Técnicas De Aplicación De Nitrógeno Líquido En La .
Técnicas de aplicación de nitrógenolíquido en la producciónde forraje en Puerto Ricoi
031323334353637Por:Alexander Recamán SernaEstudiante GraduadoDepto. de Agronomía y SuelosUniversidad de Puerto Rico, MayagüezDavid Sotomayor Ramírez*CatedráticoColegio de Ciencias Agrícolas, Depto. de Agronomía y SuelosUniversidad de Puerto Rico, Mayagüez 00681-9030*autor de contacto: dsotomayor@uprm.eduGilberto LozadaGerente de ventasPan American FertilizerGuánica, PR.Viviana RiveraEstudiante subgraduadaDepto. de Industria PecuariaUniversidad de Puerto Rico, Mayagüez.Este documento está basado en investigación apoyada con fondos de la Universidad de Puerto RicoColegio de Ciencias Agrícolas, Estación Experimental Agrícola (UPR-CCA-EEA); Departamento deAgricultura de los Estados Unidos Servicio de Conservación de Recursos Naturales ConservationInnovation Grants (USDA-NRCS-CIG); y Panamerican Fertilizer Corp., con número de contrato USDAGRANTS-121803-001 a D. Sotomayor Ramírez. Este documento fue desarrollado como parte de lasactividades conducentes al grado de Maestría del Ing. Agrícola Alexander Recamán-Serna.El uso de nombres comerciales se utiliza solamente con el fin de proveer información específica. Lamención de nombres comerciales no constituye una garantía, apoyo, o promoción por la UPR-CCA-EEAsobre ningún otro producto comercial similar.Agradecemos al Profesor Yamil Quijano y al Agrónomo Carlos Saavedra, ambos del Servicio deExtensión Agrícola, por su desinteresada colaboración, discusiones e interacción durante el trabajo.Reconocemos también la colaboración especial de varios agricultores quienes prestaron sus recursos yfacilidades.ii
1RESUMEN2Forrajeras producidas en suelos con niveles altos de P extraíble y K intercambiable3evaluados por medio de una prueba de suelo pueden ser fertilizadas con nitrógeno (N) solamente.4La fertilización con N se realiza comunmente con material granulado aplicado al voleo. Sin5embargo, muchas vaquerías y fincas productoras de forraje cuentan con sistemas de riego que6pueden utilizarse como medio de aplicación de un fertilizante líquido. La inyección de un7fertilizante líquido al sistema de riego puede mejorar la eficiencia de utilización de N, reducir los8costos de aplicación y de producción de forraje. Hay varios fertilizantes nitrogenados líquidos9disponibles en el mercado, entre ellos ULB-35 que consiste de urea con 15% N. El ULB-35 10no contiene metales pesados, no contiene patógenos, es bajo en biuret, y tiene un costo menor11por unidad de N que la urea granulada y sulfato de amonio. El uso adecuado de N líquido se ha12evaluado por medio de pruebas de campo solo y en mezclas con residuos orgánicos de vaquerías13aplicados a pasturas para aumentar la concentración de N en el material. Este documento detalla14algunas técnicas para el uso y aplicación adecuado de N líquido a pasturas por medio de la15inyección en sistemas de riego aéreo y mediante aplicación foliar.16JUSTIFICACIÓN17La producción de ganado vacuno ha sido una de las principales actividades productivas18del sector agrícola en América Latina y el Caribe. Para el 2003, existían aproximadamente 60219millones de hectáreas dedicadas a pasturas permanentes con un inventario vacuno de 35920millones de cabezas, de las cuales el 11% eran vacas en ordeño (Holmann et al., 2003). En21Puerto Rico, existen cerca de 400 vaquerías y 92,000 cabezas de ganado (DAPR, 2004). El22último censo demostró (USDA, 2003) que habían cerca de 400,000 acres bajo producción de23pastos de los cuales cerca de 100,000 eran intensívamente manejadas para nutrientes, control de1
