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Un caso de estudio para entender el impacto económico de la tecnología
Agustín Pagani, PhD – Clarion
El autor es docente, investigador independiente y director del Laboratorio Clarion.
El maíz es un cultivo muy eficiente en la producción de biomasa y grano, pero de alta sensibilidad a las variaciones en la oferta de recursos ambientales y al agregado de insumos. Estas características lo vuelven muy atractivo para la incorporación de tecnología (genética, nutrición, calidad de implantación, sanidad, entre otros), ya que su impacto sobre la productividad y rentabilidad es, generalmente, de gran magnitud. En este sentido, las tecnologías englobadas en el concepto de agricultura de precisión que permiten, entre otras cosas, separar áreas dentro de los lotes con diferente potencial productivo, encuentran en el maíz un cultivo especial para mostrar sus aptitudes.
En este artículo se presenta un ejemplo real de manejo sitio-específico de insumos en un lote de 40 has sembrado con maíz en el partido de 9 de Julio (centro oeste de Buenos Aires) durante la campaña 24-25. El objetivo, más allá de este ejemplo puntual, es demostrar cómo el manejo variable de tres insumos claves para el cultivo: la densidad de siembra, el fósforo (P) y el nitrógeno (N) puede lograr mejorar los índices productivos, económicos y (de alguna manera) ambientales de la agricultura respecto a planteos de manejo uniforme que ignoran la variabilidad espacial de los lotes de producción.
Caracterización ambiental
El término caracterización ambiental se emplea para referirse al conjunto de relevamientos, mediciones y análisis sitio-específicos para estudiar como algunos atributos edáficos, topográficos y productivos se distribuyen dentro de un campo. Existen numerosas herramientas de caracterización ambiental que varían en su origen, nivel de complejidad y resolución espacial. Algunas se enfocan en determinar las propiedades del suelo y las características del paisaje mediante diferentes metodologías y otras se centran en el cultivo, estimando su rendimiento y/o vigor de la cobertura vegetal.
En el Lote 3 del establecimiento San Lorenzo, ubicado sobre la RN5 frente a la localidad de French, partido de 9 de julio, se realizó un relevamiento topográfico con un GPS de alta precisión (RTK de doble frecuencia), un mapa de conductividad eléctrica aparente (ECa, como indicador de variabilidad espacial en la textura del suelo y la salinidad/alcalinidad) a través de un sensor de contacto (Veris 3100), un muestreo de suelo en grilla para analizar determinados nutrientes y propiedades edáficas (1 muestra compuesta por 10 submuestras cada 1 ha) y un análisis de productividad agrícola mediante el estudio de múltiples mapas de rendimiento e índices de vegetación provenientes de imágenes satelitales de varias campañas (Figura 1).
Luego de realizado el relevamiento se observó que el lote presentaba una marcada variabilidad en la topografía y en la pendiente (diferencia mayor a 3 m entre el punto más bajo y más alto del lote), heterogeneidad en la textura del suelo (indirectamente determinada mediante la ECa), así como también variabilidad espacial en el contenido de materia orgánica (MO). La disponibilidad de fósforo (P-Bray1) también mostró alta variabilidad espacial, oscilando entre valores muy altos (> 30 ppm) a severa deficiencia (< 7 ppm, Figura 1). El contenido de nitrógeno inicial (N-nitrato medido al momento de la siembra a 60 cm de profundidad) también mostró cierto nivel de heterogeneidad espacial, asociado parcialmente a las variables edáficas y topográficas relevadas (valores en general mayores en los bajos de textura más fina y menores en las lomas arenosas). Estas características sugerían a priori que este lote sería un muy buen candidato a beneficiarse del manejo sitio-específico del cultivo mediante la siembra y fertilización con dosis variable.
En la Figura 2 se muestra la relación del rendimiento del cultivo de maíz con la elevación del terreno y la ECa superficial (30cm) y profunda (90cm). La relación entre el rendimiento y la topografía mostró una forma de campana, con un rango de elevación intermedio coincidente con los rendimientos más altos, por encima y por debajo del cual se observan disminuciones en la productividad, por razones presumiblemente diferentes. En el rango de mayor elevación, la relación con el rendimiento fue negativa debido principalmente a la menor disponibilidad hídrica del suelo a medida que aumenta la elevación del terreno. Esta asociación se invirtió en las áreas de menor elevación, donde los rendimientos tendieron a bajar a medida que disminuyó la elevación del terreno (áreas sujetas a encharcamiento y anoxia radical).
