Introducción: La Importancia del Nitrógeno para las Plantas y el Cultivo de Poroto
El nitrógeno es un macronutriente indispensable para el desarrollo de las plantas. Afortunadamente, existen técnicas y recursos para asegurar su permanencia y, con ello, la productividad del sistema. Un productor tomó conciencia hace poco tiempo de la importancia de la utilización de cubiertas verdes para devolver y mantener la fertilidad del suelo. Esta cubierta verde estival se siembra desde septiembre en adelante a razón de 20 kilogramos por hectáreas al voleo o en línea. Cuanto más temprana es la siembra, mejor, porque mayor es la cobertura, lo cual hace que compita bien con las malezas presentes una vez que su crecimiento se torna vigoroso. Tiene un ciclo de vida de 170 a 200 días y puede llegar a fijar hasta 120 kilogramos de nitrógeno por hectárea por año.
El poroto es un cultivo muy importante para el país, ya que Argentina destina casi la totalidad de su producción, es decir, un 90%, a la exportación. En consecuencia, el productor porotero está muy pendiente de la tecnología existente para cuidarlo. Se trata de un cultivo propio de Salta, Jujuy y Tucumán, que cada vez gana más terreno entre los cultivos del noroeste argentino (NOA), zona que le brinda las condiciones óptimas para su desarrollo, debido a que su crecimiento se da en medio de un clima seco y con gran amplitud térmica. En esta región se producen las especies Phaseolus L. y Vigna Savi, que dan lugar a los porotos adzuki, alubia, blanco, negro, colorado, manteca, mung, pallar y poroto tape o caupí.
Fijación Simbiótica de Nitrógeno en Porotos
El poroto se caracteriza por ser un cultivo de ciclo muy corto, de 90-120 días. Las plantas poseen un sistema radical superficial; en los primeros 20 cm de profundidad del suelo se encuentran el 95% de raíces activas. Estas dos características hacen que sea muy exigente en condiciones de alta disponibilidad de nutrimentos en la solución edáfica. Es un cultivo sensible a la baja disponibilidad en el suelo de potasio, calcio, zinc, manganeso, hierro y molibdeno, y a las condiciones adversas de salinidad y toxicidad específica de boro, cloro y sodio. Asimismo, es exigente en nitrógeno, pero no se ve tan limitado debido a su capacidad de fijarlo del aire a través de la simbiosis con bacterias del género Rhizobium.
La fijación simbiótica se da en forma espontánea en los suelos en producción, ya que hay presencia de rizobios autóctonos, con poblaciones aceptables y adaptadas al medio ambiente, pero la mayoría de las veces se produce con baja eficiencia. La inoculación de este cultivo se manifiesta de forma similar, pero en cultivos conservacionistas de suelo la eficiencia de fijación de nitrógeno es mayor y otorga a la técnica de inoculación mayores probabilidades de éxito. Las leguminosas o fabáceas tienen la capacidad de aportar y fijar el nitrógeno atmosférico en el suelo a través de una simbiosis con bacterias. Los nódulos en las raíces albergan las bacterias en la zona radicular. La fijación de nitrógeno en las leguminosas es un proceso biológico que convierte el nitrógeno atmosférico en una forma utilizable para los cultivos.
Para que este proceso sea eficiente, ciertos micronutrientes son cruciales:
- El molibdeno actúa como cofactor de la enzima nitrogenasa, clave en convertir el nitrógeno atmosférico en amonio.
- El azufre es esencial para la producción de compuestos orgánicos y aminoácidos necesarios para el funcionamiento de las bacterias y plantas hospedadoras.
- El hierro es importante para el funcionamiento eficiente de la simbiosis y puede ayudar a proteger las células del estrés oxidativo.
- El calcio ayuda a la formación de nódulos y su pared celular.
Formación de nódulos radiculares | Fijación biológica del nitrógeno | Rhizobium | Nutrición miner...
Estrategias de Fertilización Nitrogenada
El nitrógeno es el nutrimento más limitante de los suelos de producción de poroto. Su deficiencia, en general, se presenta a partir del quinto año del desmonte, cuando la materia orgánica ha descendido a la mitad de los valores del suelo original. Se lo encuentra en la materia orgánica, de allí que el análisis químico que se realiza es de nitrógeno total orgánico y su disponibilidad está regulada por la tasa de mineralización de la materia orgánica activa. La descomposición de la misma depende de la relación Carbono/Nitrógeno de las sustancias orgánicas y está regulada por las precipitaciones, en el caso de los cultivos a secano, o los riegos.
