Para evaluar el impacto de diferentes dosis de N en el rendimiento del trigo se llevó a cabo un experimento de campo, cultivando trigo de la variedad Pistolo a lo largo de cuatro campañas agrícolas consecutivas

En los últimos años, el cambio climático ha transformado de manera notable las condiciones meteorológicas a nivel global, con un impacto especialmente marcado en las regiones mediterráneas. En estas zonas, la disminución de las precipitaciones y el aumento de la variabilidad climática han perjudicado significativamente la productividad de los cultivos de secano, como el trigo blando, poniendo en riesgo su sostenibilidad y rendimiento.

El estudio se realizó en la estación experimental 'La Canaleja', ubicada en Alcalá de Henares, bajo condiciones de secano y con unas precipitaciones que rondan los 350 mm de media anual.

El nitrógeno es uno de los macronutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas, participando en procesos vitales como la fotosíntesis y la síntesis de proteínas. En el trigo, su disponibilidad influye directamente en el desarrollo vegetativo, la formación del grano y su calidad, especialmente en relación al contenido proteico. No obstante, una fertilización nitrogenada excesiva puede generar efectos perjudiciales en el medio ambiente: aumentando el riesgo de lixiviación de nitratos con la consecuente contaminación de los acuíferos, y aumentando la tasa de emisión de gases de efecto invernadero, en particular del óxido nitroso (N₂O), el cual contribuye de manera significativa al calentamiento global.

Además, este desajuste entre la cantidad de nitrógeno aplicada y las necesidades reales del cultivo no solo impacta negativamente al medio ambiente, sino que también reduce la rentabilidad económica para el agricultor, quien termina utilizando más fertilizante del necesario, incrementando los costes sin obtener beneficios proporcionales en el rendimiento. En el contexto actual de alta volatilidad en los precios de los fertilizantes, este problema adquiere una relevancia aún mayor, haciendo que la optimización en el uso del nitrógeno sea crucial para asegurar la viabilidad económica de las explotaciones agrícolas.

Para evaluar el impacto de diferentes dosis de nitrógeno en el rendimiento del trigo, un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA-CSIC) llevó a cabo un experimento de campo, cultivando trigo de la variedad Pistolo a lo largo de cuatro campañas agrícolas consecutivas (2017-2021). El estudio se realizó en la estación experimental 'La Canaleja', ubicada en Alcalá de Henares, bajo condiciones de secano y con unas precipitaciones que rondan los 350 mm de media anual.

Se evaluaron tres niveles de fertilización nitrogenada, aplicados en una sola cobertera al inicio del encañado:

• 54 kg N/ha: Considerada como la dosis tradicional de nitrógeno recomendada para la región (200 kg de nitrato amónico cálcico al 27%, NAC 27), basada en estudios previos realizados por equipo de investigación y ajustada a las expectativas de rendimiento y el nitrógeno disponible en el suelo.
• 27 kg N/ha: Una reducción del 50% en la dosis de nitrógeno, diseñada para evaluar la viabilidad de reducir la fertilización.
• 0 kg N/ha: Un tratamiento de control sin fertilización.

En el estudio se midieron el rendimiento total de grano y la producción de paja por hectárea, el número de tallos y espigas por metro cuadrado, el peso total de las espigas, el número de granos por espiga, el número de espigas por tallo, el índice de cosecha y el contenido de nitrógeno en el grano. La calidad del grano se evaluó mediante el contenido de proteínas, el peso de 1000 granos y el peso hectolítrico. Además, se determinó la concentración de nitrógeno en el suelo a diferentes profundidades (0-20, 20-40 y 40-60 cm).

Durante el ciclo del cultivo, se realizó un seguimiento fenológico de las plantas y se tomaron mediciones con sensores ópticos para estimar el índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI), el índice de diferencia de borde rojo normalizado (NDRE), así como el contenido de clorofila, flavonoides, antocianinas y el índice de balance de nitrógeno (NBI). También se midió la cobertura vegetal del suelo mediante imágenes digitales procesadas con un software especializado para la discriminación de píxeles.

