SECRETARlA DE AGRICULTUAA. GANADERiA,

~ ~ DESARROUO RURAL, PE5CA Y ALiMENTACIOH

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In.tituto Nacional de Investigaciones For••tales, Agricolas y Pecuarias

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FOREST ALES, AGRiCOLAS Y PECUARIAS CENTRO DE INVESTIGACION REGIONAL DEL NOROESTE CAMPO EXPERIMENTAL VALLE DEL YAQUI

ESTUDIO DE NUTRICION VEGETAL DE LOS PRINCIPALES CULTIVOS s AslCOS EN MEXICO

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4 IS BN 910.4l.()OOQ.x

SECRETARIA DE AGRICULTURA , GANADERIA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALiMENTACION Sr. Javier Bernardo Usabiaga Arroyo Secretario Ing. Francisco Lopez Tostado Subsecretario de Agricuttura y Ganaderia Ing. Eduardo Ben(tez Paulin Director General de Vinculaci6n y Desarrollo Tecnol6gico

manejo eficiente del amoniaco anhidro en trigo y maiz

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FOREST ALES,

AGRICOLAS Y PECUARIAS

MC Jua n Manuel CORTES JIMENEZ Investigador de Nutricion Vegetal del CE Valle del Yaqui·INIFAP

Dr. Pedro B rajcich Gal/egos Oirector General Dr. Edgar Rendon Pob/ete Coordinador de Investigaci6n, Innavadon y Vinculaci6n M. C. Jaime Pina Razo

Oirector de Innovacion T ecnol6gica y Negocios Pecuarios

M C A ndres VAzQUEZ HERNANDEZ Investigador de Nutricion Vegetal del CE Cotax:tla·IN IFAP MC Ja;me MACIAS CERVANTES Invesligador de Sistemas de Produccion del CE Valle del Fuen e·INIFAP MC Irm a JuUeta GO NzALEZ ACU NA Investigadora de Nutrici6n Vegetal de! CE Santiago Ixcuinlla-INIFAP

Folleto hk nico No. 52 INSTITUTO NACtONAL DE INVESTIGAC IONES FORESTAlES

AGRiCOLAS Y PECUARIAS

CEN TRO DE INVESTIGAC10 N REGIONAL DEl NO ROESTE

CAMPO EXPERIMENTAL VAllE DEL YAQUI

Ciudad Obreg6n, Sonora , MexICO.

Didembre del 2005

-'

1,'1

iNDICE DE CONTENIDO Pagina

Indice de contenido ..

Indice de cuadros

INDICE DE CUADROS Pagina

. ..... ........... ......................... 2

...... ....... ........... ............. 3

indice de figuras

......... 4

1. Introducci6n ..... "...... ............. ... " .............. ... .. .

..... ...... 6

1.1 . Problemalica. .................. ........... ..

....... .... ... ..... ... .7

...... .... ........ ... .7

1.2. Magnilud del problema .. ... 1.3. Impaclo socioeconomico

Cuadra 1. Casto par unidad de nitr6geno de los fertilizantes

nitrogenados mas comunes en el mercado

nacional ....................... ........ .......................... 10

Cuadra 2. Costa de 250 kg/ha de nitr6geno en funcion del

precia de I(igo y mail.. .. .. ................... ................ 11

..... " ........ ........ ... ....... ....8

2. An tecedentes ...................... ...... ......... .......................... 8

2.1. Funciones del nitr6geno en la planta

..............8

2.2. Avances de investigacion y validaci6n ..................9

Cuadra 3. Va lidaci6n de dos fuentes de nitr6geno en

el cultivo de trigo. Vaile del Yaqui, Sonora.

