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IMPACTO AMBIENTAL DE LA FERTILIZACIÓN Y RECOMENDACIONES PARA MEJORAR LA EFICIENCIA
EN EL USO DE NUTRIMENTOS
José Antonio Cueto WongUriel Figueroa Viramontes
INIFAP
Querétaro, Qro. 9‐10 de Agosto del 2012
Impactan negativamente los fertilizantes químicos el medio ambiente?
• Los fertilizantes químicos, los abonos orgánicos y mejoradores desuelo mal utilizados impactan en mayor o menor grado el medioambiente y, en no pocos casos, también la salud animal y humana.
• Los daños al medio ambiente incluyen: ensalitramiento de lossuelos, pérdida de la fertilidad natural, lixiviación de nutrimentosmas allá de la zona radical de los cultivos, emisión de gases efectoinvernadero y, contaminación de cuerpos de agua superficiales ysubterráneos.
• Los daños en animales y humanos están fundamentalmenterelacionados con el consumo de agua o alimentos contaminadoscon nutrientes que fueron aplicados en exceso.
Porqué causan problemas ambientales los fertilizantes?
Por aplicarlos:• En exceso• Cuando no se requieren• En una ubicación incorrecta• En la forma química inadecuada• En condiciones ambientales inadecuadas• Sin considerar la humedad del suelo • Sin tomar en cuenta la aplicación del riego• Sin conocer las propiedades físicas del suelo
De qué depende una mala definición de la dosis de fertilización?
Principalmente del desconocimiento de:• La región• Los sistemas de producción• Los predios• Los niveles tecnológicos de los productores• Los rendimientos y calidades de los cultivos• Los suelos, aguas y climas
A dónde se va el N no absorbido por el cultivo?
Puede perderse por lixiviación
NITRÓGENO Kg/haTrat. Inicial en
suelo Aplicado
como fertilizante
En el agua de
riego
Extraídopor el cultivo
Lixiviado Final en el suelo
T1 107 250 45 181 18 72
T2 106 250 56 206 23 49
T3 73 250 59 225 35 34
Resultados de lixiviación de nitrógeno en lisímetros volumétricos aplicando diferentes cantidades de agua de riego
En T1 se aplicaron los riegos para llevar en cada ocasión el suelo a su capacidad de campo.
En T2 se aplicó 25% mas del agua requerida para llevar el suelo a capacidad de campo.
En T3 se aplicó 50% mas del agua requerida para llevar el suelo a capacidad de campo.
Puede perderse a la atmósfera en formas gaseosas por volatilización y desnitrificacación microbiológica
Pueden contaminar a los mantos acuíferos
Los números en las líneas son concentraciones de N‐NO3 en mg/ len pozos profundos de la Comarca Lagunera.
El límite permisible para agua potable según la NOM 127 SSA es 10 mg/l.
Investigación sobre el efecto de los nitratos en la salud humana
Entre 2005 y 2008 se realizó una investigación con el objetivo dedeterminar los niveles de metahemoglobina en niños, así como laasociación entre los niveles de nitrato en el agua potable y el tiempopara embarazo en mujeres en edad fértil, así como la calidadespermática y la concentración de nitrito en plasma seminal dehombres, en comunidades rurales ubicadas en zonas con pozosagrícolas con altos contenidos de nitratos.
De un universo de 216 pozos que comprendió el área de estudio, setomó una muestra de 62 pozos, 11 de consumo humano y 51 pozosagrícolas.
La concentración media de nitratos de los pozos estudiados fue 34mg/L, y la mediana de 20 mg/L, la desviación estándar de 34.97 mg/Lde N-NO3. Todos estos valores mayores al valor permitido aunque notodos los pozos son para consumo humano, la población tambiénconsume agua de pozos agrícolas.
Resultados de la investigación
De los 62 pozos muestreados en la zona de estudio el 64.5% resultaroncontaminados por N-NO3, tanto para uso agrícola como para consumohumano, estos niveles sobrepasan la referencia de 10 mg/L de N-NO3marcados por la NOM 127 SSA.
Se encontró que para los niños 64.5% de los pozos presentanconcentraciones entre 11.80 a 124 mg/L de N-NO3. Para los adultos25% de pozos con niveles de 64 a 124 mg/L de N-NO3, en ambos casosse presenta riesgo a la salud.
El tiempo para quedar en embarazo fue 4.2 meses en las mujeres deexposición alta, en comparación con las mujeres de exposición mediay baja (3.2 y 2.7 meses, respectivamente).
No se detectó metahemoglobinemia clínicamente en los 346niños estudiados. Sin embargo, el nivel de metahemoglobina fue1.54 veces mayor en los niños del grupo alto y medio.