Por su parte, la ECa tanto superficial (30cm) como profunda (60cm), fue un indicador complementario a la elevación para explicar las variaciones del rendimiento a nivel intra-lote. Al igual que para la elevación, la relación entre el rendimiento de los cultivos y la ECa presentó una forma de tipo óptima, identificándose un rango consistente con máximos valores de productividad (superior a 12 ton/ha) por encima y por debajo del cual el rendimiento disminuyó. Este ejercicio pretende resaltar la importancia de entender cuantitativamente la relación entre la variabilidad edafotopográfica de los lotes y la productividad de los cultivos como un primer paso para la delineación de zonas relativamente homogéneas dentro del lote que se manejaran de forma diferencial, siempre y cuando el nivel de variabilidad lo justifique.
Figura 1. Mapas de elevación, conductividad eléctrica aparente subsuperficial (ECa 90cm), materia orgánica, fósforo disponible (P-Bray1), nitrógeno (N) como nitrato, prescripciones de densidad y fertilización fosforada y nitrogenada y mapa de rendimiento del cultivo de maíz en la campaña 24/25 en el Lote 3 del establecimiento San Lorenzo, partido de 9 de Julio, Bs. As.
Figura 2. Rendimiento de maíz en función de la elevación del terreno y la conductividad eléctrica aparente (ECa) superficial (30cm) y profunda (90cm) dentro del lote.
Fósforo
Los muestreos de suelo densos en grilla han demostrado ser muy efectivos para representar de manera satisfactoria la distribución espacial de la disponibilidad de nutrientes y otras propiedades edáficas. Estos se basan en subdividir el lote en cuadrículas regulares que luego serán muestreadas y analizadas en forma independiente para posibilitar interpolaciones y otros análisis geoestadísticos. En este lote se observó que, si bien la mayor proporción del área estaba representada por una disponibilidad de P baja o muy baja (59%), donde la probabilidad y magnitud de la respuesta a la fertilización es alta o muy alta, respectivamente, también se encontraron áreas en el rango óptimo (21%) o incluso alto (20%), donde una menor dosis de fertilizante fosforado era requerida (Figura 1).
En base a esta información, se delinearon zonas de manejo de P mediante la interpolación del mapa proveniente del muestreo de suelo en grilla y se aplicó super fosfato triple al voleo, previo a la siembra del cultivo con una dosis que varió entre 0 y 200 kg/ha, dependiendo del nivel de P inicial en el suelo.
Esta fertilización variable persiguió dos objetivos: por un lado, evitar dosis insuficientes para maximizar el rendimiento del cultivo y el retorno económico a la fertilización en las áreas dentro del lote de severa deficiencia y a su vez, evitar sobrefertilizaciones en las zonas del lote de mayor disponibilidad inicial de P, donde la respuesta a la fertilización es poco probable y no se justifica económicamente. Complementariamente, si este tipo de aplicaciones se mantiene en el tiempo, pueden lograrse paulatinas reducciones en la variabilidad espacial de la fertilidad fosforada, lo que contribuye a una mejora en el ambiente edáfico.
Densidad de siembra
La baja plasticidad vegetativa y reproductiva del maíz en relación a otras especies hace que el manejo correcto de la densidad tenga un gran impacto sobre el rendimiento y la estabilidad del cultivo. Además, el alto costo de la semilla también determina que bajar la densidad de siembra en ambientes restrictivos represente significativas disminuciones en los costos de implantación del cultivo. Si bien la respuesta a la densidad varía marcadamente con el material genético, para un determinado potencial ambiental, el rendimiento del cultivo se ve penalizado ante densidades subóptimas debido a la relativamente escasa capacidad del maíz para compensar la falta de plantas.