CiCio 0-1,1996-97 ..... ...... .. ......... ......... ... ......... 12

3. EI amoniaco anhidro ....... ...... .... ." ..... ...... ....... ........ ...... 15

3.1. Caracteristicas del amon iaco anhidro ................... .15

3.2. Manejo agronomico del amoniaco anhidro .... ......... 16

3.3. La aplicaci6n de amoniaco en el agua de riego .... .23

3.4 . Olras formas de aplicacion del amonfaco .......... ..26

3.5. Calculo de la dosis de amoniaco . ....................... 28

3.6. Seguridad en el man ejo del amonfaco . ..... .29

3.6 Precauciones de usa .. ... .. .... ... ... ................ 30

4. Conclusiones .. .. ............ .. ........ ........ ... .... .

Cuadro 4. Va lidacion de cuatro fuenles de nitrogeno en

el culti vo de trigo . Vaile de l Yaqui. Sonora.

Cicio 0-1 , 1997-98 ............. ...... .. .......... ......... ... 13

Cuadro 5. Respuesta del mail ado s fuentes de

nilr6geno. Ca mpo Experimental Co la xtla,

Veracruz. Cicio P-V, 2000............ ........................ 14

Cuadro 6. Efecto del acido sulfur ico sobre el pH

del agua

. .... 31

5. Recomendaciones ................ ................ .. .................... 3 1

6. Literatura citada ............. . .... .... .

2

.. .. .............. .. 31

3

25

4

,

iN DICE DE FIGURAS

Pagina

Pagina

Figura 1. Preparaci6n de suela deficiente ........ ................. 16

Figura 2. "Cultipacker" despues de la inyeccion de

amoniaco ................................. ... ........ ..... ... ...... 17

Figura 3. Efeelo de 18 textura y la profund idad de

aplicaci6n sobre la s perdidas de amoniaco ....... 18

Figura 10. Ap1icaci6n de amonfaco en presiembra

can equipo remolcable y "nodriza" . ............... .27

Figura 11 . Inyeccion de NH 3 en banda al momenta

de ha ce r el surco .. .............. ........ .... ............. .... 27

Figura 12. Inyeccion de NH ~ en banda despues del

ri ego y antes de la siembra ......... ........ ........... ..28

Figura 4. Efeelo de la humedad del suelo , profundidad

y el espaciamiento de ap li cacion, sob re las

perdidas de amoniaco ....... ..... ... ............... ..... ... 18

Figura 5. Componamiento del amon iaco bajo diferentes

condiciones de aplicaci6n ........ ... ....................... .20

Fig ura 6. Vapor de amoniaco durante la aplicacion ..........21

Figura 7. Aplicaci6n lateral de amoniaco antes de la

siembra ................ ........ .. .............................. .....22

Figura 8. Aplicacion lateral de amoniaco en malz .. ... ... ..... 22

Figura 9. Aplicac[on de amoni aco en el agua de riego .... .23

4

5

Como productor de amoniaco, nuestro pais liene la oporlunidad de disminuir el impacto del incremento en los costo s de los fertilizantes, promoviendo la utilizacion del amonia co anhidro como la fuente de nitrogeno mas barata, 10 cual conslituye el objet ivo de la presente publ icaci6n.

1. INTRODUCCI6N Oada la importancia econ6m ica y ecol6gica que tiene el usa racional de los fertilizanles , la eslrategia seguida por el INIFAP con relacion al usa de estes in sumas, consiste en fert ilizar los cultivos tamanda como base su potencial de rend im ien10 y SU etapa de maxima demanda, perc considerando las condiciones ffsico-qufmicas y biologicas de los sueros donde se va a desarrollar el cultivo.

1.1. Problematica A nivel mundial, la eficiencia en el usa de nilrogeno en cereales es de 33% aproximadamen'. a. las perdidas de nilr6geno provienen de la emisi6n directa desde las hojas de las plantas , la desnitrificac i6n del suelo, el escurrimiento superficia l, la volatilizaci6n , y la lixiviaci 6 n (Raun y Johnson, 1999 )

EI conoci miento de los requerimi entos de la especie y la variedad , de la disponibilidad de nutrimentos en el suelo, y de la eficiencia en la aplicaci6n y en la utilizaci6n de los diferentes fertilizanles, permite aplicar estos compuestos en la cantidad, epoca , metoda y fuen te que optimicen su asimilaci6n por las plantas cultivadas .

