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INTRODUCCIÓN
El maíz (Zea mays L.) es un cultivo de vital importancia para el país, en el orden alimentario, social y económico, dado que contribuye a sustentar la seguridad alimentaria de la población, genera plazas de empleo de forma directa e indirecta, y sostiene la actividad económica del sector pecuario y la industria especializada en alimentación animal (Analuisa et al., 2020; Hasang et al., 2021). En Ecuador se cosechan anualmente unas 341300 ha, de las cuales el 83% se cultivan bajo condiciones de secano, debido a la carencia de infraestructura de riego permanente (INEC, 2021a; INEC, 2021b).
La principal problemática del cultivo es la baja productividad, con un promedio de 5,72 t ha-1, en relación a países como Argentina, EE.UU., e Israel con rendimientos promedio de 7,55; 10,80 y 19,21 t ha-1, respectivamente (MAG, 2020; FAO, 2021). Lo anterior tiene relación con factores climáticos tales como anomalías en las precipitaciones en medio de la época lluviosa, causando periodos de estrés hídrico, lo cual afecta significativamente la fertilización y la nutrición de cultivos de secano, debido a que la falta de humedad en la superficie del suelo no permite la solubilización eficiente de los fertilizantes granulados aplicados en banda superficial, y sufren pérdidas significativas por volatilización, y por lixiviación y escorrentía cuando se vuelven a presentar las precipitaciones de forma agresiva (Subhani et al., 2012; Zambrano et al., 2018; Siman et al., 2020; Plett et al., 2020; Yao et al., 2021; Ilbay et al., 2021). Sumado a lo anterior, los suelos de Manabí presentan bajos contenidos materia orgánica (MO) y nutrientes claves como N, S, Mn, B, Zn importantes para la producción del maíz, mientras que por el contrario presentan altos niveles de Ca y P (Motato & Pincay, 2015; Cedeño et al., 2018; Vera et al., 2019).
En este contexto, se ha señalado que el nitrógeno es el nutriente más limitante para el rendimiento del maíz, particularmente a través de su papel en la fotosíntesis y otros procesos biológicos como la absorción de agua y minerales, el almacenamiento de vacuolas y el transporte del xilema (Asibi et al., 2019). Sin embargo, la aplicación de N es una gran preocupación en la producción de maíz, debido a que el cultivo recupera menos del 50% del N aplicado, además, el exceso de N afecta la calidad del agua subterránea por alta concentración de nitratos, y la producción de gases de efecto invernadero se incrementa significativamente, por lo que, mejorar de forma simultánea el rendimiento de granos y la eficiencia en el uso de nitrógeno (EUN) ha sido reconocido como una estrategia necesaria para el desarrollo de la agricultura sostenible (Asibi et al., 2019; Wang et al., 2019).
El rol de micronutrientes como Zn y Mo en la producción de maíz, es de fundamental importancia, dado las funciones fisiológicas que desempeña el Zn como activador enzimático en el metabolismo fotosintético de plantas C4 y el Mo en el metabolismo del nitrógeno (Castillo et al., 2018; Rana et al., 2020a). Sin embargo, la absorción de micronutrientes puede verse limitada por altos contenidos de macronutrientes como Ca y P en el suelo (Fageira, 2001; Palani & Raju, 2019). En este sentido, se ha documentado que niveles altos y excesivos de Ca en el suelo pueden disminuir la absorción de micronutrientes por las plantas, limitando significativamente la producción de los cultivos (Prasad et al., 2016; Abou et al., 2021). Por lo anterior, la nutrición foliar puede complementar a la fertilización edáfica, especialmente con micronutrientes, que por lo general su absorción a través de las raíces es limitada por varios factores limitantes del suelo, más aún en sistemas de secano, donde la baja humedad del suelo limita la absorción eficiente de nutrientes (Subhani et al., 2012; Shiferaw, 2017; Niu et al., 2020; Zahed et al., 2021).
En relación con lo descrito, estudios realizados por Potarzyck & Grzebisz (2009) y Liu et al. (2020) concluyeron que aplicaciones foliares de Zn incrementaron hasta en 18% y 17% el rendimiento de grano del maíz en Polonia y China, respectiva-mente. Cecílio et al. (2019) reportaron incrementos significativos de rendimiento de grano en maíz con aplicación foliar de molibdeno. En este punto, conociendo de antemano las funciones del Zn y Mo en el metabolismo fotosintético y del nitrógeno en las plantas C4, surgió la pregunta de que, si es posible incrementar la eficiencia agronómica de nitrógeno y rendimiento del maíz con aplicaciones foliares complementarias de Zn y Mo, más aún, cuando no se conocen trabajos previos en el cultivo de maíz a nivel local. Por lo descrito, el objetivo principal del trabajo fue evaluar el efecto de aplicaciones foliares complementarias de Zn y Mo sobre el rendimiento y eficiencia agronómica del nitrógeno en maíz de secano.
