Agronomía Trop. 54(4): 371-389.2004

ACUMULACIÓN DE MATERIA SECA,
 ABSORCIÓN DE NITRÓGENO, FÓSFORO Y POTASIO
 POR EL MAÍZ EN DIFERENTES CONDICIONES
 DE MANEJO DE LA FERTILIZACIÓN NITROGENADA 

Rodolfo Delgado*, María C. Núñez U. * y Lorenzo Velásquez**

* Investigadores. Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias.
 INIA. Apdo. 4653. Av. Universidad, vía El Limón.
 Maracay 2101, estado Aragua. Venezuela.

** Investigador. Centro de Investigaciones Agropecuarias
 del Estado Portuguesa. INIA. Apdo. 102. Araure,
 estado Portuguesa. Venezuela.  

RECIBIDO: diciembre 19,2003.  

RESUMEN 

El patrón de acumulación (PA) de materia seca (MS), N, P, y K por el maíz, Zea mays L., podria utilizarse en la determinación de la cantidad, y épocas apropiadas de aplicación de nutrimentos. En este estudio se evaluó los parámetros indicados para: 1) maíz fertilizado entre 0 y 180 kg N ha^-1. en un Mollisol del estado Aragua, y 2) maíz fertilizado con 120 kg N ha^-1 aplicado todo a la siembra o fraccionado entre la siembra y reabono a los 15, 25, o 35 días en un Ultisol (El Pao) y un Mollisol (Turén) de los estados Cojedes y Portuguesa, respectivamente. El PA relativa de MS es similar en los tres sitios evaluados: entre 47-58% se acumuló en los primeros 60 d del ciclo del cultivo, y entre 88-100% a los 90 d. Contrariamente, entre 56-88% del N, y entre 84-100% del K absorbido ocurrió en los primeros 60 d luego de la siembra, con absorción máxima entre 1,6-3, 1 kg N ha^-1 d^-1 en el periodo 45-60 d, Y de K entre 2,1-3,9 kg ha^-1 d^-1 en el periodo 30-45 d. Se observó una relación lineal entre MS y P absorbido (r²=0,95-0,99), aunque el P absorbido fluctuó entre 16,5 (Turén), y 42 kg P ha^-1 (El Pao). La máxima tasa de absorción de Pfluctuó entre 0,30 kg ha^-1 d^-1 en el periodo 60-90 d (Turén) y 1;1. kg ha^-1 d^-1 en el periodo 75-90 (El Pao). En los tres sitios evaluados la acumulación de nutrimentos siguió el orden K>N>P.  

Palabras Clave: Fertilización nitrogenada; Aragua; Cojedes; Portuguesa; absorción nutrimentos; maíz.  

INTRODUCCIÓN

La producción de materia seca (MS), y acumulación de nutrimentos por el cultivo maíz, Zea mays L., es afectada por diferentes prácticas de manejo como tipo de labranza, o fertilización nitrogenada (Timmons et al., 1986; Kamprath, 1987). 

Así mismo, el patrón de acumulación (PA) de N es dependiente del tipo de híbrido como lo indica Tsai et al. (1991), quien señala que híbridos de alta respuesta a la aplicación del elemento extienden su absorción aún hasta el final del ciclo del cultivo (CC), contrario a híbridos de bajo requerimiento del elemento los cuales absorben gran proporción de sus nutrimentos en las primeras etapas de crecimiento del cultivo. Otros investigadores (Ma et al., 1999) han destacado diferencias en el PA de N de diferentes híbrido s de maíz, y la importancia del N removilizado desde la planta, o del N del suelo para la formación o llenado de grano.  

El conocimiento del patrón de producción de MS, y de PA de nutrimentos por el cultivo de maíz, y de las relaciones entre ellos, así como los aspectos de manejo del sistema agrícola que afectan los mismos, podría ser de utilidad para el manejo eficiente de la fertilización nitrogenada, mediante la determinación de dosis y épocas apropiadas de aplicación de los mismos, y para garantizar el suministro apropiado y oportuno de nutrimentos requeridos para la producción del cultivo. 

Las diferencias en la habilidad de los híbridos en absorber N durante el llenado del grano señaladas por Ma et al. (1999) deberían complementarse con estrategias de fertilización que permitan mantener altos contenidos de N mineral en el suelo durante ese período. Ma et al. (1999) sugieren que el mantenimiento del área foliar verde por períodos más prolongados, y la capacidad de tomar N del suelo en la etapa de llenado de grano son algunas de las características de híbridos de maíz de alta eficiencia de utilización de N.  

