramente y todavía no se han encontrado deficiencias de Mo en el campo ( Hinkle y Brown [1968]; Hearn [1981] ).
En la Tabla 11 se resumen los síntomas de deficiencia, absorción, niveles críticos en las hojas (nivel hasta el cual se anticipa respuesta) y aplicación de fertilizantes con microelementos.
Tabla 11. Absorción, niveles críticos en las hojas y forma y cantidad de aplicación de micronutrientes en algodón*.
Micronutrientes
Síntomas de deficiencias
Nivel Crítico en las hojas (ppm)
Absorción para la producción 1 t de fibra (g)
Aplicación de fertilizantes
Hierro
Las hojas nuevas presentan clorosis intervenal. Las nervaduras permanecen verdes.
30-50 ** (50-520)
814
Aplicación Foliar Fe SO4 al 3%. Aplicación al suelo: 10 kg de quelato de hierro por hectárea. (FeEDDHa-sequestren)
Zinc
Hojas pequeñas con los filos doblados hacia arriba clorosis entre las nervaduras. Las áreas cloróticas se vuelven bronceadas y el tejido muere. Los pecíolos jóvenes se engrosan con necrosamiento interior. Las plantas se defolian.
10 (20-60) **
63-645
4 aplicaciones foliares de 1.2 % de Zn (como ZnSO4). Aplicaciones al suelo 10-20 kg de Zn/ha (como ZnSO4).
10-15 ** (20-60)
165-268
Aplicación al suelo de 2-4 kg de B/ha (como bórax)
Las hojas jóvenes son afectadas primero. Los filos de las hojas se doblan hacia arriba, clorosis entre las nervaduras. Color gris amarillento-rojizo.
10-14 ** (50-350)
213-408
Aplicaciones foliares de MnSO4 al 0.5-1.0 %. Aplicaciones al Suelo de 50250 kg/ha de MnSO 4.
Boro
Manganeso
28
Las yemas terminales pueden morir.
Cobre
Clorosis intervenal. Retardo de crecimiento.
Molibdeno
Clorosis intervenal. Necrosis en los márgenes de las hojas.
6 (8-20) **
48-121
3
2-4
Aplicaciones foliares de CuSO4 al 0.3%. Aplicaciones al suelo de 10-15 kg/ha de CuSO4. Aplicaciones de 0.6-1.2 kg/ha de Molibdato de Na o amonio en aspersión a la semilla o mezclándola con el superfosfato.
* Compilado de: Alimov y Ibragimov [1975]; Donald [1964]; Hearn [1981]; y Hinkle y Brown [1968]. ** Rangos de suficiencia de acuerdo a Ohki, et al. [1970]
6. Evaluación de necesidades y aplicación de fertilizantes 6.1. Nitrógeno 6.1.1. Análisis de suelo para estimar la disponibilidad -
El N disponible para el algodón consiste del N mineral (especialmente NO 3 ) presente en la zona radicular (hasta 120-150 cm) y el N orgánico que será mineralizado durante el período de crecimiento (esta fracción se determina por incubación). La cantidad de N presente en el agua de irrigación debe ser añadida a la cantidad de N disponible. En muchos experimentos conducidos por Halevy [1979], la respuesta a N fue dependiente de la cantidad N disponible en el suelo. Como la cantidad absorbida por una alta producción de algodón (1700 kg de fibra/ha) es de casi 250 kg de N/ha (ver capítulo 5.2.1.) se propuso el substraer la cantidad disponible en el suelo de esta cantidad y añadir la diferencia como fertilizante. La Tabla 12 presenta ejemplos de balance de N para algodón en unos cuantos suelos irrigados con agua de diferentes fuentes. En esta Tabla se observa que se recomiendan diferentes niveles de N para diferentes suelos: 0, 50, 100, 150 kg de N/ha.
29
Tabla 12. Balance de N en diferentes situaciones (kg N/ha) ( Halevy [1979] ). 1
2
3
4
5
Suelo pobre en N
Suelo medio en N
Suelo rico en N
Suelo de la columna 2 e irrigado con agua que contiene nitratos
Suelo de la columna 1 irrigado con residuos * municipales
Residual (NO3 N)
80
100
150
100
80
Mineralizable (NO3 N)
50
70
100
70
50
De 400 mm de agua de irrigación
0
0
0
40
120
Fertilizante aplicado
150
100
No hay necesidad de fertilizante
50
No hay necesidad de fertilizante
Fertilizante usado (80%)**
120
80
Total
250
250
N en el suelo y en agua de irrigación
40
250
250
250
* Para más información sobre el uso de residuos municipales ver Feigin et al. [1984]. ** 250 kg N/ha (la cantidad absorbida por el cultivo del algodón) menos el N del suelo y del agua.
Spencer et al. [1966] usaron solamente el nitrato presente en el suelo, a una profundidad de 0.3 m, para estimar los requerimientos de N. En Rhodesia, Cackett (citado por Hearn [1981]) encontró una correlación estrecha entre la producción y el contenido de nitrato en el suelo después de incubación. Otra forma es asumir que una cierta fracción de N orgánico se volverá disponible durante el ciclo, el 2% en las regiones temperadas y hasta el 6% en los trópicos (Spencer et al. [1966]; Wetselaar [1967] ).
6.1.2. Análisis de tejidos Mientras que los análisis de suelo de N se utilizan para recomendar la aplicación de fertilizante nitrogenado antes de la siembra, los análisis de los tejidos se usan para monitorizar el estatus de N de la planta durante el ciclo de crecimiento. Este concepto fue implementado por Tucker [1968] en Arizona y usado efectivamente por Maples et al. [1977] en Arkansas y Meron y Levis (comunicación personal) en Israel. La distribución general de nitrato en el pecíolo se muestra en la Figura 6. La cantidad de nitrato en el pecíolo disminuye con la edad. En la figura se presentan tres zonas. Niveles de nitrato ubicados por debajo de la zona de niveles adecuados, en el área sombreada en la figura, no necesariamente representan una deficiencia como tal. Esa es una zona de advertencia y estos valores indican que pronto será necesario N adicional que con frecuencia se puede aplicar evitando una deficiencia. Es crítica la presencia de adecuada cantidad de N durante la etapa temprana de crecimiento y desarrollo. Las concentraciones adecuadas de nitrato en el pecíolo, en algunas etapas de crecimiento, aparecen en la Tabla 13. 30
Figura 6. Comportamiento general del nitrato en el pecíolo del algodón ( Tucker y Tucker [1968] ).