Fuentes de Nitrógeno para Aplicación al Suelo
El fertilizante más usado es la urea por su alta concentración en N (46%) y por su precio más bajo. El inconveniente que presenta es que debe ser enterrada inmediatamente después de aplicada o incorporada al suelo por medio del agua de riego. Se aplica generalmente en línea localizada y puede hacerse también al voleo. Su colocación superficial en suelos húmedos aumenta las pérdidas por volatilización, mucho más que si se lo aplicara en suelo seco.
Otra fuente interesante a utilizar es el nitrato de amonio (33%) que tiene la ventaja de no necesitar ser enterrado y de poder esperar las lluvias para que el agua lo incorpore al suelo, ya que prácticamente no volatiliza. El inconveniente que posee es que en el almacenamiento absorbe humedad según las condiciones combinadas de humedad relativa y temperatura ambiente. En el caso de la zona productora Umbral al Chaco, la hidratación es inevitable, por lo que se deben preferir compras recientes o utilizar nitrato de amonio calcáreo (27%).
Últimamente existe la posibilidad de realizar fertilizaciones con fertilizantes líquidos como el UAN. Se puede colocar con una pulverizadora modificada que emana un chorrito de agua en el entresurco, cuidando de no tocar las plantas para evitar quemaduras. Es muy práctico de aplicar, pero volatiliza más que la urea. Estos tres fertilizantes son de reacción ácida y son especialmente recomendados para suelos neutros o con cierta alcalinidad. En suelos ácidos se deben preferir fuentes nitratadas como el nitrato de potasio.
Momento y Dosis de Aplicación
En general, las aplicaciones al voleo tienen más rendimiento de aplicación (ha/día) que las localizadas, pero se debe aumentar la dosis del fertilizante en un 30%. El momento de aplicación es en siembra o, mejor aún, en el momento fenológico de unifolios, fertilizando solo los potreros con una buena población de plantas. La fertilización con nitrógeno está muy relacionada con la fertilización fosfatada. Dosis mayores de P requieren mayores cantidades de N.
Manejo de Otros Macronutrientes
El fósforo es el segundo nutrimento limitante de los suelos de producción de poroto del NOA. Su deficiencia se presenta en suelos Molisoles degradados por erosión, principalmente hídrica, y en los suelos poco o nunca fertilizados de los valles áridos (Aridisoles) y templados que pedológicamente ya son deficitarios en fósforo (Iceptisoles). Estos últimos pueden haberse enriquecido con las continuas fertilizaciones provenientes de otros cultivos como tabaco, pimiento o papa, y esto se detecta fácilmente con el análisis de suelo. El tenor de P extraíble es un buen indicador de la fertilidad de suelo y, básicamente, las recomendaciones de fertilización están relacionadas con la concentración de P.
El fertilizante de fósforo más usado es el fosfato diamónico por su alta concentración en P (46% P2O5) y por su precio muy parecido al fosfato triple de calcio (46% P2O5), y con la ventaja de aportar también N (18% N). Otro fertilizante que también puede usarse es el fosfato monoamónico (11% N y 52% P2O5). Los que poseen amonio acidifican el suelo, por lo que se los debe preferir en suelos neutros a alcalinos. El fosfato triple de calcio se prefiere en suelos ácidos. Todas estas fuentes poseen el fósforo en forma soluble, pero en contacto con el suelo se retrograda, pasando a formas no disponibles a corto plazo y así aumentando el factor capacidad del suelo. Por esta razón, se tiene en cuenta un nivel mínimo a agregar en la primera aplicación que es de 50 kg P2O5/ha y si los suelos fueran calcáreos se debe pensar en no menos de 80 kg P2O5/ha. Por poseer el P poca movilidad en el suelo, se lo debe colocar localizado y a una profundidad no menor de 8 a 10 cm por debajo de la línea de siembra y 10 cm al costado de la misma.
Estudios realizados con P marcado en un suelo Ustocrept údico en el Valle de Lerma (Salta) muestran una eficiencia de aplicación localizada del 8% de superfosfato triple de calcio colocado en 1 o 2 bandas laterales.