MATERIAL Y MÉTODOS
Localización de la investigación
La investigación se desarrolló durante las temporadas lluviosas del 2020 y 2021, en sistema de secano, en el valle del río Carrizal, Manabí, Ecuador. El ensayo se ubicó en las coordenadas 0°49'10" de latitud sur y 80°10'40" de longitud oeste, con un promedio de precipitaciones de 800 mm anuales.
Material vegetal
Se utilizó el híbrido de maíz INIAP H - 601, que presenta tolerancia a estrés hídrico y un potencial de rendimiento promedio máximo de hasta 7381 kg ha-1. Las semillas fueron tratadas con la mezcla insecticida a base de Thiametoxan en dosis de 3 cc kg-1 de semillas + Thiodicarb en dosis de 15 cc kg-1 de semilla, con la finalidad de proteger las plántulas de insectos chupadores y cortadores. La siembra fue realizada a 0,80 entre hileras y 0,20 m entre plantas.
Tratamientos, diseño estadístico y análisis de datos
Los tratamientos evaluados fueron: Fertilización edáfica NPK complementada con aplicación foliar de Zn y Mo (T1), y fertilización edáfica NPK sin aplicación foliar de Zn y Mo (T2). Cada tratamiento se conformó de 10 parcelas o unidades experimen- tales de 100 m2 (Figura 1). Para comparar el efecto entre tratamientos, se utilizó la distribución t de Student para muestras pareadas. Se probaron las hipótesis nula H0 : T1 = T2 y alternativa H1 : T1 ≠ T2 , con un nivel de significancia del 5% de probabilidades de error. El cálculo del estadístico t se realizó mediante la ecuación [1].
Donde 𝑡𝑐𝑎𝑙 = estadístico t; 𝑑̿ = media de las diferencias; 𝑆𝑑̅ = error estándar de las diferencias.
Figura 1 Esquema de la disposición de las parcelas experimentales pareadas, parea la comparación de dos tratamientos de fertilización.
Con fines de cuantificar la eficiencia agronómica de la fertilización nitrogenada y los beneficios económicos netos de la fertilización foliar, se establecieron parcelas de omisión de N como tratamiento control.
Aplicación de tratamientos
Las aplicaciones foliares de Zn y Mo fueron realiza-das con metalosato de Zn (10,2% Zn) y Basfoliar molibdeno (14,2 % Mo y 2,58 % Co), en dosis de 0,5 L ha-1 de cada producto por aplicación, respectiva-mente. Las aplicaciones fueron realizadas en las etapas fenológicas V5, V10 y V15, a partir de las 16:30 horas, con la finalidad de evitar altas temperaturas y radiación, y aprovechar mayor apertura estomática.
Variables respuesta
Las variables registradas fueron: altura de planta, que fue medida en 10 plantas tomadas al azar den centro de la parcela, lo cual fue registrado en metros con ayuda de una cinta métrica, desde el nivel del suelo hasta la inserción de la última hoja previa a la espiga. El diámetro y longitud de mazorca fueron registrados en 10 mazorcas tomadas al azar del centro de la unidad experimental, para lo cual la longitud se registró en cm desde la base hasta ápice de la mazorca, mientras que el diámetro se registró en el tercio medio de la mazorca, también en cm. El peso de granos por mazorca y peso de 100 granos, fueron registrados en 10 mazorcas tomadas al azar del centro de la unidad experimental, para lo cual la humedad de grano fue ajustada al 14%. El rendimiento de grano fue cuantificado con las ecuaciones [2] y [3], con una humedad de grano ajustada al 14%.
Donde PU = Peso uniformizado (kg); Pa = Peso actual (kg); Ha = Humedad actual (%); Hd = Humedad deseada (14%).
La eficiencia agronómica de nitrógeno - EAN (kg de grano kg-1 de N aplicado) fue estimada con la ecuación [4] descrita por IPNI (2012).
