En los últimos años se evidencia una creciente preocupación en torno a la actividad agrícola y sus impactos ambientales. Dentro de este esquema, los fertilizantes minerales en base a fosforo (P) y nitrógeno (N) son ampliamente utilizados en el desarrollo de los cultivos, pudiendo generar efectos no deseados en otros compartimentos tales como aguas superficiales y subterráneas, en casos de fugas. El objetivo del trabajo fue analizar las pérdidas anuales de agua, N y P por escurrimiento en tratamientos con distintas secuencias de cultivo bajo siembra directa. El estudio fue realizado en la Estación Experimental de Paraná del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) en parcelas de escurrimiento bajo lluvia natural, en un Argiudol ácuico durante el período 2010-2016 (6 campañas agrícolas). Las secuencias de cultivo evaluadas son: soja continua (S), soja continua con trigo como cultivo de cobertura otoño-invernal (CC-S), maíztrigo/soja (M-T/S) y trigo/soja (T/S). Los resultados muestran que los tratamientos con monocultivo de soja, aun con CC invernal, presentan las mayores pérdidas anuales de agua por escurrimiento (el agua que pierde anualmente el monocultivo de soja duplicó el agua que escurre en la rotación M-T/S). Las concentraciones, tanto de N y P, presentan comportamientos diferentes entre T/S y CC-S respecto a S, sin evidencias de correlación entre las concentraciones de N y P y las dosis de fertilización. Por último, las cantidades perdidas de N y de P están altamente correlacionas (r=0,89), y cada una de ellas depende del volumen escurrido, presentando la rotación M-T/S los menores valores. El trabajo aquí presentado aporta datos sobre la dinámica de pérdida de agua y nutrientes en distintas secuencias de cultivo y genera información útil para evaluar sus impactos sobre los ambientes circundantes.
INTRODUCCIÓN
La intensificación productiva de las últimas décadas en la agricultura se caracteriza por el uso de variedades de cultivos de alto rendimiento, fertilizantes, plaguicidas, riego y mecanización. En torno a ello, las preocupaciones se centran en las consecuencias ambientales y de sostenibilidad a largo plazo de la intensificación de los sistemas agrícolas, tanto a escala local, regional y global (Matson et al. 1997). El fósforo (P) y el nitrógeno (N) son nutrientes limitantes para el desarrollo de los cultivos, por ello se complementan con fertilizantes minerales (Hart et al. 2004). En efecto, los agroquímicos de mayor volumen de uso en Argentina son los fertilizantes nitrogenados y fosforados. Si bien el destino de los nutrientes aportados al sistema se orienta a mejorar la productividad de los cultivos, su transporte desde el suelo hacia otros compartimentos ambientales puede generar efectos no deseados tales como eutrofización, pérdida de biodiversidad en ecosistemas acuáticos y la contaminación de aguas superficiales y subterráneas (Portela et al., 2006). Las distintas sucesiones de cultivos bajo siembra directa afectan no sólo la cantidad y calidad de residuos de cultivos que se incorporan al suelo, sino también la distribución y el tipo de sistemas radicales que intervienen directamente en la agregación y la estabilidad edáficas, la capacidad de retención de agua y la protección de la superficie del suelo a la erosión (Domzal, et al., 1991). Estudios recienten muestran que diferentes secuencias de cultivos imprimen características en el estado estructural del suelo que condicionan el ingreso de agua (Sasal et al, 2017). Por otro lado, diferentes cultivos con distintas necesidades nutricionales conllevan distintas dosis y momentos de fertilización.
A mediados de la década del 60, algunas Estaciones Experimentales del INTA comenzaron estudios de erosión hídrica en parcelas de campo. En la Estación Experimental de Paraná, en 1971, se construyeron parcelas para la medición de escurrimiento y pérdidas de suelo de acuerdo con la metodología propuesta por el Servicio de Conservación de Suelos de USA y la FAO (Ledesma y Paparotti, 1990; Nani y Paparotti, 1993; Rojas y Conde, 1985; Rojas y Saluso, 1993). Estas parcelas permiten el control de los ingresos de agua de las lluvias y la medición de los excedentes hídricos por escurrimiento. Utilizando este dispositivo experimental, el objetivo del trabajo fue analizar las pérdidas anuales de agua, N y P por escurrimiento con distintas secuencias de cultivo bajo SD en un período de 6 años.
