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Fisiología de la nutrición Nitrogenada y Cálcica Francisco Legaz Paredes Centro de Citricultura y Producción Vegetal Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias Generalidad Valenciana (Moncada) Valencia IX SEMINARIO INTERNACIONAL DE CITRICOS. 19 y 20, ABRIL. 2016. LIMA (PERÚ) INDICE 1. Introducción - Movilidad de los nutrientes en la planta - Contaminación del ion nitrato 2. Aspectos para obtener una dosis anual estándar - Necesidades nutritivas anuales - Eficiencia de uso de los fertilizantes 3. Cálculo de la dosis anual estándar 4. Optimización de la dosis anual estándar - Análisis foliar - Análisis agua de riego (nitrato y magnesio) 5. Distribución estacional de ambas dosis 6. Características de los fertilizantes en riego a goteo 7. El uso de isótopos estables en estudios de nutrición - Investigaciones con el isótopo 15N - Investigaciones con el isótopo 44C 8. Bibliografía 1. Introducción. Movilidad de los nutrientes Los 16 elementos esenciales, según su concentración en los tejidos de las plantas, se clasifican en: Macroelementos H=Hidrógeno O=Oxígeno C=Carbono Microelementos Movilidad N=Nitrógeno P=Fósforo K=Potasio Movilidad Muy alta Muy alta Muy alta Mg=Magnesio S= Azufre Ca= Calcio Muy alta Muy alta Muy baja Fe= Hierro Muy baja Zn= Cinc Muy Baja Mn=Manganeso Muy Baja Cu= Cobre B= Boro Mo= Molibdeno Cl= Cloro Media Media Media Muy alta Sintomatología de la deficiencia de Mg en las hojas viejas en naranjo Navel. Hojas de la brotación primavera normales. (F. Legaz y E. Primo-Millo). Sintomatología de la deficiencia de Ca en hojas de otoño en naranjo clementino. Hojas de primavera normales. F. Legaz y Primo-Millo Sintomatología de la deficiencia de Fe en hojas de la brotación otoño en naranjo Navel. Hojas de la brotación de primavera normales. (F. Legaz y E. Primo-Millo) Hojas superiores de la brotación de primavera no tratadas con Fe.. Hojas inferiores de la brotación de primavera tratadas en mayo con Rayplex Fe por vía foliar. (hojas muestreadas en octubre) (F. Legaz y E. Primo-Millo) Sintomatología de la deficiencia de Zn en hojas de la brotación otoño en naranjo Navel. Hojas de primavera normales. (F. Legaz y E. Primo-Millo) 1. Introducción 1. Introducción. Contaminación del ion nitrato Destino de los nutrientes aplicados al sistema planta-suelo 1. Absorbidos por la planta 2. Inmovilizados en forma orgánica (posteriormente mineralizados) 3. Perdidos (principalmente el N): lixiviacion o lavado como ion nitrato desnitrificación volatilización 1. Introducción. Contaminación del ion nitrato Importancia económica de las pérdidas de N en los cítricos Superficie destinada al cultivo de cítricos en España es de unas 300x103 ha con una producción: 6 a 8 x106 t (Anuario agrario, CAPA, Valencia). Coste medio anual del abonado: 380 uros.ha-1, siendo el coste del N alrededor, del 65% 74 millones de . Pérdidas del N aplicado al suelo (volatilización, desnitrificación y, principalmente, lixiviación) es del 60% 46 millones .año-1. 1. Introducción. Contaminación por ion nitrato Estrategias para reducir la contaminación del ión nitrato por lavado 1. No usar cantidades excesivas de abono nitrogenado 2. Fraccionar la aportación de los abonos 3. Suministrar los abonos en función de la época de mayor absorción estacional del N por la planta (marzo a octubre) 4. Seleccionar el abono más adecuado para cada época de aplicación 5. Utilizar abonos con inhibidores de la nitrificación o de liberación lenta de N 6. Mejorar la eficiencia de riego Introducción. Contaminación del ion nitrato Uso del inhibidor de la nitrificación: DMPP (DiMetil Pirazol Fosfato) Proceso de la nitrificación 2. Aspectos para obtener una dosis anual estándar Algunas estrategias: 1ª. Estudios de dosis diferenciales de nutrientes (macros y micros) sobre el crecimiento de la planta, nivel foliar, producción y calidad del fruto. 2ª. Concentraciones de nutrientes en las soluciones de riego para el para mantener un buen crecimiento, óptima cosecha y frutos de buena calidad. 3ª. Extracción de nutrientes: - Cuantía de los nutrientes extraídos por la cosecha y por los órganos caídos: botones florales, flores, ovarios y frutos en desarrollo. - Legaz y Primo-Millo establecieron las dosis anuales de nutrientes para cítricos en riego por inundación (1988) y goteo (2000). En función de: - Consumo anual de nutrientes (órganos jóvenes, viejos y caídos caídos) - Eficiencia de uso de los fertilizantes - Consumo anual de nutrientes Árbol (años) Muy joven (2) Joven (6) Adulto (>12) Peso seco (kg) 1,2 Peso fresco producción (kg) - Nutrientes (g)z N P K Mg Fe 6,8 0,8 3,6 1,4 0,04 32,0 28 210 18 121 46 1,1 102,0 120 667 53 347 135 3,4 z: Nutrientes consumidos por el desarrollo nuevos tejidos (flores, frutos, hojas y ramas de las nuevas brotaciones), por el crecimiento de los órganos viejos (ramas, tronco y raíces) y por los órganos caídos. - Consumo anual de nutrientes Arbol (años) Nutrientes exportados de las hojas viejas (%) N P K Mg Muy joven 25 12 22 24 (2) Joven 32 16 28 30 (6) Adulto 37 17 29 30 (>12) Consumo neto (g) Fe N P K Mg Fe 0 5,1 0,7 2,8 1,0 0,004 0 142 15 87 32 1,1 0 453 44 246 95 3,4 z: Nutrientes consumidos por el desarrollo de nuevos tejidos (flores, frutos, hojas y ramas de las nuevas brotaciones), por el crecimiento de los órganos viejos (ramas, troncos y raíces) y por los órganos caídos. -Eficiencia de uso de los fertilizantes Proporción de un nutriente que es absorbido por la planta cuando se aplica una dosis determinada del mismo Nutriente absorbido por la planta (g) Eficiencia uso (%) = ----------------------------------------------Dosis aplicada planta con el fertilizante (g) Para evaluar la eficiencia de uso de los nutrientes aplicados al cultivo es preciso utilizar la técnica de dilución isotópica (fertilizantes marcados con isótopos estables enriquecidos) 3. Obtención de la dosis de abonado anual estándar Dosis abonado estándar = A x B x C x D A= Consumo anual neto de nutrientes por árbol adulto B= Número de árboles por hectárea C= Conversión del elemento nutritivo en U. F. (Nx1=N. Px2.3=P2O5. Kx1.2=K2O. Mgx1.7=MgO. Fex1=Fe) D = 100/porcentaje eficiencia uso fertilizantes en riego por goteo U.F. (Kg)/ha a goteo 240 N 70 P2O5 140 K2O 180 MgO 1 Fe Dosis anual de N en riego a goteo en función del Ø de copa y diferentes marcos de plantación. Marco Árboles Dosis Máx. Dosis máx. mxm 1 ha Kg/ha g/árbol Años 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 20 40 60 80 100 120 140 165 190 190 190 25 50 75 100 125 150 175 200 225 225 225 30 60 90 120 160 200 240 300 360 420 420 35 70 105 140 175 210 245 280 315 350 350 40 80 120 160 210 260 310 380 450 530 530 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 400 45 90 135 190 250 310 380 450 530 580 580 45 90 135 180 225 270 315 360 400 425 425 50 100 150 210 280 360 450 550 660 780 840 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 525 Clausellina y Okitsu 4.0x2.0 1.250 240 192 Diámetro de copa Marisol 5.0x3.5 570 240 421 Diámetro de copa Mandarinos (en general) 5.5x4.0 454 240 528 Diámetro de copa Naranjos 6.0x4.0 416 240 577 Diámetro de copa Limoneros y pomelos 7.0x5.0 285 Diámetro de copa 240 842 4. Optimización de las dosis anual estándar 240 Kg/ha de N 70 kg/ha de P2O5 140 Kg/ha de K2O 180 Kg/ha de MgO 1 kg/ha de Fe Uso de recursos disponibles - El análisis foliar - Análisis agua riego: como fuente de N y Mg Interpretación del estado nutritivo de macronutrientes en plantaciones de cítricos en riego por inundación y a goteo Niveles nutritivos estándar (% peso seco)z Nut. Naranjos Clementinos Satsumas Todas las variedades N Muy bajo < 2,30 Bajo Óptimo Alto Muy alto 2,30-2,50 2,51-2,80 2,81-3,00 > 3,00 P < 0,10 0,10-0,12 0,13-0,16 0,17-0,20 > 0,20 K < 0,50 0,50-0,70 0,71-1,00 1,01-1,30 > 1,30 N < 2,20 2,20-2,40 2,41-2,70 2,71-2,90 > 2,90 P < 0,09 0,09-0,11 0,12-0,15 0,16-0,19 > 0,19 K < 0,50 0,50-0,70 0,71-1,00 1,01-1,30 > 1,30 N < 2,40 2,40-2,60 2,61-2,90 2,91-3,10 > 3,10 P < 0,10 0,10-0,12 0,13-0,16 0,17-0,20 > 0,20 K < 0,40 0,40-0,60 0,61-0,90 0,91-1,15 > 1,15 Mg < 0,15 0,15-0,24 0,25-0,45 0,46-0,90 > 0,90 Ca < 1,60 1,60-2,90 3,00-5,00 5,10-6,50 > 6,50 0,31-0,51 > 0,50 S < 0,14 0,14-0,19 0,20-0,30 z: Niveles basados en hojas de la brotación de primavera de 7 a 9 meses de edad procedentes de ramas sin fruto terminal y sin otra brotación posterior. Interpretación del estado nutritivo de micronutrientes en plantaciones de cítricos en riego por inundación y a goteo Niveles nutritivos estándar (ppm)z Nutriente Muy bajo Bajo Óptimo Alto Muy alto Fe < 35 35-60 61-100 101-200 > 200 Zn < 14 14-25 26-70 71-300 > 300 Mn < 12 12-25 26-60 61-250 > 250 B < 21 21-30 31-100 101-260 > 260 Cu <3 3-5 6-14 15-25 > 25 Mo < 0,06 0,06-0,09 0,10-3,0 3,1-100 > 100 z: Niveles basados en hojas de la brotación de primavera de 7 a 9 meses de edad procedentes de ramas sin fruto terminal y sin otra brotación posterior. La aplicación de correctores (a excepción del hierro) se realizará únicamente en los estados nutritivos deficiente y bajo -Optimización de las dosis anuales estándar según el análisis foliar. Factores de corrección Z Nivel foliar Muy bajo Bajo Óptimo Alto Muy alto Factor N 1,5 1,4-1,1 1,0-0,9 0,8-0,6 0,5 Factor P2O5 2,0 1,9-1,1 1,0-0,6 0,5-0,0 0,0 Factor K2O 2,0 1,9-1,1 1,0-0,7 0,6-0,0 0,0 Factor MgO 2,0 1,9-0,6 0,5-0,0 0,0-0,0 0,0 Factor Fe 2,0 1,9-1,1 1,0-0,0 0,0-0,0 0,0 z: Los factores de corrección se corresponden con los valores extremos de los niveles foliares de referencia de cada estado nutritivo. Para niveles intermedios se aplicarán los coeficientes proporcionales correspondientes. - Fuentes de N disponibles en riego a goteo La aplicación de N mineral al suelo se establecerá por diferencia entre la dosis estándar indicada y la cantidad de N que tenga disponible el cultivo. La disponibilidad será: 1ª. N inorgánico (soluble e intercambiable) presente en el suelo al inicio del cultivo. (no se considera esta fuente) 2ª. N aportado por el agua de riego. (el interés de esta fuente dependerá del contenido en nitrato y del volumen de riego aplicado) Cálculo del N procedente del contenido en nitrato del agua de riego [NO3-] x Vr x 22,6 (Kg) N/ha (Kg)= --------------------------- x F 105 NO3-: Vr: 22,6: F: Nitrato en el agua (mg/L) Volumen de riego (m3/ha) % N en el NO3Factor de la eficiencia de riego (pérdida por escorrentía o infiltración profunda). Con valores entre 0,6 y 0,9 Ejemplos del aporte de N por el agua de riego NO-3 (mg/L) Kg N/haZ 50 42 75 63 100 85 125 106 150 127 Z: Las cantidades indicadas se han obtenido aplicando la fórmula anterior. Vr: 5000 m3/ha y F: 0.75. 