Análisis económico de beneficio neto
El beneficio económico neto de la fertilización foliar se cuantifico con la metodología propuesta por Duicela & Ponce (2015). Para esto se estimaron los costos que varían por los tratamientos de fertilización (CqV), que estuvieron en función de los fertilizantes, aplicaciones y cosechas. En el tratamiento control el costo que varía es cero (CqV = 0). Con los datos de rendimiento en quintales que es la unidad comercial a nivel local (qq ha-1) y precio unitario del quintal (USD qq-1) se calcularon los ingresos totales. Con la diferencia entre los rendimientos de los tratamientos de fertilización y el control, se estimaron los incrementos de los ingresos. Con los incrementos de los costos e ingresos se calcularon los beneficios netos específicos de la fertilización foliar.
Manejo específico del experimento
El control de malezas en preemergencia se realizó con la mezcla de los herbicidas Atrazina-80 + Pendimetalin en dosis de 1,5 + 3 litros ha-1, respectivamente. El control de malezas postemergente, se realizó con la mezcla Bentazon + MCPA en dosis de 1,5 litros ha-1, respectivamente. La fertilización se realizó en base a análisis de suelo y demanda nutricional del cultivo. En la Tabla 1 se muestran los resultados del análisis químico de suelo realizado previo al establecimiento del experimento. Se aplicaron 160, 23 y 90 kg ha-1 de N, P2O5, K2O, respectivamente.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La aplicación foliar de Zn y Mo, influyó significativamente (p < 0,05) en el crecimiento y altura de planta, diámetro y longitud de mazorca en ambas temporadas de siembra (Tabla 2). La aplicación foliar de Zn y Mo incrementó la altura de planta en un 19,39% y 11,23% durante las temperadas 2020 y 2021, respectivamente, con relación al tratamiento sin aplicación de Zn y Mo. De la misma manera, el tratamiento foliar con Zn y Mo mostró un incremento de diámetro de mazorca del 5,68% y 5,75%, en las temporadas 2020 y 2021, respectivamente, con relación al tratamiento sin Zn y Mo. Así mismo, la longitud de mazorca se incrementó en un 10,64% y 11,03% en el tratamiento con Zn y Mo foliar, con relación al tratamiento sin aplicación foliar de Zn y Mo, en las temperadas 2020 y 2021, en su orden respectivo (Tabla 2). Los resultados obtenidos indican la importancia del Zn y Mo para el crecimiento de plantas y mazorcas de maíz. Estos resultados son cercanos a los reportados por Asif et al. (2013), quienes independientemente de los niveles de N, obtuvieron una altura de planta de 212, 218 y 220 cm, con 8, 18 y 27 kg de sulfato de Zn ha-1, respectivamente, en relación a los 205 cm de altura de planta alcanzado por el tratamiento sin Zn. Resultados similares fueron descritos por Afolabi (2019) y Singh et al. (2021), quienes también reportaron incrementos de altura de planta con aplicaciones foliares de Zn. En cuanto a crecimiento de mazorca, los resultados hallados se asemejan a los obtenidos por Potarzycki & Grzebisz (2009), que reportó un crecimiento mazorca de hasta 16 cm, con aplicaciones foliares de Zn, con relación a los 14 cm alcanzados en el tratamiento control sin Zn. Resultados similares fueron alcanzados por Wayasa et al. (2017) y Singh et al. (2021) para longitud de mazorca, con aplicaciones de Zn u otros micronutrientes. En cuanto al efecto del molibdeno, resultados reportados por Trong et al. (2020), demostraron que plántulas de maíz tratadas con Mo toleraron más la sequía, y mostraron mayor tasa de crecimiento radical.
Tabla 2 Efecto de aplicaciones foliares de Zn y Mo sobre la altura de planta, longitud y diámetro de mazorcas en maíz amarillo duro
La fertilización foliar con Zn y Mo también influenciaron significativamente (p < 0,05) el peso de granos por mazorca, el peso de 100 granos y el rendimiento de granos por hectárea, lo cual evidencia la importancia del Zn y Mo para el llenado y peso de granos (Tabla 3). El peso de granos por mazorca con fertilización foliar de Zn y Mo se incrementó en 10,03% y 13,70% durante las temporadas 2020 y 2021, respectivamente, con relación al tratamiento sin aplicación foliar de Zn y Mo. Del mismo modo, la aplicación foliar de Zn y Mo incrementó el peso de 100 granos en 10,98% durante el 2020 y 17,50% en 2021, con relación al tratamiento sin fertilización foliar con Zn y Mo en 2020 y 2021, respectivamente. Por su parte, la fertilización foliar con Zn y Mo aumentó el rendimiento de grano en 15,58% durante el 2020, con respeto al tratamiento control sin Zn y Mo.
