CURVAS DE ABSORCIÓN DE
NUTRIENTES PARA CUATRO VARIEDADES DE ARROZ[1]
Luis A. Barahona-Amores[2]; Rubén D. Samaniego-Sánchez[3]; Rubén E. Rodríguez-Navarro[4]
RESUMEN
La fertilización constituye un factor importante en la obtención de un
alto rendimiento. La respuesta a la fertilización depende de la variedad,
fertilidad del suelo, clima y manejo de plagas. El objetivo fue determinar la
absorción y extracción de macro y micronutrientes en cuatro variedades de arroz
según etapa fenológica. Se realizó en Tonosí, provincia de Los Santos, Panamá,
durante los meses de agosto a diciembre en los ciclos agrícolas 2020, 2021 y
2022 bajo secano. Se utilizaron las variedades IFL 72-17, IFL 069-18, IFL
148-18 e IFL Alanjeña-22, con parcelas de 200 m2 y una densidad de
120 kg/ha de semilla. Se realizaron muestreos foliares cada 15 días a partir de
la germinación por triplicado, utilizando un marco de 0,25 m x 0,25 m. Se
determinó la extracción de nutrientes en follaje y granos. Se realizó un
análisis de regresión para determinar la extracción de nutrientes por etapa de
cultivo, el cual mostró que la ecuación cuadrática es la que mejor se ajusta a
la tendencia de los datos, con coeficientes de determinación que van de 0,72 a
0,96. La variedad IFL 148-18 y la IFL 72-17 necesitan mayor cantidad de
nutrientes para producir una tonelada de grano en comparación con la IFL 069-18
y la IFL Alanjeña-22. El orden de importancia de los nutrientes basado en la
cantidad total absorbida fue K>N>Ca>P>Mg>Fe>Zn>Mn>Cu y
la etapa de máximo embuchamiento coincide como la de mayor demanda en la
mayoría de los nutrientes. Se concluye que las variedades difieren en su
capacidad de absorción de nutrientes. La mayor absorción de macronutrientes
(nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio) se produce durante el período
vegetativo, cuando la planta está creciendo y desarrollando su estructura. Por
otro lado, la mayor absorción de micronutrientes (hierro, zinc, cobre,
manganeso) se produce durante el período reproductivo, cuando la planta está
produciendo flores y granos.
Palabras clave: Extracción, fenología, fertilización, rendimiento, suelo.
NUTRIENT ABSORPTION CURVES FOR
FOUR RICE VARIETIES IN PANAMA
ABSTRACT
Fertilization is a key
factor in achieving high rice yields, and crop response depends on varietal
characteristics, soil fertility, climatic conditions, and pest management. The
objective of this study was to quantify the absorption and extraction of macro-
and micronutrients across phenological stages in four rice varieties. The study
was conducted under rainfed conditions in Tonosí, Los Santos Province, Panama,
during the 2020, 2021, and 2022 cropping seasons. The varieties evaluated were
IFL 72-17, IFL 069-18, IFL 148-18, and IFL Alanjeña-22, established in 200 m² plots
with a seeding rate of 120 kg ha⁻¹. Leaf sampling was
performed every 15 days from germination, in triplicate, using a 0.25 m × 0.25
m quadrat. Nutrient extraction in foliage and grain was determined, and
regression analysis was used to describe nutrient extraction as a function of
crop development stage. Quadratic models provided the best fit to the data,
with coefficients of determination (R²) ranging from 0.72 to 0.96. Varieties
IFL 148-18 and IFL 72-17 required greater nutrient uptake per ton of grain
produced compared with IFL 069-18 and IFL Alanjeña-22. Based on total
absorption, the relative importance of nutrients was K > N > Ca > P
> Mg > Fe > Zn > Mn > Cu. The maximum grain-filling stage
coincided with the period of highest demand for most nutrients. Results
indicate that rice varieties differ in their nutrient absorption capacity.
Macronutrient uptake (N, P, K, Ca, Mg) was greatest during the vegetative
stage, whereas micronutrient uptake (Fe, Zn, Cu, Mn) peaked during the
reproductive stage.
Keywords: Extraction, phenology,
fertilization, yield, soil.
INTRODUCCIÓN
El arroz es uno de los
alimentos indispensables en la dieta del panameño, donde el consumo anual per
cápita es de más de 65 kg/año, siendo el tercer país más consumidor de arroz
per cápita en América, solo por debajo de Cuba con 108 kg/año y Surinam con 68
kg/año (Rice observatory, 2025).
