Requerimientos nutricionales del cultivo de frijol

 

1. Introducción

2. Funciones de los nutrientes 

3. Requerimientos del frijol

 

1. Introducción

 

El cultivo de frijol, como cualquier tipo de cultivo, necesita un plan de abonado completo y variado en el que estén incluidos todos los nutrientes necesarios para el normal desarrollo de las plantas. Para ello, además de aplicar una serie de fertilizantes, se deben conocer aspectos fundamentales como las extracciones estimadas del cultivo o la concentración de nutrientes presentes en el suelo. En general, se trata de realizar un balance de nutrimentos para que el cultivo de frijol pueda rendir de la mejor forma posible sin desperdiciar una cantidad considerable. 

 

2. Funciones de los nutrientes

 

Los cultivos, en general, para realizar sus funciones fisiológicas necesitan 17 nutrientes que son esenciales e insustituibles, los cuales desempeñan papeles muy distintos dentro del metabolismo de la planta, pero todos igual de necesarios e importantes. Éstos son descritos a continuación por Alcántar y Trejo (2007), comenzando por los tres primeros elementos, que son mayoritarios en el ambiente y están presentes en todas las biomoléculas: 

 

– Carbono: Es el principal constituyente de la materia viva y, por lo tanto, en compuestos como carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. 

 

– Oxígeno: Aproximadamente el 90 % del oxígeno consumido en la célula es utilizado en los procesos de respiración (fosforilación oxidativa). 

 

– Hidrógeno: Es importante en el equilibrio iónico y del pH. Participa en las reacciones redox y en el intercambio de energía en la célula. 

 

Después, están los denominados macroelementos o macronutrientes, que son demandados por la planta en cantidades mayores, cuyas funciones principales son las siguientes: 

 

– Nitrógeno: Es el componente fundamental de todas las proteínas y los ácidos nucleicos. Destaca por su presencia en la clorofila, además de formar parte de coenzimas, nucleótidos, amidas y ureidos, entre otros. 

 

– Fósforo: Está integrado en los ácidos nucleicos y participa en la síntesis de proteínas. Como constituyente del ATP y muchas coenzimas (NAD, FAD), interviene en todos los procesos metabólicos relacionados con la transferencia de energía. 

 

– Potasio: Actúa como activador o cofactor de más de 50 enzimas del metabolismo de carbohidratos y proteínas. Asimismo, participa en el equilibrio iónico y en la regulación osmótica, entre otras funciones. 

 

– Calcio: Resulta esencial en la división celular, así como en la estabilidad de la membrana y de la pared celular. Está asociado con las proteínas (calmodulinas), además de cumplir funciones de mensajero secundario. 

 

– Magnesio: Participa como activador en numerosas reacciones enzimáticas. Igualmente, se asocia al ATP en la transferencia de energía y, como el nitrógeno, es componente de la clorofila.  

 

– Azufre: Está presente en un gran número de proteínas y, lo mismo que el fósforo, participa en las reacciones de intercambio de energía. 

 

– Cloro: Es requerido para la realización de procesos fundamentales como la fotosíntesis, la fotólisis del agua o la división celular. 

 

Por último, se encuentran los microelementos o micronutrientes. Esto no quiere decir que sean menos necesarios para las plantas, son igual de importantes que los demás, simplemente que son absorbidos en cantidades más pequeñas a los anteriores, siendo los siguientes: 

 

– Hierro: Forma parte de muchas enzimas y juega un papel trascendental en la transferencia de electrones (reacciones redox), como en los citocromos y en las cadenas de transporte electrónico. 

 

– Manganeso: Es el constituyente de algunas enzimas, así como un activador de las descarboxilasas y las deshidrogenasas, presentes en la respiración. Además, cataliza la liberación de oxígeno en la fotólisis del agua. 

 

– Zinc: Es un componente esencial y un activador de numerosas enzimas, siendo necesario para la biosíntesis de la clorofila y el ácido indolacético. 

 

– Cobre: Como la mayoría de micronutrientes, forma parte y es un activador de muchas enzimas, principalmente las SOD (superóxido dismutasas), además de ser un constituyente de la plastocianina. 

 

– Boro: Participa en el metabolismo y el transporte de los carbohidratos. También lo hace en la síntesis de la pared celular. 

