Nitrógeno como Fertilizante

NITROGENO COMO FERTILIZANTE
Las plantas además de vitaminas o aminoácidos necesitan elementos químicos entre ellos, uno de los más
importantes es el N, el cual se administra en forma de urea, nitratos, complejos de amonio o amoniaco puro,
por medio de los fertilizantes.
Fertilizante: sustancia o mezcla química natural o sintética, utilizada para enriquecer el suelo y favorecer el
crecimiento vegetal.
Los fertilizantes nitrogenados más importantes son: Ca(NO3)2, NaNO3, KNO3 y NH4NO3.
Los fertilizantes naturales utilizados son: el estiércol, desechos vegetales o animales, abono verde, paja
enterrada, etc. pero cualquier fertilizante comercial contiene 20 veces más N que los naturales.
El N supone el mayor gasto dentro de la fertilización de los cultivos y son la fuente principal de
contaminación de las aguas debido a su gran solubilidad en agua, los nitratos bajan hacia las capas inferiores
del suelo cuando existe exceso de agua y ascienden a la superficie por efecto de capilaridad cuando hay
escasez de agua, lo que supone un doble contaminación a nivel superficial y subterráneo.
Importancia del nitrógeno en la fertilidad de los suelos.
Fertilidad del suelo: capacidad para mantener el crecimiento de los cultivos vegetales. Condicionado por
diversos factores físicos, químicos y biológicos.
El N es uno de los macronutrientes indispensables para el desarrollo y crecimiento de las plantas. El N es muy
abundante en el suelo y depende del contenido en materia orgánica. Existe entre 0.02 − 0.4 % de N en suelo
del cual el 98% está en forma orgánica. Solo una pequeña fracción resulta asimilable por las plantas.
El N sirve a las plantas para la formación de proteínas, ácidos nucleicos, clorofila y constituye más del 20%
del peso seco de la planta.
El contenido de N en el suelo depende de varios factores como el clima, tipo de vegetación, tipo de suelo.
Para la fertilización se debe tener en cuenta varios factores :
1.la respuesta del cultivo
2.condiciones climáticas de temperatura y pluviometría de la zona
3.condiciones de drenaje del suelo
4.cantidad de fertilizante
5.cubierta de residuos
6.textura
7.estructura
8.control dinámica del N
1
Dinámica del nitrógeno en el sistema.
El balance de las formas asimilables de N para la planta en la solución del suelo es el resultado dinámico de
una serie de reacciones que se realizan continuamente y producen un constante movimiento de entradas y
salidas de N asimilable.
Nitrógeno asimilable: N que se encuentra a disposición de la planta para su asimilación. La materia orgánica
del suelo da una idea de la capacidad potencial de suministro de N, por parte del suelo.
La movilidad del N viene producida por diversos procesos de entrada y salida de N en el suelo.
a − ) Procesos que aumenta el contenido de N asimilable en el suelo son:
• Amonificación: Consta de dos etapas:
M.O.(N) ! compuestoNH2 + CO2 + Energía
compuestoNH2 + H2O ! ácido orgánico + NH4+ + Energía
Este proceso se bloquea cuando la temperatura es menor a 0ºC o superior a 45ºC.
Las condiciones óptimas de humedad se encuentran entre el 80 −90 %.
Cuanto más alto es el pH en el que trabajamos mejor va el procedimiento.
Buena aireación y tamaño pequeño de partícula favorecen el proceso.
• Nitrificación. Dos etapas:
2NH4+ + 3O2 ! 2NO2− + H2O + H+ proceso realizado por bacterias: Nitrosomas, nitrosolubus, y
nitrosospira.
2NO2− + O2 ! 2NO3− (Nitrobacter)
Cuando la concentración de sustrato aumenta debido al uso de fertilizante se produce inhibición del proceso.
Exceso de humedad bloquea la nitrificación.
Es un proceso aerobio con un pH limite entre 5.5 − 8 y un pH óptimo entre 7 −7.5. Su temperatura óptima esta
entre 20 −25 ºC.
A mayor tamaño en los agregados peor va el proceso.
• Síntesis y fijación de N atmosférico.
Fijación de N: proceso biológico o industrial mediante el cual el N atmosférico se transforma en N orgánico
para el crecimiento de plantas.
El nitrógeno se halla presente en la atmósfera en grandes cantidades pero la plantas no pueden usarlo de esta
forma; ciertas bacterias proporcionan a las plantas de la familia de las leguminosas el N necesario que toman
del aire y lo transforman mediante una serie de reacciones denominadas fijación simbiótica de N. La bacteria
que realiza este proceso es Rhizobium.