Tabla 13.Concentraciones de nitratos en los pecíolos consideradas adecuadas en el transcurso del ciclo de crecimiento.
Estado de Crecimiento
Formación del botón Primera flor Primera bellota Bellota abierta
-------------------- Concentración adecuada (ppm) -------------------Acala* Acala** Deltapine*** Arizona Zonas Costras Arizona de Israel 15000 12000 8000 4000
10000 4500 4500 2600
18000 14000 10000 4000
* Ray et al., [1964]. ** Wagshal et al., [1983]. Datos no publicados, comunicación personal. *** Ray et al., [1964].
Los datos de Israel son de las áreas costaneras. En la zona alta de Galilea los valores son similares a aquellos de Arizona ( Meron y Levin, comunicación personal).
6.1.3. Aplicación de fertilizantes nitrogenados En todo el mundo se conducen, año tras año, en todo el mundo se conducen un gran número de experimentos que prueban niveles de N pero es difícil el generalizar los resultados debido a las 31
diferencias en producción, suelos, clima, etc. La decisión de la cantidad de N que debe ser administrada se basará en los siguientes aspectos: 1.
La meta de producción.
2.
La estimación de la absorción de N para esta meta producción (Figura 5).
3.
Medición o estimación del N suministrado por el suelo.
4.
El nivel de aplicación proviene de la diferencia entre los requerimentos del cultivo y el suministro del suelo después de hacer un ajuste de la eficiencia de uso del fertilizante.
El tipo de fertilizante nitrogenado no es importante en la mayoría de los casos. Se puede usar amonio, nitrato o urea. Sin embargo, en casos específicos es importante la fuente de N a usarse. En un suelo ácido se recomienda evitar la aplicación de sulfato de amonio que reduce aún más el pH del suelo. Si el pH es menor de 5.5 puede causar daños al algodón ( Le Mare [1972a]). En Africa, debido a que muchos suelos presentan problemas de azufre, el sulfato de amonio se prefiere en aplicaciones básales alrededor de la planta ( Berger [1969]). En sitios donde se producen lluvias fuertes y es posible perder N por lixiviación se recomiendan fertilizantes amoniacales en lugar de nitratos. La urea es considerada igual que los fertilizantes amoniacales porque la urea se convierte rápidamente en amonio, pero en presencia de temperaturas bajas, la conversión a amonio se hace más lenta y existe lixiviación fuerte de moléculas de urea no transformada. Debido a la movilidad de los nitratos en el suelo, los fertilizantes nitrogenados pueden ser lixiviados por lluvias fuertes o irrigación a capas muy profundas fuera del alcance de las raíces. En estas circunstancias se recomienda la aplicación fraccionada de N, especialmente si se esperan altas producciones. La primera parte se aplica antes de la siembra y después una o dos aplicaciones fraccionadas, la primera a la floración y la segunda a la apertura de los capullos. El uso de nitrato de amonio reduce el peligro de lixiviación debido a que el amonio es menos móvil en el suelo. Cuando el algodón se cultiva con riego por goteo o por aspersión la mejor forma de suministrar el fertilizante es por medio de agua de irrigación (Vea capitulo 6.7: Fertigación). La aplicación foliar de urea es eficiente en condiciones de suelo con mal drenaje ( Hodgson y Macleod [1987]). La aplicación foliar de 5 kg/ha de urea incrementó significativamente el número de botones y capullos. La cantidad de fertilizante nitrogenado utilizada difiere mucho de acuerdo al país, al suelo y al manejo. En algodón irrigado al sur oeste de los Estados Unidos, donde hay un potencial de producción excelente, y en suelos relativamente pobres en N, se puede usar más de 200 kg de N/ha. En Alabama, después de evaluar muchos experimentos, se observó que algunos no presentaron un incremento en la producción atribuible al fertilizante nitrogenado. En muchos de estos campos, el algodón ha exhibido crecimiento excesivo y maduramiento tardío que son comúnmente asociados con un exceso de N. La recomendaciones para estos sitios, de acuerdo con los análisis de suelos, fueron muy altas y se sugirió que se reduzca la fertilización con N por un margen de 34 kg de N/ha ( Maples et al. [1987]. Las recomendaciones actuales de los laboratorios de análisis de suelo en Alabama, para diferentes suelos y regiones, son 67, 90, 101 y 32
146 kg de N/ha (Cope [1984] ). En India, para algodón de secano en áreas con lluvia asegurada, se recomiendan 55-67 kg de N/ha y para áreas con escasa lluvia solo 23 kg de N/ha. Para algodón irrigado en India, la aplicación de menos de 55 kg de N/ha puede ser considerada antieconómica y la cantidad recomendada es de 112 kg de N/ha y en ocasiones más ( Berger [1969] ). En Africa se recomiendan aproximadamente 50 kg de N/ha de acuerdo con los resultados de muchos experimentos de campo. La cantidad más alta de N por unidad de área se usa en Israel donde el 60% del algodón es irrigado por goteo. Bajo irrigación por goteo algunas veces se aplican 300 kg de N/ha.
6.2. Fósforo 6.2.1. Análisis de suelo para estimar disponibilidad Muchos extractantes se usan en diferentes países para evaluar el P disponible para los cultivos. No existe extractante especial para el algodón. Los extractantes se acoplan con los suelos antes que con los cultivos, pero los niveles se ajustan en forma diferente para los diferentes cultivos de acuerdo con la absorción del cultivo y necesidad de P. Generalmente los extractos ácidos son mejores para suelos ácidos en regiones húmedas, mientras que los moderadamente básicos (como bicarbonato de sodio a pH 8.5) son usados mayormente en suelos calcáreos o alcalinos. Thomas y Peaslee [1973] reunieron información para la categorización relativa de la concentración de P en bajo, medio y alto con extractantes de suelo comunes, dos de ellos ácidos y un básico (Tabla 14). Generalmente se obtendrá respuesta cuando el nivel de P en el suelo es "bajo", frecuentemente cuando el nivel es "medio", pero raramente con un nivel "alto". En Israel se ha sugerido que un nivel 12-14 ppm de P extraído con bicarbonato de sodio es un nivel "alto" ( Halevy [1979]), mientras que Le Mare [1972] en Tanzania sugirió que cuando el nivel de P en suelo sobrepasa los 15 ppm la respuesta es pequeña. Estos son valores más bien altos comparados con aquellos sugeridos en la Tabla 14.
