Caracterización de los sitios de muestreo

Durante la campaña 2017-2018 se relevó un total de 79 lotes de producción de soja de primera en zonas con diferentes características agroclimáticas de la RP (40 y 39 lotes en la Zona Norte y Sur, respectivamente). La Zona Norte comprendida por el sureste de Córdoba, sur de Santa Fe y norte de Buenos Aires, y la Zona Sur comprendida por el centro y sudeste bonaerense (Figura 1). Dentro de cada lote se seleccionó una zona/sitio de muestreo (superficie 10000 m²), la cual fue georreferencida para luego realizar las diferentes determinaciones de suelo, planta y rendimiento del cultivo de soja.

Las prácticas de manejo como variedades, densidad de plantas (entre 170 y 400 mil plantas por hectárea), espaciamiento entre hileras (entre 19 y 52 cm), control de malezas e insectos fueron las comúnmente utilizadas por los productores de cada región. La fecha de siembra varió desde fines de octubre a principios de noviembre para la Zona Norte y desde principios de noviembre a principios de diciembre para la Zona Sur. En general, en ambas zonas los lotes tenían como antecesor dominante maíz y, en menor medida trigo o cebada en la Zona Sur. Al momento de la siembra, todos los lotes fueron fertilizados con 20 kg ha^-1 de P y 10 kg ha^-1 de S, para no limitar el rendimiento del cultivo.

Determinaciones de suelo y planta

A la siembra se realizó un muestreo (30 sub muestras por muestra) a la profundidad de 0-20 cm. Las muestras fueron secadas en estufa a 30°C y posteriormente se molieron y tamizaron por 0,5 mm. Se determinó el pH en una relación suelo:agua de 1:2,5 (v:v), materia orgánica (MO) (^{Walkey & Black, 1934}) y P extractable (^{Bray & Kurtz, 1945}).

Figura 1 Figure 1 Ubicación de los diferentes puntos de muestreo. Círculos celestes y marrones representan la Zona Norte y Sur, respectivamente (n= 79). Location of the different sampling points. Blue and brown circles represent the Northern and Southern Zone, respectively (n= 79). 

Además, el contenido Ca, Mg y K intercambiables se determinó mediante la extracción con acetato de amonio 1N a pH 7 (^{Haby et al., 1990}), mientras que la concentración de Cu, Zn, Fe, y Mn mediante la extracción con DTPA en un medio ácido (^{Anon, 1994}) con posterior lectura en ambos casos en espectrofotómetro de absorción atómica. Por otra parte, el contenido de B se determinó por el método colorimétrico de la curcumina (^{Naftel, 1939}).

En floración (R₁-R₂) (^{Fehr & Caviness, 1977}) se realizó el muestreo de hoja de al menos 40 plantas al azar. Se tomó la primera hoja madura (totalmente expandida) desde del ápice, sin pecíolo. Se determinó la concentración de Ca, Mg, K y micronutrientes mediante digestión húmeda y posterior lectura en un espectrofotómetro de absorción atómica (^{Zasoski & Burau, 1977}; ^{Jones & Case, 1990}). El método de digestión húmeda se basa en la descomposición de la MO de los tejidos vegetales por digestión ácida a alta temperatura. Por lo tanto, se realizó la digestión en bloque de aluminio usando HNO₃ con la adición de HClO₄ para incrementar la velocidad y completar la digestión (^{Zasoski & Burau, 1977}; ^{Jones & Case, 1990}). Luego se tomó 1 ml del digesto y se procedió a leer en un equipo de adsorción atómica ajustando diferentes curvas de dilución según el nutriente. Por otra parte, la concentración de B se cuantificó bajo la misma técnica que en suelo (^{Naftel, 1939}) previa combustión seca colocando la muestra en una mufla a aproximadamente 500 ºC de temperatura.

A madurez fisiológica se cosecharon 2 m² y se trillaron empleando una trilladora estacionaria Zurn 150. Se determinó el rendimiento, el cual fue ajustado a 13,5% de humedad. Sólo en la Zona Sur se analizó la concentración de Ca, Mg, K y micronutrientes en grano bajo las mismas metodologías utilizadas para hoja.