1yerbajos, mejoramiento de material genético, o riego. Los sistemas modernos de producción de2leche dependen cada vez mas de alimento concentrado para el mantenmiento de niveles de3producción de leche (Welch et al., 1997). Sin embargo la reducción en la producción y consumo4de forraje en pastoreo, corte, o ensilaje aumenta los costos de producción, resulta en aumento en5la entrada de P a la finca y puede perjudicar la salud del animal por la reducción en el consumo6de fibra.7Muchas fincas productoras de forraje tienen algun tipo de sistema de riego para8suplementar con agua dulce o para aplicar el estiercol líquido a las pasturas. Las9recomendaciones de los niveles de aplicación de estiercol líquido están basadas en10concentraciones estimadas de N y se ha probado que en estos casos el fósforo (P) se puede11acumular en suelos a unos niveles que puede ser de preocupación ambiental. Aunque las12técnicas de analisis de suelo y tejido vegetativo son efectivas para guiar el manejo de N , P y K13en forrajeras, estas raramente se utilizan. Existen suelos donde no es necesario proveer P y K en14el fertilizante porque los niveles en suelo superan los niveles críticos agronómicos. En estas15condiciones las forrajeras pueden ser fertilizadas con nitrógeno (N) solamente.16La fertilización con N se realiza con material granulado aplicado al voleo. Los sistemas17de riego que son utilizados durante la época seca se pueden utilizar como medio de aplicación de18un fertilizante líquido. La inyección de un fertilizante líquido al sistema de riego puede mejorar19la eficiencia de utilización de N, reducir los costos de aplicación y de producción de forraje. Hay20varios fertilizantes nitrogenados líquidos disponibles en el mercado, entre ellos ULB-35 que21consiste de urea con 15% N. El ULB-35 no contiene metales pesados, no contiene patógenos,22es bajo en biuret, y tiene un costo menor por unidad de N que la urea granulada y sulfato de2
1amonio. El N líquido puede ser aplicado a forrajeras con tanques de fertilización, sistemas de2riego, o combinado con residuos orgánicos de vaquerías.3DESCRIPCION DEL PRODUCTO4El ULB-35 es una fuente líquida de N (Figura 1). Es un subproducto que resulta de los5procesos de manufactura en las plantas farmacéuticas y contiene 15% N. El producto se6distribuye en tanques de capacidad de 265 galones (aprox. 1,000 L). Las propiedades físicas, se7presentan en el Cuadro 1.8Ventajas del uso de ULB35 9 El costo del material por unidad de N, es más bajo que el de otras fuentes granuladas.10 El material no contiene elementos potencialmente tóxicos y es bajo en biuret, una11impureza fitotóxica presente en otros fertilizantes a base de urea que en altas12concentraciones, reduce el crecimiento de las plantas y la nitrificación en el suelo.13 Puede ser aplicado directamente al follaje solo o disuelto en agua.14 El material puede ser aplicado al suelo o ser inyectado a algún sistema de riego.15 El material puede ser distribuido uniformemente sobre el suelo.16 Las pérdidas por volatilización son menores que en forma granulada (FAO/IFA, 2001)1718Desventajas del uso de ULB35 Se requiere de un tractor o montacarga de alta capacidad de carga (mínimo de 2,400 lb),19para su descarga o transporte desde el lugar de almacenamiento hasta el punto de20aplicación (Figura 2).21 de acarreo por unidad de N puede ser un poco más alto.2223Debido a que la concentración de N es menor que en los fertilizantes granulados, su costo Se requiere de equipo especializado para la inyección al sistema de riego o aspersión.3
1234 Se requiere de consideraciones especiales para dosificar los niveles de aplicaciónadecuados.TÉCNICAS DE APLICACIÓNEl material líquido se puede inyectar a la tubería de los diferentes sistemas de riego5utilizados en la mayoría de cultivos comerciales. En el caso de forraje, muchas de las vaquerías y6fincas productoras cuentan con sistemas de riego por aspersión que son utilizados normalmente7durante la época seca. Esta inyección se puede realizar de dos formas: utilizando un inyector de8motor o eléctrico o aprovechando la succión generada en la bomba del sistema de riego. En el9primer caso, la inyección se puede realizar mediante un equipo inyector (Figura 3) en cualquier10punto de toma de agua dentro de la red principal de tuberías del sistema de riego. A nivel11comercial, éstas bombas se pueden encontrar con rangos de flujo entre 0 y 300 gpm.12En el segundo caso, la aplicación se realiza en la tubería de