DISTRIBUCION ESPACIAL DEL NITROGENO DISPONIBLE SOBRE AREAS REGADAS CON PIVOTE CENTRAL. Stanley C. Best [1] ABSTRACT To determine whether there is spatial correlation between nitrogen available to the crop yield, and its impact on net economic return and environmental, this study was conducted on two farmer-operated fields irrigated by center pivot. Preseason soil samples were collected to assess residual nitrate. Soil fertilizer application was assumed to be uniformly applied in the field. Approximately half the total applied N was applied as N in the irrgation water. Uniformity of water application, and the N contained in that water, was estimated using hydraulic simulation program (CPED) from USDA, with “can tests” to verify the simulations. The spatial N distribution in the irrigation water in conjuction with the N mineralizated and preseason residual nitrate N were used to estimate seasonal spatial distribution of total available N. Estimated seasonal available N averaged 380 and 310 kg/ha for the two fields, with standard deviations of 46.5 and 39.3 kg/ha. N in irrigation water was the largest single source of N and of variability of N, at 180 and 133 kg/ha average and 29.7 and 35.4 kg/ha standard deviation, respectively. Para determinar la correlación espacial entre el nitrógeno disponible y el rendimiento del cultivo, y su impacto en el retorno económico y ambiental, se condujo este estudio en 2 áreas operadas por agricultores y regadas bajo aspersión con el sistema de pivote central. Muestras de suelo fueron coleccionadas previo inicio de la estación de cultivo para acceder N residual. La aplicación de fertilizante al suelo, fue asumida uniforme en el área de estudio. Aproximadamente la mitad del N total aplicado se realizó como N en el agua de riego. La uniformidad de la aplicación del agua y del nitrógeno contenido en esa agua, fue estimada usando el programa de simulación hidráulica (CPED) del USDA, y con “Can Test ” para verificar las simulaciones. La distribución espacial de N en el agua de riego en conjunto con el N mineralizado y el residual de la preestación de cultivo, fueron usados para estimar la distribución espacial del N total disponible. Estimados valores medios de N disponible en la estación de cultivo alcanzaron un valor de 380 y 310 kg/ha para las 2 áreas de cultivo, con una desviación standard de 46.5 y 39.3 kg/ha. El N aplicado a través del agua de riego fue la mayor simple fuente de N además, aporta la mayor fuente de variabilidad, con 180 y 133 kg/ha como promedio con una desviación standard de 35.4 y 29.7 kg/ha, respectivamente. Keywords. Pivote Central, Riego, Fertirrigación, Aplicación de fertilizante, Contaminación ambiental, Agricultura de precisión.

INTRODUCCION

Este estudio fue conducido en dos predios comercialmente operados con sistemas de riego de pivote central en el Valle de South Platte River al noreste de Wiggins, CO, USA. Ambos sitios tienen suelos arenosos con algunas áreas arcillosas en profundidad. Además, estos sitios fueron cultivados con Maíz (Zea mays L.) durante el periodo en estudio (1999). En este estudio se trabajo bajo las condiciones de manejo del agricultor sin ningún tratamiento especial de fertilidad mas que el regularmente aplicado por este. La distribución del N disponible reportado aquí, pretende indicar el rango de variabilidad que puede existir bajo prácticas convencionales agrícolas. En este estudio se hipotetisó, que el total de N disponible para el cultivo a través del la estación de cultivo, fue suficientemente variable que pudo influir en la variabilidad del rendimiento del cultivo. Aproximadamente la mitad del total de fertilizante N fue aplicado con el agua mediante fertirrigación con cuatro a seis aplicaciones durante la estación de crecimiento. Se desestimo cualquier contribución de amonio que pudiera existir en la precipitación caída en el área, sin embargo, existen varios feedlots de ganado dentro de 10 km del lugar en estudio lo que pudieran contribuir con pequeñas cantidades. Los agricultores del área están reacios al riesgo asociado con un déficit de agua y fertilizante N, por lo cual realizan una alta aplicación para evitar cualquier tipo de riesgo.

METODOS Los análisis reportados a continuación, son los obtenidos durante la estación de cultivo de 1999. El Predio A, cubría 72 ha, pero la disponibilidad de N reportada en este estudio sólo representan a 34 ha, las manejadas que fueron por el agricultor y no recibieron tratamientos de investigación en 1999. El Predio B, cubría 52 ha y estaba localizado a 8 km al sureste del predio A. En este, solo un ángulo de 30o recibió tratamientos de investigación en 1999, así la disponibilidad de N reportada para este predio fueron las remanentes 47 ha. Ambos predios fueron regados desde posos de bombeo individuales desde el acuífero aluvial presente en el área, ubicado a 20 m bajo la superficie. El manejo del fertilizante N aplicado al suelo por los agricultores, fue una fertilización N una semana antes de plantación con un aplicador comercial, y otra al momento de plantación. Ambas fertilizaciones representaron sólo el 25% del total de fertilizante aplicado. Basado en previos tests del aplicador de fertilizante N se asumió que ambas fertilizaciones, preplantación y plantación, fueron uniformemente aplicadas. El programa de evaluación y diseño de pivote central, CPED (Heermann y Spofford, 1998) del USDA, fue usado para estimar la aplicación espacial del sistema de riego. Este programa fue usado para computar la condición hidráulica de los aspersores a intervalos de 3 m y a 5 o de incremento del azimut. El programa toma en cuenta la topografía a lo largo de cada radio, operación del end gun, y la hidráulica de la tubería y bomba. Este análisis creó un set de datos en coordenadas polares. Mediciones de uniformidad de aplicación con “catch cans”, realizadas tempranas en la estación, verificaron los resultados de CPED en seleccionados lugares. Un programa CAD, fue usado para crear un arreglo de polígonos de 7.6 m de longitud a cada 5o de incremento (Best, 2001). Este set de polígonos fueron espacialmente superpuestos con las láminas de agua calculadas con CPED en forma tal que