Tabla 14.Clasificación de los niveles de P en el suelo ( Thomas y Peaslee [1973] ).
Nivel relativo de P en el suelo
--------------------------------------- Extractantes -------------------------------------0.025 N H2SO4 0.03 N N H4F0.5 N NaHCO3 0.05 N HCl 0.025 N HCl ----------------------------- P extractable del suelo, ppm ----------------------------
Bajo Medio Alto
0-16 17-37 > 38
0-15 16-30 > 30
33
0-5 6-15 > 15
6.2.2. Análisis de tejidos El análisis de tejidos es útil principalmente como herramienta de diagnóstico durante el ciclo. Algunos de los métodos comunes de muestreo y los niveles de P foliares usados para determinar el estatus de P fueron compilados por Nelson [1980] y Hearn [1981] . En muchos países se usa la concentración de P en los pecíolos para determinar el estatus de P en la planta (Thomas y Peaslee [1973] ). Los niveles de seguridad son (en ppm): Primera floración Pico de la floración Primer capullo abierto Madurez
1500 1200 1000 800
-
2000 1500 1200 1000
6.2.3. Aplicación de fertilizantes fosfóricos El P disponible se origina de la meteorización de los minerales del suelo, de la materia orgánica o de la adición de fertilizantes fosfóricos. En comparación con el P total presente en el suelo, la fracción disponible es usualmente pequeña llegando a ser solo el 1% del total. La mayoría de los suelos dedicados al algodón en el mundo han agotado casi todo el P disponible proveniente del suelo y a menos que se aplique P como fertilizante en cantidades iguales a la cantidad removida por el cultivo, el P en la capa superficial declinará y aparecerán síntomas de deficiencia (Foto 2). El P es inmóvil en la mayoría de los suelos y por esto no se aplica en la superficie, como se hace con N en áreas húmedas donde se cultiva algodón. Por otro lado, debido a que el P se fija rápidamente en la mayoría de los suelos y debido a que es absorbido por las raíces de las plantas principalmente por difusión, se recomienda aplicar el fertilizante fosfatado en bandas cerca de las plantas. Todas las formas de P solubles en agua son igualmente efectivas y recomendadas para el algodón. Con riego por goteo se incluye hasta ácido fosfórico diluido en el agua de irrigación. La roca fosfórica y escorias básicas son efectivas en suelos ácidos. Debido a los altos costos de energía, ha existido recientemente un gran interés en usar roca fosfórica parcialmente acidulada. La cantidad de P recomendada para algodón de alta producción, de acuerdo con el análisis de suelo, está entre 26-66 kg de P/ha (60-150 kg de P 2O5 /ha).
6.3. Potasio 6.3.1. Análisis de suelo para estimar la disponibilidad Los métodos de determinación de K disponible, para todas las plantas en general, fueron recientemente revisados en la literatura por McLean y Watson [1985] y para el algodón en particular por Kerby y Adams [1985] . La mayoría de los métodos usados para evaluar la disponibilidad de K miden el K soluble e intercambiable. Muchos de los métodos también consideran la capacidad de intercambio 34
catiónico (CIC) del suelo de un modo u otro. Suelos de similar CIC pueden ser agrupados y la + mínima cantidad de K extraíble necesaria para prevenir una deficiencia se incrementa a medida que la CIC incrementa. La intensidad del suministro de iones de K + a las raíces es también dependiente de la cantidad de otros cationes en la solución del suelo. Así se ha sugerido la relación K/ √ Ca + Mg para evaluar el K disponible en el suelo (RAP = Relación de Absorción del Potasio). El valor de K intercambiable expresado como un porcentaje de la CIC (PPI = Porcentaje de Potasio Intercambiable) también puede servir como un método adecuado para estimar la disponibilidad de K en el suelo. Halevy [1977] sugirió, para algodón de alta producción en Israel, valores críticos para diferentes métodos de análisis de suelos. Si se encuentran estos valores o valores más altos en el suelo no se espera ninguna respuesta a la aplicación de fertilizante potásico (Tabla 15).
Tabla 15. Niveles críticos de K disponible medidos por diferentes métodos ( Halevy [1977] ). Método
Unidad
Valor
∆ F Extraído con Cl2Ca 1:7 Intercambiable con acetato de amonio PPI (% de K Intercam. Del CIC) RAP (K/ √ Ca + Mg)
cal/mol ppm K en solución meq K/100g suelo % relación
-3500 7.5 0.6 3.7 0.1
El valor de K intercambiable de 0.6 meq/100 g es muy alto en comparación con los valores de 0.26 sugeridos en California ( Cassman [1986] ), entre 0.1 y 0.2 en Alabama en suelos arenosos, 0.1 en Nigeria en oxisoles y 0.2 en inceptisoles ( Kerby y Adams [1985] ). Silva et al. [1975] reportaron resultados de 29 experimentos en suelos de Brasil y sugirieron que la relación de Ca + Mg/K intercambiables en el suelo, así como valores de K intercambiable, pueden ser usados para evaluar la disponibilidad de K en los suelos (Tabla 16). Estas relaciones son adecuadas para suelos ácidos, mientras que en Sur Africa, en suelos no ácidos que contienen alto Ca + Mg intercambiables se recomienda una relación de Ca + Mg/K de 10-15 como óptima para el algodón. En Zimbabwe el porcentaje de K intercambiable es usado como índice de disponibilidad. Con porcentajes menores a 4 pueden ocurrir deficiencias.
