Qué factores condicionan la efectividad de la fertilización azufrada para mejorar la calidad panadera en trigo?

Autores: Arata, A.F.*; Rogers, W.J.; Tranquilli, G.E.; Arrigoni, A.C.; Rondanini, D.P.

*Facultad de Agronomía, Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires (Azul, Argentina). Correo: arataa@faa.unicen.edu.ar

El estudio de los factores que condicionan la respuesta del cultivo a la fertilización resulta indispensable para una producción sustentable, eficiente y con mayor valor agregado.

Palabras Claves:

Calidad; Trigo; Fertilización; Fuerza panadera.

Introducción

El trigo es un cereal ampliamente cultivado en el mundo y un pilar fundamental de la seguridad alimentaria debido a que constituye un alimento básico para gran parte de la población. Este grano aporta alrededor del 20% de las calorías y proteínas dietéticas totales, cuya demanda se ha duplicado desde la década de 1980, principalmente desde los países en desarrollo (Acevedo et al., 2018). Particularmente para Argentina, el trigo pan (Triticum aestivum L.) resulta un cultivo de vital importancia en los sistemas de producción agrícola de la región pampeana (Andrade, 2016; Abbate et al., 2017; Caviglia et al., 2019). Actualmente, las estadísticas disponibles del Ministerio de Agricultura, Ganadería y Pesca (MAGyP, 2021) arrojan una superficie sembrada con trigo a nivel nacional de 6.951.171 ha, con un rendimiento promedio de 2.939 kg/ha, alcanzando una producción total de 19.776.942 toneladas.

Si bien no cabe duda de que la adaptabilidad y los altos rendimientos del trigo han contribuido a su éxito dentro de los cultivos templados, las propiedades únicas de las masas formadas a partir de la harina obtenida de sus granos son una característica clave. Esto permite producir una amplia gama de panes y otros productos horneados (incluidas tortas y galletitas), pastas y fideos, y otros alimentos procesados. Estas propiedades dependen de las estructuras e interacciones de sus proteínas de reserva, gliadinas y gluteninas, las cuales forman el gluten durante el amasado (Shewry, 2009).

El rendimiento promedio de trigo a nivel nacional se incrementó a razón de 42 kg/ha por año durante las últimas dos décadas, según cálculos realizados en base a las estadísticas del MAGyP (2021). A su vez, la Figura 1 muestra que la evolución del peso de mil granos (a), de algunas variables de calidad comercial, como el peso hectolítrico (b) y la proteína (c), y de algunos parámetros de calidad industrial, como el gluten húmedo (d) y la relación tenacidad/extensibilidad (f), no muestran un ajuste significativo a lo largo de las últimas dos décadas, ni a nivel nacional, ni en la Subregión triguera IV. Sin embargo, pese a la variabilidad interanual, la fuerza panadera (W), principal parámetro alveográfico, presenta una merma significativa entre 1999 y 2020, la cual es más pronunciada en la Subregión IV que a nivel nacional (Figura 1 e). La calidad panadera del trigo depende de factores genéticos, ambientales y de su interacción (Fraschina et al., 2007; Hristov et al., 2010; Vázquez et al., 2012). La disponibilidad de nutrientes tiene gran importancia dentro de los factores ambientales y de manejo (Abadía et al., 2017). El efecto del nitrógeno (N) como principal determinante de la calidad del trigo fue ampliamente reportado en Argentina y el mundo. Este nutriente afecta la cantidad y el tipo de proteínas que se almacenan en el grano de trigo, definiendo así su calidad comercial e industrial. Esto último es también afectado por la disponibilidad de azufre (S), el cual se requiere en cantidades adecuadas, que permitan la síntesis de aminoácidos azufrados como la cisteína, necesarios para la formación de puentes disulfuro que intervienen en la estructura química del gluten (Shewry, 2011). Generalmente, las deficiencias de S, que reducen el rendimiento y condicionan la calidad panadera de los granos, se manifiestan en ambientes con suelos arenosos, prolongada historia agrícola y/o baja materia orgánica (Salvagiotti y Miralles, 2008; Zörb et al., 2009; Arata et al., 2017 a, b; Li et al., 2019).

