ciclo del nitrogeno
Post on 13-Jun-2015
15.379 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
CICLOS de
NUTRIMENTOS
en el SUELO
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
NUTRIENTES ESENCIALES
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Puntos a considerar:• Algunas generalidades sobre los suelos• Ciclo del nitrógeno• Entradas y salidas• Algunos términos importantes• N en términos globales• Como lo hacen los microbios• Balance de N (entradas=salidas)
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Suelo• Producto secundario de la naturaleza
resultado de la acción combinada de elementos, fenómenos y procesos que actúan sobre el material parental y a partir de donde se conforma su matriz mineral.
Sistema abierto sujeto a intercambios energéticos y materiales diversos (geológicos, climáticos, topográficos, hidrológicos, bióticos, etc.)
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Suelo
• Soporte físico de plantas y fuente de suministro de agua y nutrimentos.
• Medio de producción fundamental en la agricultura (incluye la producción).
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Interrelaciones Basicas ps
Mineral
Organic
Water
Air
45%
~5%
50%
MATERIAL SÓLIDO (50%)
“POROUS MEDIA” (50%)
MEDIO POROSO
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
El ciclo de los nutrientes inorgánicos pasa a través de varios organismos, además entran a la atmósfera,(agua)
hidrosfera e inclusive a las rocas, litosfera.
Así, estos ciclos químicos pasan también por los biológicos y los
geológicos, de donde se los denomina :
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
• CADA compuesto químico tiene
• su propio y único ciclo, pero
• todos los ciclos tienen características en común
CICLOS BIO-GEO-QUÍMICOS
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Hoy. . . . .
N I T R O G E N O
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Número atómico
Símbolo atómico
Peso atómico
Nitrógeno
Nombre del elemento
Configuraciónelectrónica
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
CICLO DEL CARBONO
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
FORMULA ESCTRUCTURAL DE LA CLOROFILA
La clorofila es una molécula compleja, formada por cuatro anillos pirrólicos, un átomo de magnesio y una cadena de fitol larga (C20H39OH).
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
DEFICIENCIAS ( nitrógeno)
NORMAL
> nitrogen <
Nitrogen es un componente de las proteinas, particularmente clorofila
menos N resulta en menos clorofila, entonces, menor verdor
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Am onioNitratoNitrito
2% Form a Inorgánica
Identif ica dos 30-35%Proteína
Am inoacidosAzucares Am inados
N o Identif ica dos 70-75%
98% Form a Orgánica
Form as de N en el suelo
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
1. Nutrición vegetal???
Tomar los elementos minerales desde el suelo
No se refiere específicamente a la fotosíntesis.
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Nombre % en planta relativo a N Funciones Macronutrientes (primarios)Nitrogen N 100 Proteins, amino acidsPhosphorus P 6 Nucleic acids, ATPPotassium K 25 Catalyst, ion transport
Mesonutrientes (secundarios)Calcium Ca 12.5 Cell wall componentMagnesium Mg 8 Part of chlorophyllSulfur S 3 Amino acidsIron Fe 0.2 Chlorophyll synthesis
Micronutrients (oligoelementos)Copper Cu 0.01 Component of enzymesManganese Mn 0.1 Zinc Zn 0.03 Activates enzymesBoron B 0.2 Cell wall componentMolybdenum Mo 0.0001 Involved in N fixationChlorine Cl 0.3 Photosynthesis reactions
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Summary of soil water chemistry
In this summary occurrence of H+ in soil water is shown as the result of respiration of CO2 and disassociation of carbonic acid H2CO3 that forms
Water flow
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
N-fixing bacteria
Fig. 32.13
Most uptake from the soil is in the form of nitrate
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Partículas minerales
• Arena (entre 0.06 y 2.00mm)
• Limo (entre 0.002 y 0.06mm)
• Arcilla (<0.002mm)
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Textura del suelo
• Es la proporción relativa de arena, limo y arcilla en un suelo
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Texturas (de acuerdo a USDA)
• Arcilla• arcilla arenosa• arcilla limosa• franco (ideal,
arena=50-72; limo=28-50; arcilla=5-28%)
• franco arcillo arenoso• franco arenoso
• Franco arcilloso• franco arcillo limoso• franco limoso• arena francosa• arena• limo
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Consistencia
• Porosidad– macroporos– microporos
• Densidad aparente– Se refiere al peso del suelo con relación al
volumen
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Materia orgánica del suelo
• Formada a partir de los diferentes residuos animales y vegetales que el suelo recibe.