Tabla 3 Efecto de aplicaciones foliares de Zn y Mo sobre el peso de mazorcas, peso de 100 granos y rendimiento del maíz amarillo duro
Durante la temporada 2021, el rendimiento de grano se incrementó en un 14,03% con la aplicación foliar de Zn y Mo, en comparación al tratamiento control sin Zn y Mo (Tabla 3). Estos resultados son similares a los encontrados por Potarzycki & Grzebisz (2009), quienes reportaron aumentos significativos de peso de 1000 granos con aplicación foliar de Zn, y un incremento del rendimiento de grano de alrededor del 18% (media de tres años) en comparación con el tratamiento fertilizado solo con NPK. Resultados semejantes fueron hallados por Asif et al. (2013), quienes reportaron mayor peso y rendimiento de granos con aplicación de N y Zn, donde se obtuvieron hasta 7,9 t ha-1 de grano, en comparación a tratamientos con N, pero sin Zn, que alcanzaron rendimientos menores a 6 t ha-1. Por su parte, Afolabi (2019), Liu et al. (2020) Singh et al. (2021) lograron resultados similares en maíz con tratamientos de fertilización con Zn. En cuanto al efecto del molibdeno, Cecilio et al. (2019) reportaron mayores rendimientos de mazorcas y granos en maíz dulce que recibió fertilización foliar con Mo, en comparación a tratamientos sin Mo. Zoz et al. (2012) reportaron que la aplicación foliar de Mo hasta una dosis de 35 g ha-1 incrementó el número de espigas por metro cuadrado y el rendimiento de trigo. Por su parte, Liu et al. (2020) reportaron mayor peso y rendimiento de grano en trigo que recibió fertilización foliar con Zn y Mo, en comparación al tratamiento control. En este mismo contexto, Steiner & Zoz (2015) concluyeron que la aplicación de 58 y 68 g ha-1 de Mo resultó en un aumento de la masa de mil aquenios (40%) y el rendimiento de aquenios (27%) del girasol, respectivamente, en comparación con el control. La eficiencia agronómica del N (EAN) fue afectada positiva y significativamente (p < 0,05) por la aplicación foliar de Zn y Mo, lo cual sugiere que tanto el Zn y Mo son nutrientes claves para mejorar el uso eficiente de N en maíz (Figura 2). Durante la temporada del 2020, la aplicación foliar de Zn y Mo incrementó la EAN en un 28,30%, con respeto al tratamiento sin aplicación de Zn y Mo. En la temporada del 2021, la fertilización foliar de Zn y Mo incrementó la EAN en un 24,60 %, con relación al tratamiento control sin Mo y Zn (Figura 2). Los resultados se asemejan a los hallados por Potarzycki & Grzebisz (2009), quienes alcanzaron mayores tasas de eficiencia de absorción de N en maíz complementado con nutrición foliar de Zn. Gharibi et al. (2016) reportaron mayor eficiencia de absorción de N en tratamientos que incluían aplicación foliar de Zn, B y Fe. Por su parte, Pooniya et al. (2017) obtuvieron mayor EAN en maíz con aplicación urea de lenta liberación recubierta con S, B y Zn.
Figura 2 Eficiencia agronómica de nitrógeno en función de aplicaciones foliares de Zn y Mo. Cada barra representa la media de tres repeticiones (±error estándar).
No fue posible contrastar nuestros resultados de EAN en función de aplicaciones foliares complementarias con Mo, debido a la escasez de trabajos previos realizados en maíz con nutrición foliar a base de Mo. Sin embargo, en el cultivo de trigo se ha reportado que la aplicación de Mo aumentó la eficiencia de absorción de N en 38,26%, 68,24% y 71,53% cuando las plantas se trataron con tasas bajas de NH4+, NO3− y NH4NO3, respectivamente. Mientras que, a una tasa alta de N, la eficiencia de absorción de N aumenta a 46,26% y 45,34% en el caso de los tratamientos con NO3− y NH4NO3, respectivamente, y se redujo ligeramente a 10,84% cuando las plantas recibieron NH4+ (Moussa et al., 2021). Por su parte, Mellis et al. (2022) concluyeron que el suministro de Mo no afectó la actividad de Nitrato reductasa en hojas de caña de azúcar, pero aumentó un 48% el uso eficiente de nitrógeno, lo que sugiere un efecto positivo de Mo en otra vía del metabolismo del N. Los niveles de EAN logrados en nuestro estudio, se mantienen dentro de los márgenes descritos por Dobermann (2007), quien menciona que la EAN para cereales como el maíz está en el rango de 10 a 30 kg de incremento de granos kg-1 de N aplicado.