Se observó una tendencia de género en cuanto a mayores nivelesde metahemoglobina detectable en niños que en las niñas. Seconsidera que ésta tendencia de género se asocia a lasactividades de los niños en las comunidades rurales y el grado deexposición a los nitratos por consumo de agua de pozos de usoagrícola.
No se encontraron alteraciones en la calidad espermática de losadultos estudiados pero si en la concentración de nitrito enplasma seminal resultando significativa la variable motilidaderrática en el grupo de exposición media ( p<0.044 r=.398).
Qué nos dicen las investigaciones respecto a la respuesta de los principales cultivos deMéxico a la aplicación de fertilizantes?
A continuación se presentan algunos de los resultados mas
sobresalientes de diversos proyectos llevados a cabo entre 1998 y
2008 para determinar la respuesta a N, P y K, extracción
nutrimental, y la lixiviación y recuperación del N aplicado como
fertilizante a maíz forrajero y a otros cultivos básicos.
Respuesta a N, P, y K en maíz para grano en 14 localidades de México en 2006
Estado Localidad Significancia para rendimiento de grano Rango de rendimiento
N P K (t/ha)
Michoacán Buenos Aires * ns ns 0.7 – 2.4Tarímbaro * ns ns 6.9 – 9.6Guaracha * ns ns 3.2 – 9.3
Tamaulipas DDR025 (10N) * * ns 5.4 – 7.7
DDR025 (22N) * * ns 4.3 – 6.5
Veracruz Cotaxtla * ns ns 3.7 – 6.2Papaloapan * * * 2.5 – 6.7
Chiapas CECECH * ns * 3.0 – 4.6
Ocozocoautla ns ns ns 1.4 – 2.2
Benito Juárez * ns ns 2.3 - 3.7
Oaxaca Teposcolula ns * ns 1.6 – 3.5Nochixtlán ns ns ns 4.2 – 9.9
Sonora Valle del Yaqui ns ns ns 7.2 – 8.9
Coahuila La Laguna ns ns ns 3.9 – 4.8
Respuesta del frijol a N, P y K en cuatro localidades de México en 2006
Estado Localidad Significancia para rendimientode grano
Rango de rendimiento
N P K (t/ha)
Jalisco Tepatitlán ns * ns 1.1 – 1.7
Sonora Valle del Yaqui ns ns ns 1.9 – 2.3
Oaxaca Yanhuitlán ns ns ns 0.5 – 0.7
San Pedro Añañe ns ns ns 1.1 – 1.9
Respuesta del trigo a N, P y K en tres localidadesde México en 2006
Estado Localidad Significancia para rendimiento de grano
Rango de rendimiento
N P K (t/ha)
OaxacaMixteca alta ns ns ns 3.8 – 5.8
GuanajuatoSarabia ns ns ns 5.5 – 7.4
Sonora Valle del Yaqui ns ns ns 7.6 – 8.5
•Principales conclusiones derivadas de este proyecto:
1. No se encontró respuesta a nitrógeno en el 35.7% de loslotes cultivados con maíz.
2. No hubo respuesta a potasio en el 85.7% de los sitiosexperimentales.
3. En trigo, frijol, sorgo y caña de azúcar solo se encontrórespuesta a nitrógeno en el 37.5%, a fósforo en el 6.3% y apotasio en el 12.5% de los sitios experimentales.
4. En términos generales no se encontró respuesta aaplicaciones de cal, composta y micronutrientes.
En qué consiste el método racional para la definición de la dosis de fertilización?
Básicamente en conocer los componentes de la ecuación:
Demanda ‐ SuministroDosis de fertilizante = ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐
Eficiencia
Donde:
La demanda es la cantidad de un nutrimento que se estima requerirá el cultivo.
El suministro es la cantidad de un nutrimento que se estima está o estará disponible al momento de la siembra o durante el ciclo del cultivo.
La eficiencia se refiere a la estimación del porcentaje del nutrimento aplicado que se estima será recuperado por el cultivo.
Ejemplo del cálculo de la dosis de fertilización
1. Cálculo de la demanda. Supóngase que:
a. Se va a cultivar maíz granob. Que el rendimiento esperado es de 8 y 10 ton/ha de grano y
paja, respectivamente.c. La concentración de nitrógeno es 1.6 y 0.7 %N en grano y
paja, respectivamente.
La demanda es = 8000 Kg/ha * 1.6 %N + 10000 Kg/ha * 0.7 %N= 128 Kg/ha + 70 Kg/ha
= 198 Kg/ha de N
2. Cálculo del suministro
El análisis de suelo reportó una Da de 1.25 g/cm3 ; 25 y 5 mg/Kgde N‐NO3 y de N‐NH4, respectivamente. Es decir, 30 mg/Kg de nitrógeno disponible.