En Panamá, para el año
2024, se sembraron alrededor de 86 717 ha, de las cuales el 84% fue bajo el
sistema de secano y solo un 16% bajo riego. El rendimiento promedio fue de 4,4
t/ha, con una producción total de 374 443 toneladas. El costo de producción por
hectárea para esta zafra estuvo en B/. 2 700,00 donde el 21% corresponde al uso
de fertilizantes (Ministerio de Desarrollo
Agropecuario [MIDA], 2024).
La fertilización constituye
un factor importante en la obtención de un alto rendimiento. La respuesta a la
fertilización depende de la variedad, fertilidad del suelo, clima y manejo de
plagas (Molina & Rodríguez, 2012).
Una curva de absorción representa gráficamente la extracción de un nutriente e
indica las cantidades absorbidas por la planta a lo largo de su ciclo
fenológico (Barahona Amores et al., 2019).
Un estudio de absorción es un buen punto de partida para estimar la
cantidad de nutrientes que se debe reponer al campo para mantener la
fertilidad. Si se desea mantener la sostenibilidad del sistema, se debe al
menos reponer al suelo las mismas cantidades de nutrientes que salen
directamente del campo en la biomasa del cultivo (Bertsch Hernández, 2009).
Se han realizado varios trabajos sobre curvas de absorción de nutrientes
de arroz en Panamá para distintas variedades como la VIOAL-3189 e IDIAP L7
(Name & Villarreal, 2004), la FCA 97116 (Dominguez,
2011), la UP 80 FL (Villarreal Barrera,
2018), IDIAP FL 106-11 (Barahona Amores et al., 2018), IDIAP FL 137-11
(Barahona Amores et al., 2019), presentando diferentes extracciones de
nutrientes según la variedad, el manejo y el tipo de suelo.
El presente trabajo se
realizó con el objetivo de determinar la absorción de macro y micronutrientes
en cuatro variedades de arroz según etapa fenológica, en un suelo Entisol bajo
condiciones de secano, para mejorar la eficiencia en la fertilización.
MATERIALES Y MÉTODOS
Localización geográfica
El estudio se realizó en el
Instituto Profesional Técnico Agropecuario de Tonosí (IPTAT), ubicado en el
corregimiento de El Cacao, distrito de Tonosí, provincia de Los Santos, entre
los 7º26’03’’ de latitud Norte y los 80º24’37’’ longitud Oeste (Figura 1). Los
suelos fueron clasificados como Typic Udifluvents, textura franca con régimen
de humedad Údico y temperatura Isohipertérmico (MIDA, 2015), clasificado dentro
de la zona de vida correspondiente a Bosque Húmedo Tropical (Holdridge, 1978).
Características
edafoclimáticas
El contenido de nutrientes
según los niveles críticos establecidos por Name & Cordero (1987), presenta
niveles altos de calcio (Ca) y magnesio (Mg); niveles medios de potasio (K),
fósforo (P), manganeso (Mn), hierro (Fe) y cobre (Cu); además unos niveles
bajos de aluminio (Al) y zinc (Zn). En cuanto a sus características
fisicoquímicas, presenta una textura franco-arcillosa, con una coloración en
seco pardo amarillo claro, pH poco ácido, una capacidad de intercambio
catiónico efectiva (CICE) media, con una baja saturación de aluminio y una
elevada saturación de bases, la cual está dominada por la saturación de calcio
(71,2%) y un nivel bajo de materia orgánica (Cuadro 1).
Para el 2020, durante el
desarrollo del experimento, la precipitación acumulada
fue de 896 mm, con una temperatura media de 27,2° C, humedad relativa media de
62% y una radiación promedio de 141 watt/m2.
Para el 2021 la precipitación acumulada fue de 813 mm, donde se
presentaron periodos de estrés hídrico debido a una escasa precipitación en el
mes de septiembre (83 mm), con una temperatura media de 25,7° C, humedad
relativa media de 58% y una radiación promedio de 147 watt/m2.
Para el 2022 la precipitación acumulada fue de 1310 mm, con una temperatura
media de 26,1° C, humedad relativa media de 57% y una radiación promedio de 155
watt/m2 (Cuadro 2).
Material genético
Se utilizaron en el experimento las variedades del IDIAP denominadas
IDIAP FL 72-17, IDIAP FL 069-18, IDIAP FL
148-18 y la IDIAP FL Alanjeña-22, cuyas características se presentan en el
Cuadro 3.
