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UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA FACULTAD DE AGRONOMIA

CAPITULO V TEMA: EL NITROGENO Y LOS FERTILIZANTES NITROGENADOS Por: Ing. M.A. Félix G. Fuentes Quijandria* 1.0.- GENERALIDADES El nitrógeno (N), uno de los elementos químicos más importantes para todos los seres vivos sin excepción es en estado puro, un gas inerte que carece de color y olor. Aproximadamente entre el 70 – 80% del aire que nos rodea está formado por este gas, sin embargo, en este estado es inútil para los seres vivos, con la única excepción de ciertos microorganismo, de los que se benefician entre otras plantas, las leguminosas (pallar, fríjol, garbanzo, soya, etc.). Así pues para ser utilizable por la generalidad de las plantas debe hallarse combinado con otros elementos químicos formando diferentes compuestos.

Figura 1.5.: Ciclo biogeoquímico del Nitrógeno en la naturaleza CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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NOTA: En la naturaleza el nitrógeno pasa por diferentes estados y combinaciones en un ciclo que, finalmente, se cierra. De todos los elementos nutritivos el N es el único que no existe en la roca madre. Aquel que se encuentra en el suelo proceda de la atmósfera tras haber seguido uno de los procesos (microbiano o industrial). El nitrógeno, al igual que el carbono, es un elemento básico de la vida y está presente en determinadas reacciones químicas e intercambios entre la atmósfera, suelos y seres vivos, que se realizan en la naturaleza de forma cíclica (ciclo biogeoquímico del carbono). Intervienen fundamentalmente en este ciclo los vegetales y las bacterias fijadoras del nitrógeno. En ese proceso, el nitrógeno es incorporado al suelo, que será absorbido por los organismos vivos antes de regresar de nuevo a la atmósfera. Uno de los elementos más importantes para todos los seres vivos (sin excepciones) es el "nitrógeno". En estado puro (como N2) es un gas, inerte, inodoro e insípido. Aproximadamente el 80% del aire que nos rodea está formado por este gas, aunque en este estado no resulta asimilable por los seres vivos, a excepción de algunos microorganismos. Para que las plantas puedan aprovecharlo debe hallarse formando compuestos a base de combinación con otros elementos. En las plantas el nitrógeno está presente en la composición de numerosas sustancias orgánicas tales como proteínas, clorofila, aminoácidos, ácidos nucleicos, etc, sustancias que son la base de los procesos que controlan el desarrollo, el crecimiento y la multiplicación de las mismas. Resulta, por lo tanto, evidente la importancia de este elemento para la vida vegetal.

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El N existe en abundancia en la naturaleza en 2 estados.  En Estado Libre.- En la atmósfera constituyendo las 475 partes de ella. Solamente ciertas bacterias asimbióticas y simbióticas pueden nutrirse el él y los vegetales no pueden utilizarlo directamente.  En Estado combinado.- En forma mineral u orgánica, en forma mineral el nitrógeno es el elemento básico para la planta. En la materia orgánica(N – orgánico) la planta no lo puede asimilar directamente, tiene que sufrir un proceso de mineralización. El nitrógeno orgánico es parte integrante de toda materia orgánica de origen animal y vegetal. Los organismos vivos no pueden utilizar directamente el nitrógeno que se encuentra en la atmósfera en forma gaseosa, y que supone el 70% del total; para ello, debe ser transformado previamente en nitrógeno orgánico (nitratos o amoniaco). Esto se consigue, fundamentalmente, mediante la fijación biológica, aunque también las radiaciones cósmicas y la energía que producen los rayos en la atmósfera intervienen en este proceso en menor medida combinando nitrógeno y oxígeno que una vez transformado es enviado a la superficie terrestre por las precipitaciones. “Los organismos vivos no pueden utilizar directamente el nitrógeno que se encuentra en la atmósfera en forma gaseosa, debe ser transformado previamente en nitrógeno orgánico”. 2.0.- LA FIJACION DEL NITROGENO ATMOSFERICO (N2) Por fijación de nitrógeno se entiende la combinación de nitrógeno molecular o di nitrógeno con oxígeno o hidrógeno para dar óxidos o amonio que pueden incorporarse a la biosfera. El nitrógeno molecular, que es el componente mayoritario de la atmósfera, es inerte y no aprovechable directamente por la mayoría de los seres vivos. La fijación de CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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nitrógeno puede ocurrir de manera abiótica (sin intervención de los seres vivos) o por acción de microorganismos (fijación biológica de nitrógeno). La fijación en general supone la incorporación a la biosfera de una importante cantidad de nitrógeno, que a nivel global puede alcanzar unos 250 millones de toneladas al año, de las que 150 corresponden a la fijación biológica. 2.1.- LA FIJACION ABIOTICA Estas reacciones ocurren de forma abiótica en condiciones naturales como consecuencia de las descargas eléctricas o procesos de combustión (Fijación atmosférica) y el agua de lluvia se encarga de arrastrar al suelo los compuestos formados. También se derivan de la síntesis química realizada en la industria de fertilizantes con un alto consumo de energía (Fijación industrial), la fuente principal de la producción de los fertilizantes nitrogenados minerales. 2.2.- LA FIJACION BIOLOGICA La reducción de nitrógeno a amonio llevada a cabo por bacterias de vida libre o en simbiosis con algunas especies vegetales (leguminosas y algunas leñosas no leguminosas), se conoce como fijación biológica de nitrógeno (FBN). Los organismos capaces de fijar nitrógeno se conocen como diazótrofos. Esta propiedad está restringida sólo a procariotas y se encuentra muy repartida entre los diferentes grupos de bacterias y algunas arqueobacterias. Es un proceso que consume mucha energía que ocurre con la mediación de la enzima nitrogenasa según la siguiente ecuación: N2 + 16ATP + 8e- + 8H+

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2NH3 + H2 + 16ADP + 16Pi

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2.2.1.- LA FIJACION SIMBIOTICA Las más conocidas son las plantas de la familia de las leguminosas (Fabaceae) como los tréboles, alfalfa, soja, alubias o porotos, guisantes), que poseen en sus raíces nódulos con bacterias simbióticas conocidas como rizobios, que producen compuestos nitrogenados que ayudan a la planta a crecer y competir con otras plantas. Cuando la planta muere, el nitrógeno ayuda a fertilizar el suelo. Se cree también que durante la vida de la planta también se enriquece el suelo a través de los exudados de las raíces, ricos en nitrógeno. La inmensa mayoría de las leguminosas tienen esa asociación, pero algunos géneros como Styphnolobium sp., no. La asociación leguminosa-bacteria suele ser muy específica, aunque algunas especies bacterianas como las del género Rhizobium spp., son capaces de formar simbiosis con varias leguminosas: TABLA 1.5 GRUPOS DE ORGANISMOS SIMBIOTICOS Y SUS HOSPEDEROS BACTERIA HOSPEDERO PLANTAS Rhizobium melilotus Rhizobium trifoli Rhizobium leguminosarum

Melilotus sp; Medicago sp Trifolium spp Pisum spp ; y Vicia sp.

