Determinación de la eficiencia de uso del nitrógeno en maíz (Zea mays L.) mediante técnicas isotópicas (15n) y estudio de las pérdidas por lixiviación

Abstract

El nitrógeno (N) en el cultivo de maíz es un factor determinante del rendimiento, pero también es conocido su impacto negativo en el ambiente. Por ello es necesario plantear estrategias de mitigación que permitan una mejora de la eficiencia de uso de N (EUN), como son el uso de cultivos cubierta (CC) y el ajuste de la dosis de fertilizante. En este experimento. El objetivo del estudio fue determinar la EUN mediante técnicas isotópicas de 15N y la lixiviación de nitratos en una rotación maíz-barbecho vs. maíz-CC con dosis óptimas y excesiva de N en la zona mediterránea de Chile, en un Entic Haploxeroll situado en la estación experimental Antumapu, Santiago, Chile. Los tratamientos fueron una combinación de la rotación de cultivo (maíz-barbecho y maíz-CC de Lolium multiflorum) con la dosis óptima de N (250 kg ha-1) o excesiva (400 kg ha-1). Al aplicar dosis altas se obtuvieron mayores rendimientos de grano (19 Mg ha-1), pero presentaron bajas EUN (28%), en cambio al aplicar dosis óptimas en la rotación maíz-CC se obtuvieron rendimientos de 17 Mg ha-1, con EUN mejorada (40%). Si bien las EUN obtenidas fueron bajas, aunque acordes a las observadas en la zona. Por otro lado, las dosis altas de N generaron mayores contenidos de N inorgánico disuelto (NID) al final de la temporada de maíz (177,3 ± 9,0 kg ha-1). Por el contrario, la dosis óptima asociada a la rotación maíz-CC contribuyó a disminuir las pérdidas de N por lixiviación, mejoró la EUN y la intensidad de emisión de NID por lixiviación disminuyó en un 50% comparadas a los otros manejos. En conclusión, reemplazar el barbecho de otoño-invierno tradicional en el monocultivo de maíz por un CC (ballica) con dosis óptimas de N contribuyó a mejorar la EUN y reducir la lixiviación de N en un sistema agrícola mediterráneo. En consecuencia, sería una estrategia a considerar al tener ventajas positivas en el manejo del suelo y la gestión del N, contribuyendo a reducir los procesos de contaminación difusa hacia cuerpos de aguas superficiales y subterráneas.

Nitrogen (N) in maize production is a determinant of crop yield, but its negative impact on environment is also known. Therefore, it is necessary to propose mitigation strategies that allow the improvement in efficiency of N use efficiency (NUE), such as, use of cover crops (CC), and adjustment of fertilizer dose. In this experiment, the objective was to determine the EUN using 15N isotopic techniques and nitrate leaching in a corn-fallow rotation vs. CC-corn, using an optimal and excessive doses of N. The test was performed in a Mediterranean area of Chile, in an Entic Haploxeroll located in the Experimental Station Antumapu, Santiago, Chile. The treatments were a combination of crop rotation (corn-fallow and corn-CC of Lolium multiflorum) with optimal dose of N (250 kg ha-1), or an excessive one (400 kg ha-1). When high doses were applied, higher grain yields (19 Mg ha-1) were obtained, with specifically low NUE (28%). On the other hand, applying optimal doses in corn-CC rotation, leads to yields of 17 Mg ha-1, with an improved NUE (40%). Although NUEs were low, although they agreed with those observed in the geographic area. On the other hand, high doses of N generated higher contents of dissolved inorganic N (NID) at the end of corn season (177.3 ± 9.0 kg ha-1). Conversely, optimal dose associated with corn-CC rotation contributed to decrease loses of N by leaching, improving the NUE, and decreasing the intensity of NID emission by leaching (50%), when is compared to other treatments. In conclusion, replacing traditional autumn-winter fallow in maize monoculture, with a CC (ryegrass) with optimal doses of N, contributed to improve the NUE, and reduce N leaching in a Mediterranean agricultural system. Consequently, our results shown that this strategy could be consider to improve soil and N management, contributing to the reduction of diffuse pollution towards surface and underground water bodies.