EFICIENCIA DEL USO DEL FÓSFORO DE LA ROCA FOSFÓRICA POR CULTIVARES DE MAÍZ

Ricardo Ramírez

Ricardo Ramírez. Ph.D., Purdue University, EEUU. Investigador V, (jubilado), Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIA-CENIAP). Profesor Asociado, Facultad de Agronomía, Universidad Central de Venezuela, Maracay, Venezuela. Dirección: Apartado Postal 319, Maracay, Venezuela. e-mail: ricardopau@intercable.net.ve

Resumen

Los suelos ácidos de Venezuela se caracterizan por su baja fertilidad. Para obtener rendimientos económicamente aceptables, en estos suelos es necesario aplicar especialmente N, P y cal agrícola. El objetivo de este trabajo fue evaluar la eficiencia del uso del P de la roca fosfórica (RF) por dos variedades de maíz: Sikuani (Sk) y Agua Blanca (AB), y un híbrido (PB8), en un experimento en potes con un suelo ácido pobre en P. Los fertilizantes usados fueron RF y superfosfato triple (SFT), en dosis de 0, 40 y 100mg P·kg^-1 de suelo. La variedad Sk, tolerante a la toxicidad de Al, fue más eficiente en la producción de materia seca, longitud radical, absorción de P y disolución de la RF en el suelo que AB y PB8, no tolerantes a la toxicidad de Al. El mejor comportamiento de Sk es una indicación de que los materiales tolerantes al Al son más eficientes en el uso del P de la RF. Las diferencias entre los genotipos para usar el P de la RF pudo ser explicado, en parte, por las variaciones de la longitud radical (LR).

Summary

Acidic soils in Venezuela are characterized by low fertility, requiring the application of P, N and lime to produce acceptable crops. This study was conducted to evaluate the efficiency of two corn varieties, Sikuani (Sk) and Agua Blanca (AB) and one hybrid (PB8) in using P from phosphate rock (PR). A pot experiment was set up using a soil low in P and pH of 4.4. Triple super phosphate (TSP) and PR were the P sources, at rates of 0, 40 and 100mg P·kg^-1 of soil. Aluminum tolerant Sk resulted more efficient in dry matter production, P uptake, root length (RL) and PR dissolution in the soil than AB and PB8 cultivars, which are not tolerant to Al. The good response of Sk to PR indicates that Al tolerant corn cultivars are more efficient in using P from PR. RL appears to be a good estimator of corn P efficiency.

Resumo

Os solos ácidos da Venezuela se caracterizam por sua baixa fertilidade. Para obter rendimentos economicamente aceitáveis nestes solos é necessário aplicar especialmente N, P e cal agrícola. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do uso do P da rocha fosfórica (RF) por duas variedades de milho: Sikuani (Sk) e Água Branca (AB), e um híbrido (PB8), em um experimento em potes com um solo ácido pobre em P. Os fertilizantes usados foram RF e super fosfato triplo (SFT), em doses de 0, 40 e 100mg P·kg^-1 de solo. A variedade Sk, tolerante a toxicidade de Al, foi mais eficiente na produção de matéria seca, longitude radical, absorção de P e dissolução da RF no solo que AB e PB8, não tolerantes à toxicidade de Al. O melhor comportamento de Sk é uma indicação de que os materiais tolerantes al Al são mais eficientes no uso do P da RF. As diferenças entre os genótipos para usar o P da RF pode ser explicado, em parte, pelas variações da longitude radical (LR).

PALABRAS CLAVE / Fósforo Absorbido / Longitud Radica / Zea mays L. /

Recibido: 05/05/2005. Modificado: 14/11/2005. Aceptado: 15/11/2005.

Introducción

Los suelos ácidos de los llanos venezolanos se caracterizan, principalmente, por su baja disponibilidad de P, N y Ca. Los cultivos anuales, como maíz y sorgo, requieren de aplicaciones considerables de fertilizantes y encalado para producir rendimientos de acuerdo con el potencial genético de los cultivares actualmente en el mercado. Estos requerimientos de fertilizantes se traducen en incrementos de los costos de producción; por esta razón es importante probar otras fuentes de nutrientes, como es el caso de la roca fosfórica (RF) junto con materiales genéticos adaptados a las condiciones de acidez de los suelos.

