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Septiembre 2018 | Cerezos

Factores fisiológicos a considerar en la fertilización nitrogenada del cerezo

Por:  Claudia Bonomelli, Ing.Agr., Dra. Departamento de Fruticultura y Enología, Pontificia Universidad Católica de Chile (cbonomel@uc.cl), Pamela Artacho, Ing.Agr., Dra., Departamento de Investigación y Desarrollo, Agriismart Ltda. (pamela.artacho@agriismart.com), Alex Maraboli, Ing.Agr., Mg.Cs.(c), Departamento Técnico, Agriismart Ltda.  (alex.maraboli@agriismart.com)

NITRÓGENO – MACRONUTRIENTE ESENCIAL

El Nitrógeno (N) es un nutriente esencial que cumple funciones estructurales y metabólicas en todos los vegetales, siendo insustituible e imprescindible para que las plantas puedan completar su ciclo de vida. Es absorbido en altas cantidades por las plantas y, usualmente, su suministro es insuficiente en la mayoría de los suelos agrícolas, por lo que es considerado un macronutriente primario. En los tejidos vegetales el N forma parte integral de la molécula de clorofila y es constituyente de proteínas estructurales, funcionales (enzimas) y nucleoproteínas (ADN, ARN). Solo una pequeña proporción del N total de la planta se presenta en formas inorgánicas.

La concentración de N en los tejidos vegetales varía entre <1% a >4% de la materia seca. En los casos en que la concentración de N es deficiente, el vigor y crecimiento de las plantas se ve restringido, el área foliar se reduce y se torna de un color verde pálido. Además, en los árboles frutales la floración se reduce, se acelera la maduración de los frutos, reduciéndose su tamaño, lo que en definitiva genera una pérdida de rendimiento y calidad de la fruta.

En la actualidad, el exceso de N se ha vuelto una situación común en los sistemas frutícolas, siendo tanto o más perjudicial para la producción que el déficit de N. Aplicaciones de altas cantidades de fertilizantes N en los huertos frutales generan un excesivo crecimiento vegetativo, lo cual puede causar una disminución o retardo en la floración, y un retraso en la maduración de los frutos. También se afectan la inducción y diferenciación floral, causando desequilibrios entre el crecimiento vegetativo y reproductivo que se pueden prolongar por más de una temporada. Por otra parte, también se pueden generar desbalances entre nutrientes, los cuales causan desordenes fisiológicos a nivel de la fruta, afectando el valor comercial de ésta.

DINÁMICA DEL NITRÓGENO EN EL CEREZO

El principal sistema de absorción de N es a través de las raíces de las plantas y su uso posterior involucra varias etapas, incluyendo asimilación, translocación, reciclaje y removilización.

Las plantas absorben el N principalmente como NH4+(amonio) y NO3- (nitrato), las cuales son formas inorgánicas o minerales de N. La incorporación de este nutriente en compuestos orgánicos nitrogenados más complejos (asimilación) requiere de un proceso inicial de reducción de nitrato a amonio, lo que ocurre en raíces y/o parte aérea de las plantas, y que es catalizado por dos enzimas claves: nitrato reductasa (NR) y nitrito reductasa (NiR). Las moléculas de amonio resultantes de este proceso de reducción o provenientes de la absorción directa desde el suelo, son asimiladas a través del ciclo GS/GOGAT, cuya denominación proviene de las enzimas que participan. En primer lugar, la enzima glutamina sintetasa (GS) cataliza la fijación de amonio en una molécula de glutamato para formar una molécula de glutamina. A través de la acción de enzima glutamato sintetasa (GOGAT), la molécula de glutamina reacciona con una molécula de 2-oxoglutarato, generándose dos moléculas de glutamato. Las moléculas de glutamato permiten mantener el funcionamiento del ciclo y aportan la base para la formación de nuevos aminoácidos y amidas, a través de reacciones de transaminación. Es importante señalar que el proceso requiere de poder reductor y ATP.

De lo anterior se entiende que la asimilación del N absorbido por las plantas requiere de energía y de esqueletos carbonados, los que, a su vez, provienen de los procesos de fotosíntesis y fotorrespiración. Por lo tanto, la nutrición nitrogenada se encuentra íntimamente ligada a la nutrición carbonada de los vegetales, y su balance requiere de la aplicación de un manejo agronómico adecuado que maximice la fijación de carbono a través de la fotosíntesis, y que considere los momentos óptimos de aplicación del nutriente.