5. Distribución estacional de la dosis de abonado Factores que influyen en la distribución estacional de las dosis de abonado Curva de absorción estacional de los nutrientes Cambios en la concentración estacional de nutrientes en diferentes tipos de hojas Distribución de los nutrientes absorbidos en diferentes estados fenológicos del cultivo (proporción de nutrientes absorbidos del fertilizante con respecto a su contenido total en órganos jóvenes: floración e inicio de la fructificación) Edad de la plantación Época de recolección Dinámica en el suelo de los fertilizantes aplicados Absorción estacional del N en plantas jóvenes y adultas (usando 15N) Plantas jóvenes Adultas Invierno Verano Primavera Otoño verano Invierno Otoño Primavera H. Norte H. Sur Cambios en la concentración estacional del N Invierno Verano Primavera Otoño Verano Invierno otoño Primavera H. Norte H. Sur Distribución estacional de las dosis de N y P2O5, según edad y época de recolección Variedades tardías Variedades tempranas Plantones 25 25 20 20 20 15 15 15 N 10 10 N 5 5 0 5 0 0 Ene Mar May Jul Sep Nov 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Ene Mar May Jul P205 Ene Mar May Jul Sep Nov N 10 Ene Mar May Jul Sep Nov 16 14 12 10 8 6 4 2 0 P205 Ene Mar May Jul Sep Nov Sep Nov 16 14 12 10 8 6 4 2 0 H.Sur P2O5 Ene Mar May Jul Sep Nov H. Sur 6. Características de los fertilizantes usados en riego a goteo Tipo fertilizante NITROGENADOS Sulfato amónico Nitrato amónico Urea Ácido nítrico Nitrato cálcico Solución nitrogenada 32 FOSFATADOS Fosfato monoamónico Fosfato biamónico Ácido fosfórico POTASICOS Fosfato monopotásico Nitrato potásico Sulfato potásico Cloruro potásico MAGNESICOS Sulfato de magnesio Nitrato de magnesio Riqueza (% U F) Índice de sal (1) Solubilidad (g/l) 15-20 ºC Reacción pH del agua a dosis de 0.5 g/l Dosis recomendada (g/l) 700 1500-1850 700-1200 1000 1300-2600 1100-1550 Ácida Ácida Ácida Ácida Alcalina Ácida 5.5 5.6 6.0 2.3 6-7 5.8 1 1 1-2 Variable 1-2 1 34 32,9 225-500 300-400 1000 Ácida 4-5 Neutra-alcalina 5.0 Ácida 3-4 0.25 1-2 0.25-0.50 0-52-34 13-0-46 0-0-50 0-0-60 8.4 73.6 46 116.3 250 250-400 75-100 300 Alcalina Neutra-alcalina Ácida Neutra 5-6 6.5 4-6 5-6 0.35 0.25-0.50 0.25-0.50 0.3 0-0-0-16 7-0-0-15 44 42.6 500 500-700 Ácida Ácida 6-7 4-6 0.40 0.50 21.0-0-0 33.5-0-0 46.0-0-0 14.0-0-0 15.5-0-0 32.0-0-0 69 105 75.4 12-61-0 18-46-0 0-54.0 52.5 70 (1)El número indica el aumento de presión osmótica que produce el abono en la solución del suelo, comparándolo con el que produce la misma cantidad de nitrato sódico empleado como patrón (índice de sal = 100) 6. El uso de isótopos estables en estudios nutrición Isótopos: átomos que difieren en el nº neutrones Protio, 1 H Deuterio, D ó 2 H Electrón P rotón Protio, 1 H Deuterio, D ó 2 H Tritio, T ó 3 H N eutrón Electrón Isótopos inestables (radiactivos): N eutrón P rotón 32P, 14C, Isótopos estables (no radiactivos): Isótopos Calcio Abundancia natural (%) etc. 15N, 44Ca, 57Fe, 13C, Isótopos Nitrógeno etc. Abundancia natural (%) 40Ca 96.941 14N 99.634 42Ca 0.64 15N 0.366 43Ca 0.35 44Ca 2.086 46Ca 0.004 48Ca 0.187 Tritio, T ó 3 H Metodología en estudios con isópotos estables Variación abundancia isotópica natural Técnica de la dilución isotópica consiste en: a) Incorporación del isótopo enriquecido al sistema plantamedio de cultivo b) Distribución del isótopo en las diferentes partes del sistema c) Extracción plantas y toma muestras de diferentes órganos y del medio de cultivo d) Análisis por espectrometría de masas de las concentraciones del isótopo en las muestras: 44Ca 44 44 exceso(%)= Camuestra (%)- Caabund. nat (2.086%) 15N exceso(%) =15Nmuestra (%)-15Nabund. nat (0.366%) (El termino exceso o enriquecimiento indica el aumento de forma artificial en la concentración de uno de los isótopos de un elemento con respecto a su la abundancia natural 15N-44Ca Los estudios con fertilizantes marcados con isótopos estables (15N, 44Ca, 57Fe, 13C, etc) posibilitan el estudio de su destino en el sistema: planta-suelo-solución. En la planta se puede evaluar: - la cuantidad del nutriente absorbido por la planta - la eficiencia de uso del fertilizante aplicado - la proporción del nutriente absorbido con respecto a su contenido total, sobre todo, en los órganos jóvenes ej. N se expresa como % N ddf (N derivado del fertilizante) - la distribución del nutriente absorbido entre los diferentes órganos de la planta Para evaluar la eficiencia de uso de los fertilizantes nitrogenados o cálcicos se emplea