35
Tabla 16. Relación Ca + Mg/K y K intercambiable como índice para la fertilización ( Silva et al. [1975] ). Relación Ca+Mg/K
K intercambiable (meq/100 g suelo)
25-73 15-36 12.22
Suelo arcilloso Cultivar IAC 13-1 0.06-0.11 0.06-0.30 0.21-0.65
19 6-13
Suelo Arenoso Cultivar IAC-RM3 0.10-011 0.17-0.30
Respuesta a la aplicación de fertilizante potásico Alta Media Baja
Media Baja
6.3.2. Análisis de tejidos Muchos investigadores han intentado establecer niveles críticos de K para diferentes partes de la planta de algodón y sus resultados fueros resumidos por Kamprath y Welch [1968] y Kerby y Adams [1985]. La mayoría de los investigadores concluyeron que los pecíolos son más sensitivos que las hojas a cambios en niveles de K disponible en el suelo y que la concentración de K decrece con la edad de la planta. Por esto muchos de ellos recomiendan que el estatus del algodón debe ser determinado mediante el análisis de los pecíolos. Generalmente se muestrean los pecíolos de las hojas maduras mas jóvenes. En general, se ha hecho poco trabajo en el uso de análisis foliar como una guía de la fertilización con K. Para que el análisis de tejidos sea de alguna ayuda debe ser hecho en una etapa de crecimiento donde el fertilizante potásico todavía pueda ser aplicado y ser de beneficio. Halevy (datos no publicados) determinó el contenido de K en pecíolos en un experimento de fertilización de campo a los 45, 75 y 108 días después de la emergencia. Los niveles críticos bajo los cuales el algodón respondió al fertilizante potásico fueron de 4.5, 3.0 y 1.5 % de K para las fechas de muestreo 45, 75 y 108 días, respectivamente. Estos datos son similares a aquellos encontrados por varios autores en algodón de alta producción en los Estados Unidos ( Sabbe y Mackenzie [1973] ). En Brasil, Silva et al. [1985] reportan que los peciolos o las hojas pueden ser utilizados para el diagnóstico de la nutrición de K. Hubo una correlación negativa entre los contenidos de K y Mg, K y Ca en las hojas.
6.3.3. Aplicación de fertilizantes potásicos En los Estados Unidos se encontró que la deficiencia de K ocurre más frecuentemente y con mayor intensidad en algodón que en muchos otros cultivos agronómicos. Estos datos se presentan en la Tabla 17 y representan un resumen de 21 años de rotación de cultivos en cinco experimentos en Alabama ( Cope [1981] ).
36
Tabla 17. Comparación del rendimiento relativo del algodón con otras especies en rotaciones de largo plazo (1958-1978) en Alabama ( Cope [1981] ).
Suelo No. 1 2 3 4 5
---------- Rendimiento relativo del tratamiento con cero K* ---------Algodón Maíz Soya Vicia Trigo 0.38 0.58 0.24 0.65 0.41
0.85 0.86 0.61 0.92 0.83
0.64 0.95 0.40 0.91 0.76
0.75 0.67 0.42 0.75 0.56
0.92 1.00 0.90 0.98 1.01
* Rendimiento del tratamiento cero de K dividido por el rendimiento máximo con K añadido.
El algodón sufrió más por fertilización inadecuada con K que el maíz, soya, vicia y trigo. El algodón también presenta deficiencia de K cuando sigue al maní, alfalfa y otros cultivos de leguminosas (Kerby y Adams [1985] ). A pesar de esto, el K proveniente de los minerales del suelo (a diferencia del N y P) es disponible en varios grados en la mayoría de suelos, consecuentemente los requerimientos de fertilizante potásico, en ciertos suelos, son generalmente menores que de los de N y P. En los EE.UU. solo el 38% de la superficie en algodón es fertilizado con K comparado con el 63% y el 46% de N y P, respectivamente. Además, aunque la remoción de K en la semilla y la fibra es relativamente pequeña, 50 kg/ha, la absorción de K por la planta durante el periodo de crecimiento es bastante alta (ver capitulo 5.2.3.), 250 kg de K/ha para una alta producción. Los requerimientos de fertilizante potásico pueden ser estimados teniendo en cuenta la meta de producción y la naturaleza del suelo, basándose en un análisis de K o en la textura y origen del suelo. Cuando el suelo contiene mucha arcilla o minerales ricos en K, el suelo mismo suplementará el K que sea removido por el cultivo. Sin embargo, aun cuando en muchos suelos arcillosos la cantidad de K intercambiable puede ser más alta que en suelos arenosos, el K es menos disponible. Por esta razón es importante el medir la disponibilidad de K en suelos arcillosos, y cuando es baja, aplicar cantidades altas de fertilizantes potásicos. Esto explicar el porque en Israel, Estados Unidos y otros países existe la necesidad de aplicar altas cantidades de fertilizante potásico, especialmente en algodón irrigado, para obtener altos rendimientos. En Israel, en suelos que contienen un nivel bajo de K disponible y con rendimientos de 4500-5500 kg/ha de algodón sin desmotar, se recomienda una cantidad de 250 kg de K/ha, mientras que a niveles medios 125-150 kg de K/ha son suficientes. En California, en algunas áreas deficientes en K, las cantidades sugeridas son aún más altas, llegando hasta 500 kg de K/ha y más ( Berger [1969]). En suelos arenosos, la política de fertilización debería apuntar siquiera a reemplazar lo removido en la semilla y fibra (se puede asumir que la semilla y la fibra juntas contienen 1% de K). En lugares donde los suelos son bajos en K disponible se recomienda una aplicación de 65-90 kg de K/ha, mientras que en suelos con niveles medios, 33-45 kg de K/ha parecen ser adecuados. En áreas irrigadas y con aplicación de altas cantidades de N, la cantidad de fertilizante potásico será más alta. El fertilizante potásico más usado en algodón es el cloruro de potasio. Es también el más económico, pero cuando prevalecen condiciones de una alta tabla de agua, agua salina y mal drenaje, se prefiere sulfato de potasio o nitrato de potasio. En lotes donde se siembra tabaco a continuación del cultivo del algodón, lo cual es común en algunas partes de Grecia y Turquía, el 37