Por otra parte, es importante considerar que en especies perennes caducas como el cerezo, los procesos de reciclaje y removilización de N dentro de la planta son esenciales para la economía interna de N, así como para la eficiencia de recuperación y uso del N aplicado como fertilizante. En cerezo, a salida de invierno se produce una removilización de compuestos N desde las reservas acumuladas principalmente en raíces gruesas y madera (Bonomelli y Artacho, 2013), que permiten sostener la producción de flores y hojas temprano en la primavera, cuando aún no se produce un crecimiento significativo de nuevas raíces funcionales (Artacho y Bonomelli, 2016).

Estas reservas N se construyen a partir de N removilizado desde hojas senescentes y de N absorbido directamente desde el suelo en la última parte del ciclo vegetativo. Por lo tanto, la cantidad de N removilizado al inicio de cada temporada de crecimiento depende del suministro de N durante la temporada anterior, y no depende de la disponibilidad de N en la misma temporada. Estos aspectos fisiológicos deben ser considerados para definir la época de aplicación de N de manera de optimizar la eficiencia de la fertilización N, evitando deficiencias en las plantas y reduciendo las pérdidas de fertilizante hacia el medioambiente. Por ejemplo, la fertilización N en postcosecha (fines verano-otoño) debe aplicarse cuando aún existan raíces funcionales y follaje verde, pero lo suficientemente tarde para no promover un crecimiento vegetativo del árbol, lo que dependerá de la zona edafoclimática de producción y de la combinación variedad/portainjerto.

COMPORTAMIENTO DEL NITRÓGENO EN EL SUELO

La mayor parte del N del suelo se encuentra en formas orgánicas, y particularmente asociado a la materia orgánica. Como las plantas absorben principalmente formas inorgánicas de N, (NH4+ y NO3), el suministro de N del suelo depende de la transformación del N orgánico hacia formas inorgánicas asimilables, lo que se realiza a través de una serie de procesos bioquímicos, denominados en su conjunto, “mineralización del N orgánico”.

La mineralización del N es realizada por microorganismos del suelo, por lo que su tasa o velocidad en los distintos suelos dependerá de factores ambientales (temperatura, humedad, pH suelo, entre otros) que afectan la actividad de los microorganismos, así como también, de la cantidad y calidad del sustrato orgánico. En términos generales, entre 1-4% del N orgánico del suelo se mineraliza en una temporada de cultivo, por lo que, al incrementar la materia orgánica lábil del suelo, a través de la incorporación de estiércoles, compost o enmiendas orgánicas en general, la cantidad de N mineralizado aumentará. Esto se debe tener en cuenta al diseñar la dosis de N a aplicar, ya que también se incrementará el suministro de N disponible para los árboles.

Figura 1. Historia de vida de raíces de cerezo ´Bing’ sobre Gisela 6 en la zona central de Chile. Período correspondiente al primer peak de crecimiento radical. Fuente: Tesis doctoral P. Artacho.

Cabe señalar que el N mineralizado en el suelo también puede sufrir procesos de pérdida. Entre estos se cuentan pérdidas gaseosas como la volatilización de amoniaco generada por la disociación del amonio bajo condiciones de baja humedad o pH alcalino del suelo, o la desnitrificación debido a la reducción de nitratos bajo condiciones anaeróbicas de suelo. La lixiviación de nitratos en el agua que percola en el perfil de suelo es otra pérdida de N importante en sistemas con alta pluviometría. Mientras que la inmovilización de N por los microorganismos de suelo, aunque es una pérdida temporal, puede ser importante cuando se aplican al suelo materiales orgánicos con una alta relación C/N. También el N exportado en la fruta cosechada y en los restos de poda, se considera como una salida de N del sistema agrícola.

Figura 2. Tasas de crecimiento de frutos y brotes, y tasa de producción de raíces finas (0-100 cm profundidad) durante la temporada de crecimiento de árboles de cerezo Bing sobre Gisela 6 en la zona central de Chile. Adaptado de Artacho y Bonomelli (2016).

BALANCE DE LA DEMANDA Y LA OFERTA DE N EN EL SUELO

Por motivos económicos y ambientales es importante racionalizar el uso del N en la fruticultura y en la agricultura en términos generales. Una fertilización N excesiva puede causar desórdenes fisiológicos y desbalances nutricionales en los árboles, lo que puede afectar negativamente los rendimientos y/o calidad de los frutos. Adicionalmente, se aumenta el riesgo de contaminación de las aguas subterráneas con N lixiviado y, en definitiva, se genera una pérdida innecesaria de recursos. Por otro lado, una fertilización N inferior a las necesidades del cultivo, implicara pérdidas económicas para los agricultores, debido al menor crecimiento y producción de los árboles.