nutrientes marcados con los isótopos 15N o 44Ca 15N absorbido por la planta (g) x 100 Eficiencia N (%)= ----------------------------------------------------15N aplicado a la planta con el fertilizante (g) Eficiencia de uso N (%) La eficiencia de uso de cualquier nutriente, por tratarse de un valor relativo, depende fundamentalmente de la dosis aplicada, de modo que cuando se aportan nutrientes por encima de la dosis óptima agronómicamente, los valores de la deficiencia tienden a decrecer 100 80 Efic. decreciente 60 40 20 0 - N (kg ha/año) Dosis óptima Dosis excesivas La eficiencia de uso del N depende de los factores: 1. Características del suelo (textura, pH, etc.) 2. Forma del N aplicado (ureico, amoniacal o nítrico) 3. Uso de fertilizantes con inhibidores de la nitrificación (DCD, DMPP, etc.) 4. Frecuencia de aplicación (fraccionamiento del N aplicado con los abonos) 5. Distribución estacional (marzo a octubre H. Norte) (septiembre a abril H. Sur) 6. Tipo de riego (inundación o goteo) - Investigaciones con 15N Factores: Distribución estacional de N, frecuencia de aplicación y tipo de riego Ensayo año: 1998 Navelina/C. Troyer (6 años) Cultivo aire libre Lisímetros hexagonales (5.000 Kg de suelo) Suelo franco arcillo-arenoso 175 g N planta-1año-1: -125 g K15NO3 (7%15N enriquecido) - 50 g N procedentes agua riego Extracción plantas en diciembre (letargo) Días de marcado: 272 (marzodiciembre) Factores: Distribución estacional de N, frecuencia de aplicación y tipo de riego Tipo de riego Inundación (In). Dosis riego: 6498 L.árbol-1año-1 Localizado goteo (Loc). Dosis riego: 5649 L.árbol-1 año-1 (ahorro del 15 %) Distribución estacional de N y frecuencia Inundación 2 aplicaciones (In-2) 5 aplicaciones (In-5) Localizado a goteo Según la curva de absorción estacional de N (Loc-N) Aportando cantidad constante de N por litro de agua de riego aplicada, calculada en función de la ETc (Loc-ETc) Factores: Distribución estacional de N, frecuencia de aplicación y tipo de riego % Dosis de N aplicada 60 In-2 In-5 Loc-N Loc-ETc 50 40 30 20 10 0 E F M A My Jn Jl Ag S O N D Factores: Distribución estacional de N, frecuencia de aplicación y tipo de riego 80 Org. jóvenes Org. viejos Eficiencia (%) 60 Sist. radical 40 Tratamiento Eficiencia (%) 20 < 0 In-2 In-5 < Loc-N Los árboles con riego localizado a In-2 62.6 In-5 63.3 Loc-N 75.0 Loc-Etc 70.7 Loc-ETc goteo (Loc) presentaron eficiencias de absorción de N muy superiores a los de riego por inundación (In) Factores: Distribución estacional de N, frecuencia de aplicación y tipo de riego Órgano Trat. 24-A Florac. 26-M Cuajado 26-J Cuajado 30-D Recolecc. H. primavera In- 2 22,3 27,1 29,0 26,6 In- 5 20,2 25,0 29,3 30,3 Loc-N 6,0 12,8 21,7 31,2 Loc-ETc 4,4 11,8 16,1 29,0 In- 2 26,4 26,3 25,9 In- 5 21,2 27,1 27,2 Loc-N 14,2 21,6 28,9 Loc-ETc 13,5 15,5 31,4 Fruto Cada valor indica el porcentaje del contenido total en N de estos órganos que proviene de los fertilizantes aplicados El N acumulado en el fruto aumentó progresivamente conforme se retrasaron los aportes de N Factores: Distribución estacional de N, frecuencia de aplicación y tipo de riego Efecto de los tratamientos sobre la producción y la del calidad del fruto Z Tratamientos Producción (kg/árbol) Peso fruto (g) Nº frutos/árbol Diámetro fruto (cm) Espesor cortez (mm) Peso corteza (%) Peso zumo (%) Sólidos solubles (%) Acidez (%) Índice de madurez Índice de color ln-2 Z ln-5 Loc-N Loc-ETc Sig.y 49,5 39,0 57,6 43,9 N.S. 308,1 263,8 280,2 254,1 N.S. N.S. 161,0 148,0 205,0 173,0 8,5 8,1 8,2 7,9 N.S. 6,2 5,9 6,5 5,6 N.S. 49,1 51,7 52,9 51,3 N.S. 50,9 48,4 47,1 48,7 N.S. 12,3 12,3 12,0 12,1 N.S. 1,52 1,67 1,70 1,63 N.S. 8,1 7,4 7,1 7,4 N.S. * 15,4b 15,5b 14,9ab 13,2a Z Media de 3 repeticiones. Y Letras distintas en una misma fila son significativamente diferentes según test LSD-Fisher. No significativo (ns) para P>0.05 y significativo (*) para P0.05. Los tratamientos no afectaron significativamente a la producción ni a los parámetros de calidad del fruto; sin embargo, se alteró de forma significativa el color externo del fruto en Loc-ETc Factores: Formas de N y DMPP (Inhibidor de la nitrificación) Ensayo año: 2000 - Navelinos/C. Carrizo de 10 años - Cultivados al aire libre en lisímetros hexagonales de 5.000 kg de suelo franco arcillo-arenoso. Riego a goteo Dosis: 220 g N árbol-1 (aplicada en 66 veces siguiendo la curva de absorción estacional del N) - Tratamientos: -100%: NH4+. Como: (15NH4)2SO4Z (S. A.) -100%: NH4++DMPP.Como: (15NH4)2SO4+DMPP 0,5% - 50%: NH4++ 50% NO3-. Como: -100%: NO3-. 