La urea es el principal fertilizante nitrogenado usado en cultivos y pasturas en Canadá, ya que tiene un alto análisis de N, es fácil y segura para manejar, almacenar y su costo es relativamente bajo. La urea es fácilmente soluble en agua y se puede utilizar en la formulación del UAN con nitrato de amonio y urea, así como mezclas con otros fertilizantes. Pero, la urea tiene dos desventajas importantes, es susceptible a pérdidas por volatilización cuando se la aplica en superficie, y en segundo lugar produce daños severos en las plántulas o semillas si los niveles colocados a la siembra en la línea son demasiado altos.

La aplicación en bandas separadas y la incorporación de la urea reducen la fitotoxicidad y las pérdidas por volatilización respectivamente; pero requiere algún costo adicional. En segundo lugar puede perderse humedad y calidad de la cama de siembra. En sistemas de labranza cero o siembra directa la remoción de suelo asociada con la incorporación puede no ser deseable, mientras que las praderas o pasturas perennes estos métodos de aplicacion pueden no ser posibles. Los inhibidores de ureasa pueden ser una opción económica para aumentar la eficiencia de las aplicaciones superficiales así como para reducir la toxicidad de la urea sobre las semillas.

Para que un inhibidor de ureasa sea efectivo en un sistema de producción de cultivos deben satisfacerse varias condiciones. En primer lugar el inhibidor de ureasa debe tener su actividad inhibitoria en diferentes situaciones de suelos y condiciones ambientales. En segundo lugar, el daño potencial sobre las plántulas o las pérdidas por volatilización del fertilizante deben ser suficientemente importantes como para impactar sobre el rendimiento o el contenido de proteínas. En tercer lugar, el inhibidor no debe causar daños al cultivo, a los consumidores o al ambiente. En cuarto lugar, las ventajas derivadas del inhibidor deben ser suficientes a largo plazo como para justificar el costo del producto. Uno de los inhibidores más prometedores de ureasa es Agrotain, el nombre comercial del NBPT (n-(n-butil) triamida tío fosfórica).

Palabras clave. Siembra directa, Volatilización NH3, Uso de urea y UAN 

Reacciones de la urea en el suelo

La urea en si no es dañina para las plántulas ni se pierde por volatilización. Cuando la urea se aplica al suelo, rápidamente se hidroliza a amoníaco (NH3) en una reacción catalizada por la enzima ureasa. Cuanto más rápido se da la hidrólisis de urea, más alta es la concentración de NH_3. El NH₃ puede perderse a la atmósfera cuando permanece cerca de la superficie. EL NH_3. se convertirá parcialmente a NH₄⁺ y ambos pueden provocar daños en las semillas en germinación. Estos efectos aumentan con el aumento de la concentración del NH₃ en la solución y varían con el nivel de fertilización, las características del suelo y las condiciones ambientales.

Las pérdidas por volatilización de amoníaco aumentarán con el aumento de la concentración del NH₃ sobre la superficie del suelo. El aumento de la hidrólisis de la urea, del pH o del contenido de carbonatos y el aumento de la dosis promoverá la concentración del NH₃ en la solución de suelo. Las pérdidas de amoníaco tienden a ser mayores en suelos con texturas más gruesas ya que tienen menor capacidad de intercambio que los suelos de texturas mas finas que pueden adsorber mayor cantidad de NH₄⁺ aparte de la solución. Las pérdidas pueden ser altas cuando la urea se aplica en cobertura y sobre algún residuo orgánico, ya que la hidrólisis de la urea en las partículas de los rastrojos puede aumentar las pérdidas de NH₃. Los residuos también mantienen la humedad en la superficie del suelo, permitiendo que la volatilización continúe a más largo plazo. Las condiciones ventosas aumentarán pérdidas de humedad y volatilización.