uso de sulfato de potasio también es común para evitar el exceso de Cl que reduce la calidad del tabaco. La aplicación del fertilizante potásico en el suelo junto con otros fertilizantes es muy conveniente. En suelos ligueros sujetos a lixiviación, es preferible aplicar el fertilizante en la superficie a los 60 días cuando la demanda del cultivo es grande. Para evitar fijación de K en suelos de alta fijación, es preferible aplicar el fertilizante en bandas. Con respecto a la época de aplicación, se observa que en la mayoría de los experimentos hechos alrededor del mundo, que el K fue aplicado antes de la siembra. En un experimento en Brasil (Silva et al. [1985]) se estudiaron varios métodos de aplicación de cloruro de potasio, todos éstos a una dosis de 66 kg de K/ha. Estos métodos fueron: a) En surcos antes de la siembra. b) Inmediatamente después del raleo. c) En la floración. d) Mitad a la siembra, mitad al raleo. e) Mitad a la siembra, mitad a la floración. Si bien existió una respuesta a K en los 6 años del experimento no hubo ninguna diferencia significativa entre los diferentes métodos de aplicación. De todos modos, el autor reporta que la aplicación de K conjuntamente con N en banda superficial cerca de la planta, incorporado inmediatamente con laboreo después del raleo, fue mejor que la aplicación antes de la siembra. En años recientes se han reportado respuestas a K en diferentes lugares. Nabhan et al. [1987] reportan los siguientes resultados en diversos países:
Tailandia Punjab (Pakistán) Sind (Pakistán)
No. de experimentos
Incremento promedio en producción (%)
kg de algodón sin desmotar por 1 kg de K
muchos 1866 130
5.2 13.6
6 2.2 10.1
Blanguernon [1978] al sumarizar diez años de investigación en Senegal recomienda 38 kg de K/ha para el algodón. Biswas et al. [1984] en India, reportan que en años anteriores no se observó ninguna respuesta a K, pero en años recientes aplicaciones de 24-60 kg de K/ha han incrementado el rendimiento en 52-92 kg de algodón sin desmotar/ha. Islam et al. [1982] reportaron, en experimentos de campo en Bangladesh, un incremento de producción que fue de 1.21 toneladas de semilla de algodón sin desmotar en el control a 1.67 t/ha con 48 kg de K/ha. Varios investigadores han encontrado un efecto del K en la calidad del algodón. Sabino et al. [1984] sumarizó los datos de 10 experimentos conducidos por 6 años en suelos latosoles rojos de Brasil. Se aplicaron dosis de 0, 50 y 100 kg K/ha, una parte del fertilizante se aplicó en banda superficial. El fertilizante potásico incrementó la longitud de la fibra, el micronaire, el índice de madurez y el promedio de peso de las bellotas y de 1000 semillas. Lachover y Arnon [1964] en Israel encontraron los siguientes resultados en experimentos de invernadero conducidos en macetas con 50 kg de suelo. 38
Peso promedio de un capullo (g) % de semillas no desarrolladas % de fibra % del aceite en las semillas Peso de 100 semillas (g)
NP
NPK
3.1 14.7 39.9 23.2 80.4
6.8 0.7 43.8 26.7 106.0
La adición de K incrementó el porcentaje de peso de los capullos, el peso de 1000 semillas, el porcentaje de fibra y el porcentaje de aceite en las semillas.
6.4. Calcio y encalado No es posible considerar al Ca como a los elementos que se discutieron anteriormente porque es difícil diferenciar entre Ca añadido como un nutriente y Ca como parte de compuestos usados para mejorar las condiciones de suelos ácidos o suelos sódicos alcalinos. Los materiales de encalado que contienen Ca al cambiar el pH también cambian la disponibilidad de otros nutrientes en el suelo. En experimentos en Brasil ( Silva [1988]), se encontró que las respuestas a las aplicaciones de P, K y B fueron más fuertes cuando se incrementó el pH por medio del encalado (Figuras 7, 8, y 9).
Figura 7. Efecto del P y la cal en el pH del suelo y el rendimiento de algodón sin desmotar ( Da Silva [1988] ).
39
Figura 8. Efecto del K y la cal en el pH del suelo y el rendimiento de algodón sin desmotar ( Da Silva [1988] ).
Figura 9. Efecto del B y la cal en el pH del suelo y el rendimiento de semilla de algodón sin desmotar ( Da Silva [1988] ). 40
Le Mare [1972] en Tanzania reporta el mismo efecto para P y K. También encontró que aplicaciones de Ca inhibían la toxicidad de Mn. El Mn intercambiable se incrementó mucho más sin encalado que con encalado.
6.4.1. Criterios útiles en el diagnóstico del estado del Ca en el suelo La cantidad de Ca disponible para el algodón cultivado en suelos ácidos depende de la cantidad retenida en la fase de intercambio catiónico (CIC) del suelo. El tipo de arcilla es importante. Las arcillas montmorilloníticas requieren una saturación de Ca del 70% para una buena disponibilidad, mientras las arcillas caoliníticas pueden proporcionar los requerimientos de Ca a una saturación del 40% ( Hinkle y Brown [1968] ). Una forma práctica de diagnóstico es usar el pH del suelo como un criterio para la disponibilidad de Ca. Se añade cal cuando el pH del suelo es 5.5 o menos. En Brasil, Quaggio et al. [1985] sugieren la siguiente fórmula para calcular la cantidad de CaCO3 que debe añadirse a suelos ácidos:
RE
=
CIC (V2-V1) ______________ 100 De donde
RE V1 V2 CIC
= = = =
requerimientos de encalado (en t/ha de CaCO 3) para una profundidad de 20 cm. % de saturación de bases antes del encalado. % de saturación de bases a obtenerse. capacidad de intercambio catiónico del suelo (en meq/100 g suelo)
Esta fórmula se basa en análisis de 85 muestras de suelo del Estado de Sao Paulo que tienen similar material coloidal y que por lo tanto presentaron una estrecha correlación (0.97) entre pH y el porcentaje de saturación de bases.
6.4.2. Análisis de tejidos El análisis foliar de Ca no es utilizado para recomendaciones de aplicación de Ca porque la cal se añade solamente antes de la siembra. El análisis de la hoja puede usarse para evaluar la eficiencia de una práctica de fertilización. Silva et al. [1980] reportan los siguientes valores de Ca en hojas después de haber aplicado cal a diferentes niveles: Dolomita (t/ha)
Ca en las hojas (%)
0 1.5 3.0 6.0
1.73 a 1.88 ab 2.06 b 2.31 c
Las diferentes letras indican significancia a niveles de 0.05.
41
6.4.3 Aplicación de calcio El Ca se añade como calcita (CaCO 3) o dolomita que también contienen Mg. Experimentos de campo conducidos durante tres años en Arkansas demostraron que suelos con un pH de 5.5 o menos, responden a 6.3 t/ha/año de cal (Tabla 18).
Tabla 18. Efecto del encalado en el rendimiento de algodón sin desmotar ( Hinkle y Brown [1968] ).
Tratamiento
pH
Rendimiento de algodón sin desmotar (kg/ha)
Primer año sin cal con cal
5.0 5.9
2087 2980
Segundo año sin cal con cal
5.1 6.4
1399 1478
Tercer año sin cal con cal
5.2 6.6
1863 2322
En un experimento en Brasil ( Ferraz et al. [1977] ) se añadieron 4 t/ha de cal a un latosol rojo, durante tres años, evaluando varios métodos de aplicación (Tabla 19). Se encontró una diferencia significativa entre el control y todas las formas de aplicación de cal. Este experimento demostró también que el fraccionamiento de las cantidades de cal produce los mismos efectos que aplicándola en una sola dosis. Se encontró también un significativo efecto residual durante tres años.