En la Tabla 4 se presenta detalladamente los resultados del análisis del beneficio económico neto de la fertilización complementaria con Zn y Mo. Durante la temporada 2020, la fertilización complementaria con Zn y Mo alcanzó el mayor beneficio económico total del maíz y neto de la fertilización, con un incremento del 19,94% y 23,05%, respectivamente, con la relación al tratamiento que no recibió aplicación de Zn y Mo. De forma similar, en el año 2021, el mayor beneficio económico total del maíz y neto de la fertilización fue logrado con la aplicación complementaria de Zn y Mo, con un incremento del 15,13% y 16,37%, respectivamente, en comparación al tratamiento que no recibo fertilización complementaria con Zn y Mo. Los mayores incrementos de los beneficios económicos, son el efecto directo de los mayores incrementos de rendimiento e ingresos, en relación al tratamiento que solo recibió fertilización edáfica, sin aplicación complementaria de Zn y Mo (Tabla 4).
Tabla 4 Beneficio económico neto de la fertilización complementaria con Zn y Mo en maíz amarillo duro
CT: Costos totales (USD ha-1), CqnV: Costos que no varían por la fertilización - USD ha-1 (Semilla, preparación de terreno, semilla, siembra, control fitosanitario), CqV: Costos que varían por la fertilización - USD ha-1 (Fertilizantes, aplicaciones y labor de cosecha), ICqV: Incremento de costos que varían por la fertilización - USD ha-1 (ICqV = CqVtratamientos - CqVcontrol), Ren: Rendimiento (qq ha-1), IRen: Incremento de rendimiento de tratamientos de fertilización con relación al control (IRen = Rentratamientos - Rencontrol), PUV: Precio unitario de venta (USD qq-1), Iing: Incremento de ingresos con fertilización con relación al control - USD ha-1 (Iing = IRen * PUV), IT: Ingresos totales USD ha-1 (IT = Ren * PUV), BET: Beneficio económico total - USD ha-1 (BET = IT - CT), BEN: Beneficio económico neto de la fertilización - USD ha-1 (BEN = Iing - ICqV).
Los resultados de beneficio económico neto obtenidos con la fertilización foliar complementaria de Zn y Mo, se asemejan a los reportados por Wayasa et al. (2017), quienes lograron mayor relación beneficio-costo con aplicaciones foliares combinadas de Zn y B en maíz, con relación a tratamientos con aplicaciones individuales de estos micro-nutrientes. Resultados similares fueron hallados por Pooniya et al. (2017), quienes reportaron mayores beneficios económicos en maíz que recibió fertilización foliar con S, Zn y B, en comparación a tratamientos controles. Así mismo, Singh et al. (2021), alcanzaron mayores retornos económicos cuando la fertilización nitrogenada del maíz fue complementada con aplicaciones foliares de Zn.
El mayor rendimiento, eficiencia agronómica de nitrógeno y beneficios económicos alcanzados con la fertilización edáfica complementada con nutrición foliar de Zn y Mo, en relación a la fertilización edáfica convencional, pueden relacionarse con las funciones fisiológicas que desempeña en Zn en especies C4 como el maíz, y el rol del Mo en el metabolismo del nitrógeno. En este contexto, se ha determinado la importancia del Zn para la catálisis de la enzima anhidrasa carbónica (AC) que actúa en la fijación de carbono en especies C4, dado que estas especies no pueden metabolizar directamente el CO2, sino que este último debe ser transformado por la AC en HCO3 (Salama et al., 2006; Studer et al., 2014; Castillo et al., 2018; Hacisalihoglu, 2020). Por su parte, el Mo participa como grupo prostético junto al Fe y Co como cofactores enzimáticos FeMo y MoCo en las reacciones de la nitrogenasa y nitrato reductasa, respectivamente, que tienen un papel importante en el metabolismo y asimilación del nitrógeno en las plantas y microrganismos, por lo que es de esperar que el uso eficiente de nitrógeno mejore con niveles adecuados de Mo (Broadley et al., 2012; Boyd et al., 2015; Rana et al., 2020a; Rana et al., 2020b; Anas et al., 2020).
CONCLUSIONES
La aplicación foliar complementaria con Zn y Mo fue efectiva para incrementar los componentes de rendimiento y el rendimiento de grano en maíz amarillo duro de secano. La eficiencia agronómica del nitrógeno fue mejorada con tres aplicaciones foliares complementarias de Zn y Mo. La aplicación foliar complementaria con Zn y Mo produjo mayores beneficios económicos, con relación a la fertilización edáfica convencional. Se sugiere realizar estudios futuros en suelos con bajo y altos contenidos de Mo, para contrastar los resultados obtenidos y realizar ajustes de recomendaciones.