En un meta-análisis realizado sobre 141 ensayos en la región pampeana, se observaron respuestas promedio a la fertilización azufrada para trigo de 300 kg grano/ ha, con una dosis media de 19 kg S/ha y una eficiencia agronómica media de 17 kg grano/kg S (Steinbach y Alvarez, 2014). Por otro lado, los datos agronómicos de los ensayos que se presentan en este artículo fueron publicados previamente (Arata et al., 2017 a, b). Los principales hallazgos mostraron que: i) los efectos de la fertilización azufrada sobre el rendimiento fueron modificados por el ambiente (fertilidad inicial y temperatura) y la duración del ciclo del genotipo, y ii) la eficiencia de recuperación del fertilizante nitrogenado se correlacionó principalmente con el incremento del rendimiento asociado al número de granos, mientras que la recuperación del fertilizante azufrado estuvo fuertemente correlacionado con el aumento en el porcentaje de azufre en grano. Por lo tanto, el estudio de los factores que condicionan las respuestas de la calidad panadera a la fertilización azufrada resulta relevante para optimizar la producción del cultivo de trigo.

Materiales y métodos

Se realizaron dos experimentos a campo en el partido de Azul, Buenos Aires. Uno de los experimentos se

Figura 1

Evolución de: a) peso de mil granos, b) peso hectolítrico, c) porcentaje de proteína, d) gluten húmedo, e) fuerza panadera (W) y f) relación tenacidad/extensibilidad (P/L) para trigo pan entre 1999 y 2020 a nivel nacional en Argentina y en la Subregión triguera IV. Elaboración propia en base a datos de Trigo Argentino (2020). Las regresiones lineales sólo fueron significativas para W (e).

realizó durante la campaña 2005/06 en la Chacra experimental de la FA-UNCPBA (36°83´ S, 59°88´ O) bajo labranza convencional con antecesor trigo, en un suelo con fertilidad inicial moderada (MO: 5,9%; pH: 6,9; N-nitratos: 43 kg/ha; S-sulfatos: 68 kg/ha; P-Bray: 8,6 ppm). Se utilizaron 20 genotipos de trigo de pan, de ciclo largo (CL) y corto (CC), pertenecientes a los 3 grupos de calidad (INASE, 2021; GC1 de mejor calidad panadera, GC2 de calidad intermedia y GC3 de peor calidad), los cuáles se detallan a continuación: ACA 304 (CL, GC1), BioINTA 2001 (CL, GC1), BioINTA 3000 (CL, GC1), Cooperación Liquen (CL, GC1), Klein Jabalí (CL, GC1), Relmó INIA Torcaza (CL, GC1), ACA 601 (CC, GC1), Buck Mejorpan (CC, GC1), Klein Proteo (CC, GC1), Buck Chacarero (CL, GC2), Klein Capricornio (CL, GC2), ACA 801 (CC, GC2), BioINTA 1000 (CC, GC2); Klein Castor (CC, GC2); Klein Flecha (CC, GC2), Klein Tauro (CC, GC2), Relmó INIA Churrinche (CC, GC2), Buck Aguará (CL, GC3) y Klein Gavilán (CL, GC3). Las fechas de siembra fueron 23 de junio y 20 de julio, y las densidades 300 y 400 plantas/m2 para los ciclos largos y cortos, respectivamente. Este experimento fue realizado por la Cátedra de Cereales y Oleaginosas, a cargo de la Ing. Agr. Silvia Lerner.

Otro de los experimentos se realizó durante la campaña 2012/13 en un campo de productor cercano a la Chacra experimental (36°84´ S, 59°88´ O) bajo rotación agrícola en siembra directa y con antecesor soja de primera, en un suelo con baja fertilidad inicial (MO: 4,1%; pH: 5,7; N-nitratos: 15 kg/ha; S-sulfatos: 37 y 60 kg/ha para CL y CC respectivamente; P-Bray: 6,4 ppm). Se incluyeron 10 genotipos de trigo de pan: ACA 304 (CL, GC1), ACA 601 (CL, GC1), BioINTA 3000 (CL, GC2), Buck SY 100 (CL, GC2), AGP 127 (CL, GC3), Klein Proteo (CC, GC1), ACA 801 (CC, GC2), Buck AGP Fast (CC, GC3), Klein Chajá (CC, GC3) y Klein Gavilán (CC, GC3). Las fechas de siembra fueron 12 de julio y 12 de septiembre, y las densidades 350 y 400 plantas/m2 para los ciclos largos y cortos, respectivamente. El atraso en las fechas de siembra se debió a las intensas lluvias durante la época de siembra.

