DOSSIER CEREALES Y LEGUMINOSAS

ENSAYOS SOBRE NODULACIÓN, RENDIMIENTO DE GRANO Y FIJACIÓN DE NITRÓGENO EN HABAS Y GARBANZOS

Fijación de nitrógeno delas leguminosas en función delsistema de laboreoEl objetivo del presente estudio fue evaluar elefecto del sistema de laboreo en la fijación denitrógeno por los garbanzos y las habas cultiva-dos en rotación con trigo bajo las condiciones desecano de la campiña andaluza. El ensayo de

campo fue realizado en un suelo Vertisol duranteun periodo de seis años, en el marco del experi-mento de larga duración Malagón (Córdoba), ini-ciado en 1986, con parcelas en no laboreo y labo-reo convencional.

Luis López Bellido*, Jorge Benítez-Vega*,Rafael J. López-Bellido*, Verónica Muñoz

Romero y Fco. Javier López-BellidoGarrido**.

• Departamento de Ciencias y Recursos Agrícolas y Forestales,Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos y Montes,Universidad de Córdoba.

`" Departamento de Producción Vegetal y Tecnologia Agraria,Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Agrícola, Universidadde Castilla-La Mancha, Ciudad Real.

cultivo de referencia (López-Bellido eta!., 2006).Entre las leguminosas de grano cultivadas

en el área mediterránea, las habas han mostra-do ser altamente fijadoras de nitrógeno y tener elmejor efecto rotación como precedente del cul-tivo del thgo en los Vertisoles de secano de lascampiñas andaluzas (López-Bellido eta!., 2000).Por el contrario, el cultivo del garbanzo es frecuen-temente considerado más pobre que el de habasen términos de fijación de nitrógeno, incluso encondiciones secas. Las razones de la baja fija-

ción de nitrógeno por el garbanzo en compara-ción con otras leguminosas no son bien conoci-das, aunque este hecho es familiar entre los agri-cultores. Entre los motivos que ha sido aducidosson la ausencia de cepas de rhizobium apropia-das y el desarrollo superficial de los nódulos delas raíces del garbanzo en los suelos pesados co-mo los Vertisoles, debido a la baja concentrata-ción de oxígeno. López-Bellido y López-Bellido(2001) han atribuido al garbanzo un efecto rota-ción menor que las habas y el barbecho.

L

a fijación biológica del nitrógeno es unimportante aspecto ambiental y desostenibilidad en la producción de ali-mentos y la productividad de los culti-

vos a largo plazo. La determinación precisa delnitrógeno fijado simbióticamente a través del rhi-zobium por las leguminosas es esencial para co-nocer el papel de éstas en la mejora de los agro-sistemas y el mantenimiento de los niveles denitrógeno del suelo. Para cuantificar la cantidadde nitrógeno fijado por la simbiosis el principalproblema es la selección de un método apro-piado.

El uso del isótopo estable de nitrógeno 15Npor el método de enhquecimiento (también de-nominado de dilución isotópica) ha sido amplia-mente utilizado para valorar la fijación de nitró-geno de las leguminosas. Esta técnica mide laextracción del isótopo l% por un cultivo que fijanitrógeno, como la leguminosa, comparándolocon la de otro cultivo que no es fijador de nitró-geno. por ejemplo el thgo, al que se denomina

(1/Diciembre/2010)111daRURAL

200

E 150

— 100

so

o

Temperatura matama- •— Temperatura minima 50

Lluvia anual: 621 min Lluvia anual: 673 mm Lluvia anual: 702 mm

=Lluvia250

40

e.30 .2

20

10

ONDEFMAMJJAS ONDEFMAMJJAS ONDEFMAMJJAS

2001-2002 2002-2003 2003-2004

Lluvia anual: 263 mm

,00

50

O

ONDEF MAMJJA S

2004-2005

Lluvia anual: 402 mm

ONDE g MAMJ J AS

2005-2006

50Lluvia anual: 414 mm

- o

-10

ONDEFMAMJ JAS

2006-2007

250

290

DOSSIER CEREALES Y LEGUMINOSAS

CUADRO I.Influencia del sistema de laboreo y del año en el número y peso seco de nódulos/planta

y en el rendimiento de grano de garbanzos y habas.