El potasio (K) es el nutrimento absorbido en mayor proporción. Los suelos poseen cantidades suficientes de abastecimiento por su contenido de arcillas illíticas. El calcio y el magnesio, al igual que el potasio, no han demostrado limitar la producción ni la calidad del poroto en suelos Ustocrept de Ampascachi y La Viña (Valle de Lerma - Salta), Aguas Calientes y Santa Clara (Jujuy), entre otros.
Manejo de Micronutrientes
También se presentan deficiencias de zinc (Zn) en los suelos con altos contenidos naturales de P o fertilizados en exceso con este elemento, y en los suelos Haplustoles y Argiustoles típicos de la zona porotera Umbral al Chaco. Al igual que con el P, la porción extraíble por análisis químico indica muy bien su potencial de disponibilidad.
Para incorporar micronutrientes al suelo, deben ser quelatizados imprescindiblemente para evitar su bloqueo. El quelato más recomendado para aplicación foliar es el DTPA y para el suelo es el EDDHA y en segundo lugar el EDDHMA.
Fertilización Foliar: Complemento para el Rendimiento
La fertilización foliar consiste en el agregado de uno o más nutrimentos, en forma de solución líquida, directamente sobre la parte aérea de la planta. Los nutrientes aplicados son absorbidos por diferentes órganos, principalmente las hojas, como así también por frutos, tallos, tejidos leñosos y también raíces, en el caso de que la solución excedente entre en contacto con el sustrato. Fisiológicamente la hoja es la principal fábrica de fotosintatos, de aquí la importancia de poner a su alcance los nutrimentos necesarios que se incorporarán de inmediato a los metabolitos celulares. Cada nutrimento posee características especiales de movilidad y velocidad de absorción en el vegetal, variando en las diferentes especies. Es importante tener presentes estos datos al evaluar la eficiencia de aplicación de nutrimentos por vía foliar, en caso de lluvias posteriores a la misma o en la observación de la reversión de los síntomas de deficiencia.
Otro factor importante a considerar es la concentración a la cual se aplican los nutrimentos y su tolerancia a las concentraciones máximas; esto depende de la especie, del nutriente en sí y de la fuente de aplicación. En general podríamos decir que una dosis de resguardo sería 0,5% (5 gramos por litro) para todos los nutrientes. Las concentraciones habituales se encuentran alrededor del 1%, lo que hace que no pueda cubrir la exigencia de los macronutrimentos, por lo que se utiliza la fertilización foliar para complementar requerimientos nutricionales o corregir deficiencias puntuales de uno o dos elementos o de aquellos que no pueden ser aprovechados eficientemente mediante la fertilización al suelo. Se conoce que esta forma de aplicación de nutrimentos contribuye en la calidad y en el incremento de los rendimientos de las cosechas.
En estudios, al fertilizar poroto con 30 kg/ha de urea se encontró una eficiencia de 2,9 kg de grano de aumento de rendimiento por cada kg de N aplicado vía suelo, de 24,5 kg cuando fue aplicado vía foliar antes de floración y de 42,4 kg aplicado vía foliar en llenado de granos. Con aplicaciones de compuestos de cobalto y molibdeno en forma soluble se presentaron aumentos significativos de rendimientos (56 a 130%) independientes de la fertilización nitrogenada. Especialistas reportaron un incremento promedio del 17,7% en los rindes al aplicar tres aspersiones de formulaciones complejas, con macro y micronutrientes, observando también un incremento de rendimiento por fertilización foliar a bajos niveles de fertilización edáfica.
Las aplicaciones foliares de soluciones de nutrientes se utilizan especialmente cuando la absorción de elementos desde el suelo se encuentra limitada, ya sea afectada por las condiciones edáficas (como el pH, en especial referencia a los micronutrientes; contenido total y calidad de la materia orgánica; actividad microbiana; interacciones entre nutrientes) o de las plantas (factores como sanidad del cultivo, incidencia de plagas o enfermedades que afectan directa o indirectamente la actividad radical).