En ambos experimentos, se aplicó fósforo (superfosfato triple) a la siembra según criterio de reposición y se controlaron malezas, plagas y enfermedades. Los tratamientos de fertilización fueron: N0S0 (testigo sin fertilizar), N0S1 (sólo azufre), N1S0 (sólo nitrógeno) y N1S1 (nitrógeno + azufre). En base a los análisis de suelo se calcularon las dosis de fertilizante nitrogenado (urea) por modelo de balance para alcanzar 150 kg N/ha en la chacra experimental y 210 kg N/ha en el campo de productor. Las dosis de fertilizante azufrado (K2SO4) fueron de 40 y 25 kg S/ha para cada experimento, respectivamente. Los mismos se aplicaron al voleo, en macollaje o en dosis repartida (35% a la emergencia y 65% en pleno macollaje).

Luego de la cosecha, las muestras fueron trilladas mecánicamente y se determinó el porcentaje de proteína en grano sobre base 13,5% de humedad (%PRO), mediante espectroscopía de transmisión de infrarrojo cercano (NIT, AgriCheck®, Bruins Instruments). Posteriormente, los granos fueron acondicionados y molidos para obtener harina blanca, para luego determinar la fuerza panadera (W) y la relación tenacidad/extensibilidad (P/L) con un Alveógrafo de Chopin®.

El diseño experimental fue en bloques completos al azar en parcelas divididas con 3 repeticiones. Los genotipos se aleatorizaron en las parcelas principales y los tratamientos de fertilización en las subparcelas. Los datos se analizaron mediante ANOVA y Prueba de Fischer (α=0,05), utilizando el paquete estadístico Infostat (Di Rienzo et al., 2020) y mediante Análisis de regresión lineal simple y prueba F (α=0,05), utilizando el programa GraphPad Prism® v7.

Resultados y discusión

La floración se produjo a los 134 ± 2 días después de la siembra para los genotipos de ciclo largo y a los 111 ± 4 días para los genotipos de ciclo corto en la chacra experimental, y a los 118 ± 4 días para los ciclos largos y a los 74 ± 4 días para los ciclos cortos en el campo de productor. Esto se debió en parte a las diferentes condiciones ambientales exploradas por los cultivos en cada experimento, producto de las distintas fechas de siembra y de las condiciones climáticas de cada año (para más detalles consultar Arata et al., 2017 a, b).

En el experimento de la chacra experimental (ambiente con fertilidad inicial moderada), los patrones de respuesta promedio del porcentaje de proteína (%PRO) y de la fuerza panadera (W) a los tratamientos de fertilización

fueron similares entre sí, observándose un claro efecto del nivel de N, independientemente del nivel de S, y sin mayores diferencias entre ciclos a excepción del leve efecto del S con bajo nivel de N registrado únicamente en los ciclos largos (Figura 2 a, b). En cambio, en el experimento del campo de productor (ambiente con baja fertilidad inicial), se observaron notables diferencias en los patrones de respuesta promedio de ambos parámetros a la fertilización y variaciones entre ciclos. De esta forma, para los ciclos largos, el agregado de N con bajo nivel de S produjo un incremento de mayor magnitud en el %PRO, mientras que el agregado de S con alto nivel de N produjo un incremento de mayor magnitud en el W (Figura 2 c). Para los ciclos cortos, el agregado de S con alto nivel de N generó una disminución del W pese a que el %PRO aumentó (Figura 2 d). Esto pudo estar relacionado con la mayor temperatura registrada durante la fase de llenado debido al atraso en la floración de los ciclos cortos, que modificó la estructura de los granos (Arata et al., 2017 a, b).