Par olra parte , la fertilization nilrogenada representa una importan te proporcion de los costas lolales de cu lli vos como trigo, maiz, y sorgo. Sin embargo, aun cuando el amoniaco es la fuente mas barata disponible en el mercado, la falla de equipo para la aplicaci6n en banda as! como la falta de capacitacion de operarios y productores , generan accidentes y aplicaciones deflcientes que hacen que exista la creencia de que este fertilizante ademas de peligroso, es menos eficiente que olras fuentes mas caras .

En Mex ico, como en la mayor parte del mundo, practicamente lodos los suelos agrfcolas requieren de nitr6geno, yes en ger;eral este elemento el mas extensamente aplicado como fertilizante en la mayorfa de lo s cultivos. En la naturaleza , el cicio del nitrogeno es muy complejo , ya qu e esle elemenlo esta sujelo a procesos de volatilizacion, lixiviaci6n, fijaci6n, absorcion e inmovilizacion microbiologica, todo 10 cual afec ta el comportamiento y la respuesta de las planta s a la aplicacion de los ferlilizantes nitrogenados.

1.2 . Magnitud del problema

En la actualidad, el incremento en los precios del petroleo ha provocado un alza importante en el casto de los fertilizantes, los cuales en cultivo s bas icos como trigo , ma iz y sorgo, representan de un 20 a un 25% de los costas lolales de produccion, dependiendo de la dosis y la fuenle de nitrogeno que se utilice. I

I 6

'I,

En regiones como el Valle del Yaqui, la eficiencia en la utili zacion de nitr6geno en el cu ltivo de trigo es del 38%. Las perdidas por volatilizaci6n son de un 19%, por lixiviaci6n del 6% , y un 37% se queda fijado en el suelo como nitr6geno residual. De la cantidad de nitr6geno que no es recupera da par el cuitivo, solo el nitrogeno residual en et suelo ha sido objeto de es tudio para su aprovechamiento por el cultivo sigviente (Cortes y Uvalle, 1996).

7

II

1.3. Impactc scciceconomicc La suma de las perdidas por vol atiliza cion y lixiviaci6n en el Valle del Yaqui , representan un 25 par dento del nitr6geno lotal aplicado. 5i se considera que en promedio se eslablecen 150,000 hectareas de Irigo par cicio y se aplican 250 unidades de nitr6geno por ha, la magnitud de las perdidas seria de 9.375 loneladas de nitr0geno , que considerando un precio por tonelada de esle elemenlo de 8.500 pesos, se hene un impacto eoon6mico de 79.69 millones de pesos par cicio par concepto de perdidas de esle elemento. Ademas del enorme impacto econ6mi co que gen eran las perdidas por volatilizacion y lixiviacion. no se debe soslayar el impacto ecol6gico y ambienlal que se genera con estos problemas, ya que la contaminaci6n de acuiferes can nitratos y la contribucion de compuestos como el oxido nitroso al efeclo inve rnadero, son lemas bajo es tudio en la actualidad. 2. ANTECEDENTES

2.1. Funciones del nitr6genc en la planta De acuerdo con Tisdale y Nelson (1970), el nilrogeno es un constituyente esencial de tada la materia viviente conodda ha sta la fecha. En la s plantas. ademas de su papel en la formacion de proteinas, es parte integral en la mole cu la de clorofila. Con excepcion de las leguminosas, para ser absorbido por las plantas, el nilrogeno debe estar en forma de nitrate (NO, ) 0 de amonio (NH' ). Aunque existen otras formas de nitrogeno que pueden ser tomadas por las plantas, los iones mencionados conslituyen las mas importanl es desde un punta de vista agricola . Un adeeuado su ministro de nilr6geno eSla asociado can vigorosos ereei mientos vegelativos y un intensa color verde . Cantidades excesivas de nitrog eno pueden , bajo eiertas condi cio nes