Rhizobium phaseoli Rhizobium japonicum

Phaseolus spp. Glycine sp

Rhizobium lupini

Lupinos sp.

Trébol dulce; Alfalfa Trébol Arveja, Habas, Lenteja, Algarrobos. Pallar , Frijol Soja, Mani. Lespedeza, Crotalaraia y Kudzu Lupino

2.2.2.- LA FIJACION ASIMBIOTICA El nitrógeno molecular (N2) de la atmósfera puede ser utilizado directamente por determinados organismo que cumplen su ciclo en forma independiente. La fijación asimbiótica realizada por las algas verde- azules, organismos autotróficos capaces de efectuar la fotosíntesis, puede tener importancia en cultivos inundados de arroz. En cuanto a la fijación del N por ciertas bacterias independientes, la principal limitación radica CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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en que la energía es obtenida por los microorganismos a partir de las descomposiciones de la materia orgánica siendo necesaria una alta proporción de carbono por cada kilogramo de N fijado. Las bacterias Azotobacter sp., son aeróbicas requiriendo de adecuadas condiciones de aireación, mientras que las bacterias del género Clostridium sp., prosperan en un medio anaeróbico en oxígeno como en los suelos inundados. En los suelos ácidos tropicales la fijación del N ser efectuada por bacterias del género Beijerinckia sp.. La cantidad de N incorporado al suelo mediante la fijación asimbiótica fluctúa entre 10 y 15 kg/ha. Hay pocas plantas no leguminosas que puedan fijar nitrógeno. Son 22 géneros de arbustos leñosos o árboles de 8 familias. Estas plantas forman asociaciones con bacterias del género Frankia sp., y se denominan plantas actinoricicas. La habilidad de fijar nitrógeno no está universalmente presente en esas familias; así, de los 122 géneros de Rosaceae spp., solo 4 géneros fijan nitrógeno. TABLA 2.5 FAMILIAS Y GENEROS DE PLANTASHOSPEDERAS DE ORGANISMOS ASIMBIOTICOS FAMILIAS

GENEROS

FAMILIAS

Betulaceae

Alnus

Casuarinaceae

Allocasuarina; Myricaceae Casuarina

Elaeagnaceae

GENEROS Elaeanus; Hippophae y Shepherdia. Myrica y Comptonia.

y

Gymnostoma. Coriariaceae

Coriaria

Rhamnaceae

Ceanothus, Colletis, Discaria , Retanilla, Trevoa y Kenthrothamnus.

Datiscaceae

Datisca

Rosaceae

Cercocarpus, Chamaebatia, Purshia y Dryas.

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También hay algunas asociaciones simbióticas fijadoras de nitrógeno con cianobacterias (Nostoc). -

Algunos líquenes como Lobaria sp. y Peltigera sp.

-

Azolla (helecho mosquito)

-

Cycas

-

Gunnera

-

Algas verde - azules

También existe asociación entre bacterias fijadoras y plantas del tipo gramíneas. En estos casos la bacteria (algunas cepas del genero Azospirillum sp.) invade los espacios entre células de la raíz pero sin penetrar en las células vegetales. Algunos cultivos que se pueden beneficiar de este tipo de asociaciones son: Caña de azúcar, Sorgo, Arroz, Trigo y Maíz. 2.3.- IMPORTANCIA DE LA FIJACIÓN DEL NITRÓGENO ATMOSFÉRICO O MOLECULAR. La fijación de nitrógeno presenta un gran interés económico y ecológico. De hecho, y como ejemplo, las altas producciones de soja a nivel mundial son debidas a este proceso a través de la aplicación de inoculante microbianos de calidad. Se da en todos los hábitats y equilibra el ciclo biogeoquímico del nitrógeno al recuperar para la biosfera el que se pierde por desnitrificación. La implicación en la fijación simbiótica de plantas tan importantes en alimentación humana y animal como las leguminosas, y la posibilidad de extender esta propiedad a otras especies vegetales de interés agrícola, con la consiguiente eliminación de la necesidad de usar fertilizantes nitrogenados, ha hecho de la FBN un tema de intensa investigación a lo largo de los años. CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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La fijación simbiótica del N molecular presente en la atmósfera constituye uno de los procesos naturales de mayor significación en la agricultura, porque permite la incorporación al suelo del elemento nutritivo que normalmente es deficitario en la mayoría de las tierras agrícolas del país. La magnitud de la fijación simbiótica se puede apreciar con la información que se presenta en el siguiente cuadro, donde se observa que entre las leguminosas, la alfalfa es la especie más eficiente el fijar más de 200 Kg/ de N/ha, seguida de lo tréboles, el kudzu y el cowpea o fríjol de castilla. Se ha indicado que las leguminosas cumplen un rol de aportaciones de N al suelo solamente cuando son incorporados como abono verde, dado que la mayor parte de N fijado se encuentra en la parte aérea de la planta. TABLA 3.5 CANTIDADES DE NITRÓGENO FIJADAS POR ESPECIES DE LEGUMINOSAS Y NO LEGUMINOSAS

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3.0.- EL NITRÓGENO EN EL SUELO El ciclo del N en el suelo representa solamente una parte del ciclo del N en la naturaleza. La disponibilidad de este elemento de que gran importancia para las plantas, las que absorben nitratos y amonio, que utilizan en la síntesis de las proteínas y de otros compuestos orgánicos vegetales, tanto el hombre como los animales, utilizan en su nutrición los productos nitrogenados vegetales. Cuando los restos animales y vegetales vuelven al suelo, son objeto de numerosos procesos de transformación, en su mayoría de carácter biológico. A través de los procesos microbianos de fijación de N, se produce un enriquecimiento en el suelo. Todos estos procesos dinámicos llevan a una serie de transformaciones de los compuestos nitrogenados en los suelos. Así resulta que el contenido y las formas de nitrógenos en el suelo no presentan una naturaleza estática sino más bien dinámica.