Análisis estadístico

Para cada nutriente tanto en suelo como en planta se realizó un análisis descriptivo de los datos. Además, para la comparación de medias entre zonas se utilizó el test t por medio del paquete estadístico R (^{R Core Team, 2014}). Se estimó para cada zona el porcentaje de caso con deficiencia de un determinado nutriente como el cociente entre el número de muestras con una concentración del nutriente por debajo del NC citado en la literatura internacional sobre el total de muestras analizadas en cada zona por cien. Se realizaron análisis de correlación para evaluar el grado de asociación entre la concentración de nutrientes en hoja y la concentración de nutrientes en suelo y, de regresión empleando el procedimiento lm (lineal model) para evaluar y ver cuánto de la variación de la acumulación y concentración de nutrientes en grano es explicada por el rendimiento del cultivo. Para la confección de las figuras y estimaciones de estadística descriptiva se utilizó el software GraphPad Prism® en su versión 8.0c para Mac®.

Caracterización general

La disponibilidad hídrica al momento de la siembra del cultivo de soja fue adecuada en ambas zonas (suelo a capacidad de campo), sin embargo, en los meses de febrero y marzo, las precipitaciones fueron inferiores en 50 y 100 mm a los registros históricos, respectivamente. Además, la temperatura media estuvo por encima del registro histórico en gran parte de la RP lo cual pudo haber limitado el rendimiento del cultivo de soja, particularmente en la Zona Sur. El rendimiento promedio fue de 4212 kg ha^-1 para la Zona Norte y 2679 kg ha^-1 para la Zona Sur, siendo significativo el efecto de zona (Figura 2). Además, el rango de rendimiento fue mayor en la Zona Norte (3150 kg ha^-1), mientras que el CV (17,6%) fue menor respecto a la Zona Sur (rango = 2535 kg ha^-1 y CV = 24%, respectivamente).

En la Zona Norte, el 25 y 75% de los lotes presentaron valores de rendimiento menores o iguales a 3860 y 4858 kg ha^-1, mientras que en la Zona Sur fueron de 2200 y 3208 kg ha^-1, respectivamente (Figura 2). El menor rendimiento en la Zona Sur respecto a la Zona Norte, se explicaría en parte por el deterioro característico de las condiciones ambientales (temperatura y radiación) hacia fines de ciclo (^{Andrade & Sadras, 2000}). A su vez, ^{Aramburu Merlos et al. (2015}) reporto menor rendimiento potencial de soja en secano para la Zona Sur respecto a la Zona Norte.

Los valores medios de MO, P Bray y pH para la Zona Norte fueron 28 ± 5 g kg^-1, 15 ± 6 mg kg^-1 y 5,8 ± 0,2 mientras que para la Zona Sur fueron 50 ± 8 g kg^-1, 17 ± 10 mg kg^-1 y 5,9 ± 0,3, respectivamente. Estos valores coinciden con los niveles típicos de la RP (^{Sainz Rozas et al., 2019}). La principal variación fue observada en los valores de MO, la cual se explicaría por la diferente historia agrícola, textura, clima y potencial de producción de cada zona (^{Diovisalvi et al., 2014}). Los menores valores de MO en la Zona Norte podrían estar asociados a la intensificación de la actividad agrícola, la mayor frecuencia del cultivo de soja en la rotación, su elevada tasa de extracción de nutrientes, la baja reposición de los mismos y el menor aporte de residuos respecto a otros cultivos como por ejemplo el maíz (^{Cordone et al., 2011}; ^{Larrea, 2019}; ^{Sainz Rozas et al., 2019}). Estudios realizados en el sudeste bonaerense han demostrado que una elevada participación del cultivo de soja en la rotación produce disminuciones más pronunciadas de la MO del suelo debido al bajo volumen de rastrojos y raíces y, a la baja relación C:N de dichos residuos (^{Studdert & Echeverría, 2000}; ^{Martínez et al., 2020}). ^{Sainz Rozas et al. (2019)} reportaron para la RP que los contenidos de MO disminuyeron de este a oeste y de sur a norte del área relevada, con valores de MO que variaron de 10 hasta 65 g kg^-1, según zonas. Estos autores observaron que los valores más bajos se determinaron al oeste de Buenos Aires, este de La Pampa y sur-suroeste de Córdoba, y los más elevados al sudeste de Buenos Aires lo cual coincide con los resultados del presente trabajo. Por otra parte, en lo que respecta a P, los valores no difieren entre zonas, a pesar de la mayor frecuencia y extracción por parte del cultivo de soja en la Zona Norte. Este comportamiento podría explicarse si se tiene en cuenta que en los últimos 25 años, según lo informado por ^{Sainz Rozas et al. (2019)}, la disminución de la concentración de P disponible fue más importante hacia el oeste y norte de la RP, donde los valores de P nativo eran más elevados. Sin embargo, en el sur de la RP, si bien los valores nativos de P eran menores, la amplia adopción de la fertilización, el uso de dosis de P más elevadas y la menor frecuencia de soja han permitido mantener o incrementar dichos

