CAPÍTULO 1. CARACTERIZACION DE LOS FERTILIZANTES Y SU CALIDAD AGRONÓMICA

Mónica B. Rodríguez y Martín Torres Duggan

EL BALANCE DE NUTRIENTES DEL SISTEMA SUELO-PLANTA Y LAS NECESIDADES DE SUPLEMENTACIÓN

El crecimiento de la demanda de fertilizantes de las últimas décadas estimuló su producción local. Así, a las plantas de fertilizantes líquidos (soluciones nitrogenadas y azufradas) instaladas fundamentalmente en la década del 90, le siguieron importantes inversiones en la producción local de fertilizantes nitrogenados, fosfatados y azufrados. De acuerdo con García & Darwich (2009), la capacidad local de producción de fertilizantes representa: 1,1 Mt de urea granulada (Bahía Blanca), 0.18 Mt de urea perlada, 0.28 Mt de UAN (solución de urea y nitrato de amonio) y 0.084.Mt de tiosulfato de amonio (Campana), 0.443 Mt de superfosfato simple (SPS) (Santa Fe y Buenos Aires), además de numerosos productores de minerales, principalmente yeso, distribuidos en todo el país.

Los fertilizantes constituyen tecnologías de gran importancia en agro-ecosistemas modernos y el conocimiento de sus propiedades resulta una herramienta importante para optimizar su manejo en los sistemas agrícolas. El objetivo del presente capítulo es presentar las principales propiedades de los fertilizantes, desde una perspectiva agronómica y con énfasis en cultivos extensivos de granos realizados en la Región Pampeana de Argentina.

CRITERIOS DE CLASIFICACION DE LOS FERTILIZANTES

La legislación vigente en la Argentina define a los fertilizantes de la siguiente manera “Se considera fertilizante a todo producto que incorporado al suelo o aplicado a los vegetales o sus partes, tenga la capacidad de suministrar en forma directa o indirecta sustancias requeridas por aquellos para su nutrición, estimular su crecimiento, aumentar su productividad o mejorar la calidad de la producción” (Ley N° 20466/73, Art. 3)

El incremento en el uso de los fertilizantes ha derivado en una importante expansión del mercado que se refleja en variedad de fuentes de nutrientes y formas de presentación (Melgar, 2005; García & Darwich, 2009). Existen varios criterios de clasificación de fertilizantes:

a) origen b) composición química c) presentación física

a) El criterio de clasificación de fertilizantes según su origen distingue:

Productos de origen natural (e.g. obtenidos de recursos geológico-mineros) Productos obtenidos sintéticamente en plantas de fertilizantes (e.g. urea, fosfatos de

amonio, superfosfatos, etc.).

b) En base a la composición química, Gowariker et al. (2009), propuso la siguiente clasificación:

Fertilizantes orgánicos o abonos: Los fertilizantes de naturaleza orgánica se denominan en general abonos. Incluye diversos compuestos orgánicos como estiércoles, residuos derivados de diferentes industrias, productos estabilizados como compost, etc. En este grupo, se encuentran los residuos provenientes de la producción de plantas y animales, los residuos agroindustriales y los urbanos. Constituyen una fuente importante de nutrientes para las plantas además poseer un rol como mejoradores de las propiedades físicas del suelo. Todos ellos comparten ventajas derivadas de su alto contenido de materia orgánica que, como es sabido, posee efectos favorables sobre la capacidad de intercambio catiónico, retención de agua, buffer térmico, disponibilidad de nutrientes, reducción de la actividad del aluminio, mejoramiento de la estructura del suelo, entre otros (Gowariker et al. 2009).

En comparación con los fertilizantes producidos sintéticamente, el aporte de nutrientes de los abonos orgánicos es muy bajo y desbalanceado. Así, por ejemplo, en el estiércol, el aporte de fósforo es muy elevado respecto del nitrógeno mientras que el de potasio es bajo. Además, los nutrientes se encuentran mayormente en formas orgánicas que deben transformarse en inorgánicas para estar disponibles para las plantas.

En este contexto es preciso diferenciar el caso de la urea, que siendo un compuesto orgánico, su origen corresponde a un proceso de síntesis química. Ademàs su concentración en nutrientes (nitrògeno) es alta (46 %) representando una diferencia con los fertilizantes de origen orgánico.

En los últimos años, se han difundido algunos fertilizantes orgánicos de composición química poco definida cuyo destino es fundamentalmente su aplicación en cultivos intensivos de altos requerimientos Entre ellos se encuentran los ácidos húmicos y fúlvicos que se extraen de la materia orgánica humificada (estiércol, turba, etc.). Estos fertilizantes orgánicos se pueden aplicar directamente al suelo, a través del riego (i.e. fertirriego) o vía foliar. Existen en el mercado diversas formulaciones comerciales que incluyen además de los ácidos orgánicos, otros componentes como microelementos, aminoácidos, etc. En Argentina, el uso de fertilizantes orgánicos en la agricultura extensiva está escasamente difundido a diferencia de otras regiones como EEUU y Europa.

Fertilizantes sintéticos conteniendo compuestos inorgánicos u orgánicos:

Es esta categoría se incluyen la mayor parte de los fertilizantes comerciales utilizados a gran escala (e.g. urea, fosfatos de amonio, superfosfatos, etc.). Son sustancias inorgánicas u orgánicas obtenidas a partir de síntesis o bien de recursos geológico-mineros (origen natural). La mayoría son sales solubles inorgánicas que aportan uno o más nutrientes esenciales.

Los fertilizantes constituidos por una sola sustancia química, se denominan simples

como por ejemplo: urea (46 % N), fosfato diamónico (18 % N y 46 % P2O5), cloruro de potasio (60 % K2O), entre otros. También se incluyen en este grupo compuestos y elementos de origen mineral que se utilizan en la agricultura tales como: nitratos, fosfatos, potasio, azufre elemental, yeso, carbonatos, dolomita, boratos, nitratos, zeolitas, bentonitas, vermiculitas, etc.

d) Según su presentación física los fertilizantes pueden ser clasificados en-sólidos -líquidos -gaseosos.

La presentación gaseosa como el amoníaco anhidro no ha sido adoptada masivamente en la Argentina, pero constituye una forma muy utilizada en EE.UU. Las Figuras 1 A y 1 B muestran imágenes de distintos tipos de presentación física de fertilizantes.

Figuras 1 A y 1 B: Fertilizantes sólidos almacenados en galpones a granel (A) y fertilizantes líquidos almacenados en tanques (B)

La mayor parte de los fertilizantes utilizados en la Argentina se presentan como sólidos granulados (Melgar & Torres Duggan, 2005) aunque en los últimos años los

1 A 1 B

fertilizantes líquidos se difundieron considerablemente (Melgar, 2009).

Bioestimulantes

Los bioestimulantes son un amplio y diverso grupo de compuestos, también mal denominados biofertilizantes. Contienen organismos viables que influyen en la nutrición vegetal o ejercen una acción promotora del crecimiento. A su vez, se subdividen en biológicos simbióticos y biológicos asimbióticos.

Biológicos simbióticos: Los más difundidos y sobre los que se dispone de mayores antecedentes experimentales son aquellos que aportan bacterias simbiontes fijadoras de nitrógeno (e.g. Rhizobium sp.) a los cultivos de leguminosas. Estos productos se denominan “inoculantes”. En los últimos años se han difundido algunos productos que además de aportar rizobios, generan otros efectos estimulantes y promotores del crecimiento de los cultivos, muchas veces a través de efectos rizosféricos. Algunos de los efectos son control de patógenos (funguicidas), preservación de la supervivencia de las bacterias fijadoras potenciando su eficacia (agentes osmoprotectores y aceites antioxidantes) y mejoramiento de la nodulación. También se le atribuyen efectos sobre otros procesos asociados como germinación, implantación y crecimiento inicial de las plántulas, aumento de la longitud de las raíces, etc. Biológicos asimbióticos: Se incluyen en este grupo a los organismos que ejercen su acción sin asociarse a otro organismo vivo. El ejemplo más representativo de este grupo es el constituido por fertilizantes desarrollados a base de Azospirillum sp. y otros productos que promueven el crecimiento y la productividad de cultivos. Actualmente existen formulaciones comerciales que se aplican a las semillas (tratamientos de semilla). .A los inoculantes, muy difundidos para soja y a las formulaciones conteniendo bacterias del género Azospirillum, se ha sumado en los últimos años el desarrollo y comercialización de productos que contienen otros organismos promotores del crecimiento (PGPR o “Plant Growth Promoting Rhizobacteria”) como aquellos con bacterias “solubilizadoras de fósforo” de diferentes géneros (e.g. Pseudomonas, Bacillus, etc.). Estas bacterias generan efectos estimulantes y/o promotores del crecimiento vegetal. Los biofertilizantes también pueden contener actinomicetes y hongos (Gowariker et al., 2009).

Fertilizantes de eficiencia mejorada o FEM (Enhanced efficiency fertilizers)

Recientemente la AAPFCO (Association of American Plant Food Control Officials) adoptó la expresión “Enhanced efficiency fertilizers” (fertilizantes de eficiencia mejorada) para caracterizar productos que pueden minimizar el potencial de pérdidas de nutrientes al ambiente, comparado con fertilizantes solubles tomados como referencia. Esta denominación tuvo gran aceptación internacional (Chien et al. 2009). Los fertilizantes de eficiencia mejorada (FEM) incluyen:

-Fertilizantes de liberación lenta (e.g. ureas condensadas). -Fertilizantes de liberación controlada (e.g. urea recubiertas con S o con polímeros).-Fertilizantes estabilizados (e.g. con inhibidores de nitrificación o de la ureasa).

La conveniencia de uso de los fertilizantes nitrogenados de liberación lenta y controlada debe ser analizada en el marco de las probabilidades de ocurrencia de pérdidas de N que justifiquen su utilización. En general su precio por unidad de N es mayor, y por ello se deben analizar tanto los aspectos agronómicos (e.g. pérdidas potenciales de N por diferentes mecanismos) y económicos (e.g. precio por unidad de N comparado con fertilizantes convencionales).

Si bien el término FEM se refiere en general a los fertilizantes nitrogenados, también se aplica a otro tipo de fuentes. Así, Blair (2010) define como “Sulfur enhanced fertilizers” (fertilizantes azufrados de eficiencia mejorada) a los nuevos desarrollos en fertilizantes complejos (e.g. fuentes de NPS) que incluyen combinaciones de diferentes formas químicas de S, generalmente sulfatos y formas reactivas de azufre elemental dentro de la matriz de los gránulos (e.g. azufre elemental micronizado). Este tipo de fuentes se están difundiendo en diferentes países del Mundo, incluido Argentina (Torres Duggan et al. 2010, Torres Duggan y Rodríguez, 2011). Dentro de los fertilizantes fosfatados, se han desarrollado en los últimos años algunas fuentes que utilizan tecnología de polímeros (“coatings”) que reducirían la capacidad de fijación de fosfatos de los suelos, sobre todo en suelos ácidos y/o calcáreos.