Los efectos de la humedad variarán dependiendo de la situación. Los gránulos de urea deben disolverse antes de que ocurran las pérdidas, así si los gránulos son aplicados al voleo sobre el suelo y el suelo se seca antes que se disuelvan los gránulos, las perdidas será muy altas. Una vez que los gránulos se han disuelto, la volatilización generalmente aumenta con la evaporación de agua del suelo dado que las pérdidas de humedad, puesto que la pérdida de humedad aumentará la concentración del NH₃ en la superficie del suelo. Por lo tanto, las pérdidas tenderán a ser mayores si la urea se aplica a un suelo húmedo y luego el suelo se seca. La precipitación o el riego abundante luego que el fertilizante se aplica reducen las pérdidas por volatilización, dado que el agua diluye el NH₃ y hace adsorber al NH₄⁺ en las partículas de arcilla y MO del suelo, reduciendo la concentración de NH₃ en la superficie del suelo. Los factores que aumentan la evaporación tenderán a aumentar las pérdidas por volatilización, llevando al NH₃ a la superficie del suelo y aumentando la concentración del NH₃ en la solución del suelo.

El Uso de Agrotain con la aplicación de Urea o UAN en superficie

Las peritadas por volatilización de NH₃ de urea o UAN aumentarán a mediad que aumenta la concertación de NH₃ en la superficie del suelo. La concentración de NH₃ en la superficie del suelo aumenta con a medida que aumenta la hidrólisis de la urea a través de la acción de la enzima del ureasa. Inhibir la actividad de la ureasa retardará la conversión de la urea a NH4+ y conservará el N en forma de urea por un mayor período. Esto reducirá la concentración de NH₄⁺ presente en la solución del suelo, reduciendo las pérdidas potenciales por volatilización y el daño sobre las plántulas o semillas. Retardar la hidrólisis de la urea da un mayor plazo a la ocurrencia de precipitaciones o riegos para diluir la urea y consecuentemente la concentración de NH₄⁺ en superficie y aumentar su dispersión en el suelo. La difusión y lixiviación puede mover el fertilizante a través de los residuos de cultivo sobre la superficie del suelo, donde estará menos expuesto a pérdidas por volatilización y de inmovilización.

La Reducción de la Toxicidad en Semillas y Plántulas

La utilización de Agrotain puede aumentar la dosis de urea a utilizar sin provocar daños a las semillas en germinación. La fertilización a la siembra permite dos operaciones con el mismo costo operativo, reduce la remoción del suelo con respecto a la aplicación incorporada en presiembra, y los costos finales. Como una forma especializada de aplicación tiene beneficios de una volatilización reducida y una mejor eficiencia de uso de fertilizantes. Sin embargo la ubicación de urea o UAN en la línea de siembra puede causar danos severos a los plantines en germinación cuando se aplica a loas dosis requeridos para optimizar le rinde del cultivo. El daño a los plantines esta relacionado a la concertación de NH₃/NH₄⁺ en contacto con los plantines en germinación. Los danos aumentarán con la disminución de la humedad durante la germinación, de modo que condiciones decreciente de la humedad del suelo después de la siembra aumentarán el daño, mientras que una lluvia diminuirá el daño. El daño tiende a ser mayor en suelo de textura gruesa o suelos con bajos nivel de M.O. debido a la menor CI y retención de agua. EL aumento del contenido de carbonatos y pH puede aumentar los danos al aumentar la proporción de NH₃ presente y subsecuente toxicidad de NH₃. Los daños pueden disminuir por cualquier acción que disminuya la concentración de urea en contacto con la semilla, tale como aumentar el ancho del espacio sobre el que se distribuyen el fertilizante, diminuir el espacio entre líneas o disminuir las dosis de fertilizante.

Los efectos de Agrotain sobre actividad de ureasa y la volatilización del NH3

La eficacia de los inhibidores de ureasa en la reducción de actividad enzimática, pueden ser evaluados midiendo la volatilización del NH₃ de parcelas tratadas con urea o UAN con y sin inhibidor. En los estudios conducidos en el centro de investigación de Brandon, Agrotain redujo la volatilización NH₃ de suelos cubiertos con rastrojo cuando se aplico con urea o UAN (Figura 1). La pérdida por volatilización de N de la urea en 7 días en dos estudios separados se redujo de 40 mg a 2 mg y a de 88 mg a 12 mg por la adición de Agrotain. Agrotain retrasa la hidrólisis de la urea, pero no elimina la acción enzimática; la efectividad de Agrotain disminuye con tiempo. Las pérdidas de amoníaco de la urea tratada con Agrotain comenzaron a los 4 a 7 días después de la aplicación. El uso de Agrotain retrasa el momento de máxima volatilización, permitiendo la difusión de la urea hacia abajo y aumentando la oportunidad de ocurrencia de lluvias que muevan la urea hacia el suelo, protegiéndola contra la volatilización.

