elocation-id: elocation-id: e4075
En el sur del Estado de México, México, los pequeños productores de maíz obtienen rendimientos bajos (<5 Mg ha-1) debido deficiencias en el manejo de la nutrición. Por ello, el objetivo de la investigación fue determinar la dosis de fertilización para pequeñas parcelas de maíz de temporal considerando la condición de fertilidad del suelo y extracción nutrimental del grano y rastrojo. La investigación se desarrolló en Villa de Allende, Estado de México, en dos parcelas con distinto manejo de la fertilización. En la parcela A se aplicó 1 t de compost de estiércol de bovino y en la parcela B se aplicaron 30 kg de una mezcla de urea + triple 17 (N-P-K). A partir del diagnóstico de la fertilidad de suelo y la remoción nutrimental del grano y rastrojo se definieron las dosis de fertilización. En ambas parcelas, el contenido de MO y N fue bajo, y el nivel de Fe, adecuado. En la parcela A, el suelo presentó altos niveles de P, K, Ca y Mg. El grano y rastrojo extrajeron altas cantidades de N y K. En la parcela A la necesidad de fertilizantes se concentró en N, Fe y Zn, mientras que para la parcela B fue N, P, K, Ca, Mg, Fe y Zn. Esto generó una reducción en la necesidad de fertilizantes, en el primer caso, representando un ahorro del 48 % en costos. Este enfoque contribuye a mejorar la productividad, reducir costos e impacto ambiental en la agricultura de pequeña escala.
costos de fertilización, fertilidad de suelos, nutrición del maíz, producción de maíz.
El maíz (Zea mays L.) es un cereal básico para la alimentación de las familias rurales mexicanas porque asegura su sustento nutricional y al vender excedentes, obtienen recursos para otros productos, fortaleciendo así la seguridad alimentaria (Damián-Huato et al., 2016).
En el periodo comprendido 2012-2021, la producción promedio a nivel global de maíz fue de 1 088.54 millones de toneladas que se concentró mayoritariamente en tres países, aportando el 63% del total (FAOSTAT, 2023): Estados Unidos (32.7%), China (22.7%) y Brasil (7.85%).
A pesar de la importancia del maíz como principal cultivo alimentario y de mayor superficie sembrada en México, con 6.5 millones de hectáreas sembradas y rendimiento promedio de 3.7 t ha-1 (SIAP, 2025), existe rezago en el estudio de fertilidad suelos y la generación de política pública que apoye la producción (Vega-Álvarez et al., 2022).
Adicionalmente, problemas como el cambio climático y los métodos de siembra utilizados, afectan la cosecha y por ende, la calidad del producto y los rendimientos obtenidos (Garizurieta-Bernabe y García-Sánchez, 2024).
Particularmente, el maíz de temporal es mucho más susceptible a la variabilidad y cambio climático al depender totalmente de la precipitación y temperaturas, lo que a largo plazo puede poner en riesgo la productividad del cultivo (López-Hernández et al., 2025).
El manejo de la nutrición condiciona el rendimiento del cultivo de maíz. Por ejemplo, el uso de fertilizantes combinado con las semillas mejoradas logró incrementar el rendimiento del grano en regiones de baja productividad de México (Cadet-Díaz y Guerrero-Escobar, 2018).
La aplicación de fertilizantes es uno de los principales componentes del proceso de producción de este cultivo, y se caracteriza para la aplicación de dosis altas de nitrógeno, reducida aplicación de fósforo y uso insignificante de potasio (Flores-Sánchez et al., 2019), sin utilizar herramientas de diagnóstico nutrimental de suelo y planta.
En los planes de fertilización de cultivos la cantidad de nutrientes removida por la cosecha debe reponerse al suelo para mantener el crecimiento y productividad (Fernández-Escobar et al., 2015). Es necesario cuantificar la disponibilidad de nutrientes en el suelo y estimar cantidad extraída por la planta a nivel parcela.
Como antecedente, Martínez-Gutiérrez et al. (2022) realizaron estudios en los Valles Altos del Estado de México y estimaron que la demanda de macronutrientes (kg ha-1) para cosechar 12.3 t ha-1 de maíz fue: 292.3 de N, 87.2 de P, 238.1 de K, 66.2 de Ca, 47.8 de Mg, y de micronutrientes (g ha-1) de 201 de Cu, 586.4 de Mn, 375.6 de Zn y 115.6 de B. Con ello se garantiza un manejo sostenible del suelo optimizando la producción.
Estudios de diagnóstico nutrimental en maíz reportan deficiencias de N, Zn, Mg y Mn en parcelas de maíz ubicadas en Texcoco, México (Pacheco-Sangerman et al., 2022).