Figura 2.5.: Ciclo del nitrógeno en el suelo CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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3.2.- FORMAS DE NITRÓGENO La mayor parte del N del suelo se encuentra en forma orgánica (> 85%) y en forma inorgánica muy poco (0.02 – 0.4%). Los suelos no solo contienen N inorgánico sino también el material parental esquemáticamente las formas de N presentes en los suelos podrían agruparse de la siguiente manera: El contenido de nitrógeno total en los suelos presenta un amplio rango, pero es común el comprendido entre 0.2 y 0.7% para la denominada capa arable. Este porcentaje tiende a disminuir al aumentar la profundidad del perfil. Dentro de los factores de formación del suelo, el clima es el que influye más directamente en el contenido total de N, cuyo porcentaje tiende a incrementarse al disminuir la temperatura y al aumentar la precipitación dentro de ciertos límites. 3.2.1.- FORMAS ORGANICAS La mayor parte del N del suelo se encuentra en forma orgánica y proviene de la descomposición de tejidos animales y vegetales (Materia Orgánica) por acción de los microorganismos. El N orgánico se encuentra en el suelo básicamente en forma de proteínas libera aminoácidos libres que a su vez son oxidados antes de ser utilizados por la planta. La ecuación general de estas transformaciones es: NORG

NNH4

NNO2

NNO3

La intensidad de la descomposición de la M.O. depende de la temperatura, aireación, pH y tipo de materia orgánica. Cuando el nitrógeno ha quedado fijado en las raíces de las plantas, ya puede ser absorbido por éstas e incorporarlo a los tejidos en forma de CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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proteínas vegetales. Desde aquí, el nitrógeno ya entra en la cadena alimentaría mediante los animales herbívoros y carnívoros. Cuando las plantas y animales mueren, mediante la descomposición se produce una transformación química de los compuestos nitrogenados, convirtiéndose en nitrógeno amoniacal (actividad denominada amonificación), última etapa de la mineralización del nitrógeno que está contenido en la materia orgánica del suelo. Este amoniaco (NH3) vuelve a ser en parte recuperado por las plantas, pero el resto alcanza el medio acuático o simplemente permanece en el suelo, donde será convertido en nitrógeno nítrico por los microorganismos, en un proceso que se denomina nitrificación y que es aprovechado de nuevo por las plantas. Los nitratos pueden volver a la atmósfera mediante la desnitrificación, o ser eliminado del suelo por lixiviación (disolución en el agua) y posterior arrastrado a los ríos y lagos. El nitrógeno orgánico representa comúnmente, entre 85 y 95% del nitrógeno total. En buena parte su naturaleza química se desconocida. Los compuestos nitrogenados que se acumulan en los suelos en forma de restos animales y vegetales tienen en su mayoría naturaleza proteica. Entre el 20 y el 40% del N de los suelos se presentan en forma de aminoácidos. Entre los aminoácidos se han encontrado, en orden de importancia y porcentaje de N de aminoácidos, lisina (15%), alanina (13%5), isolenina y glicina (12%), ácido aspártico (19%), treonina (5%) y otros. 3.2.2.- FORMAS INORGANICAS En formas inorgánicas, el N se presenta como óxido nitroso (N2O), óxido nítrico (NO), dióxido (NO), amoniaco (NH3), nitrato (NO2), nitrito (NO2), hidroxilamina (NH2OH) en cantidades mínimas casi no detectables y además con amonio (NH4), nitrito (NH3) Por lo general estas formas inorgánicas constituyen solo hasta el 2% del N total del suelo. CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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Existen otras formas cristalinas inorgánicas como las tarakanitas o sea, fosfatos amónicoferri-alumínicos que representan a productos de transformación. El N inorgánico de los suelos tiene un ámbito generalmente comprendido entre 5 y 15%. Diversos estudios realizados, demuestran que los porcentajes de N inorgánico son más altos en suelos de regiones áridas o semiáridas, correspondiendo los porcentajes menores a suelos volcánicos. Por lo general el N intercambiable (N-NH4) no supera el 2% del N total, aunque hay aumento significativo en las regiones áridas o semiáridas. El denominado amonio nativo fijo, tiene un ámbito comprendido, entre 3 y 13%. El N mineralizado (N-NH3, N-NO2, N-NO3) no supera en la mayoría de los casos el 2%, aunque el porcentaje puede aumentar considerablemente cuando las condiciones de incubación son óptimas. Los humanos influyen en el ciclo del nitrógeno y pueden sobrecargarlo. Esto puede ser observado en los cultivos intensivos (que obligan a añadir fertilizantes nitrogenados para fertilizar las tierras) y la tala de árboles, que hacen descender el contenido de nitrógeno de los suelos. 3.3.- CONTENIDO TOTAL DE NITROGENO EN SUELOS En los suelos de áreas de clima, el contenido en N en varía ampliamente entre 0.02 % y 4% como en los suelos desérticos y semidesérticos, aunque en casos extremos, como en los suelos muy ricos en materia orgánica, puede llegar hasta el 2%. Las cantidades de nitrógeno presentes en los suelos están controladas especialmente por las condiciones climáticas y la vegetación, además las mismas indicen en las condiciones por las condiciones locales de la topografía, material parental, las actividades del hombre una