Figura 1: Pérdidas de N por volatilización de la urea y de UAN, con y sin tratamiento de Agrotain, en un período de 7 días.

Figura 2: Pérdida por Volatilización de urea con y sin tratamiento de Agrotain, aplicada en cobertura, con y sin la adición de 2.0 centímetros de agua a los 4 y 7 días posteriores.

La precipitación también reduce las pérdidas por volatilización. Estudios de Christine Rawluk mostraron que el riego con 20 mm simulando una precipitación al 4to, día después de la aplicación de N redujo pero no eliminó la volatilización (figura 2). Cuando 20 mm adicionales de precipitación fueron aplicados el 7^mo día, la volatilización esencialmente fue eliminada. El uso de Agrotain fue más eficaz que la adición de 20 mm de precipitación en la reducción de la volatilización. La menor volatilización ocurrió cuando la precipitación fue agregada a la urea tratada con Agrotain.

Si bien Agrotain puede inhibir la actividad de la ureasa, no aumenta los rendimientos ni la recuperación de N. La reducción de pérdidas por volatilización de los fertilizantes ureicos aplicados en superficie aumentará la producción solamente si: a) El rendimiento es limitado por nitrógeno. b) Las pérdidas por volatilización del fertilizante aplicado son suficientes como para disminuir el rendimiento. De la misma forma, la reducción del daño a las plántulas aumentará los rendimientos solo si el daño es suficiente para impactar en el crecimiento del cultivo y la competencia o para retrasar la madurez. Las mayores ventajas del uso de Agrotain pueden esperarse donde existan un elevado potencial de rendimiento, los niveles del suelo N sean bajos, y tanto el suelo como las condiciones ambientales promueven pérdidas de la volatilización o daños en los primeros estadios del cultivo.

Tabla 1: Efecto de la urea colocada junto a la semilla, con y sin inhibidor del ureasa (UI), en la densidad (plantas/metro) y producción del grano (Kg/ha) de cebada en un suelo franco arenoso fino 1994-96.

Estudios conducidos por tres años en dos suelos cerca de Brandon evaluaron el efecto de urea colocada junto a la semilla de cebada y la producción del grano. En ausencia de Agrotain, la densidad de cebada declinó en ambos suelos cuando se colocó 40 kg/ha de N urea a la siembra en un suelo franco arenoso fino y de 60 kg de N/ha en el suelo franco arcilloso (tablas 1 y 2). Con Agrotain, la declinación del stand de semillas fertilizadas a la siembra fue apenas leve.

En el suelo franco arenoso fino, la producción de grano fue similar con y sin inhibidor hasta que el nivel de N excedió los 60 kg de N/ha. Por encima de este nivel, la producción de grano declinó con el aumento de la aplicación de de N en ausencia de Agrotain, pero no cuando se agrego Agrotain. En el suelo franco arcilloso, la producción de grano fue mayor cuando el inhibidor se utilizo en niveles de N superiores a los 20 kg de N /ha (tabla 2).

Tabla 2: Efecto de la urea colocada junto a la semilla, con (UI) y sin (NI) inhibidor de ureasa, en la densidad (plantas/metro) y producción de grano (kg/ha) de cebada en un suelo franco arcilloso, 1994-1996.

El uso de Agrotain puede reducir el riesgo del daño de la urea colocada a la siembra. En ambos suelos, el inhibidor Agrotain redujo daño sobre las plántulas y aumentó la producción de cebada en niveles hasta 100 kg de N/ha. Esta ventaja particular en sistemas de siembra directa, donde la remoción de suelo por la aplicación en bandas puede no ser deseable.

Figura 3. Efecto de la urea y UAN, aplicado en bandas con y sin Agrotain, sobre la densidad de canola, en un suelo arcilloso (promedio de tres años).

Figura 4. Efecto de la urea y del fertilizante de UAN, aplicado en bandas con y sin Agrotain, en la producción de semilla de canola en un suelo arcilloso (promedio de tres años).