ÍndiceSistema

de laboreo

Año—

Media2002 2003 2004 2005 2006 2007

Garbanzos:

N' nodulos/plantaNL 50a 31a 28a 20a 32A

LC 49a 16b 18b 15a 24B

Peso seco nódulos/planta (g)NL 0,53a 0,10a 0,13a 0,17a 0,23A

LC 0,57a 0,02b 0,07b 0,09b 0,19B

Rendimiento de grano (kg/ha)NL 1.248a 872a 723a 256b 311b 673a 680A

LC 878h 498b 560a 511a 971a 830a 708A

Habas:

N° nódulos/plantaNL 156a 56a 93a 17a 80A

LC 164a 49a 33b 118 648

Peso seco nódulos/ planta (g)NL 0,33b 0,08a 0,20a 0,04a 0,16A

LC 0,39a 0,04b 0,05b 0,02a 0,12B

Rendimiento de grano (kg/ha)NL 1.135a 2.687a 1.934a 230a 1.040a 1.935a 1.493A

LC 588b 2.321b 1.020b 10b 179b 1.565a 947B

Para cada año y la media, letras diferentes indica diferencias significativas al 95% según la mínima diferencia significativa

Los suelos cultivados bajo no laboreo ofre-cen condiciones muy favorables para la simbio-sis, tales como temperaturas óptimas del suelo,mayor disponibilidad de agua y tasas más bajasde mineralización y nitrificación, que estimulan lafijación biológica del nitrógeno (López-Bellido et

al., 2006). Asimismo, también se ha señaladoque el mulching de paja del no laboreo puedeafectar a la nodulación ya la fijación de nitróge-no indirectamente al influir en el ambiente físico,químico y biológico del suelo. Sin embargo, otrosestudios indican que el sistema de laboreo noafecta significativamente a la fijación de nitróge-no por las leguminosas.

Experimento de campoEl ensayo de campo fue realizado en un sue-

lo Vertisol de la campiña andaluza, durante unperíodo de seis años (2001-2002 a 2006-2007), en el marco del experimento de larga du-

FIGURA 1.

Lluvia mensual y anual y media de temperaturasen el periodo de seis años en el experimentoMalagón (Córdoba).

ración Malagón (Córdoba)iniciado en 1986. Las parce-las principales fueron dos sis-temas de laboreo (no laboreo-NL- y laboreo convencional-LC-) y las subparcelas fue-ron las rotaciones bianualestrigo-garbanzos y trigo-habas.El área de cada subparcelafue 50 rn 2 (10 x 5 m).

Las variedades utilizadasfueron Zoco (garbanzo) y Ala-meda (habas), que se sem-braron en febrero y principiosde diciembre, respectivamen-te. Para el control de la rabia(Ascochyta rabiei) se utilizóclortalonil y para el jopo delas habas (Orobanche crena-ta) se aplicó glifosato en pos-temergencia a las dosis reco-mendadas.

El isótopo estable "N fueusado para el cálculo de la fi-jación de nitrógeno por am-bos cultivos, por el conocidométodo de dilución isotópica,siendo el thgo la planta de re-ferencia. Para ello se estable-cieron dentro de cada parce-la de garbanzos, habas y trigo

microparcelas de 1 x 2 m, a las que se aplicó enforma de urea nitrógeno fertilizante marcado("N) a las dosis de 30 kg/ha para ambas legu-minosas y de 100 kg/ha al thgo. La proporciónde nitrógeno en las plantas de garbanzos y ha-bas derivada de la fijación atmosférica (°/oNdfa)fue calculada según las fórmulas de Rennie yDubetz (1986) y Peoples y Herridge (1990). Lacantidad de nitrógeno fijado por cada legumino-sa, expresada en kg/ha, fue calculada multipli-cando el %Ndfa por el contenido de nitrógenoen la biomasa de ambos cultivos.