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influencia determinante y las condiciones de humedad (régimen de lluvias) sobre el desarrollo de las plantas y microorganismos. 3.4.- DISTRIBUCIÓN DE NITROGENO EN EL PERFIL DEL SUELO Estudios sobre la distribución de nitrógeno en el perfil del suelo indican que este disminuye con la profundidad. En la siguientes figura se muestra curvas del contenido de N de algunos suelos en función de a profundidad. Las diferencias en el contenido de N de algunos suelos en función de la profundidad, las diferencias en el contenido y en la distribución de N en el perfil del suelo se explican por los factores antes considerados como: clima, vegetación, topografía. En áreas humedad bajo bosque se desarrollan normalmente suelos podsólicos; bajo condiciones semiáridas: suelos brunizem, chernozem y chesnut; y bajos drenaje impedido se forman suelos gleizados. 3.5.- ABASTECIMIENTO El Nitrógeno del suelo puede tener las siguientes procedencias: 1.- Residuos vegetales o animales. Materia orgánica en general. En la siguiente figura se presenta los ciclos de N en la naturaleza, donde el N orgánico ocupa una posición calve dentro de los procesos de transformación a que está sometido en el suelo. A través de diversos procesos, especialmente deposición de restos animales y fijación microbiana, el N acumula en el suelo y es objeto de una serie de transformaciones como se verá a continuación. La mineralización del N consiste en una serie de procesos a través de los cuales los componentes orgánicos, ya sea de la materia orgánica o de los residuos vegetales y animales recién incorporados al suelo, se transforman a formas inorgánicas nitrogenados tales como NH4, NO2, y NO3. En los procesos de mineralización toman parte los CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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microorganismos del suelo y son de gran importancia. La amonificación comprende los primeros procesos de transformación hasta que las sustancias orgánicas llegan a presentarse como amonio (NH4). La nitrificación comprende la transformación; en este proceso en N – inorgánico es incorporado e inmovilizado temporalmente en los microorganismo. 2.- Fijación del N atmosférico. En la fijación simbiótica de la utilización del N del aire es efectuada por un microorganismo en asociación con una planta superior. El tipo de fijación simbiótica más conocido es el realizado por determinada bacteria del género Rhizobium spp., que al infectar las raíces de diversas leguminosas provocan la formación de nódulos o tumoraciones características donde se produce la captación del N atmosférico. Las bacterias que cumplen su ciclo vegetativo en los nódulos, utilizan minerales y compuestos orgánicos de las raíces de las plantas huésped a la cual proporcionar en N fijado dentro de un proceso de beneficio mutuo. La fijación del N por Rhizobium spp., es más efectiva cuando mayor es la formación de nódulos en la raíz, para los cual deben existir en el suelo todos los nutrientes esenciales requeridos por la leguminosa con excepción de N. Así mismo para que el proceso de fijación simbiótica sea posible es indispensable que para una determinada especie de leguminosa se asocie la correspondiente especie de Rhizobium spp., porque de no ser así la simbiosis no se realiza. En el siguiente cuadro se presentan los ocho grupos de inoculación cruzada cada una de las cuales comprende las leguminosas que pueden asociarse simbióticamente con una CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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determinada especie de Rhizobium spp. Así por ejemplo, el Rhizobium meliloti puede formar nódulos en las raíces de la alfalfa y el trébol dulce, más no actúa en simbiosis con el trébol blanco o el trébol rojo para los cuales es indispensable la asociación con el Rhizobium trifolii. Por ello, para garantizar el beneficio de la fijación semiótica es necesario realizar la práctica de la inoculación de la semilla de la leguminosa con el Rhizobium spp., específico que le corresponda, el cual puede obtenerse en forma comercial. La inoculación consiste en mezclar con la semilla una determinada cantidad de inóculo que contiene la bacteria de Rhizobium spp., correspondiente a la especie de inocular, utilizándose de preferencia en adherente para un mejor contacto de la semilla con el inóculo. 3.- Pequeños aportes del agua de riego o lluvia La gestión adecuada de los nutrientes para los cultivos incluye normalmente la utilización de fertilizantes para suministrar algunos de estos nutrientes. La mayoría de los productores o técnicos en sus cálculos de nutrientes para un cultivo, no consideran la cantidad de nutrientes contenida en el agua de riego. Excepto en el caso de los nitratos (NO3), la concentración de muchos minerales/nutrientes en las aguas subterráneas no produce variaciones de año en año. De todas maneras, las concentraciones de NO3, puede varia de año en año en el mismo pozo o entre pozos en el mismo campo/área. Esta variación puede depender de muchos factores como las prácticas de gestión del riego, el tipo de suelo (arenosos, impermeables, etc.), profundidad del nivel del agua del subsuelo y rango de precipitación. Por ejemplo, la concentración de NO3 en agua de regadío puede variar entre 10 ppm o más entre CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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distancias cortas. Por lo tanto el análisis y examen de aguas de irrigación para los niveles de NO3 debe de ser realizado anualmente. El agua de lluvia contiene cantidades variables de nitrógeno en la forma de amonio (NH4), nitratos (NO3) y óxidos de nitrógeno y constituye una fuente importante de nitrógeno. Este aporte oscila en 5 – 15 kg de N/ha/año. Sin embargo para los sistemas agrícolas este valor es pequeño en comparación con el que hacen los fertilizantes minerales. 4.- Fertilizantes minerales y orgánicos Para usar y aplicar fertilizantes es necesario considerar las características del suelo (contenido y disponibilidad del elemento nutritivo a fertilizarse pH, textura), las condiciones climáticas (temperatura, cantidad y distribución de la precipitación pluvial) y las características de las plantas (necesidades, sistema radicular, rotación de cultivos, sistemas de explotación y medidas de producción). En este complejo de factores, que aplicados determina la efectividad de la fertilización, juegan también un papel muy importante las características de los fertilizantes (contenido y forma química en elementos nutritivos, proceso de disolución – tamaño de gránulos y sus reacciones con el suelo) en función de las dosis y sistema de aplicación (voleo, banda). En la máquina de los suelos interesan especialmente las características en el suelo. Los factores que afectan la fertilización de la dosis para los diferentes cultivos se tratan en libros especializados en fertilidad del suelo. La mayor parte de los fertilizantes nitrogenados son altamente solubles en agua. A través de sus hidrólisis en el suelo resultan en la zona de disolución, alrededor del gránulo de fertilizante, concentraciones elevadas de nitrógeno amoniacal (NH4) y nitrógeno nítrico

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(NO3) de naturaleza ácida, neutral y alcalina, de acuerdo a la composición química del fertilizante que determina sus reacciones y trasformaciones subsiguientes en el suelo. 3.6.- BALANCE DEL NITROGENO EN EL SUELO En sistemas naturales que no han sido alterados por el hombre la mayoría del N inorgánico que toman las plantas deriva del N de la MOS. El contenido de materia orgánica del suelo (MOS) de un sistema natural determinado tiende a permanecer relativamente constante, y el nivel de equilibrio al que se llega depende del clima, del tipo de suelo y del tipo de cobertura vegetal. Cuando ese sistema es alterado por el hombre, el nivel de MOS generalmente cambia. Estos cambios ocurren en forma más rápida al principio, y luego se enlentecen, llegando finalmente a un nuevo equilibrio. El nivel final de equilibrio al que se llega depende del manejo que se haya establecido en ese suelo. Los cambios en el contenido de N del suelo al cambiar el manejo de una situación determinada ocurren porque se cambia el balance de mecanismos de pérdida y ganancia de N del suelo. 3.6.1.- GANANCIAS Los principales mecanismos de ganancia de N son: a) N aportado con las lluvias; b) N proveniente de la fijación no simbiótica; c) N proveniente de la fijación simbiótica; d) N aportado por los fertilizantes y fertilizantes orgánicos; e) N proveniente del proceso de mineralización a partir de restos frescos (vegetales y animales).

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3.6.2- PERDIDAS Los principales mecanismos de pérdida de N son: a) Nitrógeno extraído por los cultivos y los animales - aunque este es el objetivo de la actividad agrícola, es también la principal forma de salida de N del sistema. b) Inmovilización c) Desnitrificación (N2). d) Volatilización del amoniaco (NH3) e) Lixiviación o lavado; f) Erosión.

Figura 3.5.: Mecanismos de pérdida de nitrógeno en el suelo Sin embargo, haremos la distinción entre pérdidas absolutas cuando el N desaparece del suelo y por tanto no puede ser utilizado por las plantas y pérdidas relativas, cuando permanece en el suelo, aunque no a disposición de las plantas. CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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Las pérdidas más importantes de N son: 3.6.2.1.- ABSOLUTAS -

Infiltración de N con agua de drenaje (NO3)

-

Extracción de las plantas, excepto los residuos que quedan en el suelo.

-

Desprendimiento del N en forma de gases (desnitrificación bacterial). NO3

NO2

NO

NO2

N2

Este proceso ocurre tras la reducción parcial en condiciones anaeróbicas del nitrato (NO3), por microorganismo tales como Pseudomonas sp,. Micrococcus Sp., Bacillus spp, etc. También las sales amoniacales reaccionan en medio alcalino formando amoníaco (NO 3). Que puede volatilizarse. Esta reacción es favorecida por la temperatura y alcalinidad. 3.6.2.2.- RELATIVAS -

N utilizando por los microorganismos.

-

N fijado en el suelo (NH4).