También pueden ocurrir daños si la colocación de la semilla y el fertilizante es demasiado cercana, particularmente con dosis elevadas de fertilizante. En tres años de estudios de campo, la densidad de canola se redujo en un suelo arcilloso cuando la urea o UAN fue incorporada a 20 cm de la línea (Figura 3). Agrotain pudo reducir los daños sobre plántulas. El efecto sobre el rinde final fue menos que el efecto sobre la densidad (figura 4). Sin embargo, hubo ventajas de producción con el uso de urea y UAN con Agrotain, a la dosis más alta de N.

Tabla 3: Densidad (plantas/metro) y producción de grano (Kg/ha) de cebada aplicada con 50 kilogramos de N_Urea ha/1, con (UI) y sin (NI) Agrotain bajo labranza convencional (LC) y Labranza Cero (SD) en suelos con textura franco arenoso fino (1994-96).

En otros estudios, incorporados junto a la semilla 50 kilogramos de N/ha, con y sin la adición de Agrotain fueron comparados bajo SD y LC en cebada en dos tipos del suelo cerca de Brandon (tablas 3 y 4). Se uso una dosis relativamente baja de N (50 kg N/ha) para asegurarse que el cultivo no tuviera limitantes de N, así las diferencias en eficiencia serían evidentes. Por lo tanto, los rendimientos fueron mas bien bajos, ya que el nivel de N limito los rendimientos. La densidad de la cebada en el suelos franco arenoso fino fue mayor en el tratamiento control que cuando se aplicó N (tabla 3). El Agrotain condujo a una densidad mayor en el sistema LC, cuando la urea se colocó junto a la semilla y menor que SD cuando se aplicó en presiembra. El rinde de cebada fue mayor con N en LC y menor bajo SD, siendo el efecto mucho mayor, donde el potencial de rinde fue aumentado tal vez por la mejro conservación de la humedad.

Mientras que en LC, el rinde tendió a ser levemente menor cuando se uso Agrotain con el fertilizante incorporado y mayor cuando se utilizo en aplicaciones de cobertura. No hubo efecto significativo de Agrotain en SD, pero los datos fueron numéricamente similares a LC. En suelos arcillosos, la densidad de cebada se redujo con el N aplicado junto a la semilla, a pesar de la dosis relativamente menor de N (tabla 4). La fertilización incorporada a la siembra también produjo una densidad menor que aplicada en banda en sistemas de SD. EL rinde aumentó entre 20 y 30% con el uso de N. En LC, no hubo efecto significativo del Agrotain. En LC, los rindes más altos se obtuvieron cuando la urea se incorporó junto a la semilla o en bandas, mientras que en SD, los mayores rindes con Agrotain fueron obtenidas en aplicaciones bandas o incorporadas.

Tabla 4: Densidad (plantas/metro) y producción de grano (Kg/ha) de cebada tratado con 50 kg N/ha como urea, con (UI) y sin (NI) Agrotain bajo labranza convencional (LC) y cero (SD) en un suelo arcilloso (1994-96).

Mientras que el Agrotain demostró mayor eficiencia de la urea aplicada superficialmente, en los sistemas de labranza mínima no es tan efectivo. Donde existan condiciones ambientales de humedad durante la siembra, las pérdidas de amoníaco en aplicaciones superficiales pueden ser mínimas y no sería necesario Agrotain. Donde las condiciones son secas, especialmente en verano, y conducen a rindes muy bajos, la necesidad de N disminuye y el mayor N conservado al limitarse la volatilización no aumentaría el rendimiento. Estas condiciones ocurrieron en estudios conducidos entre 1995 y 1997 en sistemas de labranza reducida en trigo, en dos sitios cerca de Brandon (tabla 5). Los tratamientos de UAN y de urea fueron aplicados en la línea o chorreados con y sin Agrotain.

También fue evaluado el tiosulfato de amonio como inhibidor de la ureasa en la solución de UAN. En el suelo franco arenoso fino, donde el stress por sequía fue mayor, no hubo respuesta al N. En el suelo arcilloso, la aplicación incorporado de la urea o del UAN fue más eficiente que la aplicacion sin Agrotain. No hubo ventajas usando Agrotain en estos estudios, aunque el uso de Agrotain mejoró los rendimientos con la difusión del UAN. Las pérdidas por volatilización de N del UAN fueron probablemente altas ya que comenzaría a volatilizarse inmediatamente luego de la aplicación. También porque la solución de UAN se adhiere al residuo superficial, donde la actividad de la ureasa es mas alta y así las pérdidas serían inicialmente más rápidas. No hubo ventajas en el uso de tiosulfato de amonio como inhibidor en este estudio.

