Improving Wheat (Triticum aestivum L.) Yield through Split Nitrogen Fertilizer Application and Optimal Row Spacing: Implications for Food Security

Resumen Técnico: Mejora del rendimiento del trigo mediante la aplicación fraccionada de nitrógeno y el espaciamiento óptimo entre surcos

Planteamiento del problema
El trigo (Triticum aestivum L.) es un cultivo básico crítico para la seguridad alimentaria en el sur y centro de Asia, particularmente en Pakistán y Afganistán. Sin embargo, los rendimientos promedio nacionales en estas regiones permanecen significativamente por debajo del potencial genético del cultivo. Si bien la gestión del nitrógeno (N) y la disposición espacial de las plantas se reconocen como palancas agronómicas clave para cerrar las brechas de rendimiento, sus efectos combinados han sido poco explorados, especialmente bajo las condiciones específicas de suelos irrigados de textura franco-limosa, alcalinos y con afectación salina, típicos de la región de Punjab. La literatura existente suele abordar el tiempo de aplicación del nitrógeno o el espaciamiento entre surcos de forma aislada, dejando un vacío en la comprensión de cómo estos factores interactúan para influir en los componentes del rendimiento bajo restricciones de salinidad y alcalinidad, donde la disponibilidad y la eficiencia de absorción de nutrientes se ven comprometidas.

Metodología
Para abordar esto, se llevó a cabo un experimento de campo durante la temporada Rabi 2021–22 en la Universidad de Agricultura, Faisalabad, Pakistán. El estudio utilizó el cultivar de trigo Akbar-19 en un suelo clasificado como serie Lyallpur (franco-limoso, alcalino, salino). El experimento empleó un diseño de bloques completos al azar (DBCA) factorial con tres réplicas, probando 12 combinaciones de tratamientos derivadas de dos factores:

1. Espaciamiento entre surcos (Factor principal): Se probaron tres niveles: 10 cm (RS1), 15 cm (RS2) y 20 cm (RS3).
2. Tiempo de aplicación fraccionada de Nitrógeno (Subfactor): Se evaluaron cuatro esquemas:
   • NT1: 1/3 en el encañado + 1/3 en la espigazón + 1/3 en el llenado de grano.
   • NT2: 1/2 en la siembra + 1/2 en el encañado.
   • NT3: 1/2 en el encañado + 1/2 en la espigazón.
   • NT4: Dosis completa aplicada en el encañado.

El fósforo y el potasio se aplicaron uniformemente en la siembra, y el riego se gestionó según los requerimientos del cultivo. Los datos recolectados incluyeron población de plantas, peso de 1000 granos, rendimiento de paja, rendimiento biológico, rendimiento de grano e índice de cosecha. El análisis estadístico se realizó mediante ANOVA, con la separación de medias mediante la prueba de la Diferencia Significativa Mínima (LSD) a $P \leq 0.05$.

Resultos Clave
El estudio encontró que tanto el espaciamiento entre surcos como el tiempo del nitrógeno influyeron significativamente en todos los parámetros de rendimiento, observándose una interacción significativa específicamente para el rendimiento de grano.

• Efectos del espaciamiento entre surcos: De manera contraintuitiva, el espaciamiento más amplio (20 cm) superó a los espaciamientos más estrechos (10 cm y 15 cm) en la mayoría de las métricas. A pesar de soportar una población de plantas menor (42 plantas m⁻² para 20 cm frente a ~59 plantas m⁻² para 10 cm), el espaciamiento de 20 cm resultó en un rendimiento de grano significativamente mayor (4347.9 kg ha⁻¹ frente a 2207.3 kg ha⁻¹), mayor peso de 1000 granos, rendimiento de paja e índice de cosecha.
• Efectos del tiempo del Nitrógeno: El esquema de aplicación fraccionada de tres vías (NT1) produjo consistentemente los valores más altos para el peso de 1000 granos, rendimiento de paja e índice de cosecha. La aplicación de dosis única en el encañado (NT4) resultó en el desempeño más bajo en todos los rasgos de rendimiento.
• Efectos de Interacción: La interacción entre el espaciamiento entre surcos y el tiempo del nitrógeno fue significativa para el rendimiento de grano. La combinación óptima fue el espaciamiento de 20 cm entre surcos (RS3) junto con la aplicación fraccionada de nitrógeno en tres vías (NT1), la cual alcanzó el rendimiento máximo de grano de 4402 kg ha⁻¹, un peso de 1000 granos de 41.77 g, un rendimiento biológico de 9763 kg ha⁻¹ y un índice de cosecha del 45.35%.
• Menor Desempeño: La combinación de espaciamiento estrecho (10 cm) y dosis única de nitrógeno en el encañado (NT4) produjo los rendimientos más bajos, con un rendimiento de grano de aproximadamente 2207 kg ha⁻¹ (media del tratamiento).

Contribuciones Clave
La principal contribución de esta investigación es la demostración de que optimizar la geometría de plantación y la programación de fertilizantes puede generar ganancias sustanciales sin aumentar el aporte total de nitrógeno. El estudio establece que bajo condiciones de suelo franco-limoso, alcalino y salino:

1. Reducción de la competencia: El espaciamiento más amplio entre surcos (20 cm) reduce la competencia intraespecífica por luz, agua y nutrientes, permitiendo que las plantas individuales utilicen mejor los recursos disponibles, incluso con densidades de población más bajas.
2. Sincronización de la oferta y la demanda: Dividir la aplicación de nitrógeno entre el encañado, la espigazón y el llenado de grano (NT1) sincroniza mejor la disponibilidad de nutrientes con la demanda del cultivo, reduciendo las pérdidas por lixiviación y desnitrificación, además de apoyar el llenado de grano y la removilización.
3. Efecto Sinérgico: La interacción significativa indica que los beneficios del tiempo optimizado del nitrógeno se maximizan cuando se combinan con un espaciamiento de surcos más amplio, sugiriendo que las recomendaciones de un solo factor podrían subestimar las ganancias potenciales de rendimiento.

Significancia y Reivindicaciones
Los autores afirman que estos hallazgos ofrecen una estrategia práctica y eficiente en términos de insumos para mejorar la productividad del trigo en las zonas de cultivo de trigo irrigadas de sur y centro de Asia. El estudio plantea que los pequeños agricultores pueden lograr ganancias de rendimiento significativas —casi duplicando los rendimientos en la mejor frente a la peor combinación de tratamientos— ajustando únicamente la geometría de plantación y el tiempo de fertilización, sin requerir un aumento en el capital o en el gasto total de fertilizantes.

El artículo mantiene un tono modesto respecto a la generalización, reconociendo que el ensayo se realizó en una sola ubicación durante una temporada en suelo salino-alcalino. En consecuencia, los autores sugieren que, si bien la combinación RS3 × NT1 es altamente efectiva bajo estas condiciones específicas, son necesarios ensayos multilocacionales y multiestacionales para confirmar la consistencia de estas interacciones en condiciones ambientales más amplias. El objetivo final presentado es proporcionar orientación agronómica directamente transferible a regiones similares de cultivo de trigo irrigado para mejorar la seguridad alimentaria regional.