15NH 15NO 4 3 (N. A.) Como: Ca(15NO3)2 +K15NO3 Tiempo de marcado: marzo-octubre (extracción plantas en diciembre) Z: Ferilizantes enriquecidos al 5% con 15N Factores: Formas de N y DMPP (inhibididor de la nitrificación) 3,4 dimetilpirazol fosfato (DMPP) 54,2 69,4 63,2 Cada es la media de 3 árboles 61,2 total planta Factores: Diferentes formas de la distribución estacional de N -Ensayo absorción/traslocación 2005/06 -Lane Late/C. carrizo (4 años). R. goteo -Cultivo al aire libre bajo umbráculo -Contenedores de 60 Kg de suelo -Fertilizantes enriquecidos al 5 %: 16% (K15NO3) y 84% Ca(15NO3)2 -Dosis: 25 g N árbol (56 aplicaciones) -Extracción plantas: floración (mayo), cuajado (junio), final cuajado (julio), recolección fruto (enero) Porcentaje acumulado del total de la dosis de N A Marzo a Junio Julio a Octubre 25 75 B C 30 % N dose Aplicación de N A 35 25 20 15 10 5 B C 50 75 Aportes hasta cuajado fruto 50 25 Aportes después del cuajado 0 Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Distribución porcentual mensual según las distintas curvas de aplicación Ens. absorción: Diferentes formas de la distribución estacional de N Cada valor indica el N absorbido de los abonos aplicados (g) Distrib. Órgano dosis Plantaz Floración (3, mayo) Final cuajado (4, julio) Dosis (%) Recolección (24, enero) Dosis (%) A 1,1 c 4,6 c 25 14,0 75 B 1,6 b 6,1 b 50 13,5 50 C 2,1 a 8,1 a 75 12,4 25 ** (0,008) *** (0,001) Mar-Jun NS(0,20) Jul-Oct Signific. estadíst. Cada valor indica la eficiencia del N aplicado con los abonos (%) Floración Órgano Dist. dosis Plantaz A 58,0 a B C Signific. estadíst. Z: Dosis (%) Recolección 73,1 a 25 55,8 a 75 41,5 b 49,2 b 50 53,9 b 50 36,5 b 43,3 b 75 45,9 b 25 * (0,02) *** (0,001) Mar-Jun *(0,03) Jul-Oct (3, mayo) Final cuajado (4, julio) (24, enero) Dosis (%) planta + órganos caídos (flores, frutos en desarrollo y hojas viejas) Ens. absorción: Diferentes formas de la distribución estacional de N Cada valor indica concentración de N total (% N peso seco) Distrib. Órgano dosis Fruto Floración (3, mayo) Final cuajado (4, julio) Dosis (%) Recolección (24, enero) Dosis (%) A 2,17 b 1,82 b 25 1,01 a 75 B 2,21 b 1,93 ab 50 0,85 b 50 C 2,53 a 2,00 a 75 0,72 c 25 Signific. estadíst. **(0,005) *(0,05) Mar-Jun ***(0,001) Jul-Oct Dist. dosis Floración A 3,20 2,82 b 25 2,37 75 B 3,22 2,93 b 50 2,26 50 C 3,30 3,09 a 75 2,22 25 NS(0,70) *(0,05) Mar-Jun NS(0,26) Jul-Oct Órgano H. jóvenZ Signific. estadíst. (3, mayo) Final cuajado Dosis (4, julio) (%) Recolección Dosis (24, enero) (%) % N ponderado del conjunto de hojas primavera, verano y otoño -Distribución A: se aplicará a variedades tardías -Distribución B: se aplicará a variedades de media estación -Distribución C: se aplicará a variedades tempranas Z: Sintomatología de la deficiencia de N en brotes de naranjo. (F. Legaz y E. Primo-Millo) Sintomatología del exceso de N en frutos superiores y deficiencia en los inferiores. F. Legaz y E.Primo-Millo) Sintomatología del exceso de N en frutos parte derecha y deficiencia en parte izquierda. (F. Legaz y E. Primo-Millo) Ens. absorción: Diferentes formas de la distribución estacional de N Cada valor indica que % del contenido total en N del órgano expuesto proviene de los fertilizantes aplicados Distrib. Órgano dosis Fruto Floración (3, mayo) Final cuajado (4, julio) Dosis (%) Recolección (24, enero) Dosis (%) A 12,4 c 46,5 c 25 62,0 a 75 B 17,7 b 53,3 b 50 54,3 b 50 C 22,7 a 59,2 a 75 51,6 b 25 Signific. estadíst. **(0,003) ***(<0,001) Mar-Jun ***(<0,001) Jul-Oct Dist. dosis Floración A 13,7 c 43,7 b 25 60,5 a 75 B 18,6 b 53,4 a 50 56,8 b 50 C 23,6 a 55,1 a 75 54,7 b 25 *** *** Mar-Jun ** Jul-Oct Órgano Org. jóvZ Signific. estadíst. (3, mayo) Final cuajado Dosis (4, julio) (%) Recolección Dosis (24, enero) (%) Conjunto del fruto, hojas y ramas primavera, verano y otoño -Distribución A: se aplicará a plantaciones con reservas altas en N -Distribución B: se aplicará a plantaciones con reservas medias en N -Distribución C: se aplicará a plantaciones con reservas bajas en N Z: E. traslocación. Diferentes formas de la distribución estacional de N Cada valor indica el % N del contenido total en N del órgano expuesto proviene de los órganos de reserva (hojas viejas, ramas/tronco y raíces) Distrib. Órgano dosis Fruto Org. jóvZ (3, mayo) Final cuajado (4, julio) Dosis (%) Recolección (24, enero) 75,4 ab 44,0 25 7,0 b 75 B 79,2 a 41,6 50 14,4 a 50 C 72,5 b 43,3 75 13,0 ab 25 NS(0,33) Mar-Jun *(0,05) Jul-Oct *(0,04) Dist. dosis Floración A 72,2 48,6 a 25 22,6 b 75 B 71,9 46,0 ab 50 30,8 a 50 C 68,9 43,2 b 75 32,6 a 25 NS (0,33) *(0,15) Mar-Jun **(0,011) Jul-Oct Signific. estadíst. (3, mayo) Final cuajado Dosis (4, julio) (%) Recolección Dosis (24, enero) (%) Conjunto del fruto, hojas y ramas primavera, verano y otoño -Distribución A: se aplicará a plantaciones con reservas altas en N -Distribución B: se aplicará a plantaciones con reservas medias en N -Distribución C: se aplicará a plantaciones con reservas bajas en N Z: Dosis (%) A Signific. estadíst. Órgano Floración A 4,0 Ensayo absorción Distribución estacional N (%) A 25 75 B 50 50 C 75 25 Aplicado: Mar-Jun Jul-Oct C * a NS 3,5 B NS ab N (%) 3,0 NS b 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0,25 a 0,20 P (%) a 0,15 a a ab b a * 0,10 b * b NS ** 0,05 La aplicación C redujo el nivel foliar de P en la hojas de la brotación de primavera desde la floración hasta el final del cuajado del fruto. 