Por lo anterior, el objetivo de la investigación fue determinar la dosis de fertilización en parcelas de maíz de temporal con distinto manejo de la fertilización aplicando herramientas de diagnóstico de la fertilidad del suelo y la remoción nutrimental del grano y rastrojo.
El estudio se realizó en Loma de San Pablo, Villa de Allende, Estado de México (2 657 m), con clima templado subhúmedo y precipitación promedio de 1 000 mm anuales (junio-octubre), suelos Andosol úmbrico y vegetación de pino, encino y oyamel (INEGI, 2023).
Se trabajó con dos parcelas donde se sembró maíz híbrido (Hipopótamo Asgrow®) bajo condiciones de temporal. En la parcela A (0.44 ha) se aplicó 1 t de compost de estiércol de bovino que contenía la siguiente concentración: N= 1.24%, P= 0.4%, K= 1.6%, Ca= 2.6%, Mg= 0.87%, S= 1.3%, Fe= 1.8%, Cu= 34 ppm y Zn= 137 ppm.
En la parcela B (0.23 ha) se aplicaron 30 kg de fertilizante mineral (15 kg urea + 15 kg triple 17 N-P-K).
La cantidad (kg ha-1) de estiércol aplicado aportó N (28.2), P (9.1), K (36.4), Ca (59.1), Mg (19.8), S (29.5), Fe (40.9), Cu (0.07) y Zn (0.31) mientras que con el fertilizante mineral el aporte fue (kg ha-1) 41.1 de N, 4.8 de P y 9.2 de K. Históricamente la parcela A se ha fertilizado con compost de ganado bovino, mientras que en la parcela B se han aplicado fuentes minerales.
La siembra se realizó en mayo y la cosecha en octubre de 2023. El rendimiento aproximado de grano fue de 11 Mg ha-1 y 10 t ha-1 de rastrojo en las parcelas de estudio.
En octubre de 2023 se obtuvieron muestras compuestas de grano (250 g) y rastrojo (500 g), por parcela, que fueron enviadas y analizadas en el Laboratorio de Fertilidad de Suelos y Química Ambiental del Colegio de Postgraduados.
El N se determinó por el método semimicro-Kjeldahl (Sáez-Plaza et al., 2013); K, Ca, Mg, Fe y Zn mediante digestión con HNO3-HClO4 y cuantificación por espectrofotometría de absorción atómica (Tan, 1996); y el P por el método vanadomolibdato (Burns y Hutsby, 1986). Con estos resultados se estimó la remoción nutrimental del grano y rastrojo.
El diagnóstico de fertilidad del suelo se realizó con 10 (parcela A) y 15 (parcela B) submuestras (0-20 cm de profundidad), generando muestras compuestas de 500 g por parcela. En los sistemas agrícolas, donde el suelo es homogeneizado mediante la labranza, las muestras simples recolectadas de diversos puntos de las parcelas para conformar muestras compuestas, constituye una técnica de muestreo edáfico ampliamente aplicada (Rocco et al., 2016). La fertilidad promedio de una parcela se determina mediante el análisis de una muestra de suelo compuesta, sin necesidad de otros datos estadísticos (Guarçoni et al., 2017).
A las muestras de suelo se les determinó pH (relación 2:1 agua-suelo; Weil y Brady, 2017), conductividad eléctrica (CE) (Tan, 1996), materia orgánica (Sleutel et al., 2007), N (Sáez-Plaza et al., 2013), P (Olsen et al., 1954), cationes intercambiables (Havlin et al., 2016) y micronutrientes (Tan, 1996).
Los resultados se compararon con la NOM-021-RECNAT-2000 (SEMARNAT, 2002) y literatura de referencia (Osman, 2013; Havlin et al., 2016; Weil y Brady, 2017).
La extracción nutrimental se estimó como el producto entre la materia seca y la concentración de nutrientes (Martínez-Gutiérrez et al., 2022). La dosis de fertilización se calculó mediante el método de restitución, considerando la disponibilidad edáfica y el rendimiento meta (Maldonado et al., 2001; Conde-Delgado et al., 2018). Según el nivel de suficiencia (Havlin et al., 2016), los nutrientes con nivel alto no se aplicaron; en nivel medio, se repuso lo extraído, y en nivel bajo se adicionó un 20 % adicional de fertilizante.
El costo de los abonos se determinó de acuerdo con la necesidad de cada parcela y tomando en cuenta el precio de los materiales en el mercado local.
Los valores más altos de CE, P, K, Ca, Mg, Fe y Zn observados en la parcela A se relacionaron con la aplicación frecuente de estiércol vacuno en la producción del cultivo (Cuadro 1).