Tabla 19. Efecto del método de aplicación de cal en el rendimiento de algodón ( Ferraz et al. [1977] ).
Modo de aplicación 4.5 t/ha de cal
Control Todo el primer año 1/2 primer año + 1/2 segundo año 1/3 cada año 1/2 primer año + 1/2 tercer año
Rend. de algodón sin desmotar kg/ha Promedio 1968/70 2754 b 3301 a 3301 a 3263 a 3434 a
%
100 120 123 118 125
42
Rend. de algodón sin desmotar kg/ha Promedio 1970/1 1972/3 2351 b 2580 ab 2903 a 1768 a 2703 ab
%
100 109 123 118 115
6.5. Magnesio 6.5.1. Métodos de diagnóstico Lancaster [1958] estudió el efecto de Mg sobre la producción de algodón en Mississippi y encontró una relación estrecha entre la respuesta a la aplicación de Mg y la saturación de CIC con Mg (Tabla 20).
Tabla 20. Respuesta esperada del algodón al Mg basándose en la saturación de la CIC con Mg intercambiable ( Lancaster [1958] ). % de saturación de CIC con Mg
Respuesta esperada del algodón al Mg
< 3.0 3.0-4.6 4.7-6.4 >6.4
Excelente Buena Probable Ninguna
Se puede usar la concentración en la hoja como un indicador de la deficiencia o la suficiencia. Sabbe y Mackenzie [1973] citan resultados de muchos autores. La suficiencia fluctúa entre 0.3 y 0.75% o 0.50 y 0.90% y la deficiencia se presenta con contenidos menores 0.2% (2000 ppm).
6.5.2. Aplicación de fertilizantes con magnesio El material más usado para añadir Mg al suelo es la dolomita. Este material también corrige las deficiencias de Ca e incrementa el pH del suelo. La dolomita es una roca natural que contiene carbonato de calcio y carbonato de magnesio (CaCO 3 . MgCO3). Una dolomita de alto grado contiene 42% de carbonato de magnesio. Otros fertilizantes usados comúnmente son sulfato de potasio-magnesio (Sulpomag) y sulfato de magnesio (kieserita). Estos fertilizantes son usados principalmente en suelos arenosos donde es necesario una respuesta rápida. La cantidad de Mg aplicada para corregir la deficiencia varía entre 20-67 kg de Mg/ha. Algunos reportes en la literatura indican que un balance desfavorable de Ca-Mg puede producir deficiencia de Mg. Un exceso de K o amonio (NH 4) en la solución del suelo también pueden causar la deficiencia de Mg.
6.6. Azufre El azufre (S) puede ser considerado como un macronutriente. La cantidad de S absorbida por la planta de algodón es al menos igual a la cantidad de P.
6.6.1. Análisis de suelos Se han sugerido muchos procedimientos para analizar el S disponible en el suelo ( Hinkle y Brown [1968]; Kamprath y Jones [1986] ). Resumiendo, los análisis de suelos de muchos experimentos han indicado que suelos con menos de 14 ppm de S extraíble con acetato responden a la aplicación de S. 43
6.6.2. Análisis de tejidos Los niveles críticos en las hojas, reportados por muchos autores, son de 1500-2000 ppm ( Hinkle y Brown [1968]; Kamprath y Jones [1985 ]). La concentración de S en las hojas y pecíolos de cultivos de algodón en Carolina del Norte, que no eran deficientes, varían entre 0.29-1.5% con un promedio de 0.85% ( Kamprath y Jones [1985]). Braud [1974] resumió más de 200 análisis de 7 países en Africa y encontró que los niveles críticos de S en la hoja dependen en gran parte del contenido de P en la hoja y se vuelven altos a medida que el P se incrementa (0.1-0.9% de P cuando el S es 0.2-0.5%). En Brasil, Malavolta et al. [1962] encontraron las siguientes concentraciones de S (% en materia seca): Hojas
Normales
Deficiente
Jóvenes Viejas
1.33 0.75
0.171 0.365
Silva et al. [1981] obtuvieron incrementos en el contenido de S que pasó de 0.22% en el control a 0.251% en el tratamiento de P + S, a 0.282 % en el tratamiento 2P + 2S y a 0.403% en el tratamiento 4P + 4S. El S siempre fue aplicado conjuntamente con el P debido a la interacción entre P y S.
6.6.3. Aplicación de fertilizantes con azufre La deficiencia de azufre se corrige comúnmente con la aplicación de yeso o S elemental. Debido a que la aplicación de S elemental tiende a reducir el pH del suelo, ésta no es una buena decisión para un suelo muy ácido. Debe considerarse el hecho de que S elemental no es disponible inmediatamente sino que tiene que pasar por un período de oxidación. Otros materiales, que también proporcionan otros nutrientes junto con S son: superfosfato simple, sulfato de amonio y sulfato de potasio. La cantidad de S aplicado de acuerdo al nivel de deficiencia es de 4-63 kg S/ha ( Hearn [1981]).