• Los tejidos orgánicos muertos >colonizados y atacados por varios organismos del suelo; las combinaciones orgánicas reconvertidas:– C2
– NH4
– H2PO4
– SO4
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Humus
• Parte mas o menos estable de la materia orgánica del suelo que permanece en el suelo luego que los procesos iniciales de descomposición han degradado la mayor porción de los residuos animales y vegetales agregados al suelo
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Humus
• Tasa de mineralización: 1-5% por año en función de:– cantidad– composición: N, relación C:N (25-30 OK)– condiciones ambientales
• suministro de agua
• temperatura
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Humus
• Coloide, gran superficie de contacto, color oscuro.– Aumenta la CIC– aumenta la capacidad de retención de humedad– mejora la estructura del suelo
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Contenidos de materia orgánica (%) en algunos suelos de selva y savanna
Horizonte Suelos de selva Suelos de savana
intacto cultivado 3 años 10 años cultivado barbecho
0-8cm 5-12 2-4 3-5 3-7 1-1.5 1-3
8-15cm 1-3 1 1-1.5 1-2 1 1-2
Subsuelo 0.5-1.5 0.5 0.5 0.5-1 0.5 0.5-1
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Mat
eria
Org
anic
a (%
)
Sistema de Producción
PastosNativos
Produccióncontinua de trigo
Produccion de trigocon descanso
Efecto del sistema de producciónsobre la Materia Orgánica en el suelo
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Mineralización de C en suelos de Yucatán
Incubation time (days)
0 7 14 21 28 35 42 49 56
Cum
ula
tive g
ross C
O2-C
evolv
ed (
mg g
-1 s
oil
)
0
1
2
3
Red soilRocky soil (Control)Rocky soil (unleached)
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Mineralización de N en suelos de Yucatán
Incubation time (days)
0 112 224 336 448 560 672 784 896
Cum
ula
tive t
ota
l N
rele
ase
d (
g g
-1 s
oil
)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
Red soilRocky soil (control)Unleached rocky soil
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Efecto de la reducción de materia orgánica del suelo (por erosión) y la
mineralización del humus• Deterioro de la estructura. Reducción de
– porosidad– aireación– captación de agua de lluvia
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Efecto de la reducción de materia orgánica del suelo (por erosión) y la
mineralización del humus (II)• Disminución de la capacidad de
intercambio catiónico
• reducción de la capacidad de retención de humedad
• pérdida de nutrimentos potenciales en humus y reducción en cantidades liberadas hacia las plantas
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Totales Mundiales(millones de hectáreas)
Remoción de Vegetación 579Sobreexplotación 133Sobrepastoreo 679Actividades Agrícolas 522Industrial y Bioindustrial 23
Suelo Degradado = Menos alimentos
0
50
100
150
200
250
300
350
(mill
ones
de
hect
area
s de
grad
adas
)
Mundo Africa Norte y CentroAmerica
Sud America Asia Europa Oceania
Remocion de Vegetacion Sobreexplotacion
Sobrepastoreo Actividades Agricolas
Industrial y Bioindustrial
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Termósfera
Mesosfera
Capa de ozono
Estratosfera
Troposfera
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
El ciclo del nitrógeno
Productos
Fertilizantes GanadoPlantas
MOdel suelo
Fuego
Partículasde suelo
Lixiviación
Lluviaácida
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Aspectos importantes sobre el ciclo del nitrógeno...