FERTILIZANTES SOLIDOS Los fertilizantes sólidos pueden clasificarse en

a) fertilizantes simples b) mezclas físicas (blends) c) fertilizantes complejos.

a) Fertilizantes sólidos simples

Los productos que presentan un solo elemento esencial (nutriente) son denominados monoelemento tales como la urea (46 % N). Aquellos que poseen dos elementos esenciales se consideran como “binarios” como por ejemplo el fosfato diamónico (18 % N y 20 % P). Los fertilizantes sólidos poseen características particulares que los identifican y condicionan su uso. El conocimiento de dichas características es fundamental para el manejo adecuado de estos productos, razón por la cual tal información debe ser provista por el fabricante o distribuidor de una forma clara y accesible. Las propiedades que permiten caracterizar a los fertilizantes simples son:

Propiedades químicas Propiedades físicas

Grado y grado equivalentePurezaÍndice de acidezÍndice salino

Tamaño de partícula (granulometría)SolubilidadHigroscopicidad Tendencia al “caking”(endurecimiento)Dureza del gránulo

Grado y Grado equivalente

El grado se define como el porcentaje en peso de los elementos de los componentes primarios (N-P-K en ese orden) del fertilizante. Los elementos secundarios se indican a continuación. Sin embargo, por tradición y costumbre es más utilizado el “grado equivalente”, en el cual el P y el K están expresados como P205 y K20.

Tabla 2. Grados equivalentes de los fertilizantes sólidos más difundidos.

Producto Grado equivalenteUrea 46-0-0Nitrato de amonio 32,34-0-0Nitrato de amonio calcáreo (CAN) 27-0-0Sulfato de amonio 21-0-0 (21 % S)Sulfonitrato de amonio 26-0-0 (12 % S)Fosfato diamónico (DAP) 18-46-0Fosfato monoamónico (MAP) 11-52-0Roca fosfórica 0-29-0Superfosfato simple (SPS) 0-21-0Superfosfato triple (SPT) 0-46-0Cloruro de potasio 0-0-60Nitrato de potasio 13-0-44Sulfato de potasio 0-0-50 (18 % S)Sulfato de potasio y magnesio (SULPOMAG)

0- 0-22 (22 % S; 11 % Mg)

Azufre elemental (Sº) 80-90 % SSulfato de calcio dihidratado (Yeso agrícola)

17 % S , 22 % Ca

Pureza

La pureza es un atributo importante en minerales de uso agrícola. En estos materiales, la variabilidad en la pureza mineralógica determina cambios en los contenidos de nutrientes, que son menos frecuentes en fertilizantes de síntesis. Relevamientos realizados en la Argentina por Ponce y Torres Duggan (2005) sobre muestras de yeso ofrecidas en el mercado local, indican una considerable variabilidad en su pureza y contenido de S (Tabla3).

Tabla 3. Pureza y contenido de S en muestras de yeso. Adaptado de Ponce & Torres Duggan (2005)

Origen CaSO4. 2H2O % S %Catamarca 85.3 15.8Entre Ríos 73.9 13.7Mendoza 91.3 16.9

En los últimos años se han realizado avances en la definición de criterios de calidad de algunos minerales, sobre todo yeso y carbonatos. Actualmente, se dispone de normas IRAM que pueden ser utilizadas como referencia (Ponce y Torres Duggan, 2005; Ponce y Gambaudo, 2005). Para las rocas fosfóricas, no se dispone de standares de calidad, posiblemente debido a que esta fuente no está difundida en

Argentina.

Índice de acidez

Es el número de partes en peso de carbonato de calcio necesarias para neutralizar la acidez contenida en 100 partes en peso del fertilizante. En la Figura 2 se presentan los índices de acidez de los principales fertilizantes nitrogenados por 100 kg de producto y por kg de N.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Amoníacoanhidro

Sulfato deamonio

Urea Sulfonitratode amonio

Nitrato deamonio

UAN

IA (k

g C

aCO

3 po

r cad

a 10

0 kg

de

ferti

lizan

te)

Figura 2: Indices de acidez (IA) de los principales fertilizantes nitrogenados (expresados en kg de CaCO3 por cada 100 kg de fertilizante).

Si se consideran los kg de CaCO3 que neutralizan 1 kg de N del fertilizante nitrogenado, por ejemplo, se obtiene el valor de 3,5 kg. Este valor es utilizado por la industria como una constante para todos los fertilizantes, a pesar de que la incidencia de la aplicación de los fertilizantes nitrogenados sobre el pH del suelo depende de varios factores que a veces interactúan entre sí. Entre los más importantes se mencionan, además del efecto rizosférico, el ión acompañante del N, el tipo de cultivo fertilizado (mono o dicotiledónea) y dosis de producto aplicados (Tabla 4).

Tabla 4. Acidez teórica que producen los fertilizantes aplicados a diferentes cultivos (adaptado de Wallace, 1994).

Cultivo Rend(kg ha-1)

AnionesS+Cl+P+Si

equiv de CaCO3

CationesK+Ca+Mg+Na

equiv de CaCO3Acidez neta

(C-A)

Monocotiledónea 4000 106 177 71

Monocotiledónea 6000 159 329 170Dicotiledónea 6000 126 616 490Dicotiledónea 4000 114 288 174

La acidez neta que se produce en el suelo tiende a ser mayor cuando se cultivan dicotiledóneas respecto de las monocotiledóneas. Las dicotiledóneas absorben mayor proporción de cationes y deben liberar protones para mantener el equilibrio electrónico, acidificando el suelo. Este efecto se ve aumentado cuando las dosis de fertilización se incrementan. Rodríguez et al. (1999) observaron en condiciones de campo que la aplicación de sulfato de amonio al maíz redujo el pH significativamente respecto de los tratamientos testigo y nitrato de amonio calcáreo (5,6 vs 6,.2).

Índice Salino

Es el incremento en presión osmótica, producido por un peso igual de fertilizante relativo al nitrato de sodio (indice salino=100). En la Tabla 4 se presentan los índices salinos de los principales fertilizantes.

Tabla 5. Indices salinos correspondientes a los fertilizantes simples más difundidos. Tomado de Fertilizer Manual (1998) y Mortvedt et al. (1999)

Fertilizante Índice salinoFosfato monoamónico 30Fosfato diamónico 34Sulfato de magnesio 44Sulfato de potasio 46Amoníaco anhidro 47Nitrato de calcio 53Sulfato de amonio 69Nitrato de potasio 74Urea 75Nitrato de amonio 105Cloruro de potasio 116

Esta característica debe ser tenida en cuenta cuando el fertilizante es aplicado a la siembra en contacto con la semilla, ya que pueden provocarse aumentos importantes de la presión osmótica en la zona cercana a la semilla determinando problemas en la germinación. Sin embargo, es importante considerar que en los procesos de fitotoxicidad generada por el contacto de las semillas con el fertilizante intervienen diversos factores vinculados con el cultivo (e.g. distanciamiento entre hileras, sensibilidad de las semillas, etc.), del ambiente edáfico (e.g. MO, textura, humedad, etc.) y del fertilizante (e.g. generación de amoníaco, índice salino, etc.) (Ciampitti et al. 2006).

Tamaño de partícula (granulometría)

Las dos formas más comunes de presentación de los fertilizantes sólidos son granulados y cristalinos. Estos últimos, también se denominan fertilizantes cristalino-solubles o hidro-solubles siendo utilizados principalmente en cultivos intensivos por su elevada pureza y solubilidad en agua (fertirrigación).

La legislación vigente en la Argentina establece los siguientes requisitos para los fertilizantes granulados: “todas las mezclas físicas granuladas y los fertilizantes complejos (ternarios o binarios) que ingresen o se comercialicen en el país, deberán cumplir con los siguientes parámetros de calidad física: el ochenta por ciento (80%) de la misma queda retenida en tres tamices consecutivos (Norma ASTM). No sobrepasar el dos por ciento (2%) de polvo (no retenido en malla ASTM 20) y como máximo el uno coma cinco por ciento (1.5%) retenido en malla ASTM 4” (Resolución N°273/95, artículo primero). Las mallas ASTM 20 y ASTM 4 corresponden a tamaños de abertura de 0,841 y 4,7 mm, respectivamente. Así, por ejemplo, un producto que cumpla con las tolerancias de polvo y partículas más grandes, presentará proporciones variables de tamaño de partícula, pero dentro del rango de 1 a 4 mm (Torres Duggan, 2007).

En los últimos años se difundieron en la Argentina algunos minerales pelleteados como yesos, carbonatos y en algunas fuentes que contienen azufre elemental. En la literatura especializada en fertilizantes, el proceso de pelleteado también se lo denomina granulación. La granulación o pelleteado es el proceso de conversión de fertilizantes con tamaño de partículas pequeñas (e.g. <0,8-1 mm) a gránulos cuyo diámetro varia entre 1 a 5 mm (Gowariker et al. 2009). En el caso de los yesos, la normativa vigente definió las siguientes formas de presentación de yeso, que pueden extenderse a otros agro-minerales.

-Sólido-granulado-Pelleteado -Polvo

La forma de presentación como sólido-granulado se aplica a los minerales que luego de la extracción del recurso (yacimiento o manifestación) son triturados, zarandeados y tamañados a un determinado rango de granulometría (e.g.1a 4 mm). La presentación en forma granulada o pelleteada, corresponde a los productos resultantes de la aglomeración o granulación de materiales finos obteniendo gránulos esféricos. Para este proceso se utilizan diferentes equipos (e.g. disco pelletizador, tambor aglomerador, etc.). En el proceso se utiliza aglomerantes (lignosulfonato de sodio, carboximetilcelulosa, etc.). La cantidad de aglomerante representa un aspecto muy relevante del proceso de pelleteado, ya que cantidades insuficientes de ligante pueden determinar gránulos con baja dureza. Una baja dureza y resistencia a la rotura puede generar aumentos excesivos en la cantidad de polvo, aspecto poco deseable tanto para la elaboración de mezclas físicas como para el manipuleo y/o aplicación a campo. La presentación en polvo corresponde a partículas finas, en general menor de 0,8-1 mm. La principal ventaja del yeso pelleteado se vincularía con su mejor comportamiento físico durante el procesamiento, distribución y aplicación. El yeso en polvo, en general, es utilizado en corrección de suelos sódicos (enmienda) (Ponce y Torres Duggan, 2005).

Si bien en el mercado en general se comercializan fuentes con rangos

granulométricos entre 2-4 mm, puede haber algunas diferencias entre fertilizantes y/o lotes de producto. Estas diferencias pueden tener implicancias para la formulación (e.g. en confección de mezclas físicas a pedido) y/o para el manipuleo y aplicación a campo (e.g. exceso de polvo). Por ello, el análisis de la granulometría puede ser útil para evaluar la calidad de fertilizantes granulados. En la Tabla 6 se presentan los porcentajes de partículas retenidas en diferentes tamices para los fertilizantes de uso frecuente.

Tabla 6. Distribución granulométrica de algunos fertilizantes sólidos de uso frecuente.