En este contexto, el método de ‘fertilización razonada’ se ha usado ampliamente en Chile para el establecimiento de normas de fertilización de cultivos, frutales y praderas. Este modelo se basa en el balance entre las necesidades de nutrientes del cultivo (demanda) y la oferta de nutrientes del suelo (suministro). Si el balance es negativo, se debe fertilizar en una cantidad equivalente a la diferencia entre ambos componentes, considerando la eficiencia de recuperación del fertilizante.

Es importante considerar que cuando existe un déficit entre la oferta o suministro de N del suelo y la demanda de N de los árboles, la fertilización debe realizarse al suelo considerando que las cantidades requeridas corresponden al orden de kilos por hectárea, las que no son posibles de ser suministradas vía fertilización foliar. Por tanto, la fertilización N foliar es una práctica complementaria a la fertilización N al suelo.

La demanda de N de los árboles frutales corresponde al requerimiento de N del crecimiento anual de sus órganos individuales. Para huertos de cerezos equilibrados y en plena producción, la extracción de N en la cosecha de fruta es un buen indicador de la demanda de N anual del árbol, y corresponde a aproximadamente 3 kg de N / tonelada de fruta fresca producida, considerando toda la cosecha, no solo lo exportable. Este valor no varía mayormente si se considera el engrosamiento anual de tronco, ramas, y raíces gruesas, ya que son tejidos que contienen una baja concentración de N (<1%; Bonomelli y Artacho, 2013) y, por otro lado, ese N puede ser removilizado y utilizado nuevamente por los nuevos crecimientos al inicio de cada estación. Tampoco es necesario incluir el N requerido para la formación de las hojas, ya que una importante fracción de ese N es removilizado durante la senescencia de las hojas para formar parte de las reservas del árbol, mientras que otra fracción, es incorporada al suelo en las hojas que caen, pudiendo ser absorbido nuevamente por los árboles previa mineralización.

El suministro de N del suelo es el componente del balance más difícil de estimar. Como se mencionó, un alto porcentaje del N total del suelo se encuentra en compuestos orgánicos complejos, y su conversión a formas inorgánicas disponibles para las plantas depende de múltiples factores ambientales, así como también, de las propiedades químicas y físicas de los materiales orgánicos y de los suelos. En general, todos los suelos aportan N mineral durante la temporada de cultivo, aunque presenten un bajo contenido de materia orgánica (mínimo 20 kg N/ha por temporada). La mayoría de los suelos suministra entre 40 y 60 kg N/ha por temporada, pudiendo superar 100 kg N/ha por temporada si se han incorporado periódicamente residuos vegetales o animales al suelo.

La eficiencia de recuperación del fertilizante N es muy variable y dependerá del suelo, del momento y forma de aplicación, del tipo de sistema de riego, y del estado funcional del sistema radical de los árboles. Mientras menor sea la eficiencia, mayor es la dosis de fertilizante N a aplicar. Si existen restricciones al crecimiento de las raíces, ya sea por problemas mecánicos, químicos o fitosanitarios, la eficiencia de recuperación del fertilizante puede ser menor a 30%, sobretodo en casos de anoxia radical. Por otra parte, el uso de sistemas de riego tecnificados ha permitido un aumento considerable de la eficiencia de fertilización N, lo que sumado a condiciones químicas óptimas de suelo (pH, salinidad, entre otros), puede alcanzar valores entre 70 y 75%, ya inevitablemente se producen procesos de pérdida (desnitrificación y lixiviación) en micrositios del suelo.

ÉPOCA DE APLICACIÓN DE N EN HUERTOS DE CEREZO

La época de aplicación de N en cerezos debe estar en concordancia con la fenología y fisiología de los árboles, lo que a su vez se relaciona estrechamente con la temperatura del aire y del suelo. Además, se debe considerar la edad productiva de los árboles, es decir, si están en etapa de formación o en producción, lo que puede modificar el esquema de aplicación de N dentro de la temporada de crecimiento.

Estudios realizados en la región de O’Higgins, en huertos de cerezos Bing sobre el portainjerto Gisela 6, han confirmado una asincronía entre el patrón de crecimiento estacional de la parte aérea y del sistema radical fino de los árboles. Es importante considerar que la fracción fina del sistema radical de los árboles es la encargada principal de la absorción de agua y nutrientes, y se caracteriza por estar constituida por raíces no leñosas, de pequeño diámetro (<1-2 mm) y de corta vida (días a < 1 año). Esto determina que sea una fracción muy dinámica y heterogénea, con raíces de distintas edades y longitud, y que están continuamente emergiendo, desarrollándose y senesciendo. Las raíces finas recientemente emergidas poseen un color blanco y una alta capacidad de absorción de agua y nutrientes y, en la medida que envejecen, se tornan de color café, presentando una marcada disminución en su actividad (Figura 1).