El cociente entre el W y el %PRO (W/%PRO) se propuso como un indicador de la calidad proteica que puede resultar de utilidad para ajustar el manejo del cultivo o

Figura 2

Promedios de fuerza panadera de la harina (W) y porcentaje de proteína en grano (%PRO) para los tratamientos sin N y sin S (N0S0), sin N y con S (N0S1), con N y sin S (N1S0) y con N y con S (N1S1) de los genotipos de ciclo largo y corto en la Chacra Experimental de la FA-UNICEN (a, b) y en un Campo de Productor (c, d) en Azul, PBA. Los números en el gráfico indican el promedio del cociente entre la fuerza panadera y el porcentaje de proteína (W/%Pro) para cada tratamiento. Las barras de error indican el error estándar. Letras distintas indican diferencias significativas entre medias dentro de cada experimento. El ANOVA y la comparación de medias para el %PRO se realizaron sobre los datos transformados a raíz cuadrada.

evaluar el desempeño de distintos genotipos, de manera de maximizar el W con el menor nivel de proteína posible, optimizando así el compromiso entre rendimiento y calidad del grano. Los resultados de los experimentos mostraron que los valores promedio del W/%PRO fueron de 26 y 19,3 para los ambientes con moderada y baja fertilidad inicial, respectivamente. A su vez, la media de los ciclos cortos fue significativamente mayor que la de los ciclos largos en ambos experimentos. Con respecto a la fertilización, los efectos fueron más notorios en el campo de productor, con diferencias entre ciclos. Así, el valor promedio de W/%Pro del tratamiento N1S1 fue significativamente mayor que el de los restantes en los ciclos largos, y menor que el de N1S0 en los ciclos cortos (Figura 2). Por lo tanto, la incorporación de S cuando se fertiliza con N mejoró la calidad proteica en el ambiente con baja fertilidad inicial, principalmente en los ciclos largos.

Con respecto a la relación tenacidad/extensibilidad (P/L), que describe la conformación de la curva del alveograma y determina el equilibrio de la masa, los efectos de la fertilización difirieron notablemente entre experimentos. De esta manera, en el ambiente con fertilidad moderada, tanto la fertilización nitrogenada como azufrada tendieron a disminuir la relación P/L, generando masas más extensibles (Figura 3 a). Por otro lado, en el ambiente con baja fertilidad, la aplicación de N sin S generó un excesivo incremento de la relación P/L (masas muy tenaces) producto del desequilibrio entre las fracciones de gluteninas y gliadinas. Esto último fue corregido mediante la fertilización combinada con N y S (Figura 3 b).

El %PRO es un parámetro de calidad comercial que determina parcialmente el W de las harinas, uno de los principales parámetros de calidad panadera. Al analizar la asociación entre el %PRO y el W para el conjunto de datos, discriminando por distintos factores, se encontró que dicha relación no dependió del ciclo (p=0,2764) ni del tratamiento de fertilización (p=0,7801). Sin embargo, las relaciones difirieron entre experimentos (p<0,0001) y grupos de calidad (p <0,0001). De esta manera, el %PRO explicó cerca del 40% y del 50% de la variación en el W en los ambientes con moderada y baja fertilidad inicial, respectivamente (Figura 4). A su vez, el incremento del

Figura 3

Promedios de la relación entre tenacidad y extensibilidad de la harina (P/L) para los tratamientos sin N y sin S (N0S0), sin N y con S (N0S1), con N y sin S (N1S0) y con N y con S (N1S1) de los genotipos de ciclo largo y corto en la Chacra Experimental de la FA-UNICEN (a) y en un Campo de Productor (b) en Azul, PBA. Los valores se indican como desvíos desde el valor 1 (masa equilibrada). Las barras de error indican el error estándar. Letras distintas indican diferencias significativas entre medias dentro de cada experimento.

W por cada unidad de aumento en el %PRO fue similar entre ambientes, aunque se observaron menores valores de W para un mismo nivel de proteína en el segundo ambiente (campo de productor).