MATERIALES Y MÉTODOS
Ensayo a campo
El estudio fue realizado en la Estación Experimental de Paraná del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) de la provincia de Entre Ríos (31º 51´ S y 60º 31´ W) en parcelas de escurrimiento bajo lluvia natural con diferentes secuencias de cultivo (Figura 1) durante el período 2010-2016 (6 campañas agrícolas). La región tiene clima subhúmedo (lluvia anual ≈1000 mm) templado (temperatura anual ≈18,3ºC). Las temperaturas del invierno raramente son inferiores a 0ºC. El suelo predominante es Argiudol ácuico fino, illitico, térmico (US Soil Taxonomy) de la Serie Tezanos Pinto (Luvic Phaeozem, WRB). La textura del horizonte A (17 cm) es franco limosa con 270 y 660 g Kg-1 de arcilla y limo, respectivamente (Plan Mapa de Suelos, 1998).
Las parcelas presentan dimensiones de 4 m de frente y 25 m de largo (100 m2 ) con una pendiente natural de 3,5%. Las parcelas fueron laboreadas en forma convencional durante 30 años y desde fines de la década del 90 se implementó siembra directa (SD). En 2006 se establecieron cuatro tratamientos con 3 repeticiones cada uno: monocultivo de soja (S), soja continua con trigo como cultivo de cobertura otoño-invernal (CC-S), maíz-trigo/soja (M-T/S) y trigo/soja (T/S), contando de esta manera con 12 años de antigüedad al momento de la evaluación. En la tabla 1 se presentan las aplicaciones de fertilizantes para cada tratamiento. Cabe aclarar que la fertilización con P se realiza en todos los casos al momento de la siembra, mientras que las aplicaciones de N se realizan en dos momentos. Las rotaciones CC-S y T/S se fertilizan en la siembra del trigo (s) y en macollaje (m), y para el caso de la fase maíz al momento de la siembra y en estado v5/v6.
Las parcelas fueron construidas con bordes laterales de mampostería y con la pared de fondo desmontable (estructura de hierro y chapa de zinc) para facilitar el ingreso de la maquinaria. Cada una posee un embudo con tubo colector de mampostería de 110 mm de diámetro que desemboca en dos piletas receptoras de escurrimientos de mampostería de 450 y 1000 L. La segunda pileta capta 1/7 del escurrimiento excedente de la primera.
El diseño del ensayo es completamente aleatorizado con 3 repeticiones por tratamiento (secuencias). El modelo estadístico aplicado para analizar escurrimiento y concentraciones y cantidad de N y P fue modelo mixto con las secuencias como variable fija y considerando su heteroscedasticidad. Se realizaron regresiones lineales simples entre concentraciones de N y P, volumen escurrido y dosis de fertilización.
Determinaciones a campo y en laboratorio
Después de cada evento de lluvia que generó escurrimiento, se midió su volumen y se extrajo una muestra, a la cual se le determinó la concentración de nitrato y fósforo disuelto. La cantidad de N y P (kg ha-1 ) en agua de drenaje y/o escurrimiento se calculó como el producto del volumen escurrido por la concentración medida en el agua de escurrimiento del mismo evento. Cabe aclarar que no en todos los eventos de escurrimiento fueron determinados N y P, por lo que su cantidad fue calculada en función de la concentración y volúmenes escurridos en aquellos eventos en los que sí se determinaron estos parámetros. Se analizaron datos de las campañas desde 2010 a 2016. Este período tuvo una precipitación promedio anual de 1094 mm. En la tabla 2 se presentan los valores de precipitaciones anuales registrados en el Observatorio Agrometeorológico de la Estación Experimental Paraná, situado a 200 m de las parcelas.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El estudio del ingreso y del movimiento del agua en el suelo bajo lluvia natural está condicionado por la variabilidad de las precipitaciones. Un total de 13, 19, 26, 15, 27 y 23 eventos de escurrimiento fueron registrados en las campañas 2010-11, 2011-12, 2012-13, 2013-14, 2014-15 y 2015-16, respectivamente. Las dos primeras campañas tuvieron precipitaciones inferiores al promedio histórico anual (1095 mm acumulados) y las restantes campañas lo superaron (Tabla 2). Los valores medios anuales de escurrimiento de las 6 campañas analizadas muestran diferencias entre las secuencias de cultivo, siendo M-T/S y T/S los tratamientos que presentan menores pérdidas de agua (Tabla 3). Relevamientos previos, con menor número de campañas analizadas y menos tiempo desde su implementación no habían registrado estas diferencias (Sasal et al 2015). Los tratamientos con monocultivo de soja, aun con CC invernal, presentan las mayores pérdidas anuales de agua por escurrimiento. El agua que pierde anualmente el monocultivo de soja duplicó el agua que escurre en la rotación M-T/S. En consonancia, Darder et al (2016) registraron pérdidas de agua en monocultivo de soja que superan el doble respecto a las secuencias de cultivo M-T/S en la cuenca alta del arroyo Pergamino.