Contrariamente, las disminuciones de rendimiento por densidades supraóptimas se deben a un pronunciado incremento en la cantidad de plantas que sufren aborto de granos y espigas (deterioro en el índice de cosecha). En lotes como el de este ejemplo (con marcada variabilidad edáfica y topográfica), un planteo de siembra tradicional con densidad uniforme probablemente sacrifique rendimiento si la densidad promedio usada es demasiado conservadora (baja), incremente innecesariamente los costos de semilla, si la densidad uniforme es más alta, o provoque ambas cosas si la densidad usada fuera intermedia. Es por eso que un planteo de siembra flexible mediante la densidad variable es recomendado en situaciones como la presentada.
Específicamente, se incrementó la densidad de siembra de 40.000 a 80.000 semillas/ha a medida que disminuyó la elevación del terreno en un determinado rango, para luego disminuir nuevamente en las zonas más deprimidas del lote con mayor riesgo de saturación o encharcamiento. Las densidades empleadas fueron seleccionadas en base a información de respuesta a la densidad desarrollada previamente para este material genético en ambientes productivos de similares características.
Nitrógeno
La fertilización nitrogenada debe contemplar simultáneamente la demanda de N del cultivo, en función de su potencial de rendimiento, y la oferta de N del suelo (actual y potencial). La dosis de fertilizante nitrogenado a aplicar puede establecerse como la diferencia entre ambas estimaciones para evitar deficiencias que sacrifiquen productividad o excesos que deriven en costos innecesarios, incrementando el riesgo de contaminación del ambiente.
En el Lote 3 del establecimiento San Lorenzo se generó una prescripción de urea granulada que fue aplicada al momento de tres hojas expandidas (V3) con una fertilizadora neumática. El rango de dosis empleado varió entre 100 y 300 kg/ha, tratando de contemplar las variaciones espaciales de la oferta de N inicial del suelo (de 51 a 95 kg/ha, Figura 1) y el diferente potencial de rendimiento del lote en función de sus variaciones topográficas y texturales.
“Para poder evaluar el criterio empleado para la fertilización del lote, se estableció dentro de la prescripción un ensayo en franjas replicadas con dosis crecientes de urea (de 0 a 400 kg/ha) atravesando los patrones de variabilidad (Figura 3)”
A partir de la cosecha del lote con monitor de rendimiento y análisis estadístico de la información mediante un sistema de información geográfico (GIS) se ajustaron curvas de respuesta a la fertilización nitrogenada para secciones dentro del lote con elevación y ECa contrastante. En la Figura 4 se observa una marcada interacción de N por ambiente, es decir que la respuesta a la fertilización nitrogenada varió significativamente debido a su heterogeneidad edáfica y topográfica. Se observó que tanto el rendimiento máximo como la dosis óptima económica de N aumentaron (de 6 a 13 ton/ha y de 30 a 150 kg N/ha, respectivamente) a medida que disminuyó la elevación del terreno y la proporción de partículas gruesa (mayor ECa), debido principalmente a la mayor disponibilidad hídrica de las áreas más deprimidas del paisaje de textura más fina.
Figura 4. Rendimiento de maíz en función de la dosis de nitrógeno (N) aplicada para zonas dentro de los lotes con variabilidad en la elevación y conductividad eléctrica aparente (ECa). Información proveniente de ensayos en franjas. Las líneas punteadas verticales indican la dosis optima económica (DOE) de N.
Análisis económico
La campaña 24/25 se caracterizó por condiciones meteorológicas con excesivas precipitaciones durante el período inicial, que aseguraron buenas condiciones de crecimiento durante el estadío vegetativo del cultivo, pero generaron pérdidas de superficie por encharcamiento en las áreas más deprimidas del lote (de textura más fina y mayor ECa) y, presumiblemente (aunque no medido), pérdidas de N del suelo y fertilizante por lavado y desnitrificación. Contrariamente, el período reproductivo se caracterizó por una marcada deficiencia hídrica durante el mes de enero asociados con temperaturas extremadamente altas que condicionaron el potencial de rendimiento del cultivo, principalmente durante el período de llenado del grano. El rendimiento promedio logrado en el lote fue de 10.5 ton/ha pero con variaciones dentro del mismo de 5 a 14 ton/ha (Figura 1). Este amplio rango de rendimiento explorado sugiere de antemano la importancia de realizar un manejo espacialmente flexible que contemple este nivel de variabilidad.