succión de la bomba del sistema13de riego con el fin de aprovechar la energía de succión y de ésta forma no se requeriría un equipo14adicional. Sin embargo, eventualmente podría gastarse más material del necesario ya que éste se15distribuiría en toda la red de tuberías y no en un sitio especifico, como en el primer caso. Una16tercera forma de aplicación, es mediante aspersión foliar con un equipo de fertilización17convencional acoplado a un tractor. En este caso, tampoco se requiere equipo adicional, ya que18la presión de operación, se obtiene a través de la potencia generada por el tractor. Además, el19material puede aplicarse solo o disuelto en agua. Adicionalmente, se deben utilizar medidores de20flujo con el fin de tener un control preciso de la cantidad de material aplicado. Estos medidores21se encuentran disponibles en el mercado y van desde medidores mecánicos a digitales y su precio22varía según la capacidad de flujo, la presión y la precisión del mismo (Figuras 4 y 5). Un4
1diagrama de los componentes necesarios para la inyección del material líquido, se presenta en la2Figura 6.345En resumen, la aplicación de fertilizantes líquidos, puede realizarse de tres formasdiferentes: Inyectado en la tubería del sistema de riego, utilizando un inyector eléctrico o degasolina.67 Inyectado en la tubería de succión de la bomba del sistema de riego.8 A través de un equipo de fertilización adaptado a un tractor.5
1Sistemas de aplicación y dosificación del material21. Inyección en el sistema de pivote central3En el sistema de riego por aspersión con pivote central, el material líquido se puede inyectar4en la tubería en el punto donde se encuentra el pivote, ya que de ésta forma se puede controlar la5aplicación más fácilmente (Figuras 7 y 8).6Se derivaron unas ecuaciones con el fin de determinar el volumen de material a aplicar7basado en el nivel de aplicación de N deseado (lb N/acre o kg N/ha), el radio del pivote central,8el área y ángulo del sector de aplicación, la velocidad de la torre y el tiempo de revolución. La9velocidad de la torre se puede determinar en campo y varía de acuerdo a la escala de la torre10(escala que viene enumerada del 1 a 10). Se puede determinar fácilmente midiendo el tiempo11que dura la torre en recorrer una distancia determinada o también midiendo la distancia que12recorre la torre en un tiempo dado; la velocidad es la distancia recorrida sobre el tiempo. Se13recomienda realizar mínimo 2 mediciones y obtener el promedio de dichos valores en cada14escala. En el Cuadro 2 se presenta un ejemplo de una serie de mediciones realizadas en un15pivote central utilizado para riego de forraje de corte en una finca ubicada en Lajas.16El cálculo del volumen de fertilizante líquido a aplicar y el flujo necesario están dados por las17siguientes ecuaciones:18V 19Donde V es el volumen de aplicación de fertilizante líquido (gal); DN es el nivel de aplicación20de N deseado (lb N/acre); π es el valor de pi (3.1416 adimensional); r es el radio o alcance total21del pivote central (ft); n es el ángulo de cobertura del sistema de pivote central, en grados; d es[1]6
1la masa de N por unidad de volumen de fertilizante líquido (lb N/gal) y para el caso de ULB-35 2es de 1.35 lb N/gal; c es el factor de conversión de ft2 a acres (43,560).3Para el caso del fertilizante líquido ULB-35 , la ecuación 1 se puede simplificar de la siguiente4manera:5V [2]6El tiempo total de aplicación (t) está dado por:7t 8Donde t es el tiempo total de aplicación para un sector circular con un ángulo n (horas) y vr es la9velocidad de desplazamiento de la torre final (ft/min).1011[3]La ecuación 3, se puede simplificar según:t [4]12El flujo (Q) del fertilizante líquido ULB-35 , es:13Q 14Q [5]15Donde Q es el caudal o flujo (gal/hr) de ULB-35 que es necesario inyectar al sistema de riego,16para aplicar la dosis de N requerida (lb N/acre o kg N/ha).17Ejemplo 1:1819Se requiere aplicar una dosis de 50 lb N/acre en una finca productora de forraje de corte.Se cuenta con un sistema de riego por pivote central que tiene un radio total de 1,500 ft7