Los valores de pH del suelo coinciden con los obtenidos en parcelas agrícolas de la región de estudio, Valle de Bravo (pH= 6.3) y Villa de Allende (pH= 5.8), en el Estado de México (García-Martínez et al., 2021).
Esta variable afecta el crecimiento de las plantas principalmente por su papel en otras propiedades del suelo, incluida la disponibilidad de nutrientes, la toxicidad elemental y actividad microbiana (Osman, 2013). Además, la disponibilidad de nutrientes es mayor en el intervalo de pH de 5.5-6.5 (Porta et al., 2019) y ambas parcelas están dentro del rango establecido.
Con respecto al bajo contenido de MO observado se relacionó con el uso agrícola del suelo, en comparación con plantaciones forestales donde se reportan valores de MO en un rango de 4.5 a 6.2% (García-Martínez et al., 2024).
La MO juega un papel clave en la nutrición de los cultivos, cuando se descompone, libera nutrientes, por lo cual es una fuente de elementos esenciales como N, P y K (Kasifah et al., 2025). Además, la MO cumple funciones físicas en el suelo como mejorar la agregación, aireación y movimiento del agua, así como reducir la evaporación y conductividad térmica (Osman, 2013).
En este sentido en ambas parcelas es necesario incrementar los niveles de MO mediante la aplicación de abonos orgánicos.
El N es el nutriente mineral que las plantas requieren en mayor cantidad, por ello, en suelos deficientes de este elemento, las plantas no se desarrollan adecuadamente (Taiz y Zeiger et al., 2015). Los cultivos absorben el N en forma de nitrato (NO3-) a través de sus raíces y depende de la concentración de N en el suelo, disponibilidad de agua y actividad metabólica de las raíces (Sanders y White, 2023).
Según Havlin et al. (2016), el contenido total de N en suelos minerales varía de 0.02 a 0.5% y está correlacionado positivamente con el contenido de MO. Por los bajos niveles de N en el suelo de las parcelas estudiadas, deben aplicarse fertilizantes nitrogenados para alcanzar niveles adecuados de N que favorezcan el desarrollo de las plantas de maíz.
En la parcela A, la aplicación estiércol en cada ciclo de producción ha incrementado la concentración de P. El P es relativamente inmóvil en el suelo y su movimiento se produce principalmente a través de difusión a cortas distancias en la solución del suelo hasta las raíces de las plantas (Kasifah et al., 2025).
En los suelos de regiones húmedas y tropicales el contenido de P extraíble es menor, comparado con el de zonas áridas y semiáridas; para asegurar la disponibilidad de este elemento a las plantas es conveniente aplicar fertilizantes minerales u orgánicos (Havlin et al., 2016). El uso de abonos orgánicos a largo plazo incrementa las fracciones de P disponibles en el suelo de forma rápida y regular el pH y la fosfatasa de forma lenta (Zhang et al., 2021).
En el suelo de la parcela A se encontró 10 veces menos contenido de K que la parcela B. En parcelas agrícolas de la región de estudio se reportan valores 2.23 a 3.88 cmol+ kg-1 de K (García-Martínez et al., 2021). A pesar de que el contenido total de K en el suelo puede superar la necesidad de las plantas durante la temporada de crecimiento, solo una parte está disponible para ellas (Havlin et al., 2016) y en el cultivo de maíz es el segundo elemento que más remueve el grano durante su crecimiento (Martínez-Gutiérrez et al., 2022).
El contenido de Ca en la parcela A fue 1.7 veces mayor que la parcela B. El Ca se mueve en el suelo principalmente por flujo de masas, y su disponibilidad puede verse afectada significativamente por el nivel de humedad del suelo (Benton, 2012), particularmente en condiciones de temporal.
El abastecimiento de Ca a la solución del suelo es posible porque este elemento se encuentra en minerales que contienen calcio, complejos de Ca y materia orgánica del suelo, y Ca retenido por intercambio catiónico en la arcilla y coloides orgánicos (Weil y Brady, 2017).
El mayor contenido de Fe en la parcela A se asoció a la aplicación constante de abonos orgánicos. La aplicación de compost y otros abonos orgánicos puede mejorar la disponibilidad de hierro al quelar el Fe y aumentar su disponibilidad (Yang et al., 2024).
La concentración y remoción nutrimental de grano difirió entre las parcelas (Cuadro 2). En el presente estudio el orden de remoción de nutrientes del grano en la parcela A fue N> K> P> Mg> Ca> Zn> Fe y en la parcela B fue: N> K> P> Mg> Ca> Fe> Zn.