DiámetroRetenido acumulado (%)

Urea perlada

Urea granulada

PDA PMA

+6 (3,35 mm) <1 0-1 4-18 5-20+8 4-10 30-85 20-60 40-75+9 68-82 69-90+10 78-93 80-97+12 40-50 85-100+14 97-100 98-100+16 80-90 100+20 (0,84 mm) 97-100 100

La urea, por su gran difusión en la agricultura mundial y local, merece una aclaración especial. En el mercado se comercializan dos formas: granulada y perlada. La urea granulada presenta partículas esféricas, más duras y más grandes que la urea perlada. Esta última no es apropiada para la preparación de mezclas físicas ya que debido a su menor dureza, tiende a formar más polvo que la urea granulada durante el transporte, manipuleo y/o aplicación.

Solubilidad y reactividad

La solubilidad en agua se define como la cantidad en gramos de producto que se disuelven en 100 g de agua a una determinada temperatura. La solubilidad en agua de los fertilizantes es un atributo especialmente relevante en fuentes utilizadas en cultivos intensivos. En estos cultivos se utilizan fuentes hidro-solubles o cristalino-solubles, fundamentalmente cuando los fertilizantes se aplican a través del fertirriego. Los fertilizantes hidro-solubles se caracterizan por presentar mayor solubilidad y pureza comparados con los fertilizantes homónimos granulados. Es decir el fosfato monoamónico (MAP) grado cristalino (fertigation grade) es mucho maá soluble y puro que el MAP granulado, y de hecho eso se puede inferir teniendo en cuenta que los contenidos de nutrientes de las formas cristalino-solubles son más elevados que los granulados convencionales utilizados en la agricultura extensiva (Fernandez & Torres Duggan, 2008).

En cultivos extensivos, el panorama es completamente diferente. En general la forma dominante de aplicación es al suelo, donde la solubilidad en agua de los fertilizantes y la disolución-incorporación en el suelo, garantizan, en términos

generales, una adecuada efectividad agronómica..Desde el punto de vista de los fertilizantes y minerales agrícolas, se considera que un fertilizante es soluble cuando presenta una solubilidad superior o similar que el yeso (Gowariker et al. 2009). Asimismo, dentro de los fertilizantes considerados como muy poco solubles en agua o insolubles (e.g. azufre elemental, roca fosfórica, dolomita, óxidos, etc.) se utiliza frecuentemente el término reactividad más que el de solubilidad. La reactividad se refiere a la capacidad que poseen los fertilizantes muy poco solubles o insolubles en agua para reaccionar en el suelo y proveer nutrientes biodisponibles. La reactividad se incrementa con el aumento del área superficial expuesta, que es mayor cuanto menor es el tamaño de partícula del fertilizante).

En la Figura 4 se presentan los valores de solubilidad correspondientes a los fertilizantes más difundidos.

Figura 4. Valores de solubilidad en función de la temperatura para la Urea, PDA (fosfato diamónico) y PMA (fosfato monoamónico).

Higroscopicidad o humedad crítica relativa (HCR)

La gran mayoría de los fertilizantes son sales solubles en agua e higroscópicos. Su higroscopicidad es una característica fundamental a tener en cuenta ya que determina en qué medida los fertilizantes absorberán agua de la atmósfera. Esta tendencia del material a absorber la humedad del medio ambiente es expresada por medio de la humedad relativa crítica (HRC), también denominada indice de higroscopicidad. La HRC es la humedad relativa (a una temperatura dada, comúnmente 30 °C) a la cual un material o una combinación de materiales absorben el agua del medio. Los valores de HCR de los fertilizantes más comunes se presentan en la Figura 3.

0

50

100

150

200

250

300

0 10 20 30 40 50 60 70temperatura (ºC)

Sol

ubili

dad

(g 1

00 g

agu

a-1)

UREA

PDA

PMA

100

91,684 79,2

72,5 72,4

18,1

0

20

40

60

80

100

120

fosfatocalcio

fosfatoamonio

cloruropotasio

sulfatoamonio

urea nitratosodio

nitratoamonio +

ureaFertilizantes

HC

R (%

)

Figura 3. Indices de higroscopicidad correspondientes a los fertilizantes más usados.

Cuanto menor es el valor de HCR, mayor es la susceptibilidad del fertilizante a absorber humedad, como es el caso de los fertilizantes nitrogenados o mezclas que los incluyan. Aquellos fertilizantes muy higroscópicos presentan problemas en el transporte, manejo y almacenamiento en la planta de fertilizantes y en el campo, en razón del apelmazamiento que sufren, tornándose húmedos y pegajosos.

Con el fin de minimizar los efectos de la higroscopicidad se aplican estrategias que permiten preservar la calidad física del fertilizante. Así, durante la formulación de los productos se suele recurrir al agregado de acondicionadores (e.g. materiales anti-caking) y en el caso de las mezclas físicas se evalúa la compatibilidad química y física. Por otra parte, en las instalaciones donde se almacena el fertilizante (e.g. depósitos o celdas de almacenamiento) se suele realizar ventilación de modo de mejorar las condiciones ambientales. Sin embargo, algunos fertilizantes que se almacenan en ambientes húmedos tienden a formar una capa de protección que restringe la absorción de humedad. Este es el caso de la urea, que puede ser almacenada durante breves períodos a una humedad relativa ligeramente más elevada que su HCR del 70 %. En estas condiciones, forma una capa de protección alrededor de la pila que limita la penetración de humedad dentro de la misma.

Tendencia al endurecimiento (caking)

El proceso de endurecimiento (caking) se produce por la formación de cristales y uniones entre ellos que hacen que las partículas se adhieran entre sí. La tendencia de un fertilizante a endurecerse está influenciada por factores internos y externos, los cuales frecuentemente están interrelacionados (Growariker et al. 2009).

Los factores internos se relacionan con la constitución físico-química del fertilizante. La composición química de los fertilizantes tiene un efecto en la tendencia al endurecimiento. La tendencia al caking de los fertilizantes a base de nitrato de amonio y urea-NPK es mayor que los formulados a partir de sulfato de amonio y fosfato de amonio. Como se tratará más adelante en este capítulo, la urea y el

nitrato de amonio son considerados incompatibles como componentes de mezclas. También las impurezas pueden incrementar el caking. El contenido de humedad que poseen los fertilizantes al momento de almacenarse tiene un importante efecto en la tendencia al caking durante el almacenamiento. La forma y tamaño de las partículas inciden en la tendencia al caking ya que determinan la superficie específica que cuanto menor sea, menor es la tendencia al caking.

Los factores externos están determinados por las condiciones ambientales a las que se exponen los fertilizantes durante el manipuleo y almacenamiento. La temperatura de almacenamiento incide en la tendencia al caking. A mayor temperatura corresponde un menor HRC del fertilizante lo que incrementa su higroscopicidad. La humedad de la atmósfera circundante al fertilizante tiene un efecto importante en el caking. Cuando un fertilizante se expone a una humedad relativa cercana a su HRC, absorbe humedad del ambiente incrementándose el riesgo de endurecimiento. La duración del período de almacenamiento también influye. En la mayor parte de los casos, la tendencia del fertilizante a endurecerse es mayor durante las primeras semanas posteriores a la producción.

El caking puede minimizarse mejorando el proceso de elaboración del fertilizante (e.g. uso de aditivos anti-caking) y las condiciones de almacenamiento (e.g. ventilación).

Dureza del gránulo

Es la presión que se debe aplicarse para romper los gránulos o perlas. En la Tabla 7 se muestran los valores de dureza para algunos fertilizantes de uso habitual.

Tabla 7. Valores de dureza (resistencia mecánica) de los fertilizantes más comunes (Adaptado de Fertilizer Manual, 1998).

Fertilizante Dureza (kggránulo-1)Urea perlada 0,8-1,2Urea granulada 1,5-3,5Sulfato de amonio 1,5-2,5Fosfato diamónico 3,0-5,0Fosfato monoamónico 2,0-3,0Superfosfato triple 4,5-8,0

Existen diferencias importantes en la dureza de los diferentes fertilizantes. Dichas diferencias se deben a la formulación y al diámetro de la partícula. En cuanto a la formulación, los procesos de síntesis y también el origen del material pueden determinar diferencias en la dureza de los gránulos y por lo tanto en la tendencia a la formación de polvo. Los fertilizantes pelleteados son un caso particular ya que la resistencia mecánica puede variar considerablemente según la calidad del proceso de granulación (e.g. cantidad de agente aglomerante utilizado). En agro-minerales muy poco solubles en agua como carbonatos o azufre elemental, la dureza debe ser cuidadosamente regulada, evitando valores bajos o muy altos de resistencia mecánica. Valores muy bajos pueden propender a la generación de polvo, mientras que valores de dureza extremadamente altas pueden reducir la velocidad de disolución del fertilizante en el suelo.

Con respecto a la incidencia del diámetro de la partícula en la dureza se ha establecido que cuanto menor es el diámetro, mayor es su dureza siendo los gránulos más duros que las perlas. En general se utiliza el rango granulométrico de 2,36-2,80 mm para realizar los test de dureza. La experiencia indica que gránulos con durezas menores a 1,5 se romperán con facilidad y generarán polvo. Durezas entre 1,5-2,5 kg son adecuadas tomando algunas precauciones de manipuleo mientras que partículas con durezas mayores a 2,5 kg, son deseables (Fertilizer Manual, 1998). El principal problema asociado con fertilizantes de baja dureza es la generación de polvo durante el transporte, fraccionamiento, manipuleo y aplicación.

b) Mezclas físicas secas (blends)

Las mezclas físicas (o mezclas físicas secas) son uno de los tipos de fertilizantes más difundidos alrededor del mundo. Dicha difusión se basa en que es posible satisfacer en forma precisa y simultánea los requerimientos de varios nutrientes e incluso micronutrientes constituyendo así una alternativa económica y eficiente. Las empresas proveen a los productores mezclas preparadas o formulan en forma personalizada la mezcla adecuada para cada lote y/o cultivo previa recomendación del técnico, análisis de suelo mediante (mezclas a pedido).

Las mezclas físicas o mezclas físicas secas son fertilizantes que aportan dos o más nutrientes primarios obtenidos a partir de la mezcla mecánica de dos o más productos que no sean químicamente reactivos o que reaccionen en forma mínima (Fertilizer Manual, 1998). Los principales fertilizantes simples utilizados como ingredientes de mezclas físicas son la urea granulada (fuente de nitrógeno), los fosfatos de amonio y los superfosfatos (fuentes de fósforo). Las fuentes de azufre que se utilizan son sulfato de amonio, superfosfato simple, sulpomag (sulfato doble de potasio y magnesio) y yeso mientras que los requerimienos de potasio pueden cubrirse con sulpomag, sulfato de potasio o cloruro de potasio.

Calidad de fertilizantes sólidos granulados y mezclas físicas secas La calidad, desde el punto de vista intrínseco del fertilizante, está determinada fundamentalmente por sus propiedades químicas y físicas. Las propiedades químicas indican el contenido de nutrientes, forma y disponibilidad para los cultivos. Estas propiedades se vinculan muy directamente con la respuesta agronómica de los fertilizantes. Las propiedades físicas también son importantes para garantizar la respuesta del cultivo, pero inciden principalmente en el procesamiento, manipuleo, almacenamiento y aplicación (Fertilizer Manual, 1998).