1(incluyendo el cañón al final de la torre), y que cubre un sector circular1 de un ángulo de 220 . El2área total de riego es de 99.2 acres. Teniendo en cuenta que la torre final se desplaza a una3velocidad de 2.9 ft/min y que la aplicación debe realizarse en toda el área regada (Figura 9), se4calculará el volumen de ULB-35 a aplicar, el tiempo de aplicación y el flujo de ULB-35 a5inyectar en la tubería para cumplir con la dosis deseada.6Solución:7Primero se calcula el volumen del fertilizante líquido ULB-35 necesario a aplicar en cada sector8sustituyendo los valores en la ecuación 2 para obtener un nivel de aplicación de 50 lb N/acre.9V 3,672 galones de ULB-35 10Luego se calcula el tiempo que toma cada aplicación en cada sector circular mediante la11ecuación 4.12t 13La tasa o caudal de inyección necesario se calcula mediante la ecuación 5.14Q 15El número de tanques de ULB-35 (de 250 gal), necesarios es de:163,672 / 250 15 tanques17Por lo tanto, para proveer 50 lb N/acre a un predio de 99 acres a través de un pivote central con18radio de 1,500 ft, un ángulo de 220º y velocidad de desplazamiento de 2.9 ft/min requiere de una 33 horas 111 gal/hr1Sector circular es el área de la porción de círculo comprendida entre un arco de circunferencia y sus respectivos radiosdelimitadores.8
1inyección de 111 gal ULB35 /hr con un tiempo de riego de 33 horas y un consumo de 3,672 gal2ULB35 .32. Inyección en la toma de agua del sistema de riego por aspersión móvil.El material se puede también aplicar en el punto de toma de agua de equipos de aspersión45con cañón móvil, utilizados en muchas fincas productoras de forraje en Puerto Rico (Figuras 106y 11).Como en el caso anterior, para este sistema de aplicación también se derivaron unas78ecuaciones para determinar el volumen de material correspondiente a la dosis requerida de9aplicación, el radio o alcance del cañón, la distancia longitudinal recorrida por el aspersor móvil10y la velocidad de avance del mismo. El radio del cañón se puede obtener con los manuales del11equipo para un tamaño de boquilla y presión de operación dadas ó se puede medir directamente12sobre el terreno (la segunda opción es la mas aconsejable). Para obtener la velocidad de avance,13la mayoría de los equipos trae un medidor digital en donde se refleja dicho valor, aunque14también se puede determinar fácilmente en campo, calculando el tiempo que tarda el equipo15moverse una distancia dada. La velocidad es la distancia recorrida sobre el tiempo. El cálculo16del volumen de fertilizante líquido a aplicar y el flujo necesario están dados por las siguientes17ecuaciones:18V 19Donde V es el volumen de aplicación de fertilizante líquido (gal); DN es el nivel de aplicación20de N deseado (lb N/acre); r es el radio o alcance del cañón (ft); LT es la longitud total del21recorrido (ft); d es la masa de N por unidad de volumen de fertilizante líquido (lb N/gal). Para el22caso de ULB-35 d 1.35 lbN/gal; y c es el factor de conversión de ft2 a acres 43,560.[6]9
1Para el caso del fertilizante líquido ULB-35 , la ecuación 6, se puede simplificar de la siguiente2manera:3V [7]4El tiempo total tiempo total que toma el aspersor móvil en recorrer una longitud l (horas) está5dado por:6t 7Donde l es la longitud de desplazamiento del aspersor dada por la Lt – r (definido anteriormente)8y vx es la velocidad de desplazamiento del aspersor móvil (ft/min)9La tasa o caudal (Q) de inyección está dada por (ecuaciónes 9 y 10):(horas)[8]10Q (gal/hr)[9]11Q [10]12Ejemplo 2Se requiere aplicar una dosis de 50 lb N/acre en un predio que tiene 230 ft de ancho por13141,200 ft de largo (para un área de 6.3 acres). El alcance del cañón es de 115 ft y el aspersor móvil15se desplaza sobre el eje más largo del predio, de un extremo a otro a una velocidad de 3.4 ft/min16(Figura 12), calcular el volumen total de ULB35 a aplicar, el tiempo total de aplicación y el17flujo necesario para cumplir con la dosis deseada.18Solución:19Aplicando las ecuaciones anteriores se obtiene primero el volumen total de ULB35 necesario.20V 21y el tiempo que tomaría aplicar el volumen es de: 235 galones de ULB35 10