El número y peso seco de los nódulos porplanta fue determinado al final de la floraciónde ambas leguminosas, muestreándose al azardiez plantas de cada parcela incluidas las raí-ces.

Las parcelas de ensayo se recolectaron conuna cosechadora de ensayos para determinar elrendimiento de los cultivos.

ResultadosNodulación de las leguminosas

El número y peso seco de nódulos/plantadifirió según los años y el sistema de laboreo,tanto en garbanzos como en habas (cuadro 1).

En el conjunto de los años de estudio (2004 a2007), el no laboreo registró mayor número ypeso seco de nódulos/planta que el laboreoconvencional (cuadro 1). Esta diferencia entre

56 VidaRIJRAL ( 1/Diciembre/2010)

°No laboreo U Laboreo comencional GARBANZO

100 -

90 a

a

aa

80-

a70

a60.

50.

2002 2003 2004 2005 2006 2007 Media

Año

HABAS100

2002 2003 20134 2005 2006 2007 Media

7

a90

80

50 -

Año

Letras diferentes para cada año y la media indican diferenciassignificativas al 95% según la mínima diferencia significativa.

FIGURA 2.

0111111cia del año y del sistema de laboreo en lafijación de nitrógeno por garbanzo y habas,expresada por el porcentaje de nitrógeno en laplanta derivado de la atmósfera (%Ndfa).

ambos sistemas de laboreo puede serdebida a que el no laboreo induce en elsuelo un ambiente más propicio parael rhizobium, al conservar más la hu-medad y alterar favorablemente la tem-peratura. También los cambios en la es-tructura de los agregados del suelo de-rivados del no laboreo inducen unamayor acumulación y secuestro de C ycambios en la relación C/N del suelo,que podrían favorecer la formación ycrecimiento de los nódulos. El prome-dio del número de nódulos/plantas delas habas fue más de 2,5 veces supe-rior al del garbanzo, aunque el peso se-co de los mismos fue casi el 70% ma-yor en este último cultivo (cuadro 1). Enambas leguminosas, el año más lluvio-so (2004) fue el que registró el mayornúmero y peso seco de nódulos, congran diferencia respecto a los demásaños (figura 1 y cuadro 1). Sin embar-go, los valores de nódulos no mostraronde forma clara tener relación con el ren-dimiento de grano de garbanzos y ha-bas (cuadro 1). Esta falta de relaciónsignificativa también ha sido señaladapor otros estudios realizados en la re-gión mediterránea, donde tanto gar-banzos como habas se cultivan tradi-cionalmente desde largo tiempo y don-de no es una práctica habitual lainoculación con rhizobium. Esta ausen-cia de relación podría atribuirse a la compleji-dad de factores que intervienen bajo condicio-nes de campo, donde puede influir la poca efi-ciencia o inefectividad de las cepas nativas delrhizobium así como otros factores relacionadoscon las condiciones ambientales y de cultivo, ta-les como la sequía, la aplicación sistemática denitrógeno fertilizante a las rotaciones de cultivoque incluyen cereal, el déficit de otros nutrien-tes en el suelo, la aplicación de herbicidas, elataque de plagas de suelo, etc.

Rendimiento de granoEn conjunto, el rendimiento de grano fue in-

fluenciado significativamente por el año en am-bas leguminosas, y por el sistema de laboreosolo en las habas (cuadro 1). Sin embargo lainteracción año x sistema de laboreo fue signifi-cativa en los dos cultivos.