Figura 2 Figure 2 Rendimiento en grano y frecuencia (caja inserta) para la Zona Norte y Sur. Las barras verticales indican los percentiles 5% y 95%, las cajas los percentiles 25% y 75%, la línea horizontal la mediana, y el signo “+” indica la media. La caja inserta representa la distribución de frecuencia del rendimiento para la Zona Norte y Sur. Yield grain and frecuency (inserted box) for the Northern and Southern Zones. The vertical bars indicate the 5% and 95% percentiles, the boxes the 25% and 75% percentiles, the horizontal line the median, and the “+” sign indicates the mean. The box figure represents the frequency distribution of the yield for the North and South Zone. 

valores. Por último, en lo que respecta al pH, en ambas zonas los valores fueron similares y no limitarían el rendimiento del cultivo de soja. ^{Sainz Rozas et al. (2019}) observaron en suelos prístinos valores más elevados de pH en el sudeste (promedio de 7.0) que en el norte (promedio de 6.7) de la RP. No obstante, estos autores han informado una disminución del pH en lotes agrícolas respecto a zonas prístinas producto de la baja reposición de Ca, Mg, K y continuo uso de fertilizantes fosfatados y nitrogenados, principalmente en el norte de la RP.

Relevamiento de suelo

La concentración de Ca y Mg intercambiables en suelo varió por efecto de la zona (P < 0,001), siendo no significativo para K (Tabla 1). La Zona Sur presentó la mayor disponibilidad de Ca y Mg respecto a la Zona Norte (9,90 vs 7,20 y 2,09 vs 1,69 meq 100 gr^-1 para Ca y Mg, respectivamente). Este comportamiento podría deberse a la mayor frecuencia y rendimiento de soja y, por ende, la mayor extracción de dichos nutrientes en la Zona Norte. Similares resultados informaron ^{Cordone et al. (2011}), ^{Larrea (2019)} y ^{Sainz Rozas et al. (2019}). No obstante, opuesto a lo observado en el presente estudio, estos autores también informaron diferencias significativas entre zonas para K. Larrea (2018) en un estudio sobre la disponibilidad y variabilidad espacial de cationes de intercambio en la RP, informó que el K fue el catión que presentó la mayor variación espacial y la mayor reducción en su concentración en suelos agrícolas respecto a suelos prístinos. Por otra parte, el 25% de las muestras analizadas tuvieron valores inferiores o iguales a 5,96 y 8,40 meq 100 gr^-1 de Ca y 1,40 y 1,82 meq 100 gr^-1 de Mg en la Zona Norte y Sur, respectivamente. Mientras que, para K, en ambas zonas el 25% de las muestras analizadas mostró valores inferiores o iguales a 1,34 meq 100 gr^-1. Si bien en la Zona Norte los valores de los cationes intercambiables fueron en general más bajos, en todos los casos se ubicaron por encima del NC recomendado por ^{Haby et al. 1990} (Tabla 1), lo cual indicaría que no serían limitantes para la producción de soja. Por otra parte, las relaciones entre cationes de intercambio también mostraron diferencias significativas entre zonas (P < 0,001), siendo la relación (Ca+Mg)/K, Ca/K, Ca/Mg y K/Mg en promedio de 8, 7, 5 y 0,8 para la Zona Sur y de 6, 5, 4, 1 para la Zona Norte, respectivamente. Estos valores se ubicaron por debajo de los valores de referencia reportados por ^{Havlin et al. (1999}), lo cual indicaría que si bien los valores absolutos de cada uno de los cationes fue adecuado, la interacción entre los mismos podría llegar a afectar la absorción y el desarrollo del cultivo. No obstante, ^{Sainz Rozas et al. (2019)} informaron que las relaciones entre cationes intercambiables no serían un adecuado indicador directo de la magnitud de cambios en la disponibilidad de Ca, Mg y K por efectos de los años de agricultura. Además, Larrea (2018) determinó que el contenido de cationes intercambiables y la relación entre ellas puede presentar una elevada variabilidad sitio-específica generada por el tipo de suelo y por la actividad antrópica.