1t 2La tasa de inyección de ULB35 es de:3Q 4En resumen, para aplicar una dosis de 50 lb N/acre en este predio de 6.3 acres, se requiere aplicar5un volumen de 235 galones de ULB35 , a una tasa de inyección de 44.2 gal/hr, durante un6tiempo de 5.3 horas.7Una alternativa para calcular la tasa de inyección de ULB35 es por medio de la utilización de8la hoja de cálculo ULB35 Calculator que corre en MSExcel (Microsoft Corp. Redlands, WA)9(disponible en: http:// http://academic.uprm.edu/dsotomayor/Publicaciones selectas.htm).1011 5.32 horas 44.2 (gal/hr)3. Aplicación en la tubería de succión del sistema de riego por aspersiónOtra técnica es aplicar el material directamente en la tubería de succión, antes de la bomba12centrífuga utilizada por el sistema de riego (Figura 13). Esta técnica aprovecha la succión13generada por la bomba para mezclar el material en la bomba y distribuirlo uniformemente a14través de toda la tubería interna de riego y posteriormente al predio deseado. El uso de un15equipo inyector es opcional y dependerá de la cantidad de material a aplicar ya que si el caudal a16aplicar es mayor que el caudal de succión de la bomba, se requeriría de un equipo de inyección.17El caudal de succión en la bomba, puede ser determinado en campo. Para ello, es necesario que18en dicho punto exista un acople que permita colocar una válvula de cortina de un diámetro de ½”19a ¾” preferiblemente. Una vez colocada esta válvula, se puede acoplar un extremo de una20manguera mientras que el otro extremo se acopla a un tanque con un volumen de agua conocido.21Se mide el tiempo en que se desocupa dicho tanque y el caudal es el volumen inicial sobre el22tiempo que se demoro en vaciarse. Esto se puede realizar para dos posiciones de la palanca, por11
1ejemplo a mitad del recorrido y en un recorrido completo. Una vez conocido este caudal, se2puede decidir si se requiere o no un inyector adicional (esto también dependerá de la dosis de3fertilizante a aplicar). En el caso específico de la aplicación de N liquido mezclado con efluentes4de vaquerías, se observa que no es necesario un inyector adicional debido a que las dosis de N a5inyectar usualmente son bajas. En otros casos como en el caso de la aplicación a predios6utilizados para forraje de corte u otros cultivos comerciales puede que sea necesario la utilización7de un inyector de motor o eléctrico y un medidor de flujo.89En caso de utilizarse un inyector adicional y que el equipo de aspersión sea un sistema deaspersión móvil, los cálculos de volumen, tiempo y caudal de aplicación, son los mismos que se10presentaron en ese sistema de aspersión.114. Aplicación foliar con tanque de fertilización12El material también se puede aplicar solo o disuelto con agua, mediante un tanque de13fertilización acoplado a un tractor (Figura 15). De esta forma la aplicación se realiza a nivel14foliar o directamente al suelo. Para determinar el volumen de material a aplicar, es necesario15conocer la dosis requerida de aplicación, la concentración de N del fertilizante liquido, la16concentración deseada y el área de aplicación. Así mismo, es necesario conocer el alcance del17equipo de aplicación (longitud del brazo sobre el cual van montadas las boquillas), el número de18boquillas y el caudal unitario por boquilla, para determinar el tiempo y la velocidad de aplicación19del material (velocidad de desplazamiento del tractor.20El cálculo del volumen de ULB-35 , sólo o diluido, que se quiere aplicar y el tiempo y21velocidad de aplicación en función del caudal del equipo de aspersión, están dad
2 1 yerbajos, mejoramiento de material genético, o riego.Los sistemas modernos de producción de 2 leche dependen cada vez mas de alimento concentrado para el mantenmiento de niveles de 3 producción de leche (Welch et al., 1997).Sin embargo la reducción en la producción y consumo 4 de forraje en pastoreo, corte, o ensilaje aumenta los costos de producción, resulta en aumento en
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