El efecto de la fertilidad del suelo en la cantidad de N, P, y K absorbido por maíz, aunque no en el patrón de absorción del mismo, fue indicado por Hanway (1962), quien encontró que la menor acumulación de N ocurrió en el tratamiento o parcela deficiente en N donde se cultiva de manera continua maíz. Igualmente la absorción de P fue menor en la parcela con maíz continuo, y en la parcela donde no se aplicó P en relación a parcelas fertilizadas con este elemento o donde se aplicó estiércol de ganado. Para K, la parcela deficiente en N, y con maíz continuo presentó la menor absorción del elemento. En general, en promedio de los diferentes tratamientos de niveles de fertilidad, la acumulación relativa siguió el orden decreciente MS, K, N Y P durante todas las etapas del CC. 

Las prácticas de manejo, como la fertilización nitrogenada, afectan la absorción de otros nutrimentos. Así Kamprath (1987) encontró que en suelos con suplencia adecuada de P, la absorción de este elemento fue afectada por la suplencia de N. Para tres sitios evaluados encontró que un incremento en el contenido de N en la hoja, debido a un incremento en fertilización nitrogenada, generó también incremento en el P de la hoja. Además, la fertilización nitrogenada explicó entre 80 y 95% de la variación en la concentración de P en la hoja. 

En este estudio se presenta el PA de MS, y de absorción de N, P, y K por el cultivo de maíz sometido a diferentes manejos de la fertilización con N, en tres sitios agrícolas de Venezuela. 

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó en un suelo Mollisol de Maracay, donde se evaluó la respuesta del maíz a la aplicación de dosis crecientes de N (0, 30, 60, 90, 120, Y 180 kg N ha^-1), y en un suelo Mollisol y un Ultisol de Portuguesa y Cojedes, respectivamente, donde se evaluó diferentes épocas de aplicación de 120 kg N ha^-1. En los tres casos el N se aplicó en forma de urea. 

En el Cuadro se indica las características más importantes de los tres sitios de estudio. Aspectos detallados de los tres experimentos se han publicado previamente (Delgado, 2002 a y b; Delgado et al., 2004). P y K fueron obtenidos por bicarbonato de sodio (Olsen y Sommers, 1982) y Ca por el extracto de Morgam modificado utilizando NaOAc. El pH se realizó en una relación suelo/agua 1:1, y materia orgánica por digestión con dicromato de potasio según Walkey y Black (Nelson y Sommers, 1982). 

En Maracay, el N se aplicó todo a la siembra, en bandas separadas 8 cm del hilo de siembra. La aplicación de N se acompañó con la aplicación de 80 y 90 kg ha^-1 de P₂O₅ y K₂O en la forma de superfosfato triple (SFT) y cloruro de potasio (KCl), respectivamente.

En Portuguesa y Cojedes los 120 kg N ha^-1 se aplicaron de 4 formas: 1) toda a la siembra, 2) 40 kg de Nha^-1 a la siembra y 80 kg N ha^-1 a los 15 d, 3) similar a 2, pero los 80 kg N ha^-1 a los 25 d, y 4) similar a 2, pero 80 kg N ha^-1 a los 35 d. En Cojedes y Portuguesa al momento de la siembra se aplicó 120 kg ha^-1 de P₂O₅ y K₂O en la forma de SFT y KCl, respectivamente.  

En los 3 sitios experimentales se estableció una densidad de siembra de 62 500 plantas ha^-1 del híbrido PB-8, en un diseño de bloques completamente aleatorizado con 3 repeticiones por tratamiento en Maracay, y 4 repeticiones en Portuguesa y Cojedes. 

La MS se determinó, con frecuencia aproximadamente quincenal, en una área de 1 m² en los hilos centrales en cada una de las repeticiones por cada tratamiento. Igualmente se determinó la concentración de N, P, y K en el tejido vegetal por Kjeldahl mediante H₂SO₄ y H₂O₂ (Bremner y Mulvaney, 1982). El muestreo de planta se realizó en hojas y tallo, aunque la MS acumulada y los contenidos de N, P, y K se presentaron como la suma de lo obtenido en ambos.

estudiados. La máxima acumulación de P, promedio entre los diferentes tratamientos en cada sitio experimental, fluctuó entre 16,5 kg ha^-1 (Turén) y 42 kg ha^-1 (El Pao) con máxima acumulación del mismo a los 90 DDC (Figura 1E), y aproximadamente 50% es absorbido en los primeros 60 DDC (Figura 1F).  