Desde la perspectiva del usuario final (quien tiene que decidir la compra del fertilizante) y en un sentido amplio de calidad, la elección del producto debe basarse en el conocimiento de los diferentes atributos. Algunos de estos son:

- Precio por tonelada y por unidad de nutriente - Disponibilidad del producto- Condiciones comerciales - Presentación física y facilidad de aplicación

- Servicios adicionales ofrecidos por proveedor

La importancia relativa asignada a cada uno de estos atributos dependerá del perfil del comprador. Evidentemente en fertilizantes destinados a cultivos extensivos, el precio, las condiciones comerciales y los servicios ofrecidos por el proveedor tienen un peso relevante en la decisión final de la compra de un determinado producto.

La calidad del producto adquirido por el usuario final esta influenciado tanto por la calidad original del mismo (luego de su elaboración) como por el manejo efectuado durante las diferentes etapas del abastecimiento (Torres Duggan, 2007). La calidad de las operaciones y procesos efectuados en cada una de las etapas del sistema de distribución resultan fundamentales y pueden incidir marcadamente en la calidad del fertilizante. Así, una adecuada calidad original del fertilizante (elaboración) es una condición necesaria pero no suficiente para garantizar la calidad final del producto y su adecuado funcionamiento agronómico. Un correcto manejo logístico (transporte, almacenaje, carga, descarga, etc.) en los diferentes eslabones de la cadena de abastecimiento también es imprescindible para garantizar un producto de buena calidad (Torres Duggan, 2007). .

La calidad de fertilizantes en la Argentina esta regulada y controlada por el SENASA. La falta de cumplimiento de los requisitos de calidad implica sanciones económicas para el proveedor del fertilizante (ya sea importador, distribuidor y/o elaborador). Para realizar este trámite, las empresas proveedoras presentan muestras representativas de los fertilizantes comercializados y/o los utilizados como materia primas para la elaboración de productos. Además, las empresas elaboradoras de fertilizantes, sobre todo las más profesionalizadas, realizan controles de calidad internos utilizando laboratorios propios o enviando las muestras a laboratorios reconocidos. En los últimos años se observa un creciente interés por parte de los productores en analizar el grado y calidad de los fertilizantes. Esto se relaciona con el elevado costo de los fertilizantes dentro de los costos directos totales de producción de cultivos.

En la Tabla 8 se resumen las principales propiedades y valores de referencia a tener en cuenta para evaluar la calidad de fertilizantes granulados.

Tabla 8. Propiedades y valores de referencia utilizados en la evaluación de la calidad de los fertilizantes granulados. Elaborado en base a Fertilizer Manual (1998), Torres Duggan (2007) y Gowariker et al. (2009)

Propiedad Valor de referenciaGranulometría 2-4 mm o 1-5 mmPolvo (gránulos ≤0,84 mm) ≤2% (1) Gránulos ≥4 mm ≤ 1,5% (1)Humedad ≤0,5% (fertilizantes nitrogenados)

≤0,5-1% (mezclas)Dureza (resistencia mecánica) ≥2,5 kg/gránulo

(1) valores de referencia para mezclas físicas.

Propiedades y formulación de mezclas físicas

Los principales aspectos que se tienen en cuenta para la formulación de mezclas físicas son las compatibilidades química y física de los fertilizantes utilizados como ingredientes o materias primas.

La compatibilidad química se refiere a la aptitud de los fertilizantes para integrar la mezcla sin reaccionar entre sí, variar su composición o alterar las propiedades físicas de la mezcla. Esta compatibilidad se relaciona con aspectos intrínsecos de las fuentes (e.g. su composición química) y también con interacciones físico-químicas (e.g. variaciones en la higroscopicidad cuando se mezclan los fertilizantes). El primer paso en la elaboración de una mezcla física de fertilizantes de buena calidad es la elección de ingredientes que sean químicamente compatibles. Afortunadamente, son pocas las combinaciones de fertilizantes que generen complicaciones al respecto. La única combinación completamente incompatible es la del nitrato de amonio con la urea ya que al mezclarse se produce agua por el proceso de delicuescencia. Esto se evidencia por medio del descenso del HRC a 18 %, valor considerado muy bajo.

Existen compatibilidades limitadas, como la que se establece entre la urea y los superfosfatos o entre el fosfato diamònico. y los superfosfatos. La categoría de limitada no implica que no se realicen mezclas de estas fuentes, de hecho son muy frecuentes, sino que pueden presentarse procesos de deterioro, en determinadas condiciones. La mezcla de urea con superfosfato triple o simple genera reacciones químicas que liberan agua (proveniente del agua de hidratación del fosfato monocálcico presente en los superfosfatos) con el riesgo de apelmazar la mezcla. Asimismo, en la mezcla de fosfato diamònico con superfosfatos, el fosfato diamònico reacciona con el fosfato monocálcico monohidratado del superfosfato y al igual que en el caso anterior, libera el agua de hidratación. En todos los casos, la reacción es lenta, razón por la cual es posible utilizarlos en la formulación de estas mezclas sólo si su aplicación es inmediata. Si los fertilizantes presentan un adecuado contenido de humedad, en términos generales no ocurren procesos de deterioro significativos de las mezclas. Sin embargo, cuando por diferentes razones las fuentes presentan mayor contenido de humedad (e.g. filtraciones de agua de lluvia en depósitos) la interacción entre los fertilizantes puede deteriorar la calidad física de la mezcla por apelmazamiento.

Un aspecto notable de las propiedades de las mezclas físicas es que la HRC resultante de la mezcla es más baja que la de las materias primas con las cuales se formuló. Asimismo, a medida que aumenta la temperatura, la HCR se reduce, y esta reducción es mayor en algunas mezclas. En general, las mezclas de los fertilizantes más comunes poseen una HCR que varía entre el 60 y 80 %. Aquellas que contienen nitrato de amonio o urea en su formulación ven disminuido su HCR por debajo de 55 %.

Los procesos de absorción de humedad (asociadas con el carácter higroscópico) de los fertilizantes y sus mezclas ocurren en la superficie expuesta de las parvas de fertilizantes, con lo cual en general el deterioro es localizado. Sin embargo, existen diferencias entre fuentes de fertilizantes en cuanto al perfil de ingreso de la humedad en la masa de fertilizantes (Gowariker et al. 2009). En cuanto a la normativa vigente,

el artículo 3 de la resol 708/97 menciona que “Queda prohibida la elaboración y/o comercialización de mezclas secas que contengan simultáneamente componentes en polvo y granulados y de productos embolsados con materias primas de compatibilidad limitada (parcialmente incompatibles) según la tabla que como Anexo forma parte integrante de la presente resolución. Según lo indica el Art. 5° “…aquellos productos que de acuerdo a la Resolución N° 338 del 23 de junio de 1995 de la ex –SECRETARIA DE AGRICULTURA, GANADERIA Y PESCA son considerados a base de Nitrato de Amonio –TREINTA POR CIENTO (30 %) o más de su composición-, deberán almacenarse con las precauciones que allí se establecen”.

La compatibilidad física propiamente dicha se refiere a la compatibilidad granulométrica entre los fertilizantes utilizados como materia prima. Si los fertilizantes utilizados como ingredientes en mezclas físicas presentan diferencias considerables en granulometría, responderán en forma diferencial a las fuerzas y acciones mecánicas a las que sean sometidos durante el mezclado, almacenamiento y transporte. Este comportamiento diferencial se denomina segregación de partículas. Por el contrario, si las fuentes de nutrientes son homogéneas físicamente, responderán de manera similar a las acciones mecánicas, alcanzando un producto uniforme. La segregación que más influencia tiene en la calidad física de fertilizantes es la denominada por flujo de partícula y se genera durante el almacenamiento y manipuleo de productos. Este tipo de segregación se conoce como coning y se presenta durante la formación de pilas cónicas en las plantas de fertilizantes. Las partículas más pequeñas se desaceleran más fácilmente, mientras que las partículas más gruesas continúan su recorrido cuesta abajo hasta llegar al final. Como consecuencia, la mayoría de las partículas más pequeñas tienden a acumularse en la parte central y superior de la pila, mientras que las partículas más grandes, lo hacen en la base y en la parte externa de la pila. Existen equipamientos y accesorios que permiten el llenado nivelado de las parvas de fertilizantes, evitando considerablemente la segregación por flujo de partícula.

Otro tipo de segregación es la denominada por vibración, que se puede presentar durante el transporte de fertilizantes a granel. Cuando la masa de producto está conformada por fuentes de nutrientes con tamaños de partícula muy diferentes, se puede producir estratificación. Este proceso podría ocurrir en despachos a distancias muy grandes. En fletes cortos o en productos embolsados, este problema es poco relevante. Finalmente, durante la aplicación en el campo (e.g. fertilizadoras que proyectan el fertilizante, como las de disco) tiene lugar un tercer tipo de segregación de partículas que se denomina por acción balística. Este tipo de segregación se produce debido a diferencias en la densidad (peso específico) o forma de las partículas que determinan diferencias en las trayectorias de las partículas en el aire y las distancias recorridas por cada una de los fertilizantes que integran la mezcla (Torres Duggan, 2007).

La influencia que la heterogeneidad en la calidad de las mezclas físicas (e.g. diferencias en grado dentro de la masa de producto, granulometría, peso específico, etc.) puede ejercer sobre el patrón de distribución de nutrientes en el suelo durante la aplicación, es un tópico escasamente investigado. Un estudio interesante en ese sentido fue el realizado por Tissot et al. (1999) sobre mezclas físicas formuladas en base a CAN, DAP nombre, SPT y MAP nombre. Los autores observaron una

importante variabilidad en el grado de las mezclas (contenido de nutrientes) comparado con el grado teórico de formulación entre y dentro de las bolsas. La variabilidad entre bolsas se asoció con diferencias en la calidad de la formulación, mientras que la variabilidad dentro de las bolsas se vinculó con la estratificación (segregación por vibración) durante el transporte y manipuleo. La heterogeneidad química observada en las muestras tomadas, se trasladó a la distribución del fertilizante en el terreno (distribución de nutrientes) cuando se realizó la aplicación con máquinas que proyectan el fertilizante a través del aire.

La técnica más utilizada en evaluación de compatibilidad física de fertilizantes destinados a mezclas físicas es el Número de Tamaño Guía”(Size Guide Number) conocido como SGN) desarrollado por el Canadian Fertilizer Institute (CFI). Este indicador se calcula para cada ingrediente de la mezcla. Surge de obtener, en primer lugar, la mediana de la distribución acumulada en peso del producto en una serie de mallas. Posteriormente, el SGN se calcula como el tamaño de partícula en mm que corresponde con el 50% de acumulación de producto (gráficamente la mediana de la distribución), multiplicado por 100 y redondeado al cinco más cercano. Una vez que se calcula el SGN de cada ingrediente de la mezcla, se comparan los valores y se analiza si las diferencias entre los mismos se encuentran dentro de los límites de tolerancia (Tabla 9).

Tabla 9. Evaluación de compatibilidad de fertilizantes mediante el uso del SGN (Fertilizer Manual, 1998).

Dif. Número de tamaño guía (SGN) Compatibilidad esperada0-10% Buena compatibilidad 11-20% Moderada compatibilidad* >20% Incompatible* precauciones en manipuleo del producto pueden reducir las tendencias a la segregación.