• El N proviene de la atmósfera, no de material rocoso, como otros nutrimentos
• Ciclos de C, P y S >muy asociados con el ciclo de N
• Sustentabilidad:
• entradas de N = salidas de N (o sea, sin pérdida neta de N del sistema)
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Entradas de N en el sistema
• Fijación de N2
• Depósito húmedo (NH3 y NxO disueltos en agua de lluvia)
• Depósito seco (NH4+ y NO3
- absorbidos por vegetación y suelo o por caída gravitacional de partículas en aerosol)
• Adición de materia orgánica en excretas animales y residuos vegetales
• Fertilizantes
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Salidas de N en el sistema
• Cultivos: animales y vegetales
• Lixiviación
• Pérdidas gaseosas– Volatilización de NH3
– Nitrificación / desnitrificación de NxO
• Erosión y escurrimiento
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Son suficientes estas entradas para una agricultura sustentable?
• Cereales (maíz, sorgo), al menos 50-100 kg. N/ha/año
• Pastos: casi no se utiliza, pero la producción tiende a bajar. Si se usa, es 100 kg. N/ha/año
• Por tanto, actualmente:• NO HAY SUSTENTABILIDAD
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
¿Porqué?
• Fijación de N2: no se explota! No hay leguminosas aún en potreros!
• Mucha pérdida en excreta animal (NH3)
• Depósitos atmosféricos: muy pocos, entre 5 y 10 kg. N/ha/año, en los mejores casos
• Suelos delgados, erosión vertical y lixiviación!
• Por lo tanto, se requieren fertilizantes!
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Más fertilizante: Más Alimento, pero más polución también
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991
(mill
ones
de
ton
met
ricas
)
AfricaAsiaSur y Centro AmericaEuropaNorteamericaOceaniaMundo
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Con prácticas futuras, aún es poco probable lograrlo, ¿porqué?• No se da tiempo al suelo para recuperar -
time is money, you know!
• Dependiendo del cultivo/sistema, se utiliza mucho N del sistema (carne=10%; leche=25%; cereales=hasta 70%)
• Más motivados por factore$ económico$$ que por sustentabilidad!!
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Para ésto, se requiere:
• Optimizar las entradas, es decir, favorecer la fijación de N2 y balancear descomposición de materia orgánica
• Minimizar pérdidas, o sea, reducir pérdidas como volatilización de NH3 y lixiviación de NO3
-
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
¿Cual es la cuestion entonces?
• Sabemos que hacer...• Pero no es rentable!!• Ya lo decía Virgilio (36-29 AC, más de 2000
años!!) en su poema de cuatro tomos Georgianos (el Arte de la Agricultura):
• “...PARA PREVENIR LA PÉRDIDA DE LA FERTILIDAD DEL SUELO, ROTAR CULTIVOS, DEJAR BARBECHO Y SEMBRAR LEGUMINOSAS...”
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Términos importantes en el ciclo de nitrógeno:
• Fijación biológica de N2: conversión de gas N2 a formas de N orgánico
• Inmovilización: absorción de N inorgánico y conversión a N orgánico
• Mineralización: conversión de N orgánico a N inorgánico por microbios del suelo
• Amonificación: conversión de N orgánico a NH4
+
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Más términos...
• Nitrificación: conversión de NH4+ a NO3
-
• Desnitrificación: conversión de NO3 - a N2
• Fuego: conversión de N orgánico a gas N2
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
¿Qué es el N en la materia orgánica del suelo y de que se compone?
• 20-50 % amino ácidos/proteínas
• 5-10 % como amino azucares
• 1 % como ácidos nucleicos
• 50 % desconocido (probablemente productos de metabolismo microbial en mayoría, p.e. algo de lignina)
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Papel de microorganismos
• La mayoría de las transformaciones del N en el suelo son llevadas a cabo por microorganismos.