FIGURA 1. Acumulación de materia seca, nitrógeno, fósforo y potasio absorbido por el maíz en los sitios evaluados.

Las TA del elemento se incrementan paulatinamente en el CC, lo cual es diferente a la acumulación de N. Las TA más bajas fluctuaron entre 0,006 kg ha^-1 d^-1 (Turén) y 0,03 kg ha^-1 d^-1 (Maracay) en el período 0-15 d, y las más elevadas entre 0,30 kg ha^-1 d^-1 en el período 60-90 d (Turén) y 1,2 kg ha^-1 d^-1 en el período 75-90 d (El Pao), con valores intermedios de 0,83 kg ha^-1 d^-1 en el período 60-75 d (Maracay). Timmons et al. (1986) presentan TA entre 0,041 y 0,35 kg P ha^-1 d^-1 con las más elevadas en el período antes de floración.  

En la Figura 2 se presenta el promedio ponderado de la concentración del elemento en tallo y hoja, durante el CC en los sitios evaluados. Una función cuadrática decreciente ajusta los datos, lo cual sugiere un decrecimiento lineal de la concentración de P en tejido durante los primeros 60 DCC, para luego permanecer a bajas concentraciones, o con ligeros decrecimientos, hasta el final del CC.

FI GURA 2. Concentración promedio ponderada de P durante el ciclo de cultivo en los tres suelos evaluados.

La disminución en la concentración de P en el tejido durante el CC, podría reflejar el decrecimiento en la absorción del elemento, y/o translocacion de P previamente absorbido para la formación de nueva MS, lo cual contribuye a la disolución del P debido a la mayor tasa de producción de MS que de P. Posiblemente parte del P inicialmente absorbido, es translocado vía floema desde las hojas maduras de la planta hacia las hojas en formación, como lo sugiere Biddulph et al. (1961). La translocación del P previamente absorbido posiblemente ocurrirá hasta que se alcanza cierto límite en la concentración del elemento en el tejido (Biddulph, 1961). Este P en plantas bien nutridas, posiblemente, se encuentra inicialmente almacenado en la vacuola de las células, contrario a plantas con déficit del elemento en donde el mismo se encuentra en el citoplasma y en los cloroplastos (Marschner, 1997).  

La acumulación de K durante el CC, a diferencia de lo indicado para MS, N, y P, fue afectado por la aplicación de N en Maracay y en Turén. En Maracay las dosis más elevadas de N parecen promover la mayor absorción de potasio: se observaron diferencias significativas entre el tratamiento 180 kg N ha^-1 y 0 y 30 kg N ha^-1 a los 15 DDS, entre los tratamientos 90 y 120 kg N ha^-1 y 0 y 30 kg N ha^-1 a los 60 DDS, entre 180 y 90 kg N ha^-1 a los 75 DDS, y entre el tratamiento 120 kg N ha^-1 y 30 kg N ha^-1 a los 15, 60, 75 y 120 DDS.

En Turén se observaron diferencias significativas entre algunos tratamientos en acumulación de K a los 30, 45 y 90 d: a los 30 d la acumulación de K en el tratamiento con reabono a los 15 d fue superior al K acumulado en el tratamiento con reabono a los 35 d, y a los 45 d la acumulación de K en el tratamiento donde todo el fertilizante se aplicó a la siembra, fue superior a la del tratamiento donde se reabonó a los 35 d.

Contrario a lo indicado anteriormente, a los 90 d en el tratamiento donde se reabonó a los 35 d la acumulación de K fue superior a la de los tratamientos donde se aplicó todo el N a la siembra y con reabono a los 15 d. 

El K absorbido por el cultivo, promedio de los diferentes tratamientos en cada sitio experimental, fluctuó entre 76 kg ha^-1 en Turén, y 212 kg ha^-1 en el Pao (Figura 1G). La acumulación de K, de manera similar que la de N, fue más rápida que la acumulación de P, y de producción de MS. De manera relativa entre el 57% (Maracay) y 89% (El Pao) del K acumulado durante el CC, ocurrió a los 45 d, y entre 84% (Maracay) y 100% (El Pao) a los 60 DCC. Las TA de K más bajas fluctuaron entre 0,1 kg ha^-1 d^-1 (Turén) y 0,3 kg ha^-1 d^-1 (Maracay) en el período 0-15 d, y las más elevadas entre 2,1 kg ha^-1 d^-1 (Turén) y 3,9 kg ha^-1 d^-1 (Maracay) en el período 30-45 d, aunque en El Pao las mismas alcanzaron valores de hasta 8,5 kg ha^-1 d^-1 en el período 25-35 d. Timmons et al. (1986) señalaron TA de K que fluctúan entre 0,03 y 1,97 kg K ha^-1 d^-1 las cuales son inferiores a las observadas en este estudio. Las tasas de absorción negativas de K observadas luego de los 60 d, los cuales fluctuaron entre -0,63 y -1,6 Kg ha^-1 d^-1, podrían atribuirse en parte a pérdidas por retranslocación y exudación a través del sistema radical, aunque esto no se evaluó en el trabajo. 