8

prolongar el periodo de crecimienlo y retra sar la madurez . Esto ocurre mas frecuenlemente cuando no se suminislran canlidades adecuadas de los aires elementos nutritivos . EJ suministro de nitr6geno se relaciona can 18 utilizacion de los hidratos de carbono. Cuando las cantidades de nitr6geno so n insuficientes, los hidratos de carbona se deposilan en las celulas vegetativas causando un adelgazamiento de las mismas. Cuando el nitrog eno esl a en ca ntidad es adecuadas y la s condiciones son favorables pa ra el crecimiento, se forma n proteinas a partir de los ca rbohidratos, se depositan menos hidratos de carbono en la parte vege tativa, se forma mas protoplasma, y. a causa de que el protaptasma eSla allamente hidratado , la s p l antas resultan mas s uc ulenta s. La excesiva suculencia en algunos cultivos puede lener efe ctos pe rjudi cial es. En cultivos como el algodon puede prevocarse un debilitamienlo de \a fibra , en los ce reales puede ocurrir el aeame y en remoJa eha azucarera pued e reducirse et conlenido de azucar. En algunos casos, la exeesiva suculencia puede provocar que la planta sea mas susceptible al alaque de enfer medade s e inseetos (Ti sdale y Nelson , 1970). 2.2. Avances de investigacion y validacion En Mexico se han realizado investigaciones relacionadas con la respuesta de triga y maiz a la aplicaci6n de fuentes de nitrogeno. La importancia de los resultados obten idos, rad iea en el hecho de qu e existen diferencias muy marca das en el COSiO por unidad de nitr6geno de las diversas fuentes disponibles en el mercado. En el cuadra 1 se describe el casto por tonelada y el casto por unidad de nitrogeno de los fertilizanles mas comunes

9

Ii

en Mexico. La diferencia en el cos to por unidad entre el NH3 y UAN-32 es del 94.37%, sin em bargo , en cuttivos extensivos como el trigo , ma iz, sorgo y frij ol, las fuentes mas utilizadas son granulad as . En el caso del noroeste de Mexico, el usa de amoniaco anhidro esta muy difund ido tanto en inyecci6n al suelo como en el agua de riego, la diferencia entre el costo por unidad de NH3 y urea Que es la fuenle s61ida mas utilizada es del 36. 9% a favo r del amoniaco anhid ro. EI costo por unidad se ca lcul a dividiendo el costa por tonetada entre las unidades de nitrog eno que contiene una tonelada del fertilizanle. Para el caso del nitrogeno, una unidad de nitrogeno es equiva lente a un kilogramo de esle elemento.

CUADRO , . COSTO POR UNlOAD DE NITROGENO DE LOS FERTILIZANTES NITROGENADOS MAs COMUNES EN EL MERCAOO NACIONAL. ABRIL DE 2005.

Fuente de nitrogeno

Unidades de nitrogeno por toneiada

UAN- 32

320

3,975

Nitrato de amonio

335

3,573

Urea

460

Sulfate de amenio

210

Costo (pesos) Por ton Por unidad

Para expl icar adecuada mente los puntos de equ ilibrio necesarios para pagar la inversion en fertilizantes nitrogenados, se deben de considerar ademas de la dosis y cosio por unidad de nitrogeno , el precio del cu ltivo a la cosecha, 10 cual varia de cultivo a cultivo y de regi6n a region de acu erdo a los esq uemas de apoyo a la comercia li zaci6n. En el cuadro 2 se descri be el rendimiento de grana necesario para pagar una dosis de 250 unidades de nit(Ogeno en los cultivos de trigo y maiz. Se considero un precio estimado de 1,850 pesos para el trigo y 1,650 pesos para el maiz, los cuales son solo un ejemplo para efecto del analisis econ6mico.

CUADRO 2. COSTO DE 250 KG/HA DE NITROGENO EXPRESADO COMO KG/HA DE COSECHA QUE DEBEN INVERTIRSE EN FUNCION DEL PRECIO DE TRIGO Y MAiz . ABRIL DE 2005.