6.7. Fertigación Fertigación se define como la aplicación de fertilizante con el agua de irrigación ( FERTIlización + irriGACION ). Puede practicarse fertigación con rriego por aspersión, maquinaria de irrigación como el pivot cetral y el sistema de la línea transportable y más comúnmente con riego por goteo, microjets y microaspersores (los tres últimos son de riego localizado). Los principios del uso de fertilizantes en cultivos regados por goteo han sido discutidos por Haynes [1985] y Rolston et al. [1986] . Muchas de las áreas de algodón irrigado en el mundo usan métodos de riego por gravedad. En los E.E.U.U y otros países se usa extensivamente el riego por aspersión. El riego por goteo fue introducido en Israel en 1975 y ahora cubre más del 60% del área irrigada. Originalmente se utilizó el riego por goteo en suelos superficiales con poca capacidad de retener agua, suelos pedregosos, suelos de textura gruesa, lotes de tamaño irregular o empinados en las cuales es difícil regar, pero en la actualidad este tipo de riego es usado en lotes normales. El riego por goteo tiene algunas ventajas operacionales en campos de algodón: el agua puede ser aplicada a baja presión y en pocas cantidades; no hay limitación de la 44
hora del día en que el campo puede ser irrigado ya que el viento no es un problema; más aun, una vez que los laterales son instalados, no es necesario más trabajo, excepto por abrir y cerrar las válvulas, labor que puede ser automatizada. Experimentos de campo en Israel y Nuevo México también han demostrado la posibilidad de obtener producciones de algodón 8-10% más altas en lotes regados por goteo comparados con los irrigados convencionalmente con la misma cantidad de agua ( Dasberg y Bresler [1985] ). El sistema de riego por goteo para el algodón usualmente es diseñado con emisores que tienen un flujo de 4 litros/h, colocados un metro aparte en toda la columna y un lateral por cada dos columnas (aproximadamente 2 m entre dos laterales). El incremento de producción obtenido con riego por goteo ha sido atribuido principalmente a la mejor distribución del agua. El volumen de suelo humedecido por goteo es menor que el humedecido con el riego por aspersión. Por esta razón los análisis de suelo y la cantidad de fertilizantes usados en el algodón con riego convencional no son apropiados para algodón con riego por goteo. Como una guía para la fertilización se puede utilizar la absorción diaria de N, P y K ( Halevy [1976] ) de algodón irrigado por aspersión. La aplicación de fertilizantes de acuerdo con la absorción diaria de nutrientes generalmente es muy alta debido a que no se toman en cuenta los nutrientes residuales encontrados en el suelo al momento de la siembra y de aquellos que se harán disponibles durante el ciclo de crecimiento de la planta. Por esta razón se sugiere una técnica combinada. La cantidad inicial de fertilizantes se aplica de acuerdo con el análisis de suelo. Después de este punto la cantidad de N, P y K aplicada en el agua es igual a la cantidad absorbida por la planta (Tabla 21)
Tabla 21. Guía de fertilización para algodón regado por goteo. Aplicación inicial antes de la siembra Nutrientes Extraídos NO3-N P K
Nivel crítico ppm
Método Extracto de agua Extraído con NaHCO3 En solución de CaCl2
kg/ha a aplicar si está bajo el nivel crítico
12 en el suelo 14 en el suelo 10 en la solución
50 N 25 P 80 K
Aplicación con el riego por goteo, kg/ha/día Nutriente
N P K
Suelo profundo
Suelo superficial
Etapa A*
Etapa B**
Etapa A
Etapa B
2.5-4.0 1.6-2.4
2.0 -
3.5-4.5 0.5-0.8 2.0-2.8
3.0 -
* Etapa A: Desde la primera flor (aproximadamente 50 días después de la siembra) hasta los 100 días. ** Etapa B: Desde los 101 días después de la siembra hasta los 120.
45
El riego localizado, especialmente el riego por goteo, es muy peligroso cuando no se aplican nutrientes. La reserva de nutrientes, particularmente el N y K necesarios en grandes cantidades, no es suficiente en el volumen de suelo mojado por el riego. Si no se aplican los nutrientes en el agua, aparecen rápidamente deficiencias en las plantas debido al agotamiento rápido de nutrientes en un volumen de suelo limitado. Los fertilizantes usados en riego por goteo deben ser solubles en agua y la forma más conveniente es utilizar fertilizantes líquidos comerciales que contienen N, P, K y algunas veces otros elementos necesarios. En Israel se encontró que el suplemento de N al algodón usando riego por goteo puede ser monitorizado con el análisis de nitrato en el suelo y en el pecíolo durante el ciclo de crecimiento ( Halevy y Kramer, [1986]).
7. Interacciones 7.1. Interacciones entre los nutrientes de las plantas A pesar de que las interacciones son consideradas por muchos como importantes en la rentabilidad de los cultivos, existen relativamente pocos reportes en la literatura de estudios bajo condiciones de campo ( Summer y Farina [1986] ). En el presente capítulo se tratarán unas pocas interacciones entre nutrientes y su significado para la producción de algodón.
7.1.1. Nitrógeno x Fósforo Una revisión de las interacciones de P con otros nutrientes en sistemas de cultivos fue hecha recientemente por Summer y Farina [1986]. Williams [1966] en Nuevo México, demostró que la producción de fibra de algodón Acala bajo riego no fue influenciada por la aplicación de P cuando se usaron bajas cantidades de N. Por otro lado, cuando se aplicó la misma cantidad de P con altas cantidades de N la producción se incrementó. Resultados similares (Tabla 22) han sido obtenidos en Israel por Halevy (Datos no publicados).
Tabla 22. Efecto de la interacción entre N y P en el rendimiento de algodón sin desmotar (t/ha) (Datos no publicados de Halevy). P aplicado (kg/ha) P0 P10 P20 P40 P60
--------------------------------------- N aplicado kg/ha --------------------------------------N0 N60 N120 N180 N240 3.37 3.50 3.63 3.78 3.81
4.38 4.44 4.88 4.83 4.67
4.87 6.25 6.21 6.49 6.49
46
5.65 6.36 6.23 6.66 6.68
5.24 6.54 6.53 6.47 6.49
7.1.2. Nitrógeno x Potasio Una amplia revisión de las interacciones de potasio con otros nutrientes fue hecha por Dibb y + Thomson [1985] . El N puede ser absorbido por las plantas como un catión (NH 4 ) o como un anión (NO3 ). Esto presenta la posibilidad única de obtener tanto una interacción catión-catión + así como catión-anión con K . Halevy [1970] condujo un experimento de campo en una región donde ocurren deficiencias de K. Se compararon dos variedades, Acala 1517 y Acala 4-42 a dos niveles de N (0-180 kg/N/ha) y dos niveles de K (0-300 kg/K/ha). Ambas variedades respondieron al N. Hubo una marcada interacción N x K en la variedad Acala 1517. El potasio redujo ligeramente el rendimiento a N 0 e incrementó la producción a N 180 (Figura 10).
Figura 10. Efecto de la interacción N x K en el rendimiento de fibra ( Halevy [1970] )
7.1.3. Potasio y otros elementos Thomas [1956] reporta que el encalado de los suelos ácidos para mantener el pH en alrededor de 6.0 permite la utilización más eficiente del K. Lo mismo fue reportado por Silva [1988] en Brasil. Page y Bingham [1965] , en California, demostraron una mutua asociación antagónica para K y Mg. Adiciones crecientes de Mg a algodón redujeron el contenido de K en los pecíolos y la adición de K redujo el contenido de Mg en los pecíolos.
47
Tabla 1. Efecto antagónico entre Mg y K en el algodón Concentración del elemento en la solución m mol/1
Contenido del elemento en el pecíolo %
Mg2+ 0.04 Mg2+ 2.06 K+ 0.03 K+ 1.28
K+ 2.2 K+ 0.9 Mg2+ 1.09 Mg2+ 0.3
7.2. Interacciones entre nutrientes y el agua 7.2.1. Nitrógeno x agua Una revisión de las interacciones entre N y el agua en el algodón fue conducida por Bielorai et al. [1983] . En algodón, como en el caso de otros cultivos, numerosos estudios de campo han demostrado que a medida que se incrementa la aplicación de N hay una mayor respuesta de las plantas al suplemento de agua.