Arreglo en campo y manejo
El ensayo se realizó en los
ciclos agrícolas del 2020, 2021 y 2022, de agosto a diciembre. Se utilizaron
parcelas de 200 m2 para cada variedad (10 m x 20 m); la siembra se
realizó sobre suelo seco en hileras separadas cada 0,2 m, con una densidad de
siembra de 120 kg/ha de semilla seca. Se utilizó una fertilización básica de
120 kg/ha de N, 80 kg/ha de P2O5 y 80 kg/ha de K2O,
en donde el total del P y K se aplicó al momento de la siembra con base en la
fórmula compuesta de 12-24-12 y el N se fraccionó en tres partes iguales a los
30, 45 y 55 días después de la siembra (urea 46%). El manejo agronómico en
cuanto a control de malezas, insectos y enfermedades se realizó de acuerdo con
las tecnologías generadas por el IDIAP para el manejo integrado del cultivo de
arroz (Camargo et al., 2014).
El sistema utilizado fue en secano (dependiente de las lluvias).
Muestreo en campo
Los muestreos de campo para
la elaboración de las curvas de absorción se realizaron con base en la
metodología descrita por Bertsch Hernández (2009). Se muestreó cada 15 días, y
se aseguró que coincidieran con las etapas fenológicas más importantes del
cultivo de arroz. Cada muestreo se realizó por triplicado, en cada réplica se
utilizó un marco de 0,25 m x 0,25 m. Las muestras se dividieron en follaje y
granos, para determinar la extracción de nutrientes en cada una de ellas. Se
pesaron las muestras húmedas, luego se llevaron al horno a 70° C por 48 hr y se
tomó el peso seco para calcular la producción de biomasa seca total (kg/ha).
Para la producción de grano se utilizó un marco de 1 m2 y se calculó
la productividad de grano limpio y seco al 14% de humedad (Centro Internacional de Agricultura Tropical [CIAT],
1983).
Análisis de laboratorio
El contenido de nutrientes
se determinó según la metodología descrita por Villarreal & Name (1996).
Las muestras secas se molieron y pasaron por un tamiz No. 20 (1 mm de abertura
en la malla), posteriormente se almacenaron en sobres de papel a temperatura
ambiente. El N se determinó mediante el método Kjeldahl. Se utilizó el proceso
de mineralización vía húmeda y se determinó el P por Mehlich 1 y formación del
complejo fosfomolíbdico utilizando un espectrofotómetro de luz visible. El K,
Cu, Fe, Zn y Mn sus extracciones fueron realizadas por el método de Mehlich 1,
mientras que el Ca, Mg con la solución extractora KCl. Las cuantificaciones de
estos elementos fueron realizadas por Absorción Atómica, mediante fuente
continua.
Análisis estadístico
Se realizó un análisis de regresión no lineal con el
modelo cuadrático para determinar la extracción de cada elemento por etapa
fenológica, siendo este modelo el que presento un mejor ajuste (R2),
en este tipo de análisis (Barahona Amores et al., 2018). Los
análisis estadísticos se realizaron con el software InfoStat versión 2020
profesional (Di Rienzo et al., 2008).
Modelo cuadrático
Y= β0 + β1X +
β2X2
Donde:
Y= absorción de nutriente (kg/ha)
β0= intercepto de la curva
β1= coeficiente lineal
β2= coeficiente cuadrático
X= variable independiente (etapa de muestreo)
Variables de estudio
Se midió absorción de nutrientes
por etapa fenológica por ha (follaje y panícula), absorción de nutrientes total
por sección de la planta por ha (follaje y panícula), absorción total de
nutrientes por ha (follaje + panícula), producción
de biomasa seca y rendimiento grano paddy limpio y seco al 14% humedad.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El análisis de
regresión no lineal, utilizando un modelo cuadrático, mostró un buen ajuste en
las curvas de absorción de los nutrientes. Las ecuaciones correspondientes se
presentan en el Cuadro 4, con coeficientes de determinación (R2) que
van de 0,72 para P, hasta 0,96 para Cu. La absorción media de nutrientes fue
mayor para el K con 270 kg/ha. En orden
decreciente, se registraron los siguientes valores: N 209 kg/ha; Ca 101 kg/ha;
P 67 kg/ha; Mg 17 kg/ha; Mn 0,95 kg/ha; Fe 0,69 kg/ha; Zn 0,64 kg/ha; y Cu
0,15 kg/ha. Estos resultados coinciden con los reportados por Barahona Amores et al.