Tabla 5: Producción del grano y de paja de trigo según la fuente de N (urea o nitrato de amonio) (50 kg N/ha), con o sin n-(n-butyl) triamida tiofosforica o tiosulfato de amonio como inhibidor de ureasa (1995-97) en dos suelos: Franco arenoso (FrAr) y franco arcilloso (FrA).

Las condiciones ambientales son muy importantes en la determinación de pérdidas por volatilización e influencian sobre la eficiencia de Agrotain en las aplicaciones superficiales. Puesto que las condiciones atmosféricas se convierten más calurosas y desecantes luego de la primavera, el riesgo de pérdidas por volatilización y de daño a las semillas y plántulas aumenta mientras que la aplicación de fertilizante y las operaciones de siembra se retrasan sobre la primavera. Por lo tanto, serían mayores las ventajas de usar Agrotain temprano y menores cuando la estación progresa.

Una vez más debido al efecto de la temperatura y de la humedad, el uso de Agrotain puede ser beneficioso cuando la demanda del cultivo va en aumento. La mejora en las condiciones ambientales luego de la siembra aumentan las tasas de absorción por el cultivo, pudiendo generar un plus de contenido de proteínas. Dado que ello ocurre cuando el tiempo en general es más caliente y seco, el uso de Agrotain puede reducir las perdidas y aumentar la eficiencia de este tipo de manejo. Los estudios en curso en Brandon se llevan a cabo para evaluar la eficiencia de Agrotain con urea y UAN en aplicaciones para obtener una mejora en los contenidos de proteínas.

Conclusiones

El uso del inhibidor de ureasa Agrotain en sistemas de producción en las praderas canadienses tiene un elevado potencial. Donde las condiciones ambientales eran favorables para la volatilización de NH3, retrasar la hidrólisis puede reducir la concentración de NH3 en superficie, reduciendo la cantidad de urea perdida en aplicaciones en cobertura. La inmovilización de urea aplicada en superficie también reducirse, permitiendo el movimiento de urea por debajo de los residuos de cosecha en la superficie, adonde estaría menos propenso a sufrir pérdidas por volatilización. En estudios de campo en Brandon, el uso de Agrotain aumentó en general el rendimiento de los cultivos cuando se aplico urea al voleo. En sistemas de labranza convencional cuando la urea se incorporó, no hubo en general ventajas del uso de Agrotain.

No puede esperarse respuestas al Agrotain todos los años, dado que las pérdidas y la respuesta a la volatilización de los fertilizantes nitrogenados son afectadas por las condiciones ambientales. Los aumentos en los rendimientos por el uso de Agrotain en fertilizantes que contienen urea (UAN) ocurrirán solamente donde: a) Las deficiencias de N sean limitantes de la producción; b) Las pérdidas de N-urea y N-UAN por volatilización sean significativas; y c) el cultivo puede responder al N preservado reduciendo las pérdidas por volatilización. Es probable que el uso de Agrotain en sistemas de siembra directa o labranza reducida sean más beneficiosos que en sistemas de la labranza convencional.

Los daños de la urea o UAN aplicados a la siembra pueden reducirse por el uso de Agrotain. En estudios con cebada, la densidad y el rendimiento de grano fueron más elevados cuando se aplico Agrotain con altas dosis de urea junto a la semilla, que en ausencia de Agrotain. Agrotain también redujo los daños de plántulas de canola con urea o UAN incorporada al costado. La ventaja de usar Agrotain ocurrirá solo cuando el daño del fertilizante aplicado a la siembra sea capaz de producir pérdidas en los rendimientos, la madurez o la competitividad con las malezas.

Aunque las ventajas del Agrotain con urea o UAN aplicados en cobertura no se den todos los años debido a la variación en las condiciones ambientales, el uso de Agrotain puede ser una herramienta útil en el manejo del nitrógeno. Dado que no podemos predecir con eficiencia cuando ocurrirán las condiciones ambientales que conduzcan a pérdidas por volatilización o al daño de plántulas, el uso de Agrotain puede ayudar a reducir el riesgo del daño, si las condiciones atmosféricas llegan a ser perjudiciales. Esto ayudará a mejorar la economía a largo plazo de la producción de cultivos.