El N disponible se calcula de la siguiente manera:
Vol. de suelo a 30 cm de profundidad = 10000 m2 * 0.3 m = 3000 m3 La masa de suelo es = 3000 m3 * 1250 Kg/m3 = 3 750 000 Kg
El N disponible es = 3 750 000 kg * (30/1 000 000) mg/Kg
= 112.5 Kg/ha de N disponible
3. La eficiencia se determina experimentalmente. Diversas investigaciones indican que la eficiencia de recuperación puede fluctuar entre 30 y 50%. Para fines de este ejemplo se asumirá una eficiencia del 50% del fertilizante aplicado.
4. La dosis de fertilizante nitrogenado por aplicar será:
198 – 112.5Dosis de N = ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ = 171 Kg/ha
50%
Cómo se determina la recuperación del fertilizante N aplicado?
Cómo se puede diferenciar del N que ya existe en el suelo, agua de riego, o en abonos orgánicos?
Existen varios métodos y técnicas. Sin embargo, la mas precisa es sin duda usar fertilizantes enriquecidos artificialmente con 15N.
Todos los productos que contienen nitrógeno, una parte de ese N está como 14N, generalmente alrededor del 99.634%, y un pequeño porcentaje, alrededor del 0.366% como 15N.
De forma muy simple, en una parcela se aplica el equivalente a 250 Kg/ha de N con urea comercial (46% de N total y 0.3665% de 15N) y otra similar contigua a la primera. A esta segunda parcela se le aplican los mismos 250 Kg/ha de N con urea marca isotópicamente(46% de N total y 10% de 15N).
Breve descripción de un experimento tipo:
Cuatro tratamientos recibieron en total 300 Kg/ha durante el ciclo del maíz forrajero, divididos en cuatro aplicaciones: siembra y antes de la aplicación del primero, segundo y tercer riego de auxilio.
Ejemplo del tipo de investigación que se hace con esta técnica
Trat Aplicación de N marcado isotópicamente (15N)
1 75* 75 75 75
2 75 75* 75 75
3 75 75 75* 75
4 75 75 75 75*
Los números con un asterisco indican que se usó fertilizante marcado 15N
Componentes de la plantaKg/hade N
Trat Mazorca Tallo Lámina Vaina Bráctea Espiga Pedúnculo Total1 19.7 4.9 8.5 1.9 0.6 0.3 0.2 36.12 32.8 15.5 14.9 4.7 1.2 0.7 0.4 70.23 19.9 4.7 2.3 0.6 0.5 0.1 0.3 28.44 8.8 1.4 1.1 0.1 0.1 0.01 0.02 11.5TOTAL DE N ABSORBIDO POR EL CULTIVO PROVENIENTE DEL FERTILIZANTE 146.2
El uso de fertilizantes marcados con 15N permite cuantificar de manera precisa cuánto nitrógeno provino del fertilizante aplicado, pero también la forma en que se distribuyó en la planta.
Además de calcular propiamente la dosis de fertilizante yaplicarlo en la forma y tiempo correctos, qué otras opcionesexisten para incrementar la eficiencia en el uso del fertilizante nitrogenado?
Entre las opciones está la aplicación de fertilizantes de lenta liberación y el uso de técnicas de reflectancia parahacer correcciones de deficiencias de nitrógeno en cultivos en desarrollo
FERTILIZANTES DE LENTA LIBERACIÓN
• ASPECTOS GENERALES
• Ya se mencionó que gran parte del N aplicado como fertilizante o abono no serecupera en la cosecha, debido principalmente a las pérdidas por lixiviación,volatilización, desnitrificación y por fijación del amoníaco en el suelo.
• Una posible solución consiste en aportar menores cantidades de fertilizantes conmayor frecuencia, o bien en el empleo de abonos de liberación lenta.
• Estos últimos van aportando el N de manera progresiva, de forma que si no seeliminan totalmente las pérdidas, éstas pueden reducirse en gran medida.
• Aún no se ha resuelto totalmente este problema, ya que la velocidad deliberación del nitrógeno asimilable no siempre coincide con el de la demanda porla planta.Los fertilizantes de liberación lenta presentan además elinconveniente de su elevado costo por unidad de nitrógeno contenido, por lo quesu uso se restringe a cultivos altamente rentables, de ciclo un vegetativo largo oaquellos que se desarrollan en climas o suelos que favorecen las pérdidas denitrógeno.