• Los microbios controlan el ciclo de N, excepto reacciones químicas y físicas
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Papel de microorganismos:transferencia de Energía y
nutrimentosSOL
Plantas productorasAnimalesconsumidores
Reductores
O2
CO2
NN, P, Ca, S, etc
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Reacciones físicas y químicas...
• Fijación de NH4 (carga +va) por partículas de arcilla (carga -va),
• Lixiviación de NO3 -
• Fuego, causado por relámpagos
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
¿Dónde esta todo el N del mundo?
• Estadísticas de N global
• Atmósfera(*)• Océano• Suelos• Plantas y animales
• Contenido de N (x 1016 kg)
386
2.3
0.02
0.05
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
¿Dónde esta todo el N en el suelo?
• Componente suelo-planta-animal
• Biomasa vegetal
• Biomasa animal
• Hojarasca
• Mat. Org. del suelo (*)
• Biomasa del suelo (microbial y mesofauna)
• NH4+ fijado
• NH4+ y NO3
-solubles
• % en cada compartimento
3.5
0.06
0.6
90
0.15
4.8
0.3
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Efecto de tipo de suelo sobre el contenido de N orgánico del suelo
• Tipo de suelo
• Turba (histosol)• Bosque pino (podzol)• Bosque deciduo
(cambisol/suelo café)• Bosque tropical
(oxisol)
• % de N de suelo como N orgánico
99
90
90
90
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Tiempo de residencia del suelo
• El tiempo de residencia para el N en el suelo ha sido estimado en 175 años!
• Puede ser de 2-3 semanas, o hasta de 1000 años, dependiendo de la fracción en que se encuentre.
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
N como nutrimento para las plantas
• Forma principal: nitrato (arroz: NH4+)
• Enzimas: nitrato reductasa y nitrito reductasa• Amonio: forma preferida por arboles y microbios• Absorción de N: regulado por suministro y
demanda• Plantas: no acumulan N• 75% N absorbido: removido por cultivo
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
% de N removido por algunos cultivos
Soya
Maíz
TrigoArroz
Residuos de cosecha
Removido
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Cantidad (kg/ha) de nutrientes removidos en la cosecha de
diferentes cultivosNutriente removido en la cosecha (kg/ha)Cultivo
N P K
Maíz para grano 112 8 28
Maíz para ensilar 157 39 130
Alfalfa 224 29 186
Heno de pasto 179 22 140
Soya 168 20 52
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Curva típica de eficiencia de uso de N para cereales
Pro
du
cció
n
Fertilizante
Incremento enrendimiento
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Curva típica de eficiencia de uso de N para cereales (2)
Fertilizante
Efi
cien
cia
de u
tili
zaci
ónde
l fer
tili
zant
e (%
)
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Pérdidas de N
• N es el nutrimento mas móvil en el suelo
• Al menos 30 % de todo el fertilizante se pierde
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Amonificación bacterial
• Si N disponible > N requerido por los microbios, el exceso es excretado como NH4
+ al suelo (p.e. al degradar residuos con C:N bajo como nódulos que son ricos en N)
• En suelos pH>7, el NH4+ (ion en solución)
es inestable y cambia a NH3 (gas), que puede perderse vía volatilización
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Nitrificación
• Reacción aeróbica conducida por bacterias autotróficas que convierten amonio (NH4
+) a nitrato (NO3
-).
• Las tasas máximas de nitrificación ocurren a pH neutro y altas temperaturas (factores que favorecen las bacterias involucradas en este proceso - Nitrosomonas y Nitrobacter
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Nitrificación: el proceso
NH4
NO2
NO3
Amonificación
Nitrificación
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Desnitrificación bacterial
• Reducción microbial de NO3 - a N2O o N2
• e.g. Pseudomonas
• Utiliza NO3 - en lugar de O2 como aceptor
terminal de electrones
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Condiciones que favorecen la desnitrificación:
• Condiciones anaeróbicas (inundación)
• Uso de fertilizantes
• Altas temperaturas
• Suelo pH neutro
• Alto contenido de materia orgánica
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Consecuencias...