Dado que la dosis que se requiere es superior a la cantidad formulada, la diferencia puede ser completada con acondicionadores a fin de mantener las proporciones de nutrientes. Se utilizan productos inertes que facilitan el almacenamiento y favorecen la fluidez sin alterar las condiciones de higroscopicidad de la mezcla. Los productos más usados son diatomeas, calcita, dolomita, arena, entre otros. Si la mezcla formulada es aplicada inmediatamente, no se requiere del agregado de acondicionadores. Pero deben recalcularse las cantidades de fertilizantes para no alterar las proporciones entre los nutrientes.

c) Fertilizantes sólidos complejos

Los fertilizantes complejos o compuestos se caracterizan porque su elaboración se realiza por reacciones químicas entre materias primas procedentes de la industria química (e.g. ácido sulfúrico, ácido fosfórico, etc.) y/o sus productos intermedios, a diferencia de las mezclas físicas, en las cuales las materias primas son fertilizantes simples (Gowariker et al., 2009)(Figura 5).

Figuras 5. Mezcla física seca (izquierda) y fertilizante complejo (derecha)

Los fertilizantes complejos son la variante de producto más homogénea donde cada gránulo contiene todos los nutrientes distribuidos uniformemente y de acuerdo con las especificaciones de la formulación. Estos productos pueden utilizarse en todos los planteos agrícolas pero tiene mayor difusión en cultivos de alto valor, debido a que su precio por unidad de nutriente es más elevado. Estos productos pueden ser importados si bien se reconoce capacidad de producción local. En la Argentina, en los últimos años se comenzaron a difundir en cultivos extensivos algunos fertilizantes complejos NPS.

FERTILIZANTES LÍQUIDOS

En Argentina, los fertilizantes líquidos comenzaron a comercializarse en la década del ´80 cuando se introdujo en el mercado el amoníaco anhidro, un gas que se transforma en líquido cuando es aplicado al suelo. En 1995, comenzó en la Argentina la producción nacional de UAN, y posteriormente se comenzaron a formular suspensiones fosfatadas.

El éxito en la adopción del uso de fertilizantes líquidos se debió a varios factores. El desarrollo del sistema de distribución y logística fomentado y alentado por el sector privado sin dudas fue un factor de éxito notable. En igual sentido, la investigación experimental y el sistema de extensión también contribuyeron a difundir las ventajas agronómicas de la fertilización con UAN y más recientemente de las formulaciones en base a UAN+TSA (e.g. menor volatilización de amoniaco comparado con urea aplicada al voleo). Las ventajas logísticas son sin duda un aspecto muy valorado por el productor en la adopción de este tipo de tecnologías. Dentro de estas ventajas es posible mencionar la flexibilidad en los momentos de aplicación, mayor capacidad de trabajo comparado con la aplicación de sólidos, etc. (Uranga, 2007).

Los principales fertilizantes líquidos utilizados en la Argentina son soluciones nitro-azufradas. Las soluciones se definen como fluidos (en este caso líquidos) con sus ingredientes en solución. Deben ser claras o de un color particular. Algunas veces, se agrega un agente colorante con el fin de que un líquido particular pueda ser diferenciado de otro. Otras veces, el color es debido a la presencia de impurezas

solubles. Todos los ingredientes deben estar y permanecer en solución.

A una escala mucho menor que la del UAN, se comercializan en el país algunas soluciones ácidas (e.g. NP o NPS) formuladas en base a ácidos (e.g. ácido fosfórico) y fuentes nitrogenadas. Estas soluciones ácidas presentan mayores restricciones y precauciones para el manipuleo y aplicación comparadas con el UAN. Esto las diferencia claramente de las soluciones de polifosfatos de amonio.

Las suspensiones fosfatadas tuvieron cierto impulso en los años 90 pero su producción se descontinuó debido a los altos requerimientos en materia logística (e.g. agitación en el sistema de abastecimiento) desalentando su adopción. Las soluciones fosfatadas no ácidas (e.g. polifosfatos de amonio) en la actualidad no se utilizan en cultivos extensivos, a diferencia de lo que ocurre en EEUU, Francia, Canadá, Reino Unido y España entre otros países. La mayor parte de las soluciones fosfatadas (e.g. 11-37-0 o 10-34-0) son mezcladas con soluciones nitrogenadas y potásicas utilizadas fundamentalmente como arrancadores. En la Argentina este tipo de fuentes se utilizan fundamentalmente en cultivos intensivos (e.g cultivos ornamentales, florales, frutales, etc.). Las materias primas utilizadas en la elaboración de soluciones nitro-azufradas son urea, nitrato de amonio, sulfato de amonio y tiosulfato de amonio. La Argentina dispone de una planta de síntesis de UAN y de TSA en Campana (la de mayor capacidad de producción) y otras plantas de síntesis y/o formulación de soluciones nitro-azufradas (UAN o similares) en diferentes provincias (e.g. Córdoba, Santa Fe, etc.).

A continuación se describen las principales propiedades de los fertilizantes líquidos

- Grado- Densidad- Acidez- Viscosidad- Temperatura de cristalización- Grado de limpieza o claridad- Tamaño y forma de los cristales

Grado

Del mismo modo que para los fertilizantes sólidos, el grado de un fertilizante líquido es el porcentaje en peso que tiene cada nutriente expresados como elementos o como N, P205 y K20 (grado equivalente) además de los nutrientes secundarios como S, Ca, Mg o micronutrientes. Para convertir la dosificación de unidades gravimétricas (peso) a volumétricas (L/ha) es necesario conocer el valor de densidad del fertilizante.

Densidad

La densidad expresa la cantidad de nutrientes presentes en una determinada unidad de volumen del fertilizante a 20 o 25 °C. En el caso de los productos fluidos es esencial su conocimiento ya que es preciso realizar el cálculo entre unidades de

peso y de volumen. En el caso de los fertilizantes nitrogenados, la densidad se asocia al contenido de N ya que cuando el mismo es de 30 %, la densidad es de 1,3 g cm3. En la Tabla 8 se muestran los grados equivalentes y densidad de los fertilizantes líquidos mas utilizados, y del ácido fosfórico, que si bien no es un fertilizante líquido en sí, se lo utiliza en la formulación de algunas soluciones ácidas (materia prima). .

Tabla 8. Grado equivalente y densidad de UAN, TSAy del ácido fosfórico.

Fertilizante Grado Densidad (kg l -1)Tiosulfato de amonio 12-0-0 (26 % S) 1,33 UAN (30-32) -0-0 1,30-1,32 Acido fosfórico 0-24-0 1,58

Acidez

Es una característica importante ya que refleja la reacción del producto y el grado de peligrosidad en el manipuleo. Es un indicador del grado de corrosividad del producto condicionando los materiales que se utilicen para su almacenamiento y aplicación. Los materiales utilizados para el transporte y aplicación a campo del fertilizante son el acero inoxidable, acero común, aluminio, plástico moldeado y fibra de vidrio en el caso de las soluciones. El cobre, bronce y zinc no son adecuados.

Viscosidad

Es la resistencia del fertilizante fluido al escurrimiento y varía con la temperatura y la presencia de impurezas en el producto. Es considerado como un dato requerido para realizar el dimensionamiento de los equipos de transporte del fluido y su aplicación a los cultivos. Las soluciones no deben superar los 100 a 250 centipoises (cp) a 25 ºC mientras que las suspensiones deben ser inferiores a los 1000 cp a 25 ºC o 1500 cp a 0ºC (Fertilizer Manual, 1998).

Temperatura de cristalización

Es la temperatura a la cual un compuesto químico forma cristales que precipitan en el fertilizante fluido cuando la temperatura disminuye. Es importante conocer este valor en situaciones donde el fertilizante debe almacenarse a muy bajas temperaturas. Un ejemplo muy representativo de esta característica es el UAN. La temperatura de cristalización varía sustancialmente con el grado de N siendo -18 ºC, -10 ºC y -2ºC para 28, 30 y 32 % de N. A causa de esta propiedad no es posible incrementar más el grado de N de este fertilizante ya que el riesgo de cristalización en el almacenamiento aumenta considerablemente.

Grado de limpieza o claridad

Las soluciones verdaderas (e.g. UAN, TSA, mezclas de UAN con TSA, etc.) no deben presentar sólidos en suspensión. Por colorimetría se determina la presencia de impurezas. En algunas situaciones, las condiciones ideales de claridad de estas

soluciones se pueden alterar por la presencia de impurezas o contaminantes que pudieron haber modificado su calidad durante el almacenamiento y/o transporte. Causas de este tipo de alteraciones en la calidad del producto pueden ser un inadecuado mantenimiento y limpieza de los camiones cisterna utilizados en el transporte, inadecuada limpieza de los tanques de almacenamiento en planta, etc.

Tamaño y forma de los cristales

Esta característica refleja el riesgo de problemas de taponamiento en equipos en algunos fertilizantes como las suspensiones 10-30-0 que son mezcla de cristales de fosfatos mono y diamónico de diferentes formas. Como se mencionó anteriormente, las suspensiones fosfatadas presentan escasa difusión en la Argentina.

FERTILIZANTES SEGÚN EL NUTRIENTE PRINCIPAL Y SU REACCIÓN EN EL SUELO

Fertilizantes nitrogenados

Los fertilizantes nitrogenados más difundidos en la agricultura extensiva de la Región Pampeana se presentan en la Tabla 9

Tabla 9. Principales fuentes nitrogenadas utilizadas en la Argentina.

Fertilizante Fórmula Grado Urea CO (NH2)2 46-0-0TSA (NH4)2 S2O3 12-0-0 (26S)UAN 30-32 % CO (NH2)2- NO3NH4 30,32-0-0Nitrato de amonio NO3NH4 32,34-0-0Nitrato de amonio calcáreo (CAN) NO3NH4 CaCO3 27-0-0

La mayoría de los fertilizantes nitrogenados de síntesis química disponibles en el mercado se obtienen por aplicación del proceso de Haber-Bosch (Gowariker et al. 2009). La producción de amoníaco sintético requiere como principal fuente de energía del gas natural, un recurso no renovable. El amoníaco se produce por fijación industrial del aire y combinación con el H. La ecuación básica del proceso que se aplica en la elaboración de casi la totalidad de los fertilizantes nitrogenados es:

N2 + 3 H2 2 NH3

Del amoníaco obtenido por síntesis industrial se produce amonio, que es la base de todos los fertilizantes nitrogenados (Figura 7).

Los precios del gas natural y de los fertilizantes nitrogenados fluctúan ampliamente siguiendo la tendencia de los precios del gas natural. Los recursos de N son muy importantes ya que el N2 forma parte de 80 % de la atmósfera. Sin embargo, para la producción industrial de fertilizantes nitrogenados se requieren recursos no renovables como el gas natural. En el Medio Oriente y Rusia se encuentran 2/3 de las reservas de gas natural mundiales.