En Chile central el crecimiento inicial vegetativo y reproductivo de cerezos Bing sobre Gisela 6 se produce a expensas de las reservas N acumuladas durante la temporada anterior, ya que no existe una producción significativa de raíces finas funcionales (blancas) hasta aproximadamente mediados de octubre, cuando la temperatura de suelo a 20 cm de profundidad ha alcanzado valores cercanos a 17°C. El primer peak de producción de raíces ocurre durante la fase de endurecimiento de carozo cuando la tasa de crecimiento de los frutos disminuye (fines octubre-inicios noviembre; Fig. 2). Posteriormente, la tasa de producción de raíces decae en la medida que el crecimiento de los frutos es reiniciado (fase II). Un segundo peak de producción de raíces finas ocurre posterior a la cosecha de los frutos, y con brotes creciendo a bajas tasas (diciembre), siendo de mayor magnitud que el peak inicial. Posteriormente, se producen una serie de peaks de crecimiento radical, durante enero y hacia fines de febrero, cuando los árboles comienzan a prepararse para el receso invernal (Fig. 2).

Desde el punto de vista del manejo, se debe colocar especial atención en el riego y la fertilización de los árboles durante el período de mayor competencia por fotosintatos (octubre-diciembre), para permitir un desarrollo óptimo de todos los componentes del crecimiento vegetativo y reproductivo. Con respecto a la fertilización N, el esquema de aplicación debe considerar la etapa productiva del huerto. En árboles en producción, la primera aplicación de N debiera realizarse con follaje verde presente, desde el inicio del crecimiento de raíces hasta su primer peak en noviembre, ya que, dependiendo de la variedad, no es aconsejable realizar este manejo cerca de la fecha de cosecha (Fig. 3). En árboles en formación la fertilización N puede extenderse hasta fines de diciembre, aprovechando el segundo peak de producción de raíces finas, de manera de promover la formación de madera que permita construir la estructura permanente de los árboles mediante la poda.

En cambio, en árboles productivos y equilibrados en términos de vigor, la aplicación de N inmediatamente posterior a la cosecha puede ser contraproducente, ya que se fomentará el crecimiento vegetativo a expensas de las reservas carbonadas y nitrogenadas requeridas para el crecimiento inicial de la siguiente temporada, lo que puede llevar a la necesidad de podas en verde para mejorar la iluminación de la madera frutal. Por lo tanto, en este tipo de huertos, el momento de aplicación de N debe ser definido de manera de facilitar el control la expresión vegetativa y la focalización de recursos de los árboles en la formación de la carga frutal de la temporada siguiente.

Por último, tanto en árboles en formación como en producción, es necesaria una última aplicación de N tendiente a construir las reservas nitrogenadas, de las cuales dependerá el crecimiento inicial (brotación y floración) de la temporada siguiente. Esta aplicación corresponde a 30-40% de la dosis N anual y debe realizarse entre fines de febrero y marzo, buscando coincidir con el último peak de producción de raíces finas, y cuando el árbol aún mantenga follaje verde y activo, que provea los esqueletos carbonados y la energía requerida para la asimilación del N absorbido desde el suelo (Fig. 3).

CONTROL DE LA NUTRICIÓN NITROGENADA

Actualmente se hace indispensable racionalizar la fertilización en los huertos frutales debido a fundamentos económicos y técnicos, así como por razones medioambientales. Es importante considerar que las nuevas exigencias de Buenas Prácticas Agrícolas (BPA) sugieren la aplicación de fertilizantes basada en los requerimientos de las distintas especies y en una apropiada rutina de análisis del nivel de nutrientes en los árboles, de manera de maximizar los beneficios y minimizar las pérdidas derivadas de la aplicación de la fertilización.

El análisis foliar o análisis químico de hojas es una técnica de diagnóstico ampliamente reconocida que permite evaluar el estado nutricional de las especies frutales. Es una herramienta complementaria al análisis de suelo y a la sintomatología visual, los que ayudan a su interpretación, con el fin de tomar decisiones acerca del manejo agronómico del huerto.