Figura 11. Efecto del agua y el N en el rendimiento de algodón sin desmotar. ( Hamilton et al. [1956] ).
48
Los resultados en la Figura 11 de Arisona ( Hamilton et al. [1956]) demuestran que una combinación de agua y alto N resultan en una producción mayor que la de los efectos aditivos de ambos. Hearn [1975] encontró una fuerte interacción en Australia entre la fecha del último riego y los niveles de N en la producción (Figura 12). Cuando el riego se descontinuó temprano en el ciclo, la respuesta al N fue menor que cuando la irrigación continuó por otras cuatro u ocho semanas. A pesar de las demostradas interacciones entre agua y N en la producción de algodón el uso de estos factores debe ser considerado desde un punto de vista económico, porque el costo involucrado talvez no justifique el alcanzar el rendimiento máximo potencial.
Figura 12. Efecto del N y la fecha de corte de riego en el rendimiento de hilo de algodón ( Hearn [1975] ).
7.2.2. Interacciones entre otros nutrientes y el agua Son pocos los estudios de la relación entre suelo, agua y las respuestas a otros nutrientes como P y K en el algodón. Debido a que la difusión es el mecanismo que gobierna la mayoría de la absorción de P y K por las raíces de las plantas, es obvio que incrementando el contenido de agua en el suelo se reduzca la tortuosidad del patrón de difusión y por lo tanto se incrementa la difusión efectiva ( Barber [1986]). En el Volta, Braud [1971] encontró que el nivel de K en la planta estaba relacionado positivamente con las reservas de agua cuando se aplicaba fertilizante (NPKS) completo. Halevy (Datos no publicados) comparó la absorción de K de plantas de algodón que crecieron en maceteros a cuatro niveles de irrigación, y encontró interacción positiva entre niveles medios y altos de irrigación y alta y muy alta aplicación de K (Figura 13).
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Figura 13. Efecto del riego en la absorción de K en un experimento en macetas ( Halevy, datos no publicados).
Tabla 23. Interacción entre fertilización e irrigación (Islam et al. [1982]) -----------------Riego ----------------Flores por planta
Tratamiento Control* N1 N2 N2P N2PK * Dosis (kg/ha)
37.3 37.6 31.3 43.3 51.6 :
N P2O5 K2O
= = =
Bellota por planta 11.6 12.0 10.0 13.3 17.6
Rendimiento (kg/ha) 1210 (100 %) 1270 (105 %) 1190 (98 %) 1290 (106 %) 1670 (138 %)
----------------- Secano ----------------Bellota Flores Rendimiento por por planta (kg/ha) planta 25.6 30.6 28.0 34.6 39.0
7.0 8.0 6.3 10.0 13.6
670 (100 %) 810 (121 %) 820 (122 %) 980 (146 %) 1470 (219 %)
0, 50, 100, 150 80 60
En Bangladesh, Islam et. al. [1982] reportaron un efecto más fuerte de la aplicación de N, P y K en la producción en algodón de secano que en el irrigado (Tabla 23).
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7.3. Interacciones entre potasio y enfermedades Huber y Army [1985] y Perrenoud [1977] realizaron revisiones exhaustivas de las interacciones de K con enfermedades de plantas.
En algodón, como en muchos otros cultivos, se ha encontrado que la fertilización con K puede reducir la severidad en muchas enfermedades de las plantas (Tabla 24).
Tabla 24. Influencia del K en el decrecimiento de enfermedades del algodón (Adaptado de Huber y Arny [1985] ). Enfermedades
Patógeno
Referencia
Manchas angulares de las hojas
Bacterias Xanthomonas malvaceum
Rofz [1975]
Marchitamiento Marchitamiento Pudrición de raíz Manchas de la plántula Manchas de la hoja Manchas de la hoja
Hongos Verticillium albo-atrum Fusarium oxysporum Phyrmatotrichum omnivirum Rhizoctonia solani Cercospora gossypina Aternaria solani
Hafez et al [1975] Sadasivan [1965] Tsai and Bird [1976] Ramsani y Shanmugan [1976] Miller [1969] Miller [1969]
Nemátodo reniforme
Nemátodos Rotylenchus reniformis
Oteifa Elgindi [1976]
Es muy difícil diferenciar entre el efecto de K sobre parásitos o el efecto de K como un nutriente. La dificultad en diagnosticar la deficiencia del nutriente puede ocurrir debido a que expresión de la presencia de productos finales de la interacción potageno-hospedero se parece a los síntomas inducidos por la deficiencia de K. Un ejemplo de esto es el fenómeno que en California se llama: "Síndrome de la Deficiencia del Potasio". Hay una controversia desde hace 20 años sobre la causa de una severa deficiencia de potasio, en etapas avanzadas del cultivo, que reduce cada año en un 20% la producción de 600 000 has sembradas de algodón en el valle de San Joaquín, California. Muchos científicos especializados en suelos y patólogos creen que un patógeno, todavía no identificado, es la causa de la deficiencia de K. Ellos argumentan que ningún otro cultivo incluyendo alfalfa, maíz, trigo, cebada, sorgo responden a K en estos suelos, y muchos cultivares de algodón son "resistentes" a la deficiencia de K tarde en el ciclo del cultivo, mientras que otros son "susceptibles". Otros científicos por otro lado creen que todas las anomalías observadas, las cuales a primera vista parecen inconsistentes con una verdadera deficiencia de K, pueden ser explicadas puramente sobre las bases de las relaciones de K suelo-planta ( Cassman [1985]; Weir et al. [1986]).
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8. Conclusiones En ésta publicación se ha hecho un esfuerzo por discutir un amplio rango de problemas en algodón. Para producir rendimientos altos de excelente calidad el agricultor debe usar un “paquete” completo de tecnología. Los componentes más importantes son: variedades apropiadas, preparación de suelos, manejo de agua, control de malezas, protección de plantas y fertilización adecuada. Sin necesidades de fertilización varían de un sitio a otro. En este boletín se discuten una serie de aspectos para ayudar al investigador, ingeniero agrónomo y agricultor a tomar la decisión más adecuada en cuanto a fertilización, teniendo en cuenta todos los factores que pueden afectar el cultivo en condiciones locales.
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