3.7.- TRANFORMACIONES DEL NITRÓGENO EN EL SUELO En los ecosistemas naturales y agrícolas, el nitrógeno es transformado de unas formas a otras, dependiendo de las condiciones medio ambientales, como el pH, la humedad, la temperatura y mediante la acción de diversos microorganismos. Las transformaciones y flujos del nitrógeno en la naturaleza conforman el ciclo del nitrógeno El ciclo del nitrógeno al igual que los demás ciclos biogeoquímicos, tiene una trayectoria definida, pero quizá aún más complicada que los demás, dado que tiene que seguir una serie de procesos físicos, químicos y biológicos. Así, el nitrógeno está considerado como el elemento más abundante en la atmósfera. Sin embargo, dada su estabilidad, es muy CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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difícil que reaccione con otros elementos y, por tanto, se tiene un bajo aprovechamiento, razón por la cual, su abundancia pasa a segundo término.Las transformaciones que ocurre con el elemento nitrógeno en el suelo son degradaciones bioquímicas, en las cuales intervienen diferentes especies de micro organismos que se realizan por etapas: 1º.Aminización: Es la descomposición de proteínas en aminoácidos libres y aminas: Proteinas  R-CHNH2-COOH + R-NH2 + NH2–CO-NH2 + CO2 + energía Las proteínas y otros compuestos nitrogenados pasan a la forma de aminas y aminoácidos. 2º. Amonificación: Descomposición de aminoácidos y aminas a amonio: R-NH2 + H2O  NH3 + R-OH + energía NH3 + H2O  NH4+ + OHLas aminas y aminoácidos, forman compuestos amoniacales (NH3 y NH4) 3º. Nitritación: Es la oxidación del amonio a nitrito: 2NH3 + 4H+ + 4e- + 2O2  2NH2OH + 2H2O 2NH2OH + O2  2HNO2 + 4e- + 4H + 2NH3 + 3O2

 2HNO2 + 2H2O

El proceso es realizado por bacterias de los géneros Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira. Durante el proceso se libera energía (158 cal/mol) y se producen H+. 4°. Nitratación: Es la oxidación posterior del nitrito hacia nitrato: 2HNO2 + O2 

2HNO3

Los compuestos amoniacales se oxidan y pasan a la forma de nitratos (NO 3). Este proceso es realizado por bacterias de los géneros Nitrobacter sp., Nitrococcus sp., Nitrospira sp. Esta parte del proceso de oxidación libera energía (43 cal/mol) pero no produce acidez. La importancia de la nitrificación está en la producción de nitrato, la forma más disponible de nitrógeno. CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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Figura 4.5.: Transformaciones del nitrógeno en el suelo 4.0.- EL NITRÓGENO EN LA PLANTA El N es un constituyente de los más importantes compuestos y complejos orgánicos minerales de la planta. El contenido de la planta de N varía entre el 2 – 4% de la materia seca. De esta un 80 – 85% corresponde a las proteínas y un 10% a los ácidos nucleicos. 4.1. FUNCIONES La importancia del N en la planta queda suficientemente probada, puesto que sabemos que participa en la composición de las más importantes sustancias orgánicas, tales como clorofila, aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos, aminas, nucleoproteínas. Como estas sustancias sirven de base para la mayoría de los procesos y multiplicación de la planta. Resulta evidente la importancia del N en las funciones más características de la vida vegetal. El N es muy móvil dentro de la planta. Este elemento es fundamental porque forma parte de: -

Proteínas

-

Aminas

-

Aminoácidos

-

Amidas

-

Ácidos nucleicos

-

Núcleo proteínas

-

Clorofila

-

Etc.

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4.2.- EFECTOS Un simulacro adecuado de N en la planta produce: -

Rápido crecimiento

-

Color verde intenso de las hojas

-

Mejora la calidad de las hojas y aumenta el contenido de proteínas.

-

Aumento en la producción de hojas, frutos y semillas.

4.3.- FORMAS EN QUE ES ASIMILADO POR LAS PLANTAS Las formas asimilables de N para la planta son la nítrica (Nitrato – NO-3) y la amoniacal (Amonio – NH+4). Estas representan sin embargo, solo una pequeña fracción de N en la naturaleza y serían insuficiente para satisfacer las necesidades de la vegetación que cubre la corteza terrestre. La mayor reserva de N se encuentra en la atmósfera donde constituye el 80% del volumen total. A través de los procesos microbianos de la fijación y descargas de N en la precipitación pluvial, se explota en parte, esa reserva atmosférica cubriéndose así las necesidades de las plantas. El N es absorbido por la planta principalmente en dos formas: a.- Nítrica.- En esta forma las plantas absorben en ion nitrato que forma parte del ácido nítrico y de todas sus sales. Es el producto final del ciclo biológico (aeróbico) en los acuarios, y en la naturaleza se halla formando parte de todas las sales del ácido nítrico como pueden ser los nitratos: sódico, potásico, cálcico, etc. b.- Amoniacal.- Las plantas absorben el ion NH4 que forma parte de todas las sales amoniacales y del amoníaco cuando este se encuentra disuelto en el agua.

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Si bien los compuestos orgánicos que contienen N (Aminoácidos, ácidos nucleicos, etc.), pueden ser asimilados por la planta, la importancia de ésta asimilación queda reducida al campo de lo científico. Las plantas también pueden aprovechar el nitrógeno de los iones amonio que se hallan bajo la forma de sales amoniacales y del amoníaco disuelto en agua a pH < 7 . “En aquellos cultivos que necesiten un aporte de este elemento, lo más fácil es el añadido de nitratos, sódico o amónico, urea, amoníaco anhidro, etc, teniendo siempre bajo control el parámetro de pH.” 4.4.- DEFICIENCIA Resulta evidente por todo lo expuesto, que la escasez en el abastecimiento de N a la planta aunque sea ligera, tiene un notable incidente en el desarrollo. El síntoma característico es la clorosis generalizada de la planta, comenzando por las hojas viejas, dada la gran movilidad del N, extendiéndose desde la punta de la hoja por el nervio Central hasta abarcar toda ella. En caso grave las plantas se marchitan y mueren. IV.

FUENTES DEL NITRÓGENO

Ante la necesidad cada día más acusada de añadir al suelo cantidades de N que se precisan para cubrir las necesidades de la plantas, tenemos que pensar en las fuentes de N de que disponemos. Antiguamente sólo se disponía de materia orgánica de diversas procedencias (estiércoles, residuos, sangre, etc.) después aparecieron los productos químicos naturales (nitrato de Chile – NO3Na, etc.) Hoy en día son comunes los fertilizantes químicos sintéticos o artificiales. Así pues actualmente contamos con las siguientes fuentes de N, tales como: CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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-

N en productos orgánicos de diversa índole.

-

N en compuesto químicos naturales.

-

N en productos sintéticos obtenidos a partir del N2.