Cuando se analizan las concentraciones de nutrientes, se encuentran también diferencias significativas. Para el caso del N (mg l-1 ), T/S y CC-S presentaron las mayores concentraciones medias anuales diferenciándose de S. Estas concentraciones de N en agua de escurrimiento fueron superiores al nivel guía de eutrofización (1,5 mg l-1 ) para T/S y CC-S e inferiores al umbral de agua para bebida (10 mg l-1 ). La menor concentración en S podría deberse a la ausencia de fertilización nitrogenada. Sin embargo, no hubo correlación entre las concentraciones de N y la dosis de fertilización.
Las concentraciones de P (mg l-1 ) en agua de escurrimiento reflejan un comportamiento similar a N, con diferencias entre T/S y CC-S respecto a S. Los valores fueron superiores al umbral de eutrofización (0,075 mg l-1 ) e inferiores al umbral para bebida (10 mg l-1 ) (Marchetti y Verna, 1992, Subsecretaria de Recursos Hídricos de la Nación, 2003) en todas las secuencias analizadas. Al igual que en el caso del N, tampoco hubo correlación entre las concentraciones de P y la dosis de fertilización. La cantidad de N (kg ha-1 ) media anual perdida durante el período de estudio presenta los menores valores para la secuencia M-T/S, los mayores para CC-S y valores intermedios para T/S y S continua.
En el caso de P (kg ha-1 ) también el menor valor es para M-T/S (sin diferencias significativas respecto de T/S y S monocultivo), con un comportamiento diferente respecto de CC-S. Si bien las concentraciones de P y N no están asociadas, las cantidades perdidas de N y de P están altamente correlacionas (r=0,89), y cada una de ellas depende del volumen escurrido (Figura 3). El volumen escurrido explica el 58% de la pérdida de N y el 81% de la pérdida de P. Esta mayor asociación del P puede explicarse por la preferencia de este elemento a ser transportado por el escurrimiento superficial y erosión de partículas de suelo (Matson et al. 1997).
En general, cualquier monocultivo es excluido como buena práctica agrícola ya que la simplificación que impone al agrosistema impacta sobre la sustentabilidad en el largo plazo. En particular, el monocultivo de soja o su elevada frecuencia en la rotación generan balances negativos de carbono y nutrientes debido a la rápida velocidad de reciclado de sus residuos con baja relación C:N que conduce a la degradación del suelo (Caviglia & Andrade, 2010). Resultados de ensayos de largo plazo con alta frecuencia de soja confirman la reducción de los contenidos de C, N y P en el suelo (Studdert & Echeverria, 2000; Alvarez, 2001; Satorre, 2005; Barbagelatta & Melchiori, 2007; Salvagiotti et al 2008; Andriulo et al. 2008). Además, las secuencias de cultivo con alta frecuencia de soja son ineficientes en la captura de otros recursos como la radiación y/o el agua debido a que el suelo permanece con largos períodos de barbecho (Caviglia & Andrade, 2010). Estos períodos sin cultivos y con baja cobertura de residuos en superficie contribuyen a tener pérdidas de agua por escurrimiento y en consecuencia a agudizar el desbalance de nutrientes y constituir potencial fuente de contaminación de sistemas acuáticos. La investigación de la dinámica de nutrientes y de fracciones contaminantes en los ecosistemas bajo producción agrícola es compleja, a través de un dispositivo experimental como las parcelas de escurrimiento se obtiene información extrapolable a lotes con escorrentía laminar, pero sus dimensiones y su longitud impiden la evaluación de otros procesos como el encauzamiento en surcos o cárcavas. En este sentido, es necesario profundizar los estudios y explorar otras variables a escala de cuenca.
CONCLUSIONES
Este trabajo aporta datos medidos durante seis años del efecto de la práctica de rotación de cultivos sobre la dinámica del agua y los nutrientes N y P. El monocultivo de soja, aun con implantación de CC durante el invierno, duplica la perdida de agua por escurrimiento respecto a la rotación M-T/S. Además del impacto sobre la producción y la conservación del suelo, incrementos en los volúmenes escurridos generan arrastre de N y P que pueden alterar la calidad de cursos de agua superficiales. En consecuencia, la implementación de secuencias de cultivos más diversificadas puede mitigar impactos ambientales por el uso agropecuario.
Fuente: INTA