Las soluciones nitrogenadas de UAN se producen en base a urea, nitrato de amonio y agua. Generalmente contienen un inhibidor de la corrosión y pueden ser almacenadas y aplicadas con equipos de acero inoxidable. Dicho inhibidor es una pequeña cantidad de amoníaco anhidro (5 kg de NH3 t-1 de producto) que se incorpora para ajustar el pH de la solución a 7,0. También puede utilizarse fosfato de amonio en la dosis de 0,1 % de P2O5. Este material reacciona con el acero del tanque formando una película de fosfato de hierro, la cual actúa como una barrera a una posterior corrosión del tanque. Las soluciones nitrogenadas obtenidas a partir de urea y nitrato de amonio se elaboran por dos sistemas sencillos: batch y continuo. En ambos procesos, se mezclan soluciones concentradas y calientes de urea y nitrato de amonio que posteriormente son enfriadas. En el proceso de batch, las soluciones son pesadas en un tanque mezclador; el inhibidor es pesado por separado y agregado al tanque mezclador. El producto final es enfriado posteriormente al mezclado. El proceso continuo es similar excepto que las dos soluciones nitrogenadas, el agua y el agente inhibidor son vertidas continuamente en una cámara de mezclado. El producto que sale de dicha cámara es enfriado y bombeado para su almacenamiento.

Las soluciones de UAN pueden mezclarse con otras fuentes nitro-azufradas como el TSA. En la Argentina, la principal planta de producción de fertilizantes líquidos ubicada en Campana (Buenos Aires) dispone de una planta de síntesis de TSA. El TSA se sintetiza a partir de la reacción del dióxido de azufre y agua amoniacal, seguido por una reacción posterior con azufre elemental (Gowariker et al. 2009). El

Figura 7. Obtención y síntesis de fertilizantes nitrogenados (Adaptado de Gowariker et al. 2009).

TSA se mezcla con el UAN determinando diferentes formulaciones y contenidos de N y S que dependen de la proporción de cada fuente (UAN y TSA) utilizado en la formulación. Algunas empresas obtienen formulaciones nitro-azufradas mezclando UAN con fuentes azufradas sólidas como sulfato de amonio.

Reacción en el suelo de los fertilizantes nitrogenados

La disolución de los fertilizantes nitrogenados en el suelo produce amonio (NH4+) o

nitratos (NO3-), según el fertilizante. Las dos formas químicas son disponibles para

los cultivos. La urea por tratarse de una amida (compuesto orgánico) debe hidrolizarse en el suelo para producir amonio. Esta transformación es bioquímica y esta mediada por la enzima ureasa. La hidrólisis de la urea es una reacción fuertemente alcalina, en donde el pH alrededor del gránulo alcanza valores cercanos a 8,5. La importancia agronómica de este proceso radica en que en aplicaciones de urea al voleo, la reacción inicial alcalina puede determinar pérdidas de N por volatilización de amoníaco, dependiendo de las condiciones ambientales predisponentes. El amonio producido por la urea no volatilizado o el proveniente de fuentes nitrogenadas amoniacales es rápidamente convertido a nitratos. Los nitratos son muy móviles en el suelo y pueden perderse por lixiviación. Asimismo en suelos anegados es factible que se produzca desnitrificación (Tabla 10). .

Tabla 10. Mecanismos de pérdida de nitrógeno y condiciones predisponentes. Elaboración en base a Rodríguez (2004); Chien et al., (2009).

Mecanismo Condiciones predisponentes

Volatilización de amoníaco

Alta temperatura (≥20°C)Humedad edáficapH elevadoDosis elevadas de N Viento

Lixiviación de nitratos

Nitratos disponiblesBalance hídrico positivoTextura arenosaDosis elevadas de N Sistema radicular poco profundo

Desnitrificación de nitratos

Disponibilidad de nitratosCondiciones de anaerobiosis TemperaturaActividad microbiana

La incorporación de la urea en el suelo (e.g. uso de máquinas incorporadoras, riego, labor mecánica, etc.), la utilización de fuentes que no volatilizan (e.g. CAN) o de fuentes que contengan menor proporción de N amídico en su composición (e.g. UAN) son algunas alternativas para reducir las pérdidas de N por volatilización que podrían ocurrir en aplicaciones de urea al voleo.

En relación a las pérdidas por lixiviación de nitratos, el fraccionamiento de las dosis de aplicación de N en diferentes momentos y/o el uso de fertilizantes de liberación lenta y/o controlada, pueden mitigar en parte las pérdidas en ambientes con

condiciones predisponentes. La desnitrificación es promovida por un alto contenido de humedad del suelo, alta temperatura, bajos niveles de difusión del oxígeno, así como por la presencia de materia orgánica soluble y nitratos (Mengel y Kirkby, 2000). Este proceso es poco significativo en suelos agrícolas, donde en general las condiciones de óxido-reducción no promueven el proceso. Sin embargo, este mecanismo de pérdida puede ser relevante en suelos anegados o donde el manejo del cultivo implica la inundación del suelo (e.g. arroz con riego por manto).

Fertilizantes fosfatados

En la Tabla 11 se presentan los fertilizantes fosfatados más difundidos en la Región Pampeana.

Tabla 11. Contenido de nutriente (grado) y forma química de los principales fertilizantes utilizados en la agricultura extensiva

Fertilizante Fórmula química

Grado

Fosfato diamónico PO4H(NH4)2 17,21-48,53-0Fosfato monoamónico PO4H2NH4 10,12-48,61-0Superfosfato simple Ca(H2PO4)2 0-21-0Superfosfato triple CaH2(PO4)2 0-44,48-0

Los fertilizantes fosfatados más utilizados en la Argentina son los fosfatos de amonio (MAP y DAP poner las abreviaturas en castellano) (García & Darwich, 2009). Más recientemente el SPS (esta está en castellano) aumentó su difusión, principalmente en el cultivo de soja.

Los fertilizantes fosfatados se producen a partir de rocas fosfóricas que son extraídas de diferentes regiones del mundo siendo los mayores depósitos aquellos ubicados en Africa del Norte y Medio Oriente (Marruecos, Túnez, Jordania, EEUU, China y Rusia). El 75 % de las rocas fosfóricas son de origen marino, 10-15 % ígneas y una pequeña proporción se encuentra en los depósitos de guano.

Los superfosfatos se elaboran por medio de la reacción de rocas fosfóricas con ácidos, principalmente sulfúrico y ácido fosfórico. El superfosfato simple se produce por la reacción de la roca fosfórica con ácido sulfúrico (H2SO4). El superfosfato triple requiere la reacción de roca fosfórica con ácido fosfórico. El ácido fosfórico en reacción con el NH3 producen fosfato monoamónico (MAP) y diamónico (DAP)(Figura 7).

Figura 7. Obtención y síntesis de fertilizantes fosfatados. Adaptado de Gowariker et al. (2009) Nota: “beneficiado” indica la concentración del mineral previo a su trituración.

Las rocas fosfóricas son recursos finitos no renovables. La estimación de reservas y recursos de roca fosfórica es muy variable. De acuerdo a un relevamiento reciente realizado por el IFDC (International Fertilizer Development Center, EE.UU), las reservas globales (depósitos de extracción rentable bajo las condiciones económicas y técnicas actuales, y reportadas como roca concentrada) alcanzaría las 60 billones de toneladas de roca fosfórica, mientras que los recursos (roca fosfórica de cualquier grado que podría ser producida en el futuro, incluyendo las reservas) alcanzaría las 290 billones de t (Roy, 2011). Así, en base a estas estimaciones y teniendo en cuenta los actuales niveles de producción, las reservas de roca fosfórica estarán disponibles para la producción de fertilizantes fosfatados por los próximos 300-400 años.

Reacción de los fertilizantes fosfatados en el suelo

Cuando se analiza la reacción de las fuentes fosfatadas en el suelo es importante diferenciar las fuentes solubles de las fuentes insolubles.

a) Fuentes fosfatadas solubles Las fuentes fosfatadas solubles son más utilizadas en la agricultura que las fuentes insolubles. Corresponden a esta categoría los fosfatos de amonio, superfosfatos y polifosfatos de amonio. Los fertilizantes fosfatados solubles contienen el fósforo en forma inmediatamente disponible (e.g. fosfatos de amonio o superfosfatos), mientras que los polifosfatos deben transformarse en ortofosfatos en el suelo para pasar a ser biodisponible, proceso que en general es relativamente rápido, dependiendo del tipo de suelo y condiciones ambientales.

La reacción inicial de los fertilizantes fosfatados en el suelo es compleja y depende de la interacción de diversos factores (e.g. fuente de fósforo, el tipo de suelo, condiciones ambientales, etc.). Una vez que ocurre la disolución del fertilizante en el suelo, suceden una serie de reacciones (adsorción y precipitación) que determinan una reducción marcada de la biodisponibilidad del fósforo (Chien et al., 2009). Dependiendo del tipo de suelo (sobre todo pH, y mineralogía) se forman diferentes

compuestos (e.g. Fe-Al-P o Ca-P). La reacción del fósforo con la fase sólida del suelo determina que una baja proporción del fósforo aplicado a través de fertilizantes inorgánicos sea aprovechada por los cultivos (25-30%). Desde el punto de vista de la forma química del fósforo en los fertilizantes, la mayoría de las fuentes utilizadas en la agricultura (fuentes fosfatadas solubles) reaccionan en el suelo liberando ortofosfatos (PO4

3-). El superfosfato triple genera alrededor del gránulo una solución saturada muy ácida, con un pH de alrededor de 1,5, mientras que el pH de disolución del MAP es de 3,5 y del DAP de alrededor de 8,0 Estos procesos de disolución involucran un volumen muy reducido de suelo, son temporarios y no tendrían gran influencia en el pH global del suelo, a pesar de que pueden incidir sobre los cultivos en alguna etapa fenológica específica (Young et al., 1985). Los autores también reportan el clásico efecto positivo del amonio en la eficiencia de aprovechamiento del fósforo aplicado. Cuando se aplican fuentes de fósforo amoniacal (MAP, DAP), la absorción de amonio por las plantas determinaría una acidificación a nivel de la zona rizosférica que mejoraría el aprovechamiento del fósforo por una mejor disolución de los fosfatos. La reacción inicial del fertilizante, sobre todo en lo que se refiere a la generación de amoníaco y el índice de salinidad, adquiere importancia en los efectos fitotóxicos causados por los fertilizantes cuando son aplicados en conjunto con las semillas (Ciampitti et al. 2006).

En los últimos años se han desarrollado fuentes de fósforo con el objetivo de reducir la conversión del fertilizante a formas poco solubles. Así se han desarrollado polímeros insolubles y solubles en agua que se utilizan como coating de fuentes convencionales sólidas. Si bien estas tecnologías pueden resultar promisorias como fuentes de liberación controlada de fósforo, existe aún poca información científica publicada en revistas internacionales sobre la química de los procesos que regulan la reacción de estos productos en el suelo (Chien et al., 2009). En cuanto a los polifosfatos, los mismos se obtienen por polimerización de dos o más iones ortofosfato, con pérdida de una molécula de agua por cada dos moléculas de H3PO4

(Gowariker et al., 2009). Las formas más utilizadas de polifosfatos son los polifosfatos de amonio. Estos compuestos tienen la propiedad de secuestrar cationes. Los polifosfatos se deben descomponer en ortofosfatos para que las plantas puedan absorber el fósforo. Este proceso depende de factores microbiológicos (e.g. fosfatasas) y edáficos (e.g. pH, textura y humedad) (Gowariker et al. 2009). De acuerdo a la literatura internacional, existe similar biodisponibilidad del P aplicado cuando se aplica el fósforo como ortofosfato o polifosfato para la mayoría de los suelos, aunque existe un interés renovado por la investigación en estas temáticas especialmente en Australia (Chien et al., 2009).

b) Fuentes fosfatadas insolubles en agua

Dentro de las fuentes insolubles en agua, la roca fosfórica es la más importante (Fertilizer Manual, 1998; Gowariker et al., 2009). A diferencia de las fuentes solubles, la roca fosfórica es considerada una fuente de liberación progresiva, contiene el fósforo en diferentes formas mineralógicas (e.g. fluorapatita). La velocidad de disolución de las rocas fosfóricas depende de varios factores, vinculados con las

propiedades del mineral, tipo de suelo, condiciones ambientales y métodos de aplicación (Chien et al. 2009).