0,00 3,0 2,5 K (%) NS 2,0 1,5 NS NS 1,0 NS 0,5 0,0 MAYO JUNIO JULIO Floracion Final cuajado Cuajado ENERO Recolección. Extracción plantas A B ** a 120 ab 100 C * a B (ppm) ab NS 80 b b NS 60 Ensayo absorción Distribución estacional N (%) A 25 75 B 50 50 C 75 25 Aplicado: Mar-Jun Jul-Oct La aplicación C redujo el nivel foliar de B desde el final del cuajado del fruto hasta la recolección, debido a la menor absorción del ion borato 40 20 0 10 9 NS NS Cu (ppm) 8 7 NS NS 6 5 4 3 2 1 0 M A YO JUNIO JULIO Floracion Final cuajado Cuajado ENERO Recolección. Extracción plantas A B Ensayo absorción Distribución estacional N (%) A 25 75 B 50 50 C 75 25 Aplicado: Mar-Jun Jul-Oct C 4,0 NS 3,5 NS NS 3,0 Ca (%) NS 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0,40 NS 0,35 NS NS 0,30 Mg (%) NS 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0,30 a a b 0,25 a ab NS S (%) b b 0,20 b b * * * 0,15 0,10 0,05 0,00 MAYO JUNIO JULIO ENERO La aplicación C produjo una notable reducción en la absorción del ion sulfato desde el cuajado hasta el final del ciclo de cultivo. Ensayo absorción Dist. Estac. N Dosis (%) Dosis (%) A 25 75 B 50 50 C 75 25 Aplicado: Marzo-Junio Julio-Octubre A 0,40 NS a a a 0,25 b * a b a 0,20 - Cl (%) 0,30 C * a * 0,35 B b 0,15 0,10 0,05 0,00 Extracción plantas: M A YO JUNIO JULIO Floración Final cuajado Cuajado ENERO Recolección La distribución C se debería aplicar en condiciones de salinidad - Investigaciones con el isótopo (44Ca): hidroponía y suelo Hidroponía: año 2010 Factores que afectan a la absorción del Ca Su disponibilidad en el medio de cultivo La interacción frente al Mg y otros cationes Las condiciones climáticas (influjo de agua proporcionado por la transpiración) La estructura de la raíz La asociación de esta con los hongos ectomicorrizales Debido a la notable importancia de este nutriente se han realizado numerosos estudios en el sistema planta-suelo. Sin embargo, se dispone de escasa información sobre la absorción y distribución del Ca aplicado entre los diferentes órganos de las plantas. Debido que hasta el presente no se ha utilizado el isótopo estable (44Ca) como trazador en los estudios de nutrición del Ca Factores estudiados. Doble marcado (44Ca y 15N). A. Disponibilidad en el medio de cultivo Concentración creciente de 44Ca y 15N en el medio de cultivo (1 mes) B. Interacción frente al Mg y otros cationes Concentración creciente de Mg en el medio de cultivo en presencia de 44Ca y 15N (1 mes) C. Influjo de agua proporcionado por la transpiración CI. Condiciones climáticas de verano en presencia de 44Ca y CII. Condiciones climáticas de invierno en presencia de mes) 15N (1 mes) 44Ca y Efecto de estos factores sobre la absorción y translocación del Ca y N en plantas jóvenes de cítricos 15N (1 se utilizaron 3 plantas uniformes de patron citrange carrizo [citrus sinensis (l) osb. x poncirus trifoliata (l) raf ]. se cultivaron en hidroponía (arena inerte) en recipientes de 0.5 L las plantas se fertirrigaron con la solución nutritiva hoagland & arnon (1950) adaptada a los cítricos (9.8 mM N, 0.6 mM P, 1.4 mM K, 4 mM Ca, 2 mM Mg y micros). La mM de N, Ca y Mg y modificó en cada ensayo. los tratamientos se llevaron a cabo en cámara de cultivo en condiciones controladas de temperatura, humedad relativa y radiación para los ensayos A, B se reprodujeron las condiciones climáticas medias de los cuatro meses de mayor absorción (junio, julio, agosto y septiembre) ENSAYO A. Efecto de concentraciones crecientes de 44Ca y 15N en el medio de cultivo sobre la absorción y translocación del Ca y N en plantas de cítricos cultivadas en condiciones controladas. traslado a la cámara de cultivo de 21 plantas (60.0 cm altura) duración: 30 días (13 septiembre al 13 octubre de 2011) Trat. Ca [mM] Ca (mg)Z 44Ca (mg)Z N [mM] N (mg)Z 15N (mg)Z 1 0,5 5 0,95 2,4 8,7 1,5 2 1,0 10 1,9 3,4 12,2 3,0 3 2,0 20 3,8 5,6 20,0 6,0 4 4,0 40 7,6 9,8 35,1 12,0 5 8,0 80 15,2 18,2 65,2 24,0 6 16,0 160 30,4 35,0 125,6 48,0 7 32,0 320 60,8 68,0 246,3 96,0 Z: Nutrientes aplicados por planta en 250 mL solución nutritiva marcada ENSAYO B. Efecto de concentraciones crecientes de Mg en el medio sobre la absorción y translocación del 44Ca y 15N, y su interacción con otros macronurientes en plantas jóvenes de cítricos cultivadas en condiciones controladas traslado a la cámara de cultivo de 15 plantas (58.6 cm altura) duración: 30 días (5 julio al 4 agosto de 2011) Trat. Mg [mM] Mg (mg)Z Ca (mg)Z 1 0,5 3,05 2 1,0 3 44Ca (mg)Z N (mg)Z (mg)Z 40 7,6 35,1 12 6,1 40 7,6 35,1 12 2,0 12,2 40 7,6 35,1 12 4 4,0 24,4 40 7,6 35,1 12 5 8,0 48,8 40 7,6 35,1 12 mM: Z: 4 15N 2,5 Dosis de nutrientes aplicados por planta en 250 mL solución nutritiva macada CÁLCULOS Eficiencia absorción nutriente representa la proporción del nutriente aplicado que es absorbido por la planta: 15N absorbido (mg) x 100 EAN (%) = ----------------------------------15N (mg) solución nutritiva 44Ca (mg) x 100 EACa (%) = ----------------------------------44Ca (mg) solución nutritiva absorbido Nutriente derivado del fertilizante representa la contribución relativa del nutriente absorbido por la planta de la solución nutritiva (ferilizante) al