Actualmente, están disponibles varias marcas comerciales de fertilizantes de aplicación foliar con micronutrimentos simples, mixtos completos e incluso acompañados de macronutrimentos. La aplicación es sencilla, pero se debe tener en cuenta que el pH del agua a utilizar esté alrededor de 6; de no ser así se debe disminuir con productos específicos, y que posean o agregarles coadyuvantes para romper la gota de agua y aumentar la superficie de mojado, mejorando la eficiencia de aplicación y disminuyendo el riesgo de quemado de la hoja. Hay que tener en cuenta que los tejidos más jóvenes y el envés de las hojas absorben mayor cantidad de nutrimentos por tener menos ceras y cutinización. La aplicación debe ser con concentraciones bajas admisibles para cada tipo de nutrimento y formulación adecuada para evitar quemaduras del follaje. Esto hace preferibles las aspersiones fraccionadas en el ciclo del cultivo y la aplicación con pesticidas. En cuanto a la formulación, se deben preferir quelatizados que aumentan la eficiencia de absorción y disminuyen el quemado. En los quelatos hay que tener en cuenta la estabilidad según las condiciones adversas de pH, temperatura y luz. Así, el DTPA resiste sin descomponerse a la radiación solar, el EDDHA y EDDHMA a los pH altos y el lignosulfonato a rangos de pH entre 3 y 9.
En las distintas zonas productoras del NOA, el uso de fertilizantes foliares presenta una cierta difusión por parte de los productores, aunque generalmente no está incluida en la planificación del cultivo. En general, su aplicación está restringida a situaciones puntuales donde se presenta alguna situación que compromete el normal desarrollo del cultivo o que atente contra el logro del rinde esperado. Si bien es correcta la decisión de aplicación en dichas situaciones, existen cuestiones operativas que dificultan la llegada en tiempo óptimo del tratamiento.
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Innovación y Mejoramiento: La Genética en la Fijación de Nitrógeno
Con miles de años de antigüedad, el mejoramiento vegetal es una técnica que, mediante distintos procedimientos de variada complejidad, persigue un objetivo concreto: optimizar la productividad de una especie, potenciando sus cualidades más valoradas, aumentando su resistencia a plagas y a factores climáticos extremos, e incrementando su eficacia en la utilización de recursos. Es el caso de la secuenciación masiva de ácido ribonucleico (ARN), una herramienta que permite saber qué genes se activan en distintos tipos de células, en qué ocasiones y de qué manera lo hacen.
El Estudio del CONICET-UNLP en Poroto Negro
Esta herramienta recientemente le sirvió a un equipo de investigación del Instituto de Biotecnología y Biología Molecular (IBBM, CONICET-UNLP) para identificar pequeños ARN -moléculas que transportan información genética- capaces de modular el establecimiento y la eficiencia de la simbiosis entre la planta de poroto negro (Phaseolus vulgaris) y bacterias fijadoras de nitrógeno. Flavio Blanco, investigador del CONICET en el IBBM y uno de los autores del trabajo, explica: "Los ARNs han surgido en los últimos años como reguladores clave de la expresión o activación génica que controla múltiples procesos. Conocer cuáles intervienen en cada caso permite desarrollar estrategias de mejoramiento, como por ejemplo la aplicación exógena, es decir desde afuera, de ARNs directamente sobre las plantas, que ha permitido superar la resistencia de ciertos grupos a otras tecnologías, como la modificación genética".
Como toda simbiosis, se trata de una asociación íntima de organismos de especies diferentes en la que ambas se benefician mutuamente. Durante el proceso, la bacteria infecta la raíz de la planta y es alojada dentro de un órgano especializado en la fijación de nitrógeno denominado nódulo. "Este mecanismo le permite a la leguminosa obtener una fuente de nitrógeno que pueda ser incorporada en proteínas y ácidos nucleicos, la cual es crucial para su desarrollo y crecimiento."
Según el trabajo de investigación (titulado Differential analysis of host small RNAs identified conserved and new miRNAs that affect nodulation and strain selectivity in the Phaseolus vulgaris- Rhizobium etli symbiosis), el poroto negro es capaz de seleccionar y alojar preferentemente aquellas bacterias que son más eficientes en la formación de nódulos, aumentando así la producción de masa de la planta. En el estudio, los expertos lograron identificar un pequeño ARN que responde específicamente frente a estas bacterias, al que denominaron miR5924. De esta manera, la mayoría de los nódulos son ocupados solo por dichos microorganismos simbióticos.
"Las leguminosas distinguen las bacterias benéficas de las patógenas o perjudiciales, y este reconocimiento involucra señales específicas presentes o producidas por las bacterias disparando una supresión local o parcial de la defensa que permite la entrada de los organismos benéficos." Con respecto a las eventuales aplicaciones que podrían derivar de este hallazgo, los especialistas subrayan que los pequeños ARN han emergido como importantes moduladores del desarrollo y crecimiento de las plantas, y se utilizan para mejorar caracteres agronómicamente importantes tales como la tolerancia frente a la sequía y la resistencia a patógenos.