Fuente de nitrogeno

12.44

Aplicacion de 250 kg/ha de nitr6geno kg por hectarea Costo por unidad $

Trigo

Ma iz

10.66

UAN- 32

12.44

1,681

1,885

4,030

8.76

Nitrato de amonio

10.66

1,440

1,615

1,780

8.60

Urea

8.76

1,184

1,327

7.75

Sulfato de amoni o

8.60

1,162

1,303

6.40

Agua amonia

7.75

1,047

1,174

Amonfaco anhidro

6.40

865

969

..

-

Agua amenia ~

Amonfaco anhidro

200 -820

1,550 5,300

.

Precio dellrigo $1. 850 por lone/ada: precio del mail $ I.ti5() por lonelCJda.

10

11

Del cuadra anterior, se puede deducir que en una comparaci6n de fuentes de nitrogeno en el cultiva de lrigo, se requiere un incremento de 319 kglha en producci6n para justificar el uso de la urea en lugar del amoniaco. La diferencia anterior deberia ser de 575 kg/ha si se pretendiera usa r nitra to de amonia en lugar de amon iaco y de 8 16 kg/ha si la fuente a utlliza r fuera UAN-32 . Lo anlerior sin considerar el costo del fl ete. m an iob ras , aplicaci6n y costas finan c ieros.

En olra validaci6n dond e se probaron cuatro fuentes de ni!rogeno (Cuadro 4), el rendimiento oblenido con ef amoniaco anhidro fue el menor de las fuentes evaluadas. Sin emba rgo , se debe destacar que en esta validaei6n lodas las fu entes de nitr6geno con excepci6n del amoniaco se ap lica ron en banda, el cual se considera un metoda mas eficiente de fertiliza ci6n, mientras que el amoniaco 5e aplic6 en el agua de ,(ego (Cortes, 1998).

Los resultados ob tenid os en parcelas de va lida cion conducidas en terrenos de agrieultores del Valle del Yaqui, Sonora, indican que no exislen diferencias importantes entre las fuentes de ni!r6geno eval uadas. La dosis aplicada fue la canl(dad de nitr6geno que tradicionalmen!e aplica el agricullor y que es de 250 unidades por hectarea en el caso de trigo y 270 unidades en el caso de maiz.

CUADRO 4. VALIDACI6N DE CUATRO FUENTES D E NITR6GENO EN EL CULTlVO DE T RIGO. VALLE DEL YAQUI, SONORA. CICLO OTONO· INVIERNO,1997·98.

En el caso del trigo, las evaluaciones realizadas indicaron que la opei6n ma s rentable bajo las condiciones del Vaile del Yaqu i, fue la utilizaei6n del amoniaco anhidra. En el cuadra 3 se observan resu ltados donde el rendimiento de triga al aplicar urea 0 amonfaco in yectado en banda fue practicamente el mismo, por 10 que cons ideranda la difereneia en costos , se obtuvo un a mayor utilidad al apliear amoniaco (Cortes, 1997). CUADRO 3. VALIDACI6N DE DOS FUENTES DE NITR6GENO EN EL CULTIVO DE TRIGO . VALLE DEL YAQUI , SONORA CICLO OTONO· INVIERNO, 1996·97.

FUENTES DE NITRCGENO UREA UAN·32 SULFATO DE AMONIO AMDNIACO ANHIDRO

RENDIM IEN TO kg/h.

6,916 6,842 6,718 6.594

Si se requeria un incremento de 8 16 kg de trigo par ha para sustituir el amoniaco por UAN·32, en es la validaei6n el incremento tue de 248 kg por 10 cual el produclor perd i6 568 kg/ha al utilizar esta tuenle de n1lrogeno. En el caso del su lfalo de amonio, e! incremento necesario era de 297 kg Y 5e obtuvieron 124 kg/ha , mientras que al apliear urea, el incremento fue de 322 kg Y se necesitaban 319 kg con 10 cual el produetor gan6 solo tres kg/ha al utilizar esla fuente .

RENDIMIENTO kg/h.