La normalmente más baja acumulación de MS, N, P, y K en Turén posiblemente esté asociada a déficits hídricos durante los primeros 30 DCC como lo indica Delgado (2002), quien encontró que los índices de disponibilidad de agua fluctuaron entre 0,50 y 0,16 en ese período. 

Relación entre producción de MS y elementos absorbidos  

En los tres sitios evaluados, utilizando los promedios de MS y P absorbido de los tratamientos fertilizados en El Pao y Turén, y promedio de todos los tratamientos en Maracay, se observó una relación lineal entre MS y P total absorbido durante el CC (Figura 3A). La relación entre incremento en MS en un período determinado, y P absorbido en ese período fue significativa en los tres sitios, lo que podría sugerir que parte del P absorbido en un período determinado, contribuye notablemente a la formación de la nueva MS, aunque no se descarta que el P previamente absorbido contribuye a la formación de MS en el período sucesivo por translocación de P hacia el nuevo tejido en formación. 

En la Figura 4 se indica la relación entre incremento en MS e incremento en P en diferentes etapas durante el CC. En Maracay y El Pao el incremento en P absorbido explica entre 88 y 86% de la nueva MS producida: los coeficientes de regresión lineal fluctuaron entre 460,0 y 406,7 kg MS / kg P absorbido en Maracay y El Pao, respectivamente. Sin embargo, la no significativa asociación entre MS y P absorbido en Turén (r²=0,25) podría estar asociado a déficit hídricos al inicio del CC (Delgado et al., 2004). 

La absorción de P puede ser limitada por déficits hídricos como lo sugiere Muñoz y Arscott (1991) quienes encontraron menor absorción de P por maíz cuando el mismo fue sometido a diferentes contenidos de humedad en el suelo. Indican que posiblemente el proceso de difusión que normalmente es la forma en que el P alcanza la raíz es limitado por bajos niveles de agua en el suelo, y a que el crecimiento de las raíces también pudo ser afectado. Aún cuando, se ha señalado que la deficiencia de P puede afectar el crecimiento de la hoja y con ello la intercepción de la radiación solar por la planta, y la tasa de fotosíntesis por unidad de área foliar (Plenet et al., 2000), aunque el principal efecto parece ser en el crecimiento de la planta más que en la reducción de la tasa de fotosíntesis. 

La relación entre MS y N absorbido, y MS y K absorbido fue mejor explicada por un modelo potencial (MS = A_° (Nabs)ⁿ) y un modelo exponencial (MS = A_º (e^{b* Kabs})), respectivamente, en cada uno de los sitios evaluados (Figura 3B, 3C). Estos modelos reflejan el patrón de absorción de N y K donde, como se han indicado anteriormente, una gran proporción de estos elementos es adquirida por el cultivo durante la primera etapa de su crecimiento donde contrariamente la proporción de MS producida es baja. Los modelos potenciales explican entre 86 y 96% de la producción de MS debido al N absorbido (Figura 3B), y los modelos exponenciales entre 48 y 85% de variación de MS debido a K absorbido (Figura 3C).  

No se observaron relaciones significativas entre incrementos de N y K con incrementos de MS en diferentes períodos del CC, contrariamente a lo observado para P (Figura 4), lo cual sugiere que la acumulación de N y K durante la primeras etapas del CC no está significativamente asociada con la MS producida en ese período. 

La relación entre P y N absorbido, y entre P y K absorbido muestran que la función cuadrática ajusta bien los resultados (Figuras 5A y 5B). Parece que la absorción de N y K están definidos por la acumulación de P, hasta que se alcanza un nivel en la absorción de este último arriba del cual no se absorbe más N y K. 