La reacción de disolución de la roca fosfórica en el suelo se la puede presentar a través de la siguiente expresión:

Ca10 (PO4)6F2+12 H2O 10 Ca2+ + 6 H2PO4- + 2F-+12 OH-

Los factores edáficos y/o de manejo que promuevan la neutralización de los oxhidrilos generados y la remoción del calcio generado como productos de la reacción, favorecerán la disolución de la roca fosfórica en el suelo (Zapata y Roy, 2004). En suelos ácidos (e.g. zonas tropicales o subtropicales) la acidez edáfica y la lixiviación del calcio liberado, promueven la disolución de la roca fosfórica. La reactividad de la roca fosfórica depende de sus propiedades químicas y el tamaño de las partículas (granulometría). Las rocas fosfóricas de origen sedimentario son generalmente más reactivas y por lo tanto adecuadas para su aplicación directa. Las propiedades químicas de la roca fosfórica que inciden en su reactividad en el suelo son las características mineralógicas de la apatita, sobre todo la sustitución de carbonatos por fosfatos en la estructura cristalina. Debido al carácter insoluble en agua de la roca fosfórica, el tamaño de las partículas tiene una gran importancia en la velocidad de disolución y efectividad agronómica del material (Zapata y Roy, 2004, Chien et al. 2009). Una granulometría menor a 0,15 mm, mejora notablemente la velocidad de disolución y la disponibilidad de P a las plantas. Porque incrementa la superficie de contacto entre el mineral y el suelo. Sin embargo, una menor granulometría puede generar algunas complicaciones prácticas derivadas de la generación de polvo durante el manipuleo.

Independientemente de la fuente fosfatada considerada, como se mencionó previamente, una vez que el fertilizante es disuelto e incorporado al suelo, los aniones ortofosfatos liberados por el fertilizante fosfatado, comienzan a interactuar con la fase sólida del suelo y su dinámica. Así, el fósforo aplicado, reacciona con la matriz sólida del suelo, formando diferentes compuestos de fósforo, con diferentes grados de labilidad. Las plantas absorben el fósforo de la solución del suelo, donde se lo encuentra en un nivel muy bajo. Sin embargo, este pool de fósforo, a medida que se va agotando, se abastece desde fracciones lábiles (orgánicas u inorgánicas) y poco lábiles (e.g. minerales primarios). El mayor grado de retención de fosfatos se presenta en suelos más arcillosos, pero el fósforo es progresivamente liberado a formas asimilables. A diferencia de la retención de fosfatos, la fijación de fosfatos implica que gran parte del P agregado como fertilizante pasa a un pool no disponible para las plantas. Este mecanismo se presenta fundamentalmente en suelos con arcillas del tipo 1:1 (e.g. caolinita) o con elevados contenidos de óxidos y/o alófanos (e.g. suelos tropicales, Andosoles, etc). .

La retención de los fosfatos en el suelo y su liberación determina procesos de residualidad de la fertilización que han sido demostrados en la Región Pampeana (Salvagiotti et al., 2004, García y Salvagiotti, 2009). Si bien, en términos generales, se considera que las rocas fosfóricas generan mayor residualidad que las fuentes fosfatadas solubles esto puede variar de acuerdo a la reactividad del mineral (e.g. solubilidad en ácidos orgánicos), del suelo (e.g. pH, saturación de bases, MO, etc.) y de factores ambientales, fundamentalmente precipitaciones (Chien et al., 2009).Fertilizantes potásicos

La fertilización potásica está escasamente difundida en la agricultura extensiva de la Región Pampeana pero son muy utilizadas en cultivos intensivos. En la Tabla 12 se muestran las principales fuentes potásicas más representativas.

Tabla 12. Contenido de nutrientes de principales fuentes potásicas.

Fertilizante K2O (%) N (%) S (%)ClK 50

NO3K 36 13SO4K2 42 18

Las sales de potasio (potasa) proveen el principal recurso para producir fertilizantes de potasio y otros compuestos químicos que contienen potasio La sal soluble de K más común es la silvita, cloruro de potasio (ClK) también conocida como“muriato de potasa (MOP). Otras sales solubles de potasio que se encuentran naturalmente son la langbeinita, (K2SO4. 2MgSO4) también denominada Sulpomag, la carnalita (KCl.MgCl2.6 H2O) y la kainita (4 KCl. 4 MgCl2.11 H2O). Prácticamente todos los recursos de potasio son evaporíticos, es decir originados por la evaporación de agua de mar o en salmueras en lagos secos o en salares en climas áridos. Las sales potásicas constituyen recursos finitos, no renovables. Los principales productores de potasa son Canadá, Rusia y Alemania seguidos por Israel, Jordania y los EEUU. Los recursos globales son de aproximadamente 250 billones de toneladas de K2O (US Geological Survey, 2005). Basado en los valores de las reservas probadas y considerando la actual tasa de producción, las reservas excederán los 270 años. Sin embargo, si se tomaran en cuenta los recursos, el tiempo de vida sería de miles de años. En Sudamérica, los depósitos de sal de potasio asociados con evaporitas se encuentran en el margen este del continente y en los salares a lo largo de los Andes. La Argentina cuenta con un importante yacimiento de K en la provincia de Mendoza (Proyecto Potasio Río Colorado).

Reacción en el suelo de los fertilizantes potásicos

Una vez disuelto el gránulo del fertilizante potásico en el suelo y liberados los nutrientes al suelo, los mismos comienzan a ser regulados por los procesos y equilibrios edáficos. De este modo, si el anión acompañante es el sulfato, este queda disponible para ser aprovechado por los cultivos, pudiendo ser adsorbido en parte en las arcillas. Si el anión acompañante es el cloruro, este ión es muy soluble y móvil en el perfil. La diferencia fundamental entre el MOP y el sulfato de potasio, es el índice de salinidad. El MOP presenta mayor índice salino, que puede resultar fitotóxico en cultivos sensibles, cuando el fertilizante se aplica cerca de las semillas. En ocasiones, el Sulpomag es utilizado en formulaciones de mezclas físicas como fuente de azufre, potasio y magnesio (e.g. cultivos regionales). En su reacción con el suelo se liberan iones potasio, magnesio y sulfatos. El potasio, calcio, magnesio provenientes del fertilizante se ionizan y podrán tener diferentes destinos: absorción por el cultivo, adsorción en arcillas (formando parte de los cationes de cambio). El acceso de los cationes Ca2+, Mg 2+ y K+ al sistema radicular del cultivo es mediante difusión e intercepción radicular. En suelos arenosos es posible que parte del K aplicado se pierda por lavado. Si se utiliza cloruro o nitrato de potasio, los aniones

acompañantes son muy móviles en el perfil y se mueven por flujo masal. Si se utiliza sulfato de potasio, el sulfato también es considerado un anión móvil pero menos que los nitratos. Los sulfatos presentan algún grado de retención específica en arcillas.

Fertilizantes azufrados

En la Tabla 13 se presentan los principales fertilizantes azufrados utilizados en agricultura extensiva de la Región Pampeana.

Tabla 13. Contenido de nutrientes y forma química de fuentes azufradas.

Fertilizante Fórmula química Contenido de S Yeso agrícola CaSO4.2H2O 15-17 (22 % Ca)Sulfato de amonio (NH4)2SO4 24 (21 %N)Azufre elemental Sº 80-90Tiosulfato de amonio (NH4)2S2O3 26 (12 % N)

Las principales materias primas utilizadas en la síntesis de fertilizantes azufrados son el ácido sulfúrico (obtenido a partir del azufre elemental), la roca fosfórica y el amonio (Figura 8).

Figura 8. Obtención de fertilizantes azufrados (Ampliado y adaptado de Gowariker et al., 2009)

El principal origen del azufre elemental (AE) utilizado en la síntesis de ácido sulfúrico es el proveniente de la recuperación de la industria petroquímica (Randazzo, 2009). Los depósitos volcánicos de AE constituyen una fuente menor y han sido explotados en escala local con técnicas físicas relativamente simples, fundidos en cubas y concentrados para eliminar impurezas. En cambio, los minerales como el yeso representan una fuente importante para proveer S (fertilizante) y como enmienda para corrección de suelos sódicos. El yeso es un mineral muy abundante

en la naturaleza y Argentina cuenta con yacimientos en diferentes provincias (Ponce y Torres Duggan, 2005). Todos los fertilizantes sulfatados (solubles) presentan el azufre inmediatamente disponible para los cultivos, independientemente de las diferencias en solubilidad en agua. Así dentro del segmento de fuentes azufradas solubles se incluyen aquellas poco solubles como el yeso (2,4 g L-1 a 0°C) o muy solubles como el sulfato de amonio o TSA (706 g L-1 y 1480 g L-1, respectivamente) (Bixby y Beaton, 1970; Porta et al., 2003). A diferencia de lo mencionado para los fertilizantes azufrados sulfatados, el AE es insoluble en agua y debe ser oxidado para proveer sulfatos biodisponibles (Boswell y Friesen, 1993). En este tipo de materiales, el atributo relevante es la reactividad en el suelo. Como se mencionó previamente en este capítulo, el término reactividad permite describir la capacidad de reaccionar en el suelo y liberar nutrientes esenciales en fertilizantes y/o agro-minerales insolubles en agua (e.g. roca fosfórica, carbonatos, azufre elemental, etc.). La reactividad aumenta con el incremento del área superficial expuesta del material, que obviamente es mayor cuanto menor es el tamaño de partícula del compuesto (Gowariker et al., 2009).

Los principales fertilizantes azufrados sólidos utilizados en la Argentina son el sulfato de amonio, yeso y SPS (Torres Duggan et al., 2010). Todas estas fuentes azufradas son solubles en agua y contienen S en forma biodisponible (S-SO4

2-). En cuanto a las fuentes líquidas el TSA constituye una fuente importante, que se la utiliza en mezclas con UAN para obtener formulaciones nitro-azufradas con diferentes grados (Torres Duggan y Rodríguez, 2011).