La RF como fertilizante fosfatado, de baja o mediana solubilidad dependiendo de su composición, se considera una fuente de P más económica para los suelos ácidos (Khasawneh y Doll, 1978; Hammond et al., 1986; Casanova, 1993; Chien y Menon, 1995; Chien et al., 1995); sin embargo, la RF no parece ser muy efectiva en cultivos de ciclo corto. Chien, et al. (1987a) encontraron que los rendimientos de maíz fertilizado con RF de Carolina del Norte, EEUU, fueron significativamente más bajos que los correspondientes a la fertilización con una fuente soluble como el superfosfato triple (SFT). Este comportamiento puede ser debido a que el proceso de liberación del P de la RF es lento (Allen et al., 1995); por esta razón muchas investigaciones han sido orientadas a incrementar la solubilidad de la RF en el suelo en períodos cortos, por medio de la acidulación o de la compactación de la RF con fosfatos solubles (Hammond et al., 1986; Chien et al., 1987b; Menon y Chien, 1990; Pérez y Díaz, 1994; Mnkeni et al., 2000).

Debido a la lenta solubilidad de la RF en el suelo, ésta es más apropiada como fuente de P para cultivos de ciclo largo, como es el caso de las plantas forrajeras, las cuales pueden aprovechar con ventaja el efecto residual del P de la RF en un período de tiempo más largo.

Para mejorar la liberación del P disponible de la RF en el suelo y poder cubrir las necesidades de los cultivos de ciclo corto, es necesario recurrir a materiales genéticos con capacidad para mejorar las solubilización de la RF y liberar el P disponible (Baker, 1976).

Ramírez y López (2000) encontraron que los materiales genéticos de sorgo tolerantes a la acidez del suelo fueron más eficientes en el uso del P de la RF aplicada al suelo que los materiales no tolerantes. La mejor capacidad de uso del P del suelo podría estar relacionada con algunas características morfológicas del sistema radical; diferencias en absorción de P por distintas especies han sido imputadas a variaciones en longitud, superficie y radio radical (Gahoonia et al., 1997; Foshe et al., 1991; Zoysa et al., 1998).

Las diferencias en absorción de P por las diferentes especies vegetales pueden también estar relacionadas con la capacidad de la planta para modificar el pH de la rizósfera, por medio de diferentes mecanismos como la liberación de protones, que la acidifican (Aguilar y Van Diest, 1981; Zoysa et al., 1998). Las plantas con mayor capacidad para absorber nutrientes catiónicos, como el Ca, pueden acidificar la rizósfera y solubilizar la RF liberando el P disponible (Bekelele et al., 1983). Finalmente, la producción de ácidos orgánicos de bajo peso molecular, exudados por la raíz, es otro mecanismo de acidificación de la rizósfera que contribuye con la solubilización de la RF (Hoffland et al., 1989; Li et al., 2002).

El objetivo del presente trabajo fue estudiar el comportamiento de tres cultivares de maíz, con diferente tolerancia al aluminio, en un suelo ácido usando roca fosfórica como fuente de P.

Materiales y Métodos

El suelo usado en el experimento correspondió a un caolinítico, fino isohipertérmico plintic paleustult, muestreado (0-15cm) en Santa María de Ipire, estado Guárico, Venezuela. El suelo se secó al aire y se tamizó con un cedazo de 3mm. El análisis del suelo mostró un pH de 4,4 (1:2,5 suelo:agua); el P determinado por Olsen fue de 4mg·kg^-1; Ca por Morgan de 42mg·kg^-1; Al extraído con KCl, 3,7cmol·kg^-1; la materia orgánica por Walkley and Black, 0,99%; y la capacidad de intercambio catiónica efectiva, 8,9cmol·kg^-1.

Los fertilizantes usados fueron RF de Riecito considerada de mediana a alta solubilidad (25% P₂O₅ y 38% CaO) finamente molida (<1,5mm) y SFT (46% P₂O₅) granulado (<1,5mm). Las dosis de P aplicadas al suelo fueron de 0, 40 y 100mg·kg^-1 (P0, RF40, RF100, SFT40 y SFT100). Además, se hizo una aplicación general de 200mg·kg^-1de N como urea y de 200mg·kg^-1 de K como sulfato de potasio.

En el experimento se usaron tres cultivares de maíz, las variedades Sikuani (Sk) y Agua Blanca (AB) y el híbrido PB8. La variedad Sk fue mejorada por el CIMMYT (México) en suelos ácidos y es considerada tolerante a la toxicidad del Al. AB y PB8 son cultivares locales mejorados en suelos calcáreos, por consiguiente pueden considerarse no tolerantes a la toxicidad del Al.

Se pesaron 3kg de suelo seco por cada unidad experimental; el suelo de cada una de ellos se mezcló con el fertilizante del tratamiento respectivo y luego se depositó en un pote plástico de 4 litros. En cada pote se sembraron cuatro semillas del cultivar correspondiente y se agregó agua desmineralizada hasta alcanzar el 80% de la capacidad de retención de humedad disponible del suelo. Durante el período del experimento la humedad del suelo se mantuvo entre 30 y 85%. Los potes se colocaron en un invernadero, siguiendo el arreglo de un diseño factorial completamente aleatorizado con cuatro repeticiones. La temperatura del invernadero varió entre 20 y 33ºC con un promedio de 26ºC.