5.0.- FERTILIZANTES NITROGENADOS Los fertilizantes nitrogenados se clasifican, según su origen, en orgánicos e inorgánicos. Se pueden dividir en 2 grupos. 5.1.- Fertilizantes Nitrogenados Orgánicos Las fuentes orgánicas de N fueron muy empleadas antes del desarrollo y utilización de los fertilizantes sintéticos. Actualmente son la base de la agricultura llamada orgánica, que pretende obtener productos “orgánicos” o “naturales”. En muchos países, estos productos, si están certificados, reciben un sobreprecio. En general, los contenidos de N en las fuentes orgánicas son del orden del 1 al 3%, por lo cual para aplicar cantidades significativas de N es necesario utilizar altas dosis del material orgánico. La mayoría del N de estos materiales no es soluble en agua, por lo que este N se va liberando a medida que se va mineralizando. Sin embargo, esta liberación no siempre ocurre lentamente. En algunos materiales, si se dan las condiciones de temperatura y humedad adecuadas gran parte del N orgánico es convertido en NO3 en las primeras 2 a 4 semanas de aplicado. La mayoría de estos fertilizantes conocidos también como fertilizantes (estiércoles, gano de islas y otros desechos) tiene contenidos pequeños de elementos nutritivos, que no obstante deben tenerse en cuenta, dado que la incorporación de estos productos se hace en cantidades considerables. Así por ejemplo la aplicación de 40 t. de estiércol de establo (0.4 – 0.2 - 0.5) implica la aportación de unos 160 – 80 200 kg. de NPK sin embargo la liberación de estos CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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elementos a la solución suelo y su incorporación a los procesos físico – químicos del suelo ya examinados, no es inmediata ya que exige previa mineralización de la M.O. así pues la cantidad citada de estiércol solo liberaría en el primer año la sexta parte y el resto a lo largo de los 5-6 años siguientes. Muchas plantas tiene preferencia por una y otra forma de N. sin embargo lo cierto es que, salvo excepciones como el arroz, las plantas absorben en general mayor cantidad de N como NO3 que NH4. 5.2. Fertilizantes Nitrogenados Minerales o Inorgánicos Antes de 1939 los derivados de N más aplicados en agricultura eran el nitrato de sodio, la cianamida cálcica y el sulfato de amonio. El nitrato de sodio procedía de depósitos costeros de Chile y Perú. La cianamida cálcica es un fertilizante sintético, aunque su uso más importante era como defoliante. El sulfato de amonio es un subproducto de la industria del gas (en el proceso de gasificación se desprende amoníaco (NH3), el cual se hace combinar con ácido sulfúrico (H2SO4), formándose sulfato de amonio). Los fertilizantes sintéticos comenzaron a producirse y utilizarse masivamente luego de la Segunda Guerra Mundial, ya que las plantas industriales que habían sido construidas para fabricar nitratos con objetivos bélicos, fueron luego destinadas a la producción de fertilizantes. Además, entre los años 1950 y 1975 se produjo la llamada Revolución Verde donde se logró la producción a escala comercial de los cultivos característicos de la agricultura moderna. La mayoría de los fertilizantes nitrogenados inorgánicos derivan del amoníaco (NH3), obtenido por síntesis de N e H gaseosos, o de la industria del carbón. A partir del NH3 se elaboran muchos fertilizantes nitrogenados. Se dividen en: CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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a.- Fertilizantes Amoniacales: Son aquellos que tienen el N en forma amoniacal (NH4).  Ejm. Sulfato de Amonio: SO4(NH4)2 con 21% de N y 24% de reacción ácido. Es una sal muy soluble en agua y poca higroscópica, lo que facilita su manejo y almacenamiento. Actualmente se presenta preferentemente cristalizando o granulado. Por su contenido de S es beneficioso para solanáceas, malváceas (algodón) liliáceas, (cebollas, ají, poro) crucíferas (rábano, col, nabo). Se obtiene de la reacción del amoniaco con el ácido sulfúrico. 2 NH3 + H2SO4

SO4 (NH4)2

b.- Fertilizantes Amídicos.- Son aquellos fertilizantes que tiene el N en forma de radical amida (NH2)  Ejm: Urea o Carbamida: CO(NH2)2, con

45 - 46 % N, es de reacción más lenta

que los amoniacales. La enzima UREASA es la encargada de hidrolizar al radical amida en condiciones normales de temperatura, humedad y pH, para pasarlo a la forma amoniacal, este proceso puede durar entre 3- 10 días. La UREA o carbamida es un producto de origen orgánico que se obtiene sintéticamente a partir del amoniaco haciéndolo reaccionar con el anhídrido carbónico. 2 NH3 + CO2

CO (NH2)2 + H2O

La eficiencia de la aplicación de la forma UREICA como abono nitrogenado depende muy estrechamente de las condiciones de aplicación, debido a su extremada solubilidad y especialmente al riesgo de volatilización parcial. La Urea en el suelo es convertida rápidamente a Carbonato Amónico (CO3 (NH4) 2) por hidrólisis, después es nitrificada por microorganismo y convertida en nitratos. Si bien su CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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primer efecto en el suelo es alcalino por la formación de carbono amónico, el resultado final tras la nitrificación tiene carácter ácido. En el proceso de fabricación de la Urea se produce un compuesto tóxico conocido por “BIURET” es conveniente que el contenido no supere el 2% para evitar toxicidad. En caso de usar foliar tener en cuenta el contenido de Biuret sea inferior al 0.25% La urea también se utiliza en la fabricación de plásticos y complemento en la alimentación de los rumiantes. c.- Fertilizantes nítricos. Son aquellos fertilizantes que tiene el N en forma de ion nitrato es decir más fácilmente asimilable por las plantas.  Ejem: Nitrato de Sodio (16%N - NO3Na), Nitrato de Calcio (15.5 N - NO3Ca). Estos fertilizantes son especiales para frutales y cultivos de raíces profundas, cultivos atrasados y cultivos de corto período vegetativo por su rápida asimilación. Loa fertilizantes nítricos no son convenientes utilizarlos para cultivos como arroz porque en condiciones anaeróbicas el nitrato (NO3) se trasforma en nitrito (NO2) y es tóxico. d.- Fertilizantes amo – nítricos: Son aquellos que tiene el N bajo las dos formas nítrica (NO3) y Amoniacal (NH4).  Ejm: Nitrato de amonio - NO3NH4, con 33.5% N. este es uno de los fertilizantes de más recientes introducción. Procede de la combinación del amoníaco y el ácido, es una sal cristalina cuya solubilidad es mayúscula, es también muy higroscópico. NH3 + HNO3