Según la Norma de comercialización de trigo pan (Norma XX, Res. 1262/2004, SENASA, Argentina), se aplican bonificaciones del 2% por cada porcentaje o fracción mayor al 11% de proteína sobre base 13,5% de humedad, siempre que el peso hectolítrico del lote sea mayor a 75 kg/hL, mientras que se aplican rebajas escalonadas para valores menores al 11% de proteína. A su vez, las harinas con un W mayor a 300 J 10-4 son consideradas fuertes (de la O-Olán et al., 2006), por lo que dichos lotes de granos podrían obtener un precio diferencial si se comercializan como trigos correctores para molinos harineros. Teniendo en cuenta esto, en el ambiente con fertilidad moderada, el 50% de los casos (combinaciones de variedad y tratamiento de fertilización) superaron ambos umbrales de %PRO y de W; mientras que, en el ambiente con baja fertilidad, sólo lo hizo el 30% de los casos (Figura 4). Cabe destacar que, en este último ambiente (campo de productor), la variedad Klein Proteo (GC1) fue la única que mantuvo los 4 tratamientos de fertilización por encima de los valores mencionados de %PRO y W.

Al discriminar por grupo de calidad, el %PRO explicó alrededor del 48%, 41% y 30% de la variación del W para el GC1, el GC2 y el GC3, respectivamente. Además, resulta interesante que para el GC1 y el GC2, se observó un mayor incremento del W por cada unidad de aumento en el %PRO respecto al GC3 (Figura 5).

De los trigos de mejor calidad panadera (GC1), el 67% de los casos (combinaciones de variedad y tratamiento de fertilización) alcanzó un %PRO mayor a 11% y un W mayor a 300 J 10-4. De los trigos de calidad intermedia (GC2) lo hizo el 40% de los casos y de los de peor calidad (GC3) sólo lo hizo el 4% (Figura 5).

Figura 4

Relaciones lineales entre el porcentaje de proteína y la fuerza panadera (W) en cada experimento (chacra experimental y campo de productor). Cada punto es el promedio de 3 repeticiones para cada combinación de variedad y tratamiento de fertilización. La línea punteada vertical indica el valor base de proteína según la Norma de comercialización (11%; Norma XX, Res. 1262/2004, SENASA, Argentina) y la línea punteada horizontal indica el umbral de W por encima del cual una harina se considera fuerte (300 J 10-4; de la O-Olán et al., 2006).

Figura 5

Relaciones lineales entre el porcentaje de proteína y la fuerza panadera (W) para cada grupo de calidad (INASE, 2021; GC1 de mejor calidad panadera, GC2 de calidad intermedia y GC3 de peor calidad). Cada punto es el promedio de 3 repeticiones para cada combinación de tratamiento de fertilización y genotipo. La línea punteada vertical indica el valor base de proteína según la Norma de comercialización (11%; Norma XX, Res. 1262/2004, SENASA, Argentina) y la línea punteada horizontal indica el umbral de W por encima del cual una harina se considera fuerte (300 J 10-4; de la O-Olán et al., 2006).

Conclusiones

• Las deficiencias de S se manifestaron principalmente cuando se fertilizó con N en el ambiente con baja fertilidad inicial (campo de productor). • La fertilización nitrogenada mejoró el porcentaje de proteína y la fuerza panadera de la harina (W) en el ambiente con fertilidad inicial moderada (chacra experimental) independientemente del nivel de S. • Si bien la fertilización nitrogenada mejoró el porcentaje de proteína en el ambiente con baja fertilidad independientemente del nivel de S, la aplicación conjunta de N y S mejoró la calidad proteica, potenciando así el efecto de la fertilización sobre la fuerza panadera en los genotipos de ciclo largo. • La aplicación de fertilizante nitrogenado sin S en el ambiente con baja fertilidad generó un desbalance en la relación tenacidad/extensibilidad de la harina (alto P/L: masas muy tenaces), que fue corregido mediante la fertilización combinada con N y S. • Cada unidad de aumento en la proteína generó un incremento similar en la fuerza panadera en ambos experimentos, aunque se observó un mayor W para un mismo nivel de proteína en el ambiente con fertilidad moderada (chacra experimental). • Cada unidad de aumento en la proteína produjo un mayor incremento en la fuerza panadera para los grupos 1 (mejor calidad) y 2 (calidad intermedia) respecto al grupo 3 (peor calidad), destacándose el grupo de calidad 1 por su alta frecuencia de casos con calidad diferencial (proteína mayor a 11% y

W mayor a 300 J 10-4).

Agradecimientos

Agradecemos especialmente a Silvia E. Lerner, a Daniel Pérez, a Gustavo Mendivil, a Ulises Troncoso y a las empresas semilleras. Este trabajo fue parcialmente financiado con fondos de la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires.

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