2
Con esta asociación bacteria − planta se produce en los nódulos de la raíz. La planta recibe el N reducido por
la bacteria y esta obtiene hidratos de carbono solubles.
Fijación no simbiótica de N es realizada por diversos microorganismos con bacterias heterótrofas aerobias
(Azobacter) o anaerobias (Clostridium).
b − ) Procesos que disminuyen el contenido de N asimilable:
• Desnitrificación: El N puede perderse como gas en la atmósfera tras la reducción parcial en
condiciones anaerobias del NO3− por microorganismos.
NO3H ! NO2H ! NO ! NO2 ! N2
Está favorecida por: presencia de N en forma de nitrato.
ausencia de O2 ya que las bacterias desnitrificadoras son anaerobias.
contenido de materia orgánica fácilmente oxidable.
Tª entre 28 − 30 ºC.
• Descomposición química de nitritos.
Condiciona por dos variables, pH del medio y contenido de materia orgánica se puede aumentar el proceso al
añadir fertilizante que contengan nitratos.
• Pérdidas por erosión, lavado y volatilización.
Erosión: ejerce una acción selectiva ya que va a arrastrar a aquellos materiales más ricos en elementos
nutritivos para la planta por tanto la fertilidad disminuye. Depende de la lluvia, si existe o no cubierta vegetal,
de la naturaleza del suelo, de la Tª, de la pendiente del terreno.
Volatilización: las sales amoniacales reaccionan en medio alcalino desprendiéndose NH4+ en forma gaseosa a
la atmósfera.
Lavado denominado también lixiviación: pérdidas de N debido al solubilización del N en agua. Depende del
nivel de infiltración de agua a través del perfil del suelo y de la concentración de nitratos en la solución del
suelo. También influyen los mismos factores que en la erosión.
En los suelos con textura gruesa, buena permeabilidad y escasa retención de agua se produce una pérdida de N
intensa.
En suelos desnudos la pérdida es de 30 a 150 Kg. de N / Ha en suelos cultivados entre 30 −80 Kg. de N / Ha,
aunque diversos autores no están totalmente de acuerdo con estas cifras.
El exceso de mineralización sobre inmovilización y si el nitrato liberado no es absorbido por los cultivos o por
la cubierta vegetal se produce un excedente de nitrato que puede ser arrastrado por lixiviación. Por tanto todos
los factores que favorecen la mineralización aumentan el riesgo de lavado de estos compuestos, por ejemplo,
la alta temperatura, suelos ligeros y poco profundos.
El saldo de nitrógeno de salida debido a la lixiviación puede ser ligeramente superior a 1 Kg. N / Ha y día
pero puede ser neutralizado por los cultivos que pueden absorber del orden de 3 a 5 Kg. N / Ha y día pero no
3
en un suelo desnudo.
• Inmovilización no biológica del N.
Mediante reacciones del amoniaco con la materia orgánica reacción del nitrito con la materia orgánica y
fijación del amonio por minerales del suelo.
INGLATERRA (1978) . ENTRADAS Y SALIDAS DE NITROGENO EN SUELO CULTIVADO.
Entradas Salidas
lluvia 10% cosechas. 50%
fijación biológica 6% lavado. 10%
residuos vegetales. 3% desnitrificación . 10%
fertilizantes.43% reservas orgánicas 0%
residuos animales.. 38% transitorios . 30%
El conjunto de los aportes de nitrógeno al suelo en las área agrícolas es de una gran diversidad de orígenes,
como se observa en el recuadro anterior.
Ciclo del nitrógeno.
En resumen los fertilizantes utilizados en prácticas agrícolas son la fuente principal de contaminación de las
aguas por nitratos. Después del vertido, los nitritos y nitratos se diluyen en la solución del suelo y son
absorbidos por los complejos coloidales arcillo − húmicos, constituyéndose en reserva de elementos
fertilizantes; los vegetales los absorben al convertirse estos productos en soluciones salinas del suelo. Si en los
vertidos se sobrepasa la capacidad de asimilación del suelo, aumentarán los dos iones en la percolación de las
aguas y su presencia en las corrientes subterráneas; éstas últimas y la escorrentía superficial arrastrarán estos
derivados del nitrógeno hasta los cursos del agua con la consiguiente proliferación de algas y del proceso de
eutrofización (que estudiaremos más adelante).
A nivel mundial el consumo de fertilizantes sigue creciendo con tendencia a la estabilización. En la U.E. y en
EE.UU. la tendencia es a disminuir esto es debida al aumento del rendimientos debida al desarrollo de la
biotecnología, a la degradación del suelo y las aguas por el excesivo empleo de fertilizantes.
4