La base de la interpretación de los análisis foliares es el concepto de “concentración crítica”, aquella concentración en que el crecimiento o rendimiento se encuentra 5-10% bajo el máximo, es decir, que asegura una producción cercana al potencial que permite cada condición edafoclimática. Cuando el análisis indica una concentración menor a la crítica el frutal sufre una deficiencia y el crecimiento y rendimiento se verá negativamente afectado. Cuando el análisis indica una concentración mayor a la concentración crítica, no se producirá mayor respuesta a la fertilización en términos de rendimiento o crecimiento (consumo de lujo). Mientras que una concentración excesiva, es aquella que generará un efecto adverso en la producción. Por razones prácticas se utilizan “rangos adecuados” de concentraciones como estándares para interpretar los resultados de los análisis foliares. Estos rangos han sido establecidos para cada especie frutal y nutriente por distintos centros de investigación y universidades en el mundo, en base a experimentación científica de larga duración y bajo condiciones controladas.

Por otra parte, el muestreo foliar debe realizarse en un estado fisiológico específico, en que el tejido foliar manifiesta cierta estabilidad en los contenidos nutricionales. De este modo, para cada especie frutal, existe una época recomendada para el muestreo del tejido foliar, así como también un tejido recomendado (tipo de hoja y posición en el brote), en función a su sensibilidad a los cambios en el suministro de nutrientes.

En el caso particular del N, la realización de análisis foliares, junto con la parcialización de la fertilización, son indispensables para ajustar la dosis en forma anual, ya que el suministro de N mineral (amonio y nitrato) varía estacionalmente de acuerdo con las condiciones ambientales particulares de cada temporada y no se acumula en el suelo. Por lo tanto, el diseño de la dosis de fertilización N anual, sin considerar esta información, puede implicar que se aplique una cantidad de nutriente que no esté balanceada con el suministro del suelo ni con el requerimiento de N del huerto.

FERTILIZACIÓN AJUSTADA A LAS CONDICIONES DE CADA HUERTO

En la actualidad, el exceso de N se ha vuelto una situación común en los sistemas frutícolas, siendo tanto o más perjudicial para la producción que el déficit de N. En este contexto, la dosis de fertilización N debe calcularse en forma racional, considerando la demanda de los árboles de acuerdo con su edad productiva y nivel de producción, el suministro de N del suelo -según sus características e historial de incorporación de residuos orgánicos-, y la eficiencia de recuperación del fertilizante N en relación con el sistema de riego, la forma y momento de aplicación de los fertilizantes, y el estado funcional del sistema radical.

La fertilización N debe realizarse principalmente al suelo debido a que las cantidades usualmente requeridas no son posibles de suministrar eficientemente por vía foliar. La dosis N debe ajustarse anualmente en base a los resultados de análisis foliares realizados en el tejido y en la época adecuada, y en base a las observaciones del vigor de los árboles de cerezo. Dentro de la temporada, la dosis debe parcializarse en un esquema particular para cada sistema agrícola (suelo-clima-variedad), considerando la etapa productiva del huerto, y la fenología y fisiología de la parte aérea y radical de los árboles frutales.

La primera aplicación de N primaveral no debiera realizarse antes del inicio del crecimiento de raíces finas, lo que en la zona central de Chile ocurre a partir de mediados de octubre. Aplicaciones de N muy tempranas, sin presencia de raíces funcionales ni de follaje verde serán ineficientes, ya que no existirán las condiciones para la absorción y asimilación del nutriente dentro de la planta. Aplicaciones primaverales muy tardías en árboles productivos (posterior a endurecimiento carozo) pueden afectar la calidad de la fruta y promover un crecimiento vegetativo excesivo. La última aplicación de N debiera tener como objetivo la construcción de las reservas nitrogenadas que sostendrán el crecimiento inicial de la siguiente temporada, por lo que debiera realizarse buscando coincidir con el último peak de producción de raíces finas de la temporada, pero teniendo la precaución de que el árbol aún mantenga follaje verde y activo.

 

LITERATURA CITADA

Artacho, P., y C. Bonomelli. 2016. Changes in fine-root production, phenology and spatial distribution in response to N application in irrigated sweet cherry trees. Tree Physiology 36: 601–617.

Bonomelli, C., y P. Artacho. 2013. Nitrogen application to non-bearing ‘Bing’ sweet cherry trees on Gisela®6 rootstock: Effects on accumulation and partitioning of biomass and nitrogen. Scientia Horticulturae 162: 293-304.

Estas recomendaciones permiten orientar el diseño de la dosis y el esquema de parcialización del N en huertos de cerezo creciendo en la zona central del Chile. Sin embargo, no hay recetas generales que funcionen para todos los casos, por lo que el conocimiento acabado de cada componente del agrosistema (suelo, clima, combinación variedad/portainjerto) en base a la observación en terreno y a resultados analíticos de laboratorio, permitirá obtener un diagnóstico integral, y así diseñar recomendaciones de fertilización N ajustadas a las condiciones particulares de cada huerto frutal.