(2018), quienes determinaron que el orden de extracción de nutrientes para dos
variedades de arroz bajo condiciones de secano fue K>N>Ca>P>Mg>Fe>Zn>Mn>Cu.
La variedad IDIAP FL
72-17 presentó la mayor absorción de nutrientes, con una producción de biomasa
(materia seca) de 15,9 t/ha, un rendimiento de grano de 5,7 t/ha y un Índice de
cosecha de 36%, mientras que la variedad menos exigente en nutrientes fue la
IDIAP FL Alanjeña-22, con una producción de biomasa de 14,8 t/ha, un
rendimiento de grano de 5,4 t/ha y un índice de cosecha de 36%. Estos
resultados coinciden con lo reportado por Barahona Amores et al. (2019) y Herber et al. (2022), quienes evaluaron diferentes
variedades de arroz bajo condiciones similares de suelo y manejo, encontrando
diferencia en su capacidad de absorción de nutrientes.
Requerimiento por tonelada de arroz
Los
requerimientos necesarios para producir una tonelada de arroz paddy (en cascara),
difiere para cada variedad, principalmente para N, K y Ca (Cuadro 5),
encontrando que la variedad IDIAP FL 148-18 y la IDIAP FL 72-17 necesitan mayor cantidad de nutrientes para producir una
tonelada de grano, indicando ser menos eficiente en la repartición de los
fotosintatos asimilables, mientras que la variedad IDIAP FL Alanjeña-22 es la
que requiere menor cantidad de nutriente para producir una tonelada de grano.
Los requerimientos de N, P y K para producir una tonelada de grano en las
variedades evaluadas resultaron ser mayores a los reportados por el Instituto de la Potasa y el Fosforo [INPOFOS]
(2004), Molina & Rodríguez (2012) y Herber & Kreamer (2013), en
distintas variedades, mientras que los requerimientos de Ca, Mg, Mn, Fe, Cu y
Zn fueron similares.
Etapas de máxima absorción
La absorción por
etapa fenológica para los distintos nutrientes se presenta de manera relativa y
se puede determinar las etapas críticas de absorción (Figura 2), las cuales hay
que tomar en consideración a la hora de realizar un plan de fertilización.
Para N, se observan
dos etapas de máxima absorción en el ciclo fenológico que son, el máximo
macollamiento con un 28% de la absorción total y al embuchamiento con un 27%.
El N es un regulador del crecimiento ya que promueve la reproducción celular y,
por ende, el macollamiento de la planta (Mejía & Menjívar, 2010),
igualmente existe una correlación positiva entre el número de granos por unidad
de área y el porcentaje de N absorbido por la planta momentos antes de la
floración (Yoshida, 1981).
En la absorción
relativa de P, al llegar al embuchamiento la planta ya ha absorbido el 97% del
total. Se observan dos etapas de máxima absorción, que son el inicio del
primordio floral con un 35% y la etapa de embuchamiento con un 33%. El P
estimula el desarrollo radicular, favorece la precocidad de la maduración,
aumenta la producción de tallos y el desarrollo del grano, siendo fácilmente
redistribuido a los diferentes órganos de crecimiento (Catalá-Forner et al.,
2022).
La absorción relativa de K alcanza un 92% del total al llegar la etapa
de embuchamiento. Se aprecian dos etapas de máxima absorción, encontrando la
primera al inicio de macollamiento (25%) y la segunda en el embuchamiento
(33%). El K es de gran importancia en el desarrollo de las macollas, en la
formación de la panícula y en la resistencia al acame (Mejía & Menjívar,
2010). El K es necesario para la síntesis de proteínas, ya que su formación es
catalizada por la enzima nitrato reductasa que utiliza K, entonces a pesar de
la disponibilidad de N en grandes cantidades en la planta, las proteínas no se
fabrican si hay deficiencia de K (Vijayakumar et al., 2021).
La absorción de Ca se
mantiene en incremento constante hasta llegar a la floración, donde se alcanza
el 100% de la absorción total. La máxima absorción se da en la etapa primordio
floral con un 28% y el estado de embuchamiento con 26%. El Ca puede mejorar la
estabilidad e integridad de las membranas celulares de las plantas, promover el
alargamiento de las raíces y mejorar la resistencia al acame (Sirisoontaralak et al., 2016).
La absorción relativa
de Mg durante el ciclo fenológico del arroz alcanza su totalidad en el estado
de embuchamiento. Las etapas de mayor absorción de Mg son en el primordio
floral con un 30% y la etapa de embuchamiento, alcanzando un 43%. El Mg es el
átomo central de la clorofila, puede promover la activación de muchas enzimas
en el metabolismo del nitrógeno y promover la síntesis de compuestos de
nitrógeno, igual que mejora la absorción de este por la planta (He et al.,
2024).