Para el grano de maíz, Martínez-Gutiérrez et al. (2022) reportan datos de remoción de N (14.3 kg Mg-1), K (2.9 kg Mg-1), P (2.3 kg Mg-1), Mg (1 kg Mg-1), Ca (0.1 kg Mg-1) y Zn (16.5 g Mg-1). De acuerdo con Fornari et al. (2020), N y K son los nutrientes que las plantas de maíz requieren en mayor cantidad.
En el rastrojo también fue evidente la alta demanda de N, K y Ca (Cuadro 3). La parcela A, donde se aplicó compost, la remoción de estos elementos fue mayor.
La demanda nutrimental se calculó para un rendimiento meta de 11.5 Mg ha-1 de grano y 10 Mg ha-1 de rastrojo. En la Parcela A, la demanda (kg ha-1) fue: N (294.5), P (109.2), K (200.1), Ca (110), Mg (31.4), Fe (19.6) y Zn (0.89). En la Parcela B la demanda fue (kg ha-1): N (208.8), P (85.2), K (152.4), Ca (81), Mg (25.5), Fe (18.8) y Zn (0.7).
El diagnóstico de fertilidad del suelo se utilizó para definir la cantidad por aplicar de cada nutriente. En la Parcela A la necesidad (kg ha-1) fue; N (353.4), Fe (19.6) y Zn (0.89). En la Parcela B se requirió; N (250.6), P (85.2), K (152.4), Ca (81), Mg (30.6), Fe (18.8) y Zn (0.84). Con esta información se eligieron las fuentes fertilizantes y cantidad a utilizar en cada parcela (Cuadro 4).
| Fertilizante | Parcela A (kg ha-1) | Parcela B (kg ha-1) |
|---|---|---|
| Urea | 768 | 139 |
| Triple 18 | 0 | 847 |
| Nitrato de Calcio | 0 | 221.2 |
| Sulfato de magnesio | 0 | 191.25 |
| Sulfato de Hierro | 122.5 | 117.5 |
| Sulfato de Zinc | 2.5 | 2.3 |
El costo de fertilización por hectárea fue de $22 884.50 en la parcela A y $44 166.10 en la parcela B. En la primera, la urea representó el 80% del costo total, mientras que en la segunda, el triple 18 (N-P-K) aportó el 54%.
Las diferencias reflejan la variación en la fertilidad inicial del suelo y la remoción nutrimental por la cosecha, lo que coincide con Havlin et al. (2016), quienes destacan que un manejo eficiente debe considerar ambos factores. Asimismo, Fageria (2009) y Fornari et al. (2020) señalan que N y K son los nutrientes más limitantes en el maíz, por lo que su suministro debe garantizarse.
Desde una perspectiva económica y ambiental, el manejo con estiércol en la parcela A representó una ventaja porque se redujo 40% el costo total de fertilización respecto a la parcela B. Lo anterior es consistente con Yang et al. (2024), quienes documentan cómo las enmiendas orgánicas mejoran la fertilidad edáfica y reducen la dependencia de insumos sintéticos, además de mejorar la disponibilidad de micronutrientes como el Fe y Zn mediante procesos de quelación.
La fertilización constituye el principal componente del costo de producción de maíz en el Estado de México (63% en paquetes de alto potencial), lo que resalta la necesidad de optimizar su aplicación mediante diagnósticos de fertilidad y manejo eficiente de nutrientes (Amaya-Pérez et al., 2025).
Los paquetes tecnológicos del INIFAP, al establecer proporciones estándar (105N-92P-90K), pueden provocar excesos o deficiencias nutrimentales al no considerar la variabilidad del suelo. Para mejorar la adopción de tecnologías, se requiere apoyo financiero e incentivos económicos que faciliten el acceso a fertilizantes minerales y aumenten la productividad de los pequeños productores, ya que un incremento del 10% en los apoyos gubernamentales podría elevar la producción nacional de maíz (Guerrero et al., 2023; Ayllon-Benítez y Cardoso-Jiménez, 2025).
La aplicación de fertilizante orgánico en la parcela A generó una mejor condición de fertilidad del suelo particularmente en el contenido de P, K, Ca, Mg, Fe y Zn. Tanto con la aplicación de estiércol como de fertilizante mineral, los nutrientes que se removieron en mayor cantidad, en el grano como en el rastrojo, fueron N y K.
La parcela A, donde se aplicó estiércol bovino, no requirió la aplicación de P, K, Ca y Mg, esta situación representó una reducción de 43% en el costo de fertilizantes; sin embargo, demandó 41% de N adicional, comparado con la parcela donde se aplicó fertilizante mineral.
Para garantizar la sostenibilidad económica y ambiental del cultivo, es crucial transitar hacia estrategias específicas de fertilización, con base en el análisis de suelos y prácticas adaptadas a las condiciones locales de la región, particularmente en parcelas de pequeños productores donde los estudios son escasos.
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