En cuanto al uso eficiente del nitrógeno, se calcularon cuatro parámetros: la eficiencia de uso del nitrógeno (NUE), como el nitrógeno absorbido en el grano dividido entre la cantidad total de nitrógeno disponible; la eficiencia de rendimiento del nitrógeno (NYE), obtenida dividiendo el rendimiento de grano por la cantidad de nitrógeno aplicado; la eficiencia de recuperación del nitrógeno (NRE), calculada como la diferencia en el nitrógeno absorbido entre los tratamientos fertilizados y el control, dividida entre la cantidad de nitrógeno aplicada; y la eficiencia agronómica del nitrógeno (NAE), que se estimó como la diferencia en el rendimiento de grano entre los tratamientos fertilizados y el control, dividida entre la cantidad de nitrógeno aplicada.

Finalmente, se evaluó el rendimiento económico del sistema utilizando funciones de probabilidad generadas a partir de simulaciones de Monte Carlo. En este artículo se presentan los resultados más representativos que sintetizan los hallazgos obtenidos en el experimento.

Figura 1. Volumen de precipitaciones acumuladas en la estación experimental 'La Canaleja' durante las cuatro campañas agrícolas correspondientes al periodo de estudio.

El tratamiento sin fertilización nitrogenada arrojó, como era de esperar, los peores resultados tanto en producción de grano como de paja durante las 4 campañas de cultivo consecutivas, mientras que el tratamiento con una dosis de 54 kg N/ha mostró los mejores resultados en términos de producción de paja, número de tallos/m², número de espigas/m², peso de las espigas y número de granos por espiga.

Sin embargo, tal y como se observó con el rendimiento de grano anteriormente, una mayor producción de biomasa aérea no se tradujo necesariamente en una mayor producción de grano en comparación con el tratamiento de dosis reducida (27 kg N/ha), que, además, resultó en un mayor índice de cosecha.

En este caso, la baja respuesta del cultivo a la fertilización se atribuye a que el desarrollo del cultivo se encuentra limitado en mayor medida por otro factor ambiental clave: la disponibilidad de agua. La reducción de la cantidad de lluvia recibida en primavera en la mayoría de los años, así como las olas de calor durante las fases de floración y llenado de grano, consecuencia del cambio climático, afectaron significativamente al rendimiento potencial del cultivo, pese a haber alcanzado un mayor crecimiento vegetativo hasta se momento, ya que la demanda de agua fue excesiva.

Al mismo tiempo, la dosis reducida de nitrógeno (27 kg N/ha) limitó el crecimiento del cultivo en las fases de ahijado y encañado (generando menos paja y hojas), lo cual permitió reducir la demanda de agua durante las etapas de mayor déficit hídrico. Esto permitió mantener niveles de producción de grano similares a la fertilización completa, con una proporción paja-grano más adecuada.

Este comportamiento podría explicarse por una mejor eficiencia en la translocación de nitrógeno hacia el grano en los tratamientos con dosis reducida, debido a la menor demanda hídrica generada por una menor producción de biomasa durante las fases de déficit hídrico. Esto favorecería un mayor contenido de proteína en grano sin un aumento generalizado del crecimiento vegetativo.

Uno de los aspectos más destacados del estudio fue la evaluación de la eficiencia en el uso del nitrógeno (NUE, por sus siglas en inglés), que es un indicador clave para medir el aprovechamiento y la sostenibilidad de la fertilización nitrogenada. Los tratamientos con dosis reducida de nitrógeno (27 kg N/ha) mostraron una NUE significativamente superior, con una recuperación del 48% del nitrógeno aplicado, en comparación con el 34% en los tratamientos con dosis completa (54 kg N/ha).

Además, los tratamientos con dosis reducida de nitrógeno también mostraron una mayor efectividad en términos de eficiencia del rendimiento del nitrógeno (NYE, por sus siglas en inglés), con un promedio de 118,6 kg de grano/kg de N, en comparación con los 61,7 kg de grano/kg de N en los tratamientos con dosis completa. Estos resultados se replicaron de manera consistente en los demás parámetros de la eficiencia del uso del nitrógeno, NRE y NAE, subrayando aún más el mejor rendimiento de los tratamientos con dosis reducida de nitrógeno (27 kg N/ha).

Se estimaron las diferencias en la rentabilidad de los tratamientos con distintas dosis de fertilizante mediante funciones de probabilidad que consideraron el precio de venta del trigo, el coste del fertilizante (NAC 27) y las diferencias en el uso de mano de obra y consumo de diésel agrícola, especialmente en los tratamientos que requirieron un pase de abonadora. Estas funciones se ajustaron a escenarios económicos reales, definidos por la variabilidad y el nivel de los precios.