Reacción en el suelo de los fertilizantes azufrados

En aplicaciones a suelo, los procesos de disolución involucran un volumen muy reducido de suelo, son temporarios y no tendrían gran influencia en el pH global del suelo, a pesar de que pueden incidir sobre la nutrición de los cultivos en alguna etapa fenológica específica (Young et al., 1985). En términos generales, cuando la cantidad de nutriente aplicado (N o S) es similar al requerido por el cultivo, el riesgo de acidificación por fertilizantes azufrados amoniacales o formadores de amonio es bajo. Los fertilizantes azufrados amoniacales como el SA presentan una reacción ácida, ya que el amonio se nitrifica en el suelo liberando protones (iones hidrógeno). Cuando se aplican fuentes azufradas en conjunto con las semillas, es necesario considerar las dosis críticas permitidas para evitar o minimizar efectos fitotóxicos. Cuando el fertilizante se aplica en conjunto con la semilla, es necesario evaluar los posibles efectos fitotóxicos, que dependen de varios factores, tanto del tipo de fertilizante y sus propiedades, como del tipo de cultivo, humedad edáfica, entre otros (Ciampitti et al. 2006). Experimentos realizados por Fontanetto et al. (2009) indican que el sulfato de amonio es la fuente azufrada más fitotóxica, seguida por la kieserita (SO4Mg H2O). Por el contrario, el yeso no generó efectos fitotóxicos en dosis de uso frecuente en fertilización de cultivos (100-130 kg ha-1). El TSA presenta una reacción ácida, produciendo partes iguales de S° coloidal y SO4

2- (Gowariker et al., 2009). Una característica interesante del TSA es que, cuando se lo mezcla con UAN mejora la eficiencia del N aplicado, ya que actúa como inhibidor de la ureasa (Gowariker et al. 2009, Chien et al, 2009).

Una vez incorporado el fertilizante en el suelo (ya sea mecánicamente, por acción de la lluvia o del riego), las fuentes sulfatadas solubles pueden ser consideradas biodisponibles para las plantas. Los principales destinos del S agregado como sulfato al suelo son la remoción por el cultivo (principal salida del agro-ecosistema) y las pérdidas por lixiviación. Las pérdidas por lixiviación de sulfatos pueden ser elevadas en suelos con textura gruesa y balances hídricos positivos que promueven la percolación. La información disponible para la Región pampeana en este tema es aún escasa. La adsorción y las pérdidas gaseosas desde la superficie del suelo o desde las plantas presentan menor relevancia (Haneklaus et al., 2000).

La oxidación del AE implica el pasaje de la forma S° a SO42- a través de una reacción

fuertemente ácida, con liberación de ácido sulfúrico. Esta es la reacción que se produce cuando se utiliza AE en corrección de la alcalinidad de los suelos. Los grupos de organismos que participan en la oxidación son: quimiautotróficos (i.g., bacterias del género Thiobacillus.), fotoautotróficos y heterótrofos (un amplio espectro de bacterias y hongos). Los primeros dos grupos son los responsables de la oxidación del AE en suelos bien drenados. La oxidación del AE es la resultante de la interacción de varios factores relacionados con el ambiente edáfico y las propiedades de la fuente de AE (Horowitz y Meurer, 2005) (Figura 9).

Figura 9. Diagrama de relaciones entre las variables independientes (Xn) y dependientes (Y) que inciden en la oxidación del azufre elemental a sulfato (Horowitz y Meurer, 2005).

De los factores que inciden en la oxidación del AE, el más poderoso para modificar la tasa de oxidación del AE es el tamaño de partícula. Las fuentes de AE con mayor velocidad de oxidación y mayor probabilidad de determinar respuestas a la fertilización dentro del año de aplicación son aquellas que presentan una granulometría menor a 150-200 µm (Schoneau y Malhi, 2008). Asimismo, por tratarse de procesos microbiológicos, la temperatura y humedad regulan directamente el proceso de oxidación. Así, con temperaturas entre 10-40°C la oxidación se incrementa en forma lineal mientras que a temperaturas menores a 4°C se torna muy lenta (Blair et al., 1993). La temperatura óptima para la oxidación varía según el tipo de microorganismo. Sin embargo el rango de 25 a 40°C resulta adecuado para la mayoría de ellos. Suelos muy secos o excesivamente húmedos limitan la oxidación del AE, mientras que el óptimo de oxidación se presenta en suelos con contenidos hídricos cercanos a capacidad de campo (Tisdale et al., 1993).

Fertilizantes que aportan micronutrientes

Las fuentes de micronutrientes se pueden ser agrupadas como: a) fuentes inorgánicas, b) quelatos sintéticos, c) complejos orgánicos y óxidos silicatados (“fritas”) (Lopes, 1999).

A continuación se consignan las principales características de cada uno de estos grupos:

a) Las formas inorgánicas de microelementos incluyen diferentes fuentes como sulfatos de los principales microelementos metálicos (sulfato de zinc, cobre, etc.), que son solubles en agua, mientras que los óxidos, fosfatos y carbonatos de micronutrientes metálicos son insolubles en agua. También se utilizan oxi-sulfatos, como el oxi-sulfato de zinc, de cobre, etc. que poseen diferentes solubilidades en agua según el tipo de ácido sulfúrico aplicado al óxido durante la fabricación del mismo. Las fuentes de boro como borax, ácido bórico y los boratos son solubles en agua, mientras que la colemanita tiene una solubilidad intermedia y la ulexita es insoluble en agua. Los molibdatos de sodio y amonio son solubles en agua, mientras que los óxidos de molibdeno son insolubles. La solubilidad en agua de las fuentes inorgánicas es un atributo importante. Así, por ejemplo en el caso de fuentes de Zn, para maximizar la efectividad agronómica, se recomienda que por lo menos el 40-50% del contenido de Zn del fertilizante sea soluble en agua (Bell y Dell, 2008).

b) Los quelatos sintéticos son complejos de coordinación entre un agente quelante orgánico (EDTA, EDDHA, etc.) y el microelemento metálico (catión). Estos tipos de productos poseen elevada solubilidad en agua y permiten mantener a los micronutrientes en forma disponible en condiciones en los que, de no estar quelatados, precipitarían o formarían productos de baja solubilidad, sobre todo en suelos o soluciones nutritivas con pH elevados. Las presentaciones comerciales de los quelatos puede ser sólida (generalmente en polvo o granulometrías pequeñas) y líquida. Los aminoácidos y sustancias húmicas-fúlvicas, también pueden actuar como agentes quelantes y esto es aprovechado muchas veces en la formulación de fertilizantes foliares. Si bien los quelatos pueden presentar mayor efectividad por

unidad de nutriente, su costo es más elevado que las fuentes inorgánicas determinando que su utilización sea mas frecuente en cultivos de alto valor, como frutales y/o hortícolas (Bell y Dell, 2008). En la Argentina este tipo de fuentes se utilizan con mayor frecuencia en cultivos de elevada rentabilidad, en donde la incidencia del costo del fertilizante en el costo total de producción es reducido (cultivos florales, ornamentales, etc.). c) Los complejos orgánicos y fritas no están difundidas en la Argentina. Los

complejos orgánicos con productos derivados de diferentes industrias, y la forma química de los microelementos no es siempre fácil de caracterizar. Las fritas por otro lado, son insolubles en agua, elaboradas a partir de fosfatos o silicatos mezclados con fuentes de microelementos a elevadas temperaturas y enfriados rápidamente. Este tipo de material tiene más difusión en suelos tropicales, sometidos a altas tasas de lixiviación (e.g. Brasil).

En la Tabla 14 se presentan las principales fuentes de micronutrientes utilizadas en la agricultura.

Tabla 14. Principales fuentes de microelementos utilizados en formulación de soluciones líquidas o fertirriego (Adaptado de Lopes, 1999). Fuente Contenido Forma química Solubilidad g/l °CBorax 11% B Na2B4O7. 10 H2O 21 0

Acido bórico 20% B Na2B8O13.4H2O 220 30

Solubor 20% B Na2B8O13.4H2O 220 30Sulfato de cobre acidif.

25% Cu CuSO4.5H2O 316 0

Sulfato ferrico acidif.

20% Fe FeSO4. 7 H2O 156.5 ----

Sulfato de manganeso acidif.

27% Mn MnSO4. 4 H2O 1053 0

Molibdato de amonio

54% Mo (NH4)6Mo7O24.4H2O 430 -----

Molibdato de sodio

39% Mo Na2MoO4 ---- -----

Sulfato de zinc 36% Zn ZnSO4.7H2O 965 20Quelato de zinc

5-14% Zn DTPA y EDTA Muy soluble ----

Quelato de hierro

4-14% Fe DTPA, HEDTA, EDDHA

Muy soluble ----

Quelato de cobre

5-14% Cu DTPA y EDTA Muy soluble -----

En la Argentina, la fertilización con micronutrientes es más frecuente en cultivos intensivos (e.g. cultivos ornamentales, frutales, hortícolas, etc.). Sin embargo, en los últimos años se han reportado situaciones de deficiencia y respuesta a la fertilización con microelementos en diferentes zonas y cultivos de la Región Pampeana (Melgar

et al., 2001). La intensificación de la agricultura y la evidencia de deficiencias de micronutrientes en algunos cultivos (e.g. Zn en maíz en el norte de Buenos Aires y sur de Santa Fe, B en girasol en el oeste de Buenos Aires), determinó mayor interés por parte de la industria de fertilizantes y actualmente se dispone de productos desarrollados específicamente para el segmento de cultivos de granos (e.g. impregnación de semillas, fertilizantes foliares, etc.). Los casos donde hay mayor evidencia de respuesta económica a la aplicación de Zn son los sistema de alta producción de maíz (Melgar et al., 2001) y el B en girasol (Ferraris, 2011).

Reacción en el suelo de los microelementos

Los microelementos metálicos (Cu, Zn, Mn, Fe) presentan muy baja movilidad en el suelo y forman complejos de baja solubilidad. Sin embargo, la biodisponibilidad de estos micronutrientes se reduce a medida que aumenta el pH. Por ello, las deficiencias son frecuentes en suelos recientemente encalados, calcáreos o sódicos. El molibdeno (Mo), por el contrario, incrementa su biodisponibilidad a medida que aumenta el pH, y es muy baja en suelos ácidos. Los quelatos tienen una elevada solubilidad y movilidad en el suelo. La estabilidad de los mismos en diferentes rangos de pH depende del tipo de quelato y su estabilidad (Bell y Dell, 2008). Las respuestas observadas en maíz al agregado de cinc al suelo con formulaciones en base a mezclas de UAN con TSA aplicadas en forma “chorreada” indicarían de un modo indirecto que el cinc estaba disponible para el cultivo. Estos resultados exploratorios son interesantes y se deberían ampliar a otras zonas.

El boro, a diferencia de los demás microelementos, posee una elevada movilidad en el suelo y se mueve fundamentalmente por flujo masal. La biodisponibilidad del boro es menos dependiente del pH, aunque su disponibilidad puede reducirse con pH extremos (o muy ácidos o muy alcalinos). También se presentan situaciones de carencia en suelos muy arenosos y/o en situaciones de déficit hídrico, asociado al tipo de movilidad del nutriente en el suelo mencionado previamente. Las principales fuentes de boro utilizados en la Región Pampeana en el cultivo de girasol son foliares. La aplicación a través de tratamientos de semillas no son recomendables debido a la toxicidad del boro en las semillas.

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