Blanco subraya: "Las plantas leguminosas son las más importantes para la agricultura en el mundo después de los cereales y, a diferencia de estas últimas, no han recibido tanta atención durante la modernización de las técnicas agrícolas que se dio en el siglo pasado durante la llamada ‘revolución verde’". Y continúa: "Esto significa que hay un enorme potencial de mejoramiento sobre estos vegetales, lo que podría contribuir fuertemente al desarrollo de tecnologías más amigables con el ambiente."
Desafíos en el Cultivo de Poroto y la Fijación de Nitrógeno
En el estudio llevado a cabo junto al CREA San Patricio en la localidad tucumana de Las Cejas, se aplicaron diferentes estrategias de fertilización comparándolas con el testigo sin fertilizar. La Ingeniera Agrónoma Laura Carabaca, Coordinadora de la mesa agrícola de CREA Región NOA y asesora del CREA San Patricio, quien estuvo a cargo del ensayo, destaca: "Gracias a este trabajo que realizamos en conjunto con Yara Argentina y con intercambios de Yara Brasil, la región dio un paso más en la nutrición del cultivo, se presentó en diferentes mesas de debates y generó gran interés entre los productores. En la zona del CREA San Patricio es un cultivo que en los últimos años fue ganando superficie. Anteriormente se realizaba ocasionalmente, por lo que todavía se está aprendiendo. Generalmente, en la región, no se cuenta con una estrategia de fertilización. El poroto fija nitrógeno naturalmente pero no responde muy bien a la inoculación, es por ello que se generó un debate sobre la respuesta a la fertilización del poroto en el grupo. La estrategia que obtuvo el mayor rendimiento consistió en un arrancador, un fertilizante granulado, uno foliar y un bioestimulante. El fertilizante arrancador que se utilizó era uno que contenía nitrógeno, fósforo y potasio, así como zinc, magnesio y azufre, aportando los nutrientes necesarios para que el cultivo se desarrolle correctamente desde el inicio. El fertilizante granulado que se utilizó es fuente de nitrógeno en forma de nitrato de amonio, mientras que el foliar contiene, entre otros nutrientes, un 35% de calcio lo que favorece la retención de flores y cuaje de los granos. Con respecto al bioestimulante, se aplicó de forma preventiva, dado que se conoce que la respuesta a este tipo de formulaciones es mejor cuando se aplica antes de las situaciones estresantes."
La asesora del CREA San Patricio enfatiza que "Los desafíos que tiene este cultivo en la región son muchos, y por eso también es tan interesante; hay que explorar nuevas variedades, encontrar materiales con ciclos más cortos para escapar de las heladas tempranas, investigar sobre la densidad de siembra, y seguir buscando respuesta a las diferentes estrategias de fertilización, sería muy interesante poder repetirlo en diferentes años y en red con muchos productores de la región". Según la Secretaría de Agricultura, Ganadería y Pesca, el cultivo de legumbres se concentra en el centro y norte del país, en tanto que específicamente la producción de porotos secos se ubica principalmente en el noroeste, en las provincias de Salta, Jujuy, Tucumán, Santiago del Estero y norte de Santa Fe. La superficie sembrada es de alrededor de 500.000 hectáreas.
La salinidad es otro factor que puede afectar la eficiencia de la fijación de nitrógeno en leguminosas. "Los rizobios captan el nitrógeno, el cual en parte es incorporado en los compuestos orgánicos de la planta. La planta lo utiliza como nutriente, permitiéndole crecer en suelos pobres en nitrógeno, y por ende, evitar el uso (excesivo) de fertilizantes." En estudios comparativos con leguminosas como soja y arveja, se ha observado el efecto de la salinidad en plantas noduladas y no noduladas, así como en plantas estresadas y no estresadas. "Si bien existen muchos trabajos donde se ve el efecto de la salinidad en plantas y rizobios, no se había indagado en el efecto que tiene la presencia de rizobio a nivel fisiológico en la planta durante la sequía, ni de cómo la respiración mitocondrial influiría en esta respuesta." "Hay ciertas condiciones que permiten suelos más salinos, como aquellos cercanos al agua de mar, y otros donde por efecto de técnicas de fertilización excesivas, permiten la acumulación de estos iones."