• Resulta en contaminación ambiental al destruir la capa de ozono
• También contribuye al calentamiento global (óxidos nitrosos; aunque de efecto menor)
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Calentamiento por gases de invernadero
Metano19%
Otros Halocarbonados
5% CFC-126%
Oxido Nitroso 6%
Dioxido de Carbono
64%
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Temperaturas en Superficie han aumentado en el siglo pasado
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
N2O
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Volatilización de amoniaco
• Proceso químico que convierte el ion amonio (NH4
+) a amoniaco (NH3), que es acelerado por el viento, alto pH del suelo (>7) y altas temperaturas
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Volatilización de amoniaco (2)
• Ocurre en altas tasas en suelos áridos y calcáreos
• También ocurre en suelos con baja CIC (e.g. suelos arenosos) pues el NH4
+ no es atrapado firmemente
• Prevalece en suelos con aplicaciones de excretas de granja o urea (el olor a NH3 proveniente de gallinaza, por ejemplo)
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Lixiviación
• Esto ocurre principalmente como NO3 -(pues es
adsorbido débilmente al suelo)
• Se acelera bajo adiciones altas de fertilizante NO3 -
(suministro> demanda)
• El NH4+ solo es lixiviado en suelos arenosos (en los
demás, es firmemente atrapado en/sobre la fase de intercambio)
• La lixiviación requiere altas precipitaciones para mover NO3
- lejos de la zona radicular
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Niveles de NOx aún son un problema en Europa y Norte América
30,000
35,000
40,000
45,000
50,000
55,000
60,000
1980 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
(000
tons
met
ricas
)
NOx SO2
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Escurrimiento y erosión
• Escurrimiento - sucede cuando hay alta precipitación, compactación del suelo y no hay cobertura sobre el suelo
• Erosión - el viento y/o el agua acarrean el suelo a otro lugar
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Fijación Biológica de Nitrógeno
• Fijación de gas N2 a amoniaco (NH3)
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Organismos fijadores de Nitrógeno
• Bacteria
• Algas azul-verde (cyanobacteria)
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Fuente de Carbono (energía) para la fijación de nitrógeno
• Heterotróficas (requieren asimilar C orgánico pre-formado) e.g. las bacterias, Rhizobium
• Autotróficas (hacen su propio C por medio de la fijación de CO2) en fotosíntesis
• e.g. algas azul-verdes, Anabaena
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Asociaciones para la fijación de Nitrógeno
• En vida libre (es decir, fijan N2 por si mismas) e.g. las bacterias, Azospirillum (30 % de todo el N2 fijado en el planeta)
• Simbiótica e.g. bacteria-planta (Rhizobium y soya) (70 % de todo el N2 fijado en el mundo)
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Resumen de las asociaciones en la fijación de nitrógeno
En vidalibre
AsociaciónSimbiosisSistema defijación de N2
Fuente deenergíaC orgánico
Estimacióndel N fijadoKg//ha/año
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Resumen de las asociaciones en la fijación de nitrógeno (2)
• Simbiosis - dos organismos conviven juntos (bacterias dentro de raíces)- el C proviene de la planta anfitriona
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Resumen de las asociaciones en la fijación de nitrógeno (3)
• Asociación - dos organismos vagamente asociados (bacterias no en raíces, sólo en la rhizosfera en torno a la raíz)- el C proviene de la planta anfitriona
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Resumen de las asociaciones en la fijación de nitrógeno (4)
• En vida libre - no asociadas con otro organismo y ya sea que hacen su propio C, o lo obtienen de material vegetal muerto
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Como se forma un nódulo en una relación simbiótica entre una leguminosa y las
bacterias de RhizobiumFORMACION DE UN NODULO
Movimiento hacia la raíz ymultiplicación en la rizosfera
Rhizobium infectado
texto
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Tipos de bacterias
• Rhizobium
• Bradyrhizobium
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
El tipo de bacteria es muy específico para el tipo de planta
• Especies de plantas• Frijol, chícharo, trébol
• Alfalfa• Soja
• Lupino• Maní
• Especies de bacterias
Rhizobium leguminosarum
R. meliloti
Bradyrhizobium japonicum
B. lupinus
B. arachis
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Porque diferentes géneros...