En escenarios de precios bajos y baja volatilidad, los tratamientos sin fertilizar o con fertilización reducida mostraron rentabilidades medias similares a los de fertilización completa. Si bien, la rentabilidad de estos tratamientos fue mucho más estable, ya que en 2/3 de las situaciones simuladas produjeron unos beneficios respecto al fertilizado con 54 kg N/ha en torno a los 49 €/(ha año) y los 28€/(ha año) para el de 27 y 0 kg N/ha, respectivamente. Mientras que el otro 1/3 de las situaciones simuladas fue el de 54 kg N/ha el que presentó mayores beneficios.

Reducir la dosis de fertilización nitrogenada en un cultivo de trigo de secano no implica necesariamente un efecto negativo sobre el rendimiento ni la calidad del grano, sobre todo cuando la disponibilidad de agua es escasa

Sin embargo, en escenarios de precios altos y alta volatilidad, la reducción del fertilizante empleado mejoró enormemente la rentabilidad, obteniendo mejores beneficios (superiores a los 100€/ha año) en más del 75% de las ocasiones en ambos tratamientos de fertilización reducida que con la fertilización completa. Esto se debe principalmente a que las diferencias en el rendimiento no son tan elevadas como para compensar el mayor coste del fertilizante, excepto en las raras ocasiones en las que confluye un aumento claro en el rendimiento con precios muy elevados del grano (ya que grandes producciones suelen repercutir en los mercados con precios bajos del grano). En cualquier caso, el riesgo de no reponer los nutrientes extraídos durante periodos tan largos de tiempo (sobre todo en el caso del tratamiento no fertilizado), podría llevar a situaciones de pérdida de fertilidad del suelo que deben ser estudiadas y tenidas en cuenta en futuras investigaciones.

El estudio muestra que reducir la dosis de fertilización nitrogenada en un cultivo de trigo de secano no implica necesariamente un efecto negativo sobre el rendimiento ni la calidad del grano, sobre todo cuando la disponibilidad de agua es escasa. En condiciones de baja pluviometría, como las observadas en el experimento, la falta de agua limita la capacidad de las plantas para absorber nutrientes como el nitrógeno, lo que impide que dosis más altas de fertilizante se traduzcan en un mayor rendimiento.

Por tanto, aplicar una reducción del 50% a la dosis de fertilizante nitrogenado no afectó de manera significativa la producción. Además, la reducción de la dosis de nitrógeno se asoció con la producción de un grano de mayor calidad, lo que podría traducirse en un beneficio económico superior para el agricultor. En cualquier caso, estos resultados deben ser contrastados en otras zonas, donde o bien la dosis aplicada se encuentre más ajustada o bien las precipitaciones no sean tan limitantes.

En el contexto actual en el que las proyecciones climáticas apuntan a reducciones significativas en las precipitaciones en la región mediterránea, la reducción de la dosis de nitrógeno en cultivos de secano se postula como un método potencialmente eficaz y sencillo para adaptar los cultivos al cambio climático.

En nuestras condiciones, la reducción de la dosis de nitrógeno optimizó el uso de los recursos, evitando el desperdicio de fertilizante, mejorando la rentabilidad económica y el impacto ambiental asociado con las pérdidas de nitrógeno. Por tanto, esta sencilla práctica podría ser capaz de mejorar la adaptación al cambio climático de cultivos de secano, a la vez que promover una agricultura económica y medioambientalmente más sostenible.

Agradecimientos

Este estudio se realizó gracias a los proyectos AT2017-003 (financiado por el INIA) y el PID2021-124041OB-C21.RESUENA-Legumes (financiado por el MCIN/AEI/10.13039/501100011033/), así como por el Consorcio AGRISOST (financiado por la Comunidad de Madrid).

Referencias

R Allende-Montalban, JL Gabriel, EF de Andrés, MA Porcel, MI Santín-Montanya, ML Gandía, D Martín-Lammerding, MT Nieto-Taladriz, MM Delgado, R San-Juan-Heras, JL Tenorio (2024). Nitrogen fertilization and sowing date as wheat climate change adaptation tools under Mediterranean conditions. European Journal of Agronomy 161, 127346. https://doi.org/10.1016/j.eja.2024.127346