Para realizar una valoración económica del manejo variable de insumos realizado en este lote se consideraron algunos supuestos e información pública. En el caso del ejercicio de P, se comparó el margen bruto (MB) de la fertilización variable realizada con el MB que se hubiese obtenido con una fertilización uniforme de 120 kg/ha de super fosfato triple (dosis asignada en función de la disponibilidad de P promedio del lote). Debido a que no se contaba con un ensayo de fertilización fosforada, se utilizó información pública generada en la región pampeana para simular el incremento de rendimiento adicional de maíz de la fertilización variable en relación a la fertilización con dosis de P uniforme en aquellas áreas dentro del lote de muy baja disponibilidad de P inicial, donde la fertilización variable aplicó una dosis de P mayor a la que hubiese aplicado una dosis uniforme.
De manera análoga, para el ejercicio económico del manejo de la densidad se extrajo información generada previamente sobre la respuesta a la densidad en función del potencial de rendimiento para el material genético empleado. Se comparó el planteo de densidad variable empleado versus una densidad uniforme de 70.000 semillas/ha.
Por último, para evaluar el impacto económico de la fertilización nitrogenada con dosis variable, se utilizaron las curvas de respuesta generadas en el mismo lote y se comparó el esquema empleado con una fertilización uniforme de 200 kg urea/ha. En los tres casos se consideraron precios actuales para el maíz, semilla, urea granulada y súper fosfato triple.
Tabla 1. Incremento de margen bruto (MB) por hectárea estimado del manejo variable de la densidad de siembra y la fertilización con fósforo (P) y nitrógeno (N) en relación a un manejo tradicional con dosificación uniforme para el maíz de la campaña 24/25 en el Lote 3 del establecimiento San Lorenzo, partido de 9 de Julio, Buenos Aires.
Figura 5. Incremento de margen bruto (MB) por hectárea estimado total del manejo variable de insumos en relación a un manejo tradicional con dosificación uniforme para el maíz de la campaña 24/25 en el Lote 3 del establecimiento San Lorenzo, partido de 9 de Julio, Buenos Aires.
Consideraciones finales
Este caso de estudio permitió estimar ventajas económicas significativas, superiores a 80 US$/ha (Figura 5), del manejo sitio-específico del cultivo de maíz en una zona de alta variabilidad a nivel intra-lote como el centro oeste de la provincia de Buenos Aires. El muestreo de suelo en grilla permitió delinear zonas bien definidas dentro del lote que requerían niveles contrastantes de fertilización fosforada. El manejo variable de la densidad de siembra, basado principalmente en la elevación del terreno, posibilitó “acompañar” las variaciones del potencial productivo con el número de plantas sembradas, tratando de maximizar el rendimiento en las zonas más favorables y lograr mayor estabilidad y reducción de costos en las áreas más restrictivas (lomas arenosas y bajos sujetos a encharcamiento).
La fertilización nitrogenada con dosis variable, contemplando la oferta de N del suelo y la demanda del cultivo en base a la interpretación de múltiples capas de información (especialmente la ECa obtenida con la rastra Veris), también contribuyó a un mejor manejo de este insumo tan importante desde el punto de vista productivo y ambiental. En este sentido, el ensayo en franjas instalado dentro de la prescripción permitió evaluar las recomendaciones generadas para poder retroalimentar (validar o corregir) el modelo de decisión en el futuro.
A través de este ejemplo se pretendió mostrar cómo la incorporación de algunas herramientas tecnologías, la integración de conocimiento básico de fisiología, fertilidad de suelo y nutrición de cultivos, junto con la investigación en campos de productores (on-farm research) pueden contribuir a mejorar el manejo del cultivo de maíz. En un contexto productivo de márgenes agrícolas muy acotados, cobra vital importancia hacer el mayor esfuerzo agronómico posible para maximizar la eficiencia en el uso de los insumos. Hoy en día la agricultura de precisión nos brinda esa posibilidad.
Jose Umpierrez