 

– Molibdeno: La trascendencia de este elemento radica en que es importante en la asimilación del nitrógeno como constituyente de las enzimas nitrato reductasa y nitrogenasa. 

 

– Níquel: Este elemento es un componente de la enzima ureasa. 

 

Además de estos 17 elementos mencionados, existen otros que también podrían ser importantes en algunos cultivos, como es el caso del Silicio, el Cobalto, el Selenio, el Yodo, el Vanadio, el Sodio o el Aluminio (Alcántar y Trejo, 2007; Mena, 2021). 

 

3. Requerimientos del frijol

 

Para Rodríguez (1993), a la hora de establecer las dosis de fertilización de acuerdo con un método racional, es preciso considerar tres aspectos que resultan fundamentales:  

 

• Los requerimientos del cultivo que son necesarios para obtener un rendimiento esperado. 

 

• La aportación que realiza el suelo. Para esto, se necesitan los datos procedentes de su análisis. 

 

• La eficiencia de aprovechamiento que poseen los fertilizantes. Es fundamental tener presente que no todo el fertilizante que se aplica es aprovechado completamente por la planta.   

 

Estos tres factores se integran en una expresión matemática de la siguiente forma: 

 

[Ecuación] 

 

Cada uno de estos tres componentes que forman parte de la fórmula expuesta son explicados por Mora (2021), para mejorar la comprensión del tema. 

 

– Requerimientos de nutrientes del frijol 

 

Al respecto de cuáles son las necesidades nutricionales del cultivo de frijol, existen diversas investigaciones que han reportado diferentes valores de extracción de nutrientes por parte del cultivo (tabla 1). Según Mora (2021), estas diferencias existentes dependen de las condiciones de la región donde se realizó la evaluación, de las variedades utilizadas y de los factores de manejo. 

 

Autores	N	P	K	Ca	Mg	Fe	Zn	Mn	Cu
Castellanos et al., 2000	40	12	40
Bertsch et al., 2003	45	7	63	33	7	0.3	0.09	0.2	0.2
Hernández, 2009	53	6	55	30	8
Lata, 2017	76	8	64	56	10
Promedio	53.5	7.8	55.5	39.8	8.4

 

Tabla 1. Nutrientes extraídos por el cultivo de frijol (kg t -1) según diversos estudios. Fuente: Mora, 2021. 

 

Si se considera el valor promedio de las extracciones de cada nutriente por parte del cultivo, y nos centramos solamente en los macronutrientes, la estimación de necesidades sería 53.5 kg de N, 7.8 kg de P, 55.5 kg de K, 39.8 kg de Ca y 8.4 kg de Mg por tonelada de grano. Por ejemplo, si se desean estimar los requerimientos nutrimentales del frijol para una producción de 2 toneladas por hectárea bajo condiciones de riego, se debe multiplicar cada uno de estos valores de nutrientes por 2, obteniendo así 107 kg de N ha-1, 15.6 kg de P ha-1, 111 kg de K ha-1, 79.6 kg de Ca ha-1 y 16.8 kg de Mg ha-1.  

 

– Aportación del suelo al cultivo 

 

Para conocer la concentración de nutrientes que posee el suelo es preciso realizar un análisis. Uno de los más importantes nutrientes es el nitrógeno, que se puede obtener del contenido de la materia orgánica presente, del nitrógeno residual procedente de la fertilización del cultivo anterior y de la fijación de las bacterias del género Rhizobium (Hera, 1979).  

 

Según Rodríguez (1999), se pueden conocer de forma aproximada las cantidades de N a partir del contenido de materia orgánica que tenga un suelo (tabla 2). De este modo, se muestran unos datos que pueden ser orientativos. 

 

 

 

% m. o.	Franco-limoso	Arcilloso, franco-arcilloso	Arenoso, franco-arenoso
1	20	15	25
2	40	30	50
3	60	45
4	80	60

 

Tabla 2. Nitrógeno disponible para el cultivo (kg ha-1) según el contenido de materia orgánica del suelo. Fuente: Rodríguez, 1999. 

 

No obstante, estos valores deben considerarse como una referencia, ya que se calcularon a una profundidad de 15 cm en un suelo arcilloso con una densidad aparente de 1 g cm-3. Mora et al. (2001), llevaron a cabo un estudio en el que se determinaba la cantidad de N en función de la profundidad y del aporte previo de fertilizantes, según muestra la tabla 3. 