La absorción de Mn se
mantiene en incremento constante hasta llegar a la floración, donde alcanza el
100%. La máxima absorción se da en la etapa de embuchamiento con un 24% y en la
floración con 39%. Este nutriente está presente en el complejo Mn-proteína que
transporta electrones del agua al fotosistema II (Mejía & Menjívar, 2010),
requiriéndose en mayor cantidad en las etapas donde hay mayor producción de
biomasa (Barahona Amores, 2017).
La
dinamica de absorción de hierro muestra que al llegar a la floración la planta
ya ha absorbido el 100% del mismo. Se observan dos etapas de máxima absorción,
que son el inicio del primordio floral con 15% y la etapa de floración con un
55%. La función principal del Fe es la activación de enzimas, donde actúa
como grupo prostético, interviene por tanto en las reacciones fundamentales de
la diferenciación floral, al igual que en la sintesis de clorofila (Muñiz
Ugarte, 2008). Así mismo, la presencia de Fe incrementa la producción de
fitoalexinas, unas moléculas conocidas por su actividad antifúngica, capaces de
inhibir el crecimiento del hongo Magnaporthe
oryzae (Sánchez‑Sanuy et al.,
2022).
La
absorción de Cu alcanza su totalidad al llegar al embuchamiento. Las etapas de
máxima absorción de cobre durante el ciclo fenológico son en el primordio
floral (32%) y la etapa de embuchamiento (45%). Se ha demostrado que la
deficiencia de Cu disminuye la formación de espigas en algunos cereales (Mejía
& Menjívar, 2010), lo que indica su importancía en el inicio de la etapa
reproductiva (Barahona Amores, 2017).
La
dinamica de absorción de Zn se mantiene en incremento constante hasta llegar a
la floración, donde alcanza el 100%. La máxima absorción se da en la etapa de
embuchamiento con un 34% y en la floración con 24%. Se ha demostrado que en
sitios específicos de síntesis proteica de los organos reproductivos, hay una
necesidad grande de Zn, siendo esencial en el desarrollo del polen (Marschner,
2012; Muhammad et al., 2018).
Diversos autores reportan que la mayor parte del Zn es absorbido por la planta
de arroz mayormente durante las etapas reproductivas (Amador & Bernal,
2012; Molina & Rodriguez, 2012; Barahona Amores, 2017).
Proporción de nutrientes por sección de la
planta
Al analizar el contenido relativo de nutrientes en
diferentes secciones de la planta de arroz, se puede determinar la importancia
de cada elemento en una sección específica (Figura 3). A continuación, se
presentan los órdenes de importancia de los nutrientes, basados en la
proporción (no en la cantidad), para diferentes partes de la planta:
Parte Foliar: El orden de importancia es Mn > K > Fe
> Zn > Ca > Mg > N > Cu > P
Producción de Granos: El orden de importancia es P > Cu
> N > Mg > Ca > Zn > Fe > K > Mn. Estos resultados
sugieren que los nutrientes tienen diferentes roles y prioridades en diferentes
partes de la planta, lo que puede ser útil para optimizar la fertilización y el
manejo de nutrientes en el cultivo de arroz.
La proporción en la
cual los distintos órganos de la planta de arroz contienen los nutrientes, es
de gran relevancia en los programas de fertilización (Bertsch Hernández, 2009), principalmente en aquellas zonas donde
se cultiva de manera continua a través de los años, determinando así la
cantidad de nutrientes que salen del sistema a través de la cosecha (Barahona Amores, 2017) y los nutrientes que
pueden ser reciclados a través de la reincorporación de los residuos vegetales
al suelo una vez que estos se descompongan (Castilla
Lozano & Tirado Ospina, 2019).
CONCLUSIONES
·
Las variedades evaluadas
difieren en su capacidad de absorción de nutrientes, principalmente en los
requerimientos necesarios para producir una tonelada de grano.
·
La mayor absorción
de los macronutrientes se da en etapas tempranas del cultivo de arroz, mientras
que la mayor absorción de micronutrientes se da en la etapa reproductiva del
cultivo.
·
Para evitar la
degradación de los suelos, hay que aplicar al menos la cantidad de nutrientes
que salen del sistema con la cosecha, tomando en cuenta la proporción de
nutrientes contenido en la espiga.
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