En los años 2002 y 2003 el no laboreo re-gistró mayor rendimiento que el laboreo conven-

cional en el garbanzo, y a la inversa en el año2006 (cuadro 1). La cantidad y distribución dela lluvia anual (figura 1) influyó considerable-mente en el rendimiento de garbanzo, al ser uncultivo muy sensible a las variaciones climáticasdurante su corta estación de crecimiento, en es-pecial en el período de floración-llenado de vai-nas, que tiene lugar en los meses de abril-mayo.Por lo general, el rendimiento de garbanzo fuemás alto en los años que registraron mayor can-tidad de lluvia en primavera, lo cual fue más evi-dente en los años 2002 y 2007 (figura 1 y cua-dro 1).

En las habas, el no laboreo registró global-mente un mayor rendimiento de grano que el la-boreo convencional, lo cual también ocurrió encinco de los seis años de estudio, tres de elloslos más lluviosos. A diferencia del garbanzo, elmás largo período de crecimiento de las habas,con siembra a finales de otoño, indujo que elrendimiento de grano tuviera mayor dependencia

de la cantidad total de lluvia registradaen la estación de crecimiento (figura 1y cuadro 1). Sin embargo, la distribu-ción de la lluvia también influyó en elrendimiento como ocurrió en el año2006-2007, que registró un elevadorendimiento de grano a pesar de ser unaño seco, debido a que la precipitaciónfue óptima en el período de formacióny llenado de las vainas de habas (figu-ra 1 y cuadro 1). Por el contrario, el año2004-2005, que fue extremadamenteseco, hubo una drástica reducción decosecha, que fue prácticamente ceroen el laboreo convencional (figura 1 ycuadro 1).

También hay que atribuir las varia-ciones del rendimiento a la incidenciavariable, según los años, del jopo en lashabas y de la rabia y el fusarium engarbanzo, que son enfermedades en-démicas en la zona y cuya virulenciaestá muy influenciada por el clima ytambién por el sistema de laboreo (Ló-pez-Bellido, eta).. 2004, López-Bellido2009).

Fijación de nitrógenoEn el conjunto del período de estu-

dio, el porcentaje de nitrógeno derivadode la fijación atmosférica (%Ndfa) engarbanzo varió significativamente segúnlos años y el método de laboreo (figu-

ra 2). El no laboreo registró valores medios másaltos del `)/oNdfa que el laboreo convencional: 76y 64%, respectivamente (figura 2). Los años2002, 2003 y 2007, los de mayor rendimientode garbanzo, fueron en los que se registró mayor%Ndfa en el no laboreo frente al laboreo con-vencional (figura 2).

En habas, a diferencia del garbanzo, el mé-todo de laboreo, globalmente, no incluyó signifi-cativamente en el %Ndfa; y sólo se registrarondiferencias en el año 2002 (figura 2). Sin em-bargo, existió una correlación positiva significati-va entre el % de Ndfa y el número de nódulos derhizobium por planta.

La cantidad de nitrógeno fijado, expresadaen kg/ha, varió significativamente según losaños y el sistema de laboreo en ambas legumi-nosas (figura 3). En todos los casos, el no labo-reo registró mayor cantidad de nitrógeno fijadoque el laboreo convencional: 35 y 27 kg/ha engarbanzo y 92 y 69 kg/ha en habas, respectiva-

(1/Diciembre/ 2010) VidaHURAL

O No laboreo • laboreo convencional

160

140 -

120 -

100 -

80

0a a

40

20 - a aa a

ruo2002 2003 2004 2005

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160

140

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100

80

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2002 2003 2004 2005 2006 2007

Media

GARBANZO

ri

Ano

Letras diferentes para cada año y la media indican diferenciassignificativas al 95% según la mínima diferencia significativa.

2006 2007 Media

HABAS

Ì

FIGURA 3.

Influencia del año y del sistema de laboreo en lafijación de nitrógeno por garbanzos y habas,expresada por la cantidad de nitrógenoatmosférico fijado por el cultivo (kg/ha).