Es posible también que otras variables, asociadas a la absorción de P como la acumulación de MS, limite la absorción de N y K. Debido a la notable relación lineal entre producción de MS y P absorbido, la relación entre MS con N y K absorbido presenta una relación similar a la observada entre P con N y K. Los niveles de P absorbido por arriba de los cuales no se incrementa la absorción de N son de 15, 30,5 y 35,5 kg P ha^-1 en Turén, Maracay y El Pao, respectivamente.

FIGURA 3. Relación entre materia seca producida y absorción de N, P y K en los tres suelos evaluados.

FIGURA 4. Relación entre el incremento de P y producción de materia seca en los tres sitios evaluados.

FIGURA 5. Relación entre N y K absorbidos con P absorbido por el maíz en los tres suelos evaluados.

Para el caso de K el contenido de P por arriba del cual no se observa incremento en la absorción de K esta en el orden de 28 kg P ha^-1 para Maracay y El Pao, y 11 kg P ha^-1 en Turén. El coeficiente de determinación de los modelos varió entre 88 y 99% para N y entre 94 y 99% para K en los tres sitios evaluados. 

La relación N:P y K:P (Figura 6) se encuentran en el mismo orden de magnitud presentado por Venekamp et al. (1986). Para los tres sitios del estudio la mayor relación N:P se observó al inicio del CC (0-30 d), y decreció paulatinamente hasta el final del mismo y fluctuó entre 10,1 y 4,0 en El Pao, 7,2 y 3,0 en Maracay, y entre 14,1 y 4,0 en Turén. 

En este caso el decrecimiento en la relación N:P desde el inicio hasta el final del CC, es contrario a lo obtenido por Venekamp et al. (1986), quien encontró las mayores relaciones N:P a los 80-85 d, y que la misma decrecía hasta final del CC.  

En este estudio, debido a que la cantidad mayor de N se acumula al inicio del CC, el decrecimiento en la relación N:P se debe a que la acumulación relativa de P (cantidad de P absorbido en un período de tiempo en relación al P inicial en ese período) es superior a la acumulación relativa de N durante la etapa luego de la máxima acumulación de N. 

Un comportamiento similar al indicado para la relación N :P, se observó para la relación K:P (Figura 6B), la cual fluctuó entre 25,0 a los 15 d luego de la siembra, y 4,0 entre los 90 y 120 DCC.  

Debido a la notable relación entre MS, N, y K absorbido con P absorbido, se destaca la importancia de la acumulación de este último en el crecimiento y producción del cultivo.

Del análisis de las relaciones entre MS, N y K y P absorbido, se observa que los parámetros lineales en esos modelos son del mismo orden de magnitud: así para MS y P fluctuaron entre 344 y 533,6 kg MS kg^-1 P absorbido, para N y P absorbido fluctuaron entre 7,9 y 9,8 kg N kg^-1 P, y para K y P absorbido fluctuó entre 12,1 y 15,3 kg K kg^-1 P.

Lo antes indicado, sugiere que estas relaciones parecen persistir en diferentes condiciones de suelo, clima y de manejo de la fertilización nitrogenada.

FIGURA 6. Relación N:P y K:P durante el ciclo del cultivo en los tres sitios del estudio.

SUMMARY

The pattem of dry matter (DM) accumulation and N, P, and K uptake by maize, Zea mays L., could be used in determining the amount and optimal stages of fertilizer application to improve nutrient efficiency. In this experiment it was evaluated the parameters mentioned above by 1) maize hybrid in a Mollisol soil of Maracay where between 0 to 180 kg N ha^-1 was applied, and 2) in a Ultisol and in a Mollisol soil of El Pao (Cojedes) and Turén (Portuguesa) where 120 kg N ha^-1 was applied whole at the sowing time, or split between sowing time and dressing at 15,25, or 35 days after sowing. It was found that DM production had a similar pattem in the three places: between 47% and 58% of the DM was accumulated during the first 60 days, and between 88 and 100% 90 days after sowing. However between 56 and 88% of N, and between 84 and 100% of K were taken up at the 60 days after sowing, with maximum uptake rate between 1.6-3.1 and 2.1-3.9 kg ha^-1 d^-1 of N and K at the 45-60 and 30-45 days periods respectively. There was a linear relationship between DM production and P uptake (r² = 0.95-0.99), although P uptake changed between 16.5 (Turén) and 42 kg ha^-1 (El Pao). The maximum P uptake rate changed from 0.30 kg ha^-1 d^-1 at 60-90 days period (Turén), and 1.2 kg ha^-1 d^-1 at 75-90 days period (El Pao). The amount of nutrient uptake followed the order K>N>P.  

Key Words: Maize, dry matter, accumulation, nutrients, uptake. 

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