 

Fert. N (kg ha-1)	0-15 cm	15-30 cm	30-60 cm	60-90 cm	90-120 cm
150	23.9	7.4	6.5	2.2	0.1
300	54.5	20.4	16.1	6.8	4.3

 

Tabla 3. Nitrógeno procedente del fertilizante (kg ha-1) en diferentes profundidades del suelo con dos dosis de fertilización nitrogenada tras una cosecha de trigo. Fuente: Mora et al., 2001. 

 

En cuanto a la concentración de nutrientes que se queda en el suelo en relación a la cantidad de fertilizante aplicado en el ciclo de cultivo anterior, ésta va a depender, según Mora (2021), de varios factores como la cantidad de fertilizante aplicada, el tipo de suelo y/o el manejo practicado en el ciclo anterior. 

 

En lo que respecta a la aportación de N a través de la fijación biológica por bacterias del género Rhizobium, los datos obtenidos de diferentes estudios son variables, dependiendo de factores como la variedad, las condiciones de suelo y el clima. Así, Vázquez (1996) señala valores del 35 – 58 %, correspondientes a 25 – 71 kg de N ha-1 en condiciones de riego, mientras que en condiciones de temporal fue del 19 – 46 %, que supone 8 – 25 kg de N fijado por ha. 

 

Por su parte, Castellanos et al. (2000) indican que se pueden obtener de la atmósfera entre 50 y 100 kg de N ha-1. De este modo, se puede estimar de manera conservadora, que el frijol puede fijar en promedio alrededor de 20 – 25 kg de nitrógeno por hectárea. 

 

En lo concerniente al contenido de fósforo en el suelo, en México se obtiene, principalmente, a partir de dos métodos: Bray 1, destinado a suelos tanto ácidos como neutros y Olsen para suelos con valores alcalinos. En el primer método los estudios han indicado valores críticos de 20 a 30 ppm, mientras que para el método Olsen, los valores críticos van de 5 a 10 ppm, siendo más altos en los terrenos calcáreos del norte del país, entre 15 y 20 ppm (Castellanos, 2019). 

 

Asimismo, Castellanos (2019) indica que el contenido de potasio en el suelo en la mayor parte de los suelos del país tiene niveles adecuados de potasio, según los datos obtenidos de 779 experimentos de campo e invernadero, sugiriendo como valor crítico de potasio 200 ppm, a partir del cual puede haber respuesta a la aplicación de fertilizantes potásicos. 

 

– Eficiencia de aprovechamiento del fertilizante 

 

La eficiencia de aprovechamiento de un determinado fertilizante por parte de las plantas no depende únicamente de la calidad del propio fertilizante, sino que van a influir varios factores que harán dicha absorción o aprovechamiento más o menos eficaz. Algunos de éstos son: el tipo y/o la variedad del cultivo, las condiciones climáticas de la zona, el estado de humedad y las características del suelo, el manejo que se haga del cultivo, el estado fenológico (y fitosanitario) de las plantas, las estrategias de fertilización aplicadas, etc. 

 

Numerosos estudios sobre fertilización en diferentes cultivos (Hera, 1979; Fredrickzon et al., 1982; Kitur et al., 1984; Varvel et al., 1990; Wild, 1992; Porter et al., 1996; Puolton et al., 1996; Pilbeam et al., 1997; Apáez, 2013) reportan una alta variabilidad en el aprovechamiento de los fertilizantes aplicados al suelo, siendo: 

 

• En el nitrógeno: Entre el 8 % y el 70 %.  

 

• En el fósforo: Entre el 8 % y el 40 %. 

 

• En el potasio: Entre el 8 % y el 60 %.  

 

Es conveniente indicar que en los cultivos desarrollados bajo sistemas de fertirriego la eficacia de aprovechamiento es superior que en las parcelas de temporal. Según Mora (2021), si se lleva a cabo una buena gestión del cultivo, en este caso de frijol, se podrían esperar valores de eficiencia aproximadas de: 50 – 60 % de N, 20 – 30 % de P y 60 % de K. 

 

Para este autor, con estos datos de referencia se puede abordar con una mayor precisión la fertilización del cultivo de frijol. Sin embargo, una vez que se estimen o se calculen las dosis de los distintos fertilizantes, debería establecerse una etapa de validación en campo.