Tipos de fertilizantes de lenta liberación
• Básicamente, los fertilizantes de lenta liberación se clasifican en tres tipos: ‐ Fertilizantes recubiertos‐ Fertilizantes de baja solubilidad‐ Fertilizantes con inhibidores de la nitrificación
• A. Fertilizantes recubiertos:
• Son fertilizantes convencionales que se presentan en formade gránulos envueltos en una membrana semipermeableque está constituida por una sustancia insoluble o de bajasolubilidad en agua.
• La disolución del fertilizante se produce lentamenteconforme el agua va atravesando el recubrimiento. Lamembrana se va rompiendo, debido al gradiente de presiónosmótica (mayor en el interior del gránulo), liberando losnutrientes de forma progresiva.
• Las sustancias más empleadas como recubrimiento son:azufre, resinas, caucho, parafinas y plástico perforado.
Tipos de fertilizantes de lenta liberación
• La urea‐azufre (URA) es quizá el fertilizante recubierto de uso más extendido. La cantidad deazufre oscila entre el 15 y el 19 % del peso total del producto, según la eficacia del recubrimientoque se desee, para ajustarlo a las necesidades del cultivo, y el tamaño y forma de los gránulos.
• A mayor contenido de azufre, más lenta es la liberación de nitrógeno.
• Sobre los gránulos recubiertos de azufre se rocía un compuesto (cera microcristalina, polietileno,etc.), que constituye un 2 % del peso total.
• El contenido de nitrógeno varía entre un 30 y un 37 %, dependiendo de la cantidad de azufreempleado en el revestimiento. Según las experiencias llevadas a cabo en diversos países (EstadosUnidos, Filipinas, India), se ha demostrado la gran utilidad de la urea recubierta de azufre en arrozbajo condiciones de deficiencia hídrica y para cultivos de larga duración (pastos, praderas).
• No obstante, no ha resultado muy efectiva en cultivos que requieren grandes cantidades denitrógeno en un período relativamente corto (maíz, trigo).
• Otros abonos recubiertos de utilización más restringida son: el nitrosulfato amónico recubiertode yeso o parafina, el nitrato amónico recubierto de resina, la urea con fosfato amónico‐magnésico, la urea con laca en escamas, etc.
Tipos de fertilizantes de lenta liberación
B. FERTILIZANTES DE LENTA SOLUBILIDAD• Son fertilizantes que requieren gran cantidad de agua para su completa
solubilidad, asegurando una baja concentración de nitrógeno en la disoluciónnutritiva.
• Pueden utilizarse productos orgánicos e inorgánicos. Entre los primeros destacan:urea‐formaldehído, isobutilendiurea (IBDU), crotoliden diurea (CDU), oxamida.
• Los productos inorgánicos generalmente son fosfatos dobles de amonio y unmetal, como es el caso del fosfato amónico‐magnésico.Son gránulos de colorblanco y el contenido en N oscila entre el 38 y el 40 %. El contenido mínimo de Ninsoluble debe ser del 35 %.
• La fuente de N lentamente disponible es el insoluble en agua fría. Por tanto, elefecto del fertilizante se ve afectado por las altas temperaturas, por un pH bajo yuna elevada actividad microbiana.
• Estos compuestos pueden usarse como fertilizantes nitrogenados para laaplicación directa a los cultivos o incluirse en los fertilizantes complejos a base deN‐P‐K.
• Son particularmente útiles en pastos, cultivos hortícolas, pero al igual que en el
C. FERTILIZANTES CON INHIBIDORES DE NITRIFICACIÓN Hay que tener presente que las principales pérdidas de N cuando seaplican fertilizantes amoniacales y de la urea, se producen después de suconversión a nitratos.
Existen ciertos materiales que son tóxicos para las bacterias nitrificantes
Son productos derivados de la pirina y la pirimidina y entre ellos el más empleadoes la nitrapirina o 2‐cloro‐6‐(triclorometil) piridina (N Serve). Se aplicaprincipalmente en cereales (trigo, maíz y algodón) a 0.30‐0.55 kg/ha1 deproducto activo. A dosis superiores los productos pueden verse alterados. Supersistencia en el suelo es de 2‐3 meses y se elimina por volatilización ydegradación a otros compuestos. Dicha persistencia depende fundamentalmentede tres factores:
• Textura del suelo: al aumentar el tamaño de las partículas, disminuye lapersistencia del producto.
Contenido de materia orgánica: la persistencia aumenta con dicho contenido, yaque el producto queda retenido en la materia orgánica.
Temperatura del suelo: al aumentar la temperatura, disminuye la persistencia delproducto, ya que aumenta su velocidad de degradación. Por otro lado, elaumento de la temperatura favorece la actividad de los microorganismosnitrificantes.Dada su gran volatilidad, este