Cuando las plantas tenían dos hojas liguladas se hizo el entresaque, dejando dos plantas por pote. A los 35 días después de la siembra se cosecharon las plantas cortando el vástago a 1cm por encima de la superficie del suelo, el material vegetal se lavó con agua desmineralizada y se secó a 70ºC por 48h. El material vegetal seco de las dos plantas se pesó y se molió usando un tamiz de 1mm. El tejido vegetal fue digerido con una mezcla de H₂SO₄ concentrado y H₂O₂ (Thomas et al., 1967) usando un bloque de Al. En los extractos obtenidos se determinó P por colorimetría (Wolf, 1982).

Después de la cosecha se tomaron muestras de suelo a 2cm. de la base de las plantas, con un tubo de 1,5cm de diámetro interno, desde la superficie del pote hasta la base del mismo. Se usaron dos muestras para determinar el P residual en el suelo y una muestra para medir la longitud radical (LR). Para ello la muestra de suelo se lavó con agua corriente usando tamices de 2, 1 y 0,5mm. Las raíces lavadas se conservaron en una solución de alcohol 80% en frascos de vidrio, hasta el momento en que se midió la LR siguiendo el método reseñado por Tennant (1975).

El P absorbido, así como el P residual en el suelo de cada tratamiento, fue calculado restando del correspondiente tratamiento la cantidad de P del testigo (P0).

Los análisis estadísticos, ANOVA y comparación de medias se hicieron con el paquete Statistix 7. En los análisis no se tomaron en cuenta los datos obtenidos con el tratamiento de P0 por las grandes diferencias encontradas con los tratamientos fertilizados. La magnitud de éstas diferencias son debidas a la pobreza del suelo en P disponible.

Resultados y Discusión

El análisis de la varianza de los datos mostró un efecto significativo de los cultivares y de la fertilización fosfatada sobre la materia seca (MS), fósforo absorbido (PAb) y longitud radical (LR). La interacción cultivar-fertilizante fue significativa para MS y PAb, lo que revela que el comportamiento de ambas variables no es independiente sino que el comportamiento de los cultivares esta íntimamente relacionado con las dosis y fuentes de P usadas como fertilizantes.

El promedio de MS producida por la variedad tolerante Sk fue significativamente mayor que la MS correspondiente al híbrido PB8 y a la variedad AB (Tabla I); el incremento de MS de Sk respecto a PB8 y AB fue de 36,52%. El comportamiento de la MS de Sk, en los tratamientos de dosis bajas de P y en SFT100, fue consistentemente superior al de los otros dos cultivares; sin embargo, no se encontraron diferencias entre cultivares cuando se aplicó RF100. La mejor respuesta de Sk en la formación de MS sugiere que es más eficiente que los otros dos cultivares en condiciones de baja disponibilidad de P en el suelo. Este comportamiento de Sk pudo deberse a que fue seleccionado en suelos ácidos de baja disponibilidad de P, aún cuando dichos suelos posiblemente fueron fertilizados.

La absorción promedio de P (mg por pote) para cultivares mostró una tendencia similar a la encontrada con la MS (Tabla II); en términos de porcentaje el PAb por Sk fue 42,4% mayor que el promedio de PB8 y AB. Este comportamiento fue consistente en todos los tratamientos de fertilizante fosfatado, la mayor absorción de P correspondió a la mayor dosis de P y la menor absorción a RF40.

En promedio, los niveles más altos de PAb se encontraron con las aplicaciones más altas de P al suelo (SFT100 y RF100), como era esperado, independientemente del grado de solubilidad de las fuentes de P usadas. El nivel más bajo de P absorbido correspondió a la dosis más baja de RF.

La LR promedio de Sk resultó ser estadísticamente superior a las correspondientes a PB8 y AB (Tabla III). El incremento de la LR de Sk, en relación al promedio de la LR de PB8 y AB, fue de 32,37%. Este comportamiento es una clara demostración de la capacidad de Sk para formar raíces más largas en suelos ácidos y en presencia de Al y, posiblemente, con una correspondiente mayor superficie de absorción que le permitió extraer una mayor cantidad de P del suelo.

Diferentes autores han atribuido las diferencias en la reducción de la cantidad de P en la rizósfera a la capacidad de absorción por la planta y especialmente a características de las raíces, tales como longitud, superficie, diámetro radical y abundancia de pelos absorbentes. Nielsen y Barber (1978) trabajando con híbridos simples de maíz, en condiciones de campo, encontraron que las diferencias en la absorción de P entre los materiales genéticos estaban influenciadas por las características de los sistemas radicales. En el caso de la avena las diferencias en P absorbido han sido relacionadas con los cambios encontrados en la LR de las variedades (Gahoonia y Nielsen, 1997). En otros casos, como en trigo y avena, se ha relacionado la absorción de P a la variación en el número de los pelos radicales, especialmente en suelos pobres en P (Gahoonia, et al., 1997).