La concentración promedio de micronutrientes en suelo varió por el efecto de la zona (P < 0,001), salvo para el caso de Mn (Tabla 1). Mientras que los valores medios por zona de Fe, Cu y Mn se ubicaron por encima del NC recomendado, B y Zn en ambas zonas presentaron valores medios por debajo de dicho umbral (^{Buchholz, 1983}; ^{Sims y Johnson, 1991}; ^{Gerwing & Gelderman, 2005}) (Tabla 1). En el caso del Zn, en la Zona Norte, el 50% de las muestras mostraron valores inferiores al NC recomendado en la bibliografía (Tabla 1). En dicha zona, el 25 y 50% de las muestras presentaron valores menores a 0,67 y 0,92 mg kg^-1, respectivamente. En la Zona Sur, sólo el 25% de las muestras mostraron valores inferiores a dicho NC. Por otra parte, en lo que respecta a B, el 25 y el 75% de los lotes mostraron valores inferiores al NC para la Zona Sur y Norte (Tabla 1), respectivamente. Estos resultados indicarían que la deficiencia de Zn y B es más marcada en la Zona Norte. ^{Miretti et al. (2012}) y ^{Sainz Rozas et al. (2019}) informaron que dicha zona es donde mayor disminución de los niveles de Zn y B se ha producido en los últimos años por efecto de la actividad agrícola. Al igual que para los cationes de intercambio, estas diferencias entre zonas podrían explicarse por los mayores rendimientos de los cultivos e historia agrícola de los lotes de la Zona Norte que se traducen en una mayor remoción de nutrientes en grano. Sumado a esto, la baja reposición de los mismos vía fertilización hace que las deficiencias sean cada vez más frecuentes (^{Barbagelata & Melchiori, 2008}). Por último, las relaciones entre el rendimiento en grano y la concentración de nutrientes en suelo fueron no significativas (P > 0,001, datos no mostrados).

Relevamiento foliar

Los análisis de planta mostraron diferencias significativas entre zonas para todos los nutrientes (Tabla 2). Si bien, la concentración promedio de nutrientes en planta fue superior en la Zona Norte respecto a la Zona Sur, en ninguno de los casos se observaron valores por debajo del NC recomendado (Tabla 2). Sólo en el caso del Mg y K en ambas zonas y, del Cu en la Zona Sur, los valores mínimos fueron cercanos al NC. El 25% de las muestras para Mg y K mostraron valores inferiores a 0,35 y 1,97% para la Zona Norte y 0,33 y 1,78% para para la Zona Sur, respectivamente. Mientras que, para Cu, en la Zona Sur el 25% de las muestras tuvieron valores menores o iguales a 6,7 mg kg^-1. Por último, considerando la ausencia de casos con deficiencia de Zn y B mediante el análisis foliar, los NC deberían ser revisados debido a la falta de coincidencia con el diagnóstico basado en el análisis de suelo.

Tabla 1 Table 1 Estadísticos descriptivos para las determinaciones de cationes intercambiables y micronutrientes en suelo (0-20cm) para la Zona Norte (-N) y Zona Sur (-S). Nivel crítico en suelo de cationes según ^{Haby et al. (1990}) y de micronutrientes según ^{Sims & Johnson (1991}). Descriptive statistics for determinations of interchangeable cations and micronutrients in soil (0-20cm) for the Northern Zone (-N) and the Southern Zone (-S). Critical levels of cations according to ^{Haby et al. (1990}) and micronutrients according to ^{Sims & Johnson (1991}). 

Tabla 2 Table 2 Estadísticos descriptivos para las determinaciones de calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K) y micronutrientes en hoja de cultivos de soja para la Zona Norte (_-N) y Zona Sur (_-S). Nivel crítico en hoja de Ca, Mg y K según ^{Malavolta et al. (1997}) y de micronutrientes según ^{Melsted et al. (1969}). Descriptive statistics for the determinations of interchangeable calcium (Ca), magnesium (Mg), potassium (K) and micronutrients in soybean crops for the Northern Zone (-N) and the Southern Zone (-S). Critical levels of Ca, Mg, K according to ^{Malavolta et al. (1997}) and of micronutrients according to ^{Melsted et al. (1969}). 