FUENTES DE NITR6GENO UREA

5,720 5,787

AMONIACO -

'2

Se debe destaear que la aplicaci6n de NH3 en el agua de riego no tiene un costa, mienlras que para la aplicaci6n de urea en banda se invierlen 54 kgfha de Irigo, con 10 cual se concluy6 que el aman iaco fue la (uen le ma s rentable en esta validacion. 13

En el caso del mat z , en Cataxt la, Ve racruz , se rea liz6 una eva lu aci6n de amon faeo contra urea donde se eompa rar on tre s dosis de njt ro geno y un les ti go s in ferti lizante en el hibrido H-512. En promedio, el rendimienlo con amoniaco anhjdro fue 10 kg/ha mayor que el oblenido can la urea (Cuadro 5), mienlras qu e la diferencia en cosio fue de 118 pesos por ha a fa vor del amaniaco La ulilidad promedi o tue de 1,461 peso s par ha con urea y 1,596 pesos por ha con amoniaco anhidro , co n 10 cua l la diferencia en ingre sos fue de 134 pesos par ha a favor del amoniaco (Vazquez y Varg as , 2000) .

CU A OR O 5. RESPUESTA DEL MAlz A DOS FUENTES DE NITROGENO. CAMP O EXPERIMENTAL COTAXTLA , VERACRUZ , CICLO PRIMAVERA-VERANO, 2000.

Oescripci6n

Costo de producci6"

TESTIGO UREA AMONIACO

$/ha 4.998 5,865 5,747

Rendimiento Ingreso kgfha bruto $

3,293 4,579 4,589

5,269 7,326 7.342

Utilidad $fha

3. EL AM ONiACO ANHIORO

3.1. Caracteristicas del am oni aco anhidro EI amoniaco anhidro es el fertilizante ca n el mas alto conten id o de nitr6geno en el mercad o, Puede inyectarse directamente al suelo mediante apli cadores de cuchilla y en zonas irrigadas, el amonfaco tambiem se aplica en el agua de riego , A presion at mos fl~ rica este tertilizante es un gas. debido a 10 cua l algo del aman iaoo puede perderse durante y tras su apl icacion. Los faetores del suelo asociadas can las perdidas de amoniaco son (Smilh, 1966):

I

271 1,461 1,595

1. 2. 3, 4, 5.

La candidon ffsi ca del suelo La textura EI con tenido de humedad La profundi dad de ap li caci6n EI espaciamienta en la aplicacion

Algunas de las propiedades fisicas y quimicas del amoniaco son las siguientes: Est os resul tados son eong ruente s can la gr an can tidad de evidencias reportadas por Vickar et al (1966), par 10 cua l se infiere que no existen diferencias importa nles en la respuesta del triga y el maiz a la fuen te de nitrogeno. Por 10 anteri or , se s ugiere la utili zac i6n de amoniaco an hjd ro que es la fuenle ma s barata disponib le en el merca do.

14

1.- Formula ........... .................. .. ... " ,NH3 2.- Color ... ....... ................. . ".""Inooloro 3.- Olor... .. ........ ... ... . " .... , " ..pican te irritante 4.- Contenido de nilr6geno ." ."."."" .,82 % 5.· Solubilidad ...... .....................0.456 gig de agua 6.· Densidad a 15 · C ...... .. .. .............. .0.616 7,- Punfo de ebullici6n ... ...... " ." ... " ... .-33 °C 8,- Punto de Iicuefacci6n a 20 °C .. ... .8.4 atrn6sferas

15

':~'-1, 1~ -'. 'T­

3.2 . Ma nejo agro n 6mico del amoniaco anhidro

,

Un terrene duro e lIeno de lerranes provocara una mayor perdida de amoniaco si la hendidura Iras la aplicacion no se cierra adecuadamente (Figura 1), por 10 cua l es necesario que el terreno este preparado adec uadamente. La labranza no debere realizarse cuando el terreno esle muy humedo 0 muy seco, ya que en ambos casos la preparacion sera deficiente.

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