Una evidencia de la relación entre la LR y el PAb es la correlación encontrada entre estos dos factores (r= 0,68). Los datos del presente trabajo concuerdan con los encontrados por Gahoonia y Nielsen (1997) quienes señalaron que la longitud, superficie radical y el número de pelos absorbentes correlacionaron significativamente con la cantidad de P extraído de la rizósfera, correlación que fue mayor para el suelo bajo en P disponible en comparación con el suelo alto en P disponible.

En la medida que la LR fue mayor se incrementó el PAb y la formación de MS (Tablas I, II, III). Este comportamiento es una prueba de que existe una alta relación entre estos factores, como se evidencia por las correlaciones significativas encontradas entre LR y MS (r= 0,70), y entre PAb y MS (r= 0,93).

La absorción de P por la planta está en relación con el P disponible en el suelo. El SFT es una fuente de P soluble, de manera que el P esta rápidamente disponible para la planta, mientras que la lenta solubilidad de la RF en el suelo es una limitante para el uso eficiente de esta fuente de P por las especies vegetales. Dicha disolución depende de varios factores como la acidez del suelo (Choudhary y Mishra, 1980) y características del sistema radical de la planta (Dinnkelaker, 1995; Gahoonia, et al., 1997).

En la medida que un cultivar tenga más desarrollada su capacidad de acidificación de la rizósfera estará en mayor capacidad de disolver fuentes de P poco solubles como la RF. Una forma de evaluar la capacidad de un cultivar para solubilizar la RF en el suelo es mediante el cálculo de la disolución aparente (DAR; Ramírez, et al., 2001), sumando el P residual disponible en el suelo al momento de la cosecha con el PAb por la planta y restando luego el correspondiente al P encontrado en el suelo y en la planta del tratamiento testigo (P0)

La DAR por los tres cultivares se muestra en la Figura 1, apreciándose que la mayor contribución al DAR corresponde al PAb. La variedad Sk mostró los valores más altos de DAR en comparación con los otros dos cultiv ares, no tolerantes al Al en ambos niveles de fertilización. Este comportamiento puede estar relacionado con la mayor capacidad de Sk para formar raíces y sus efectos sobre la RF. Zoysa et al. (1998), trabajando con tres especies de plantas, sugirieron que la acidificación de la rizósfera puede contribuir a una mayor solubilización de la RF en el suelo; debido a la liberación de H⁺ en la rizósfera, parte de éstos protones son consumidos en el proceso de solubilización de la RF. Usando líneas de maíz, Ramírez et al. (2001) encontraron una alta correlación entre la superficie radical de siete líneas de maíz y el PAb.

La mejor eficiencia de conversión del PAb en MS puede ser visualizada con la relación de PAb:MS (mg:g). Sk resultó ser más eficiente en convertir el PAb en MS que el híbrido PB8 o la variedad AB (Figura 2) con ambas fuentes de P. A niveles altos de fertilización fosfatada Sk resultó ligeramente más eficiente en la relación PAb:MS que a niveles bajos. Estos datos sugieren la posible ventaja del mejoramiento genético dirigido a formar materiales especializados en crecer en suelo ácidos y pobres en P. Esto confirma lo encontrado por Ramírez et al. (2001), que los materiales adaptados a las condiciones de acidez de los suelos son capaces de usar con más eficiencia el P de la RF. Por su parte Schenk y Barber (1979), trabajando con genotipos de maíz, encontraron una alta relación entre algunas características de los sistemas radicales y la absorción de P, y han sugerido que es posible desarrollar genotipos de maíz más eficientes en su capacidad de absorber el P del suelo.

El mejor comportamiento de la variedad Sikuani (tolerante al Al) frente al híbrido PB8 y a la variedad Agua Blanca (no tolerantes al Al) en cuanto a su capacidad para producir raíces de mayor longitud, solubilizar la RF, absorber el P liberado de la RF y producir mayor cantidad de MS, es una clara indicación de las ventajas de este material genético para usar RF en suelos ácidos. Las diferencias entre estos genotipos para utilizar el P de la RF pueden ser explicadas parcialmente por las variaciones en la LR, lo que sugiere que podrían desarrollarse cultivares más eficientes en el uso del P de la RF en suelo ácidos, usando como indicadores algunas características del sistema radical en el proceso de mejoramiento genético.

AGRADECIMIENTOS

El presente trabajo fue financiado por el Fondo Nacional para la Ciencia, Tecnología e Innovación (FONACIT) y el Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIA) de Venezuela.

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