• Rhizobium - de rápido crecimiento en medios de cultivo de laboratorio
• Bradyrhizobium - de lento crecimiento en medios de laboratorio
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Características de crecimiento bacteriano en cultivos de laboratorio
Rhizobium Bradyrhizobium
Forma Baston gram - Baston gram -
Crecimiento Rapido Lento
Acido/alkali Acido Alkali
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Donde se forman los nódulos?
• En los pelos radicales e.g. trébol
• En las uniones de las raíces laterales e.g. Maní (Arachis)
• En la base del tallo e.g. arboles de Sesbania
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Algo para tomar en cuenta...
• Los nódulos se forman únicamente en suelos pobres en nitrógeno
• Por lo tanto, INDEFECTIBLEMENTE
• los fertilizantes N reducen la fijación de N2 y la formación de nódulos
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Puntos importantes sobre la estructura de los nódulos
• La corteza previene la difusión (al interior) de O2 (esto inhibiría las enzimas nitrogenasas)
• Tiene un buen suministro vascular para llevarse el N e importar C
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Otro punto importante: No todos los nódulos pueden fijar nitrógeno!
• Nódulos Efectivos - aquel que fija mucho N (son simbióticos)
• Nódulos Inefectivos - fijan poco o nada de N (se les podría llamar parasíticos)
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Algunas cifras sobre fijación de N2
Especies tolerantes asuelos acidos
Tasa de fijacion(kg N2/ha/año)
Cacahuate 124Cowpea 198
Tolerancia acidamoderada
Soya 103Frijol 210
Moderadamentesensible
Lotus corniculatus 120Altamente sensibleLeucaena latisiliqua 277
L. leucocephala 70Trebol 150
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Absorción de nitrógeno y componentes del rendimiento para TRIGO. A large number of ear-bearing shoots and grains per ear are initiated and are later reduced in accordance with the growing conditions to sustainable numbers.
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
nitrate la concentración en la savia exprimida fuera del vástago de plantas. La cantidad de nitrógeno tomada por una cosecha depende de las condiciones cada vez mayor del campo particular y varía según las condiciones cada vez mayor del año (entre las líneas azules). La mineralización del nitrógeno de la materia orgánica de suelo también varía anualmente (entre las líneas rojas). Por lo tanto, el índice ' correcto ' del uso del fertilizante del nitrógeno para la misma cosecha en el mismo campo (flechas amarillas) será diferente a partir de año al año y puede necesitar el ajuste durante la estación de crecimiento.
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Conclusiones
• El suelo...– Más importante de lo que parece!!– Características----> plantas/cultivos/pastos– Biomasa microbial---->actividad “invisible”
• Procesos importantes:– Ciclo de nutrimentos (N, el más móvil)– Estrategias:
• Minimizar pérdidas
• maximizar “entradas” del mismo sistema
Ing
. M
AR
ISA
PIN
AC
OLI
3º. IPA FERTILIDAD 2006
Conclusiones (II)
• Más énfasis en tecnología de procesos– e.g. Cadenas tróficas, regeneración de
vegetación, ciclo de nutrimentos, energía y agua, fijación de N.
• Menos en tecnología de insumos– e.g. Fertilizantes, hormonas, aditivos,
suplementos, riego, etc.
top related