DOSSIER CEREALES Y LEGUMINOSAS

mente (figura 3). También existió, aun-que solo en habas, una relación direc-ta entre la cantidad de nitrógeno fijadoy el rendimiento de grano.

El cultivo de habas, por tanto, re-gistró niveles más altos de fijación denitrógeno que el cultivo de garbanzo.Puede afirmarse, en este sentido, queen los sistemas de cultivo de secanomediterráneo, las habas pueden con-tribuir positivamente al conjunto de laeconomía del nitrógeno, particular-mente cuando el sistema de cultivo esevaluado a largo plazo. Por el contra-rio, el garbanzo puede considerarsecomo una leguminosa que normal-mente alcanza solo un modesto nivelde fijación de nitrógeno, por lo que sucontribución al nitrógeno del suelo esescasa.

Sin embargo, hoy es bien conocidoque el balance de nitrógeno fijado porlas leguminosas es subestimado cuan-do solo se considera la contribución dela biomasa aérea y no se tiene encuenta el nitrógeno aportado por la ra-íz y la rizodeposición (ver el artículo "In-fluencia del sistema de laboreo en larizodeposición de nitrógeno de habas ygarbanzos" en este mismo número deVida Rural). En este sentido, se ha se-ñalado que el total de nitrógeno fijadopor las leguminosas podría ser del or-den del 50 al 100% mayor que cuando se esti-ma solo teniendo en cuenta la parte aérea de laplanta. Parece por tanto más realista tener encuenta también la aportación de la biomasa ra-dicular a la hora de considerar la verdadera

contribución del nitrógeno fijado por las legu-minosas a los sistemas agrícolas. Esto es parti-cularmente importante en el caso de las legu-minosas de grano, como garbanzos y habas,donde una gran cantidad de nitrógeno se alma-cena en el grano que es recolectado.

ConclusionesLas fuertes variaciones interanuales en la

cantidad y distribución de la lluvia durante losaños de estudio indujeron profundas diferenciasen el comportamiento de los garbanzos y ha-bas: rendimiento de grano, biomasa de nódulosde rhizobium y fijación de nitrógeno.

El sistema de laboreo ejerció una influencia

Entre los resultados deeste ensayo cabe destacar que el no laboreo mejora de forma significativa la nodulacióny la fijación de nitrógeno de garbanzos y habas respecto al laboreo convencional

significativa en el rendimiento de grano (solo enhabas), la biomasa nodular y la fijación de nitró-geno, siendo el no laboreo el que consistente-mente tuvo mayores valores respecto al laboreoconvencional.

El cultivo de habas registró un%Ndfa más alto que el de garbanzo(89 y 70%, respectivamente). Tambiénfue superior el nitrógeno fijado por lashabas frente al garbanzo: 80 y 31kg/ha/año, respectivamente.

La contribución al N del suelo delas raíces y de la rizodeposición de lasleguminosas debe ser tenida en cuen-ta a la hora de valorar el verdadero pa-pel de éstas como precedentes del ce-real en las rotaciones de cultivo. Noobstante, se requieren más investiga-ciones para profundizar en el conoci-miento y mejorar la actuación del rhizo-bium en la fijación de nitrógeno en con-diciones de campo y valorar mejor lacontribución de sistema radicular al ni-trógeno del suelo. •Agradecimientos

Esta investigación ha sido financiada porlos proyectos del Plan Nacional de 1+1)+1AGL2003-03581 y AGL2006-02127/AGR. Nuestro agradecimiento a la empresaABECERA, propietaria de la Finca Malagóndonde se ubica el experimento, por toda lacolaboración prestada. Además, un espe-cial agradecimiento a Joaquín Muñoz, JoséMuñoz y Auxiliadora López-Bellido por suexcelente ayuda en los trabajos de labora-torio y de campo.

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