cada polígono obtuvo un valor medio de lámina de agua aplicada proveniente de los valores calculados por CPED contenidos en cada polígono. La historia de riego fue colectada en forma manual y por dataloggers instalados en el panel de control, los cuales obtenían valores de velocidad de operación, posición, y de presión del sistema, a intervalos de 5 minutos. Los valores obtenidos desde el datalogger fueron finalmente usados para computar la aplicación espacial y temporal de agua. Aproximadamente la mitad del total de Nitrógeno disponible, fue aplicado por fertirrigación durante la estación de crecimiento. La razón de inyección del fertilizante, fue obtenida cada 15 minutos de intervalo, mediante el registro de la profundidad del líquido UAN (solución de urea-amonio-nitrato) en el tanque de almacenamiento. Predio A, fue equipado con una bomba inyectora hidráulica, y el predio B tubo una bomba inyectora eléctrica, de la cual se esperaba una inyección más uniforme que la producida por bomba hidráulica, debido a que esta es más dependiente a los cambios de presión del sistema. Tanto la presión en de la tubería y la ubicación del pivote fueron registradas a intervalos de 15 minutos. Muestras de solución UAN y agua/UAN fueron periódicamente colectadas para análisis de laboratorio con el fin de verificar la concentración de N. La distribución espacial de la concentración de N se relacionó con la distribución del agua aplicada (lámina de agua aplicada) durante cada evento de fertirrigación, con lo cual se obtuvo la aplicación espacial del N. Los resultados obtenidos por evento de fertirrigación, fueron sumados para la obtención de la aplicación espacial y temporal de la estación. Además, se sumo a el N aplicado por agua (fertirrigación más el contenido en el agua subterránea), el mineralizado (obtenido desde la materia orgánica y su distribución espacial), el N residual de la temporada anterior, y el aplicado al suelo. Una vez que la distribución espacial de cada fuente de nitrógeno fue identificada y cuantificada, los resultados fueron sumados en ArcView GIS [2] para determinar el N total disponible. Dichos datos que fueron colectados en el marco de una grilla rectangular de 76 m por 76 m, fueron espacialmente unidos con los polígonos polares de la distribución espacial del N aplicado en el agua de riego agua (fertirrigación más el contenido en el agua subterránea). En algunos sectores del área, se realizaron distintos tratamientos de fertilidad, dichos sectores fueron excluidos del análisis presentado en esta publicación.

RESULTADOS Y DISCUSION

La uniformidad de campo del pivote central ubicado en el predio A, fue evaluada mediante el uso del modelo de simulación CPED para la obtención del coeficiente de uniformidad (CU) de Heermann-Hein (ASAE, 1999). Ocho diferentes posiciones alrededor del área fueron seleccionadas para así tomar en consideración la topografía y la operación del end gun. El valor promedio del CU, bajo condición de no viento, fue de 94 %. Los aspersores montados en las caídas del pivote central fueron del tipo Nelson R30. El total de agua aplicada durante toda la estación del cultivo ( 9 de Mayo a el 28 de Septiembre) de 1999 como promedio fue de 763 mm con aportes de 561 mm por riego y 202 mm por

precipitación. La ET estimada del cultivo, usando la ecuación de Kimberley Penman fue de 523 mm. El pivote central ubicado en el predio B, está constituido por aspersores del tipo Rainbird CPR ubicados sobre la tubería tal como fueron diseñados en 1988. La evaluación del CU realizada por CPED, para este predio, fue de 89% la que todavía se considera una buena uniformidad. La aplicación total de agua de la estación de cultivo ( mayo 7 a septiembre 28) de 1999 fue de 714 mm, con aportes de 512 mm por riego y 202 mm por precipitación. La estimada evapotranspiración del cultivo, para este predio, fue de 571 mm. El exceso de aplicación de agua en ambos predios, refleja no solo refleja la reticencia del agricultor al riesgo de stress de agua sino también la baja consideración de las lluvias en la calendarización del riego por parte del agricultor. Los valores promedio del N disponible durante la estación de crecimiento, como también la variación existente entre ambos predios dado por el manejo del agricultor, son presentados en el Cuadro 1. Observaciones durante la colección de muestras de suelo indican que el predio A tiene mas áreas con suelos de texturas finas que el predio B, lo cual probablemente tubo incidencia en la mayor cantidad de NO 3 -N residual al principio de la estación en dicho predio. La discontinua naturaleza y distribución de estas áreas probablemente tienen influencia en la relativamente alta variación del N residual, tal como lo mide la desviación standard calculada para este ítem. La aplicación del fertilizante de preplantación, fue distinto en ambos predios, no así el de inicio del cultivo (a la plantación). El predio A, con relación al predio B, tubo una escasa mayor mineralización estimada, la cual no fue estadísticamente significativa (p