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NO3NH4

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El nitrato de amonio muy puro poder oxidante y se utiliza como explosivo mezclándolo con materiales orgánicos. En almacén no debe tenerse junto con sustancias reductoras (azufre agrícola). Por su alta higroscopicidad es conveniente mezclarlo el mismo día de su uso. es el fertilizante nitrogenado más salino. Todo producto que contenga amonio (NH4), este se volatiliza en forma de amoniaco (NH3), cuando se mezcla con cualquier sustancia o producto alcalino, para evitar este inconveniente aplicarlo con materia orgánica o enterrarlo adecuadamente a una profundidad no menor de cm. e.- Amoniaco Anhidro Este fertilizante tiene un contenido del 82% N. se obtiene de la combinación del N y el H bajo diferentes condiciones de presión y temperatura.(proceso CLAUDE HABER Y MODIFICACIONES) y un índice de acidez de 148. Es el ferti8lizante de mayor graduación en N. para lograr la máxima eficacia de la aplicación de N minimizando las pérdidas por volatilización, es necesario realizar la distribución en unas condiciones muy estricta. El amoniaco debe ser inyectado en el suelo a una profundidad de 15 – 20 cm y en buenas condiciones de humedad. La máxima eficacia se obtiene con la inyección en suelo medio, bien preparados y con un contenido de humedad óptimo (16 – 20%), tanto los suelos excesivamente ligeros como los muy arcillosos son menos apropiados para el amoniaco anhidro. N + H

NH3

Así mismo es de fuerte reacción ácida (148), apropiado para los suelos de la

costa del

Perú. Es barato el problema es que el amoniaco es un gas, pero se le reduce la CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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temperatura a -33ºC y este gas se licua y se convierte en líquido luego se envasa en balones a presión, lo que falta es tecnología de aplicación. TABLA 4.5. CACTERIZACION DE ALGUNOS FERTILIZANTES NITROGENADOS FERTILIZANTE

FORMULA

LEY (%N)

NH4NO3

33.5

NH4H2PO4

12

Fosfato Di amónico

(NH4)2HPO4

18

Sulfato de Amonio

(NH4)2SO4

21

Nitrato de Calcio

Ca(NO3)2

15.5

Nitrato de Sodio

NaNO3

16

CO(NH2)2

45-46

Nitrato Amónico Cálcico

(NO3).NH4Ca

27

Nitrosulfato de Amonio

NH4NO3.(NH4)2SO4

30

Cloruro de Amonio

NH4Cl

26

Nitrato de Potasio

KNO3

13

Nitrato de amonio Fosfato Mono Amónico

Urea

En el mercado existen también mezclas de urea y nitrato de amonio, que son soluciones de N no presurizadas, conocidas como soluciones UAN. Estas mezclas pueden contener desde 30 a 35% de urea, y desde 40 a 43% de fosfato mono amónico, más agua, siendo el % total de N de 28 a 32%. Cada solución tiene una temperatura de cristalización específica, lo cual determina las condiciones de almacenamiento y el momento del año para aplicarlas. Estas soluciones presentan algunas ventajas: a) Son fáciles de manipular y aplicar b) Pueden aplicarse más uniformemente que los fertilizantes sólidos c) Algunos pesticidas son compatibles con estas soluciones por lo que pueden ser aplicados conjuntamente. La cantidad de N a aplicar se calcula a partir de la densidad del CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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fertilizante líquido. En general estas mezclas se utilizan en producciones muy intensivas, básicamente en fertirrigación. Otras fuentes de N de importancia creciente en la producción agrícola son las fuentes de liberación lenta de N, tales como la urea-formaldehido. Este producto contiene 30% de N. Puede ser usado en canchas de golf, plantas ornamentales, cultivos de invernáculo y viveros. Otro producto de lenta liberación es la urea recubierta con azufre. Cada gránulo de urea presenta una cobertura de azufre, siendo la concentración de N del orden de 3638%. El N se va liberando paulatinamente luego que los microorganismos atacan la cubierta de S. 6.0.- PRINCIPIOS DE LA FERTILIZACIÓN NITROGENADA La principal características del N en forma de NO3 es su gran movilidad en el suelo. Los fertilizantes amoniacales en cambio aunque móviles son fácilmente retenidos por el complejo hasta que pos nitrificación son convertidos a nitratos.  Los bonos nitrogenados orgánicos son de lenta mineralización por tal motivo la aplicación de estos debe ser temprana, si es al momento de la preparación del terreno mejor aún.  Otro aspecto a considerar en el uso de los fertilizantes nitrogenados es su acidez, el uso continuo de fertilizantes de reacción, ácida en el suelo puede hacer descender el pH del suelo. Sin embargo esto carece de importancia si se tiene precaución de corregirlo mediante aportaciones periódicas de Cal.  Los fertilizantes de carácter alcalino mantiene en general el PH del suelo, aunque con el tiempo pueden aumentarlo. Conviene en todo caso evitar su uso en suelos muy alcalinos. Por todo lo expuesto lo importante para conseguir la máxima eficiencia del N CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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utilizado consiste en aplicarlo de tal forma que el cultivo disponga de el a lo largo de su desarrollo y preferentemente en forma nítrica. Para ello deberá aplicarse. Si bien las pérdidas de N pueden ser más fuertes cuando se usa la forma nítrica, existe poca diferencia cuando ambas formas se usan en suelos que disponen de la humedad, temperatura y aireación adecuada para la mineralización. 7.0.- CONDICIONES DE EMPLEO DE LOS FERTILIZANTES NITROGENADOS.  Clima :  Sequía – NO3 (Dosis Baja)  Frío – NO3 - NH4 – Fertilizante orgánico.  Heladas – NO3  Suelo :  Arenoso: – Fertilizante orgánico. - NH4 - NO3  Calcáreo: Fertilizante orgánico - NO3 - NH4  Acido: – NH4 – NO3 – Fertilizante orgánico.  Salino y Drenaje Deficiente: - NH4 - NO3 - Fertilizante orgánico.  Cultivo :  Leguminosas: – NO3 o NH4 (Dosis baja)  Gramíneas: Requieren el N en todo el periodo vegetativo. Fertilizantes orgánicos todo en la preparación del terreno. Fertilizantes minerales fraccionado (½ Siembra - ½ aporque)  Económico:  Mercado cerca: Dosis alta de Nitrógeno.  Mercado lejos: Dosis baja de Nitrógeno. CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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En este punto todo dependerá también de la rentabilidad del cultivo. 8.0.- EL NITROGENO Y LOS PROBLEMAS AMBIENTALES El nitrógeno ha sido determinante en el incremento de las producciones agrarias en los últimos cincuenta años. La síntesis de amoniaco a partir del nitrógeno del aire y su posterior transformación en fertilizantes nitrogenados ha permitido, junto con la utilización de otros medios, el incremento de los rendimientos de la mayoría de los cultivos hasta los niveles actuales. Distintos estudios han demostrado que la tercera parte del incremento de la producción mundial de cereales en los años setenta y ochenta se deben al aumento del uso de fertilizantes minerales. Sin embargo, cuando el nitrógeno no se utiliza de manera adecuada y eficiente, puede tener efectos negativos sobre el medio ambiente, tales como:  Lixiviación  Emisión de óxidos de nitrógeno (N2O)  Concentración y toxicidad por nitratos (NO3)  Formación de nitrosaminas 8.1.- TOXICIDAD POR NITRATOS – NO3 El NO3 de por sí no es fuertemente tóxico para los humanos. Sin embargo, el efecto tóxico derivado de la ingesta de alimentos o de aguas ricas en esta forma de N lo produce el NO2; el NO3 se reduce a NO2 en el estómago de algunos animales, especialmente en el de los rumiantes, y de los humanos durante los primeros meses de vida. En el adulto normal el estómago y la primera parte del intestino delgado son prácticamente estériles debido al bajo pH y el NO3 se absorbe antes de ser reducido a NO2. Sin embargo en los lactantes el pH del estómago es más básico y permite el desarrollo de una microflora más CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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abundante que es capaz de reducir el NO3 a NO2, lo que explica la mayor sensibilidad de los niños al nitrato. Luego el NO2 es absorbido y transportado a la corriente sanguínea, donde oxida el Fe2+ de la hemoglobina a Fe3+, formando de esta manera metahemoglobina, la cual no puede transportar O2. Debido a la falta de O2 la piel del bebe adquiere una coloración azul, por lo cual a esta enfermedad también se la conoce con el nombre de "enfermedad del bebe azul". Los síntomas clínicos (coloración azul) se producen cuando el 10% de la hemoglobina pasa a metahemoglobina, y los efectos letales ocurren luego de que el 50% o más de la hemoglobina es transformada. En contraste con la situación de los humanos, los rumiantes, especialmente las vacas, son más susceptibles a la intoxicación con NO3. Esto se debe a que estos mamíferos tienen una importante microflora en el rumen particularmente hábil para reducir el NO3 a NO2. En EEUU, la mayoría de los casos de toxicidad por NO3 se han producido por consumo de agua de pozo con contenidos elevados de NO3. Debido a este riesgo de toxicidad, actualmente los organismos de salud pública de EEUU, la ONU y muchos países han adoptado como estándar una concentración de 10 mg/L de N-NO3 (o 44 mg/L de NO3), por encima del cual el agua no sería adecuada para el consumo humano. A su vez, el nivel crítico para animales (caballos, vacunos, etc.) se ha establecido en 100 mg/L. En los seres humanos también se han reportado casos de toxicidad por NO3 por consumo de cultivos de hoja, tales como espinacas, lechugas, acelgas. Estos cultivos pueden acumular grandes cantidades de NO3 (hasta 10 000 mg/kg de N-NO3-) y el efecto tóxico de su consumo es también particularmente grave en los bebes.