contenido total de este elemento en cada órgano de la planta: Nabsorbido del fertilizante (mg) x 100 Nddf (%)órgano = ------------------------------------total N órgano (mg) Caddf (%)órgano Caabsorbido del fertilizangte (mg) x 100 = ------------------------------------total Caórgano (mg) Ensayo A. Ca y N absorbidos de los fertilizantes aplicados Ca y N absorbidos en la planta (mg) 60 N Ca a 50 a 40 b b 30 20 c d c e 10 ef d f e de e e 0 10 0 24 20 Contenido en 96 61 30 44Ca o 40 15N 50 60 70 80 90 100 (mg) en 250 mL de solución nutritiva Ca absorbido incrementó notablemente en total de la planta, al aumentar el aporte de 44Ca: de 1 a 61 mg. De 1,5 a 24 mg 15N aplicados. El N absorbido también aumentó de forma considerable. De 24-96 mg 15N aplicados. La respuesta fue menos acusada Eficiencia absorción Ca y N en el total de la planta (%) Eficiencia absorción en la planta del Ca y N aplicados 60 a EA Ca (eficiencia absorción del calcio) a 50 a EAN (eficiencia absorción del nitrógeno) a 40 b 30 a a c ab ab 20 bc cd d d 10 7,6 12 0 0 10 61 20 Contenido de 44Ca 30 o 15N 40 50 60 96 70 80 90 100 (mg) en 250 mL de solución nutritiva A bajas dosis de ambos nutrientes, el N se mostró más eficiente que el Ca. A dosis altas, en cambio, disminuyó las diferencias entre las eficiencias de absorción de ambos nutrientes. Mostrando mejor respuesta el Ca que el N 45 Ca total planta Ca nuevos órganos 40 a N total planta N nuevos órganos 60 b 30 a 25 50 b 20 c 40 c d 30 15 5 80 70 35 10 90 e f f e 20 d 10 f f 0 0 30,4 10 Contenido de 20 44Ca 30 o 15N 61 40 50 60 96 70 80 90 0 100 Ca y N derivado fertilizantes en nuevos órganos (%) Ca y N derivado fertilizates en total planta (%) Ca y N derivados de los fertilizantes aplicados (mg) en 250 mL de solución nutritiva A dosis altas, los % Caddf en total planta fue mucho más alto que el Ndff Sin embargo, los valores de Nddf fueron superiores que los del Caddf en los nuevos órganos. Esto indica que hubo una menor translocación del N almacenados en los órgano viejos y una mayor remobilización del Ca de reserva para el desarrollo de nuevos tejidos. % de Ca y N en los órganos jóvenes procedente de los fertilizantes aplicados Trat. Z: Y: 44Ca (mg)Z Caddf (%) Nddf (%) 15N (mg)Z 1 0,95 1,5 8,6 1,5 2 1,9 6,0 11,6 3,0 3 3,8 s.d.ay. s. d.ay. 6,0 4 7,6 5,3 27,7 12,0 5 15,2 12,1 32,0 24,0 6 30,4 32,6 38,3 48,0 7 60,8 32,1 44,8 96,0 Nutrientes aplicados por planta en 250 mL de solución nutritiva Sin dato analítico por escasez de muestra en este tratamiento Los resultados de los nutrientes derivados de los fertilizantes aplicados revelaron que el Ca almacenado en los órganos de reserva tuvo una mayor contribución en el desarrollo de nuevos órganos que el N de reserva. Ensayo B: Concentración de magnesio Concentración ponderada Mg (%, peso seco) 0.35 bc 0.30 c 0.25 b c bc a a a a bc bc a a cd 0.20 d 0.15 0.10 0.05 Parte aérea 3,05 0.00 0 5 Sistema radical 24,4 Total planta 10 15 20 25 30 35 40 45 Contenido de Mg (mg) en 250 mL de la solución nutritiva 48,8 50 La aplicación de Mg al medio de cultivo de 3,05 a 24,4 mg (0,05 a 4 mM) aumentó significativamente la concentración de Mg en la planta (parte aérea y sistema radical). Cuando la dosis de Mg excedió de 24,4 mg no hubo efecto significativo. El Mg se concentró más en los órganos aéreos que en el conjunto de raíces. Eficiencia absorción Ca y N planta (%) Eficiencia de absorción del Ca y N aplicados 45 40 EACa EAN 35 30 25 a 20 a a ab b 15 10 5 0 3,05 6,1 0 12,2 10 24,4 20 48,8 30 40 50 Contenido de Mg (mg) en 250 mL de solución nutritiva Las EAN en el total de la planta apenas variaron cuando aumentaron las dosis de Mg (EAN osciló en torno al 35%) Las EACa decrecieron de forma no significativa con el Mg aplicado de 3,05 a 24,4 mg (0.5 a 4 mM). En cambio, con la dosis más alta (48,8 mg) se produjo una reducción significativa con respecto a las dosis bajas, como consecuencia del antagonismo Ca/Mg. (EACa no llegó al 15 %) Ca y N derivados de los fertilizantes aplicados Trat. (mg)Z Órganos jóvenes Caddf (%) 1 7.6 7.4 22.9 12.0 2 7.6 s.by. s.by. 12.0 3 7.6 8.6 25.2 12.0 4 7.6 8.4 s.d.ax. 12.0 5 7.6 7.9 25.4 12.0 44Ca Órganos jóvenes Nddf (%) (mg)Z 15N Nutrientes aplicados por planta en 250 mL de solución nutritiva Y: Sin brotación en este tratamiento x: Sin dato analítico por escasez de muestra en este tratamiento Z: Conclusiones Los aportes de Mg por encima de 2 mM redujeron en las hojas viejas de forma significativa el Ca procedente del nitrato cálcico aplicado (datos no presentados) De las hallazgos anteriores se deduce que la mejor respuesta se ha obtenido con la dosis 2 mM de Mg en las condiciones de realización de este estudio. Del mismo modo que en el Ensayo A, el Ca almacenado en los órganos reserva tuvo una mayor contribución en el desarrollo de nuevos órganos que el N de reserva. Esto sugiere que se debe mantener un elevado nivel de Ca de reserva en los órganos viejos (hojas, ramas y raíces). Suelo: año 2012 y 2013 Ensayo de la absorción y traslocación del 44Ca y 15N se utilizaron 12 plantas uniformes de variedad Salustiana sobre citrange Carrizo de 2 años. cultivadas en invernadero en macetas con 4 kg de suelo franco. fertirrigaron con las dosis de N (2 g), P2O5 (0,7 g), K2O (1 g), CaO (2,1 g), MgO (1,5 g) y Fe (30 mg) correspondientes a su porte y distribuidas anualmente con la curva 50% marzo-junio y 50% julio-octubre. El 44Ca enriquecido al 10,4% y el 15N enriquecido al 11,6%. 