La relación entre el rendimiento en grano y la concentración de nutrientes en hoja fue no significativa (P > 0,001, datos no mostrados). Similar comportamiento se observó en general entre la concentración de nutrientes en suelo y hoja (P > 0,001). No obstante, para Mn, la concentración en suelo se asoció con el contenido en hoja (r= 0,83) solo para la Zona Norte (Figura 3A). Para el caso de Zn, en ambas zonas, se determinó una estrecha asociación entre la concentración en suelo y el contenido en hoja, siendo el coeficiente de correlación de 0,64 (Figura 3B). ^{Enderson et al. (2015}) determinaron asociación no significativa entre la concentración de B, Cu, Mn y Zn en suelo y en planta (r²<0,31). ^{Sutradhar et al. (2017}) informaron falta de asociación para B y Mn, pero asociación significativa para Zn. No obstante, reportaron que el valor r² fue muy bajo (0,13). La falta de asociación entre ambos tipos de determinaciones puede explicarse porque el análisis de suelo está sujeto a la disponibilidad actual del nutriente en el momento del muestreo, en cambio, el análisis de hoja refleja la historia de crecimiento del cultivo e integra diversos factores tales como suelo, clima y de manejo (^{Jones & Case, 1990}).

Nutrientes en grano

La concentración media de Ca, Mg y K en grano fue de 0,23±0,07; 0,25±0,04 y 1,96±0,10%, respectivamente. Además, la remoción promedio por tonelada de grano fue 2,2 kg para Ca, de 2,4 para Mg y de 19,4 kg para K. Similares valores promedios en grano de soja fueron informados por ^{Ciampitti & García (2007}). El rendimiento del cultivo explicó el 18, 47 y 90% de la remoción de Ca, Mg y K en grano, respectivamente (Figura 4). Además, la concentración de nutrientes en grano no fue afectada por el rendimiento del cultivo (Figura 4).

Para el caso de los micronutrientes, la concentración media de Cu, Mn, B, Zn y Fe fue de 9,6±2,6; 22,7±5,0; 32,7±4,5; 44,4±8 y 62,3±14,8 %, respectivamente. Al igual que para Ca, Mg y K, la extracción remoción de micronutrientes en grano fue explicada principalmente por el rendimiento, mientras que la concentración no se asoció con el rendimiento (Figura 5). El rendimiento del cultivo explicó el 36, 60, 78, 62 y 59% de la remoción de Cu, Mn, B, Zn y Fe en grano, respectivamente (Figura 5).

La remoción promedio de Cu, Mn, B, Zn y Fe fue 9,4; 24; 33; 44 y 65 g por tonelada de grano, respectivamente. No obstante, a partir de la recopilación de datos bibliográficos, ^{Ciampitti y García (2007}) informaron diferentes valores promedio de extracción de micronutrientes en grano de soja (35, 376, 72, 33 y 21 g por tonelada para Cu, Mn, B, Zn y Fe, respectivamente), lo cual se explicaría en parte por la amplia base de datos utilizada. Además,

Figura 3 Figure 3 Asociación entre la concentración de nutrientes en suelo y hoja: A) Manganeso (Mn) y B) Cinc (Zn). Association between the concentration of nutrients in soil and leaf: A) Manganese (Mn) and B) Zinc (Zn). 

Figura 4 Figure 4 Acumulación y concentración (caja inserta) de calcio (Ca), magnesio (Mg) y potasio (K) en grano de soja en función del rendimiento del cultivo para la Zona Sur. ns= no significativo. Accumulation and concentration (inserted box) of calcium (Ca), magnesium (Mg) and potassium (K) in soybean grain as a function of crop yield for the Southern Zone. ns= not significant. 

Figura 5 Figure 5 Acumulación y concentración (caja inserta) de micronutrientes en grano de soja en función del rendimiento del cultivo para la Zona Sur. ns= no significativo. Accumulation and concentration (inserted box) of micronutrients in soybean as a function of crop yield for the Southern Zone. ns= not significant. 

^{Salvagiotti et al. (2018)} determinaron que para el caso de los micronutrientes existe un ajuste en la eficiencia interna de la planta (ambientes de máxima acumulación o de máxima dilución), lo cual genera variaciones en los requerimientos de dichos nutrientes. En la actualidad, los niveles de remoción de nutrientes en soja no son compensados por la fertilización (^Forján,2004), por tanto, la baja tasa de reposición de nutrientes y la pérdida de materia orgánica generan una disminución progresiva de la fertilidad de los suelos y de la sustentabilidad de los sistemas de producción (^{Cruzate & Casas, 2009}).