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8.2.- LAS NITROSAMINAS El nitrito (NO2) también puede formar nitrosaminas, compuestos cancerígenos y mutagénicos, que además pueden disminuir la reserva hepática de tocoferol y carotenos. Las nitrosaminas se forman por la combinación de NO2 y aminas, de acuerdo a las reacciones [1] a [3].

El pH óptimo para la formación de estos compuestos es ácido (3.5 - 4), por lo que se especula que en el ser humano estas reacciones podrían ocurrir en el estómago; por ejemplo cuando se ingieren conjuntamente carne y sustancias con elevado contenido de NO3-.En algunos productos comestibles se han detectado niveles importantes de nitrosaminas; un ejemplo son los embutidos, que utilizan NO3K como conservante. 8.3.- EMISION DE OXIDO NITROSO (N2O) El N2O se produce no solo durante la desnitrificación sino también durante la nitrificación. En el último caso, la emisión de N20 representa solo una pequeña fracción del NH4 nitrificado. El ozono (O3) se forma en la estratósfera por la fotólisis del O2 causada por la radiación ultravioleta lejana. Este proceso, sin embargo, no ocurre en la baja atmósfera debido a que la misma capa de O3 que se forma en la estratósfera bloquea el pasaje de la radiación ultravioleta. La existencia de esta capa de ozono resulta esencial, ya que la radiación ultravioleta es nociva para los seres vivos, en parte porque produce cáncer a la piel. Existen varias sustancias químicas capaces de destruir el O3 en la estratósfera, una CURSO DE FERTILIDAD DE SUELOS – CAPITULO V

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de las más famosas son los clorofluorocarbonos o freón, gas usado en las heladeras y aerosoles. Otra sustancia capaz de destruir el O3 es el NO (óxido nítrico). Este proceso se representa en la siguiente ecuación: NO + O3

NO2 + O2…….(1)

Debido a que parte del N2O (óxido nitroso) producido durante la desnitrificación se transforma en la estratósfera a NO, se especula que el aumento de la desnitrificación producido por un mayor uso de fertilizantes puede afectar la capa de ozono. El pasaje de N20 a NO también se produce por la acción fotolítica de los rayos ultravioletas. N2O + O

2NO…..... (2)

El átomo libre de oxígeno que aparece en la reacción (2) proviene de la fotolisis del O3 y del pasaje de N2O a N2, otro proceso fotolítico que sufre el N20 en la estratósfera. El gas N2O es muy eficiente, además, en atrapar la radiación infrarroja que se escapa del planeta, por lo que un aumento de este gas en la atmósfera también puede contribuir al llamado "efecto invernadero". Actualmente, existe mucho interés a nivel mundial en cuantificar el impacto de la nitrificación y desnitrificación en el efecto invernadero. 9.0.- INDICES DE EVALUACION DEL NITROGENO Para obtener una producción agraria sostenible es necesario, por un lado, conocer en profundidad los procesos relacionados con las transformaciones del nitrógeno en el suelo así como las distintas formas en las que el N es absorbido por la planta y como estos inciden en su crecimiento y desarrollo. Por tanto, cuanto mejor conozcamos la fisiología de las plantas de manera integrada, se obtendrá una mayor eficiencia en el uso del nitrógeno presente en el suelo.

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Para evaluar al nitrógeno con respecto a su eficiencia se utilizan tan los siguientes índices: 1°.- EFICIENCIA AGRONOMICA: EFA = Rdto.f – Rdto.c/Dosis de N aplicada 2°.- EFICIENCIA APARENTE DE NITROGENO: EFAN = Nabsorbido.f – N absorbido.c / Dosis de N aplicada x 100 3°.- EFICIENCIA FISIOLOGICA: EF = Rdto.f – Rdto.c / N absorbido.f – Nabsorbido.c x 100 Los índices f y c denotan “cultivo fertilizado” y “cultivo no fertilizado” respectivamente. Se obtiene alta “eficiencia agronómica” cuando el rendimiento por unidad de nitrógeno aplicado es alto. Esto generalmente ocurre cuando el suelo es bajo en N disponible y las dosis de N no son demasiada altas. Una “recuperación aparente” de N satisfactoria es obtenida cuando el fertilizante aplicado no se pierde o es fijado, sino mayormente absorbido por el cultivo. En la práctica, se obtienen niveles de recuperación aparente de N del 50%. La “eficiencia fisiológica” alta de N, es alcanzada en cereales, cuando una alta proporción de N es usada en la formación de los granos.

FGFQ/fgfq.

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