12 plantas se marcaron con ambos isótopos desde marzo 2012 hasta la extracción de 6 en enero de 2013 (ensayo de absorción) Las plantas del ensayo de traslocación se transplantaron al mismo suelo (para eliminar estos isótopos) y se arrancaron en mayo de 2013 Ensayo de absorción La eficiencia del uso del Ca aplicado solo supuso un 7 %. La eficiencia del N aplicado llegó al 56% . La gran diferencia se debió al efecto de dilución isotópica del Ca aplicado a un suelo con alta contenido en Ca asimilable. Sin embargo, apenas hubo efecto de dilución en el N, por el bajo contenido en N disponible en este suelo Cada valor indica que % del contenido total en Ca o N del órgano expuesto proviene de los fertilizantes aplicados ÓrganosZ % Ca ddf % N ddf Fruto maduro 2,4 45,9 Hojas jóvenesx 5,6 44,8 Ramas jóvenesx 8,2 46,7 z: Órganos recolectados en enero del 2013 x: Hojas y ramas de las brotaciones de primavera, verano y otoño La diferencia hasta 100 de los contenidos tanto en Ca como N provendrá de las reserva de ambos nutrientes y del Ca y N disponibles en el suelo Ensayo de traslocación Cantidad y contribución relativa (%) del Ca y N removilizados desde cada órgano de reserva hacia los órganos jóvenes Órganos de reservaz Ca removilizado (%) Hojas viejas 65,4 Ramas viejas y tronco N removilizado (%) (8,8) 290,6 (45,6) 394,5 (53,4) 245,1 (38,8) Raíces gruesas 279,5 (37,8) 99,6 (15,6) Total 739,4 (100,0) 635,3 (100,0) z: Órganos recolectados en mayo de 2013 Las hojas viejas apenas removilizaron Ca hacia los órganos en desarrollo (flores, hojas y ramas de nuevas brotaciones Ensayo de traslocación Cantidad (mg) y contribución relativa (%) del Ca y N traslocados desde los órgano de reserva hacia los órganos jóvenes Órganos jóvenesZ Ca traslocado N traslocado 1,8 (0,3) 13,1 (2,1) 444,9 (63,3) 312,3 (50,3) 87,6 (12,5) 95,6 (15,4) Raíces fibrosasX 104,4 (14,8) 95,0 (15,3) Órganos caídosY 64,4 (9,1) 104,7 (16,9) Frutos en desarrollo Hojas primavera y verano Ramas primavera y verano Total: mg y % 703,1 (100,0) 620,7 (100,0) z: Órganos recolectados en mayo de 2013 x: Raíces fibrosas desarrolladas desde enero a mayo de 2013 y: Flores, pétalos y ovarios 8. Bibliografía A. Normas para la fertilización de los cítricos A. QUIÑONES, B. MARTÍNEZ-ALCÁNTARA, E. Primo-Millo Y F. LEGAZ. 2007 Fertilización de los cítricos en riego a goteo (I): N, P y K Levante Agrícola, 389: 380-385 LEGAZ, F., A. QUIÑONES, B. MARTÍNEZ-ALCÁNTARA y E. Primo-Millo. 2008 Fertilización de los cítricos en riego a goteo (II): Mg y microelementos Levante Agrícola, 390: 8-12 B. Ensayos con 15N -Año 1998 QUIÑONES, A., J. BAÑULS, E. PRIMO-MILLO Y F. LEGAZ. 2003 Fertilización nítrica en cítricos. I. Dinámica en la planta del N procedente del fertilizante. Levante Agrícola, 364: 9-16 QUIÑONES, A., J. BAÑULS, E. PRIMO-MILLO Y F. LEGAZ. 2003 Fertilización nítrica en cítricos II: Dinámica en el suelo del N procedente del fertilizante. Levante Agrícola, 365(2): 124-130 QUIÑONES, A., J. BAÑULS, E. PRIMO-MILLO Y F. LEGAZ. 2004 Fertilización nítrica en cítricos III: Recuperación en el sistema planta-suelo del N procedente del fertilizante. 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Uso de la técnica de dilución isotópica. Levante Agrícola, 414: 9-14 QUIÑONES, A., B. MARTÍNEZ-ALCÁNTARA, ENRIC ALCAYDE Y F. LEGAZ. 2013 Estudio de la absorción y translocación de Ca y N en los cítricos. II. Efecto del incremento de la concentración de 44Ca sobre la absorción y translocación de N y Ca en planas jóvenes de cítricos. Levante Agrícola, 416: 108-117 QUIÑONES, A., B. MARTÍNEZ-ALCÁNTARA, ENRIC ALCAYDE Y F. LEGAZ. 2013 Estudio de la absorción y translocación de Ca y N en los cítricos. III. Antagonismo calcio-magnesio en plantas jóvenes de cítricos. Levante Agrícola, 418: 221-229 QUIÑONES, A., B. MARTÍNEZ-ALCÁNTARA, ENRIC ALCAYDE Y F. LEGAZ. 2013 Estudio de la absorción y translocación de Ca y N en los cítricos. IV. Efecto de las condiciones ambientales sobre la absorción de calcio. Levante Agrícola, 419: 292-298 -Año 2012 QUIÑONES, A., B. MARTÍNEZ-ALCÁNTARA, ENRIC ALCAYDE Y F. LEGAZ. 2014 Absorción y translocación del calcio y nitrógeno en plantas jóvenes de cítricos cultivadas en suelo. Levante Agrícola, 421: 72-82 AGRADECIMIENTOS Doctores: Josefina Bañuls, Ana Quiñones, Belén MartínezAlcántara, Mary Rus Martínez. Técnicos de campo y laboratorio: Mª Carmen Prieto, Josefa Giner, Mª Teresa García-Estellés y Bautista Alberola, Ángel Boix, Ramón Pardo, Los ensayos con 15N han sido financiados por el INIA, Ministerio de Educación y Ciencia. Los ensayos con Empresa YARA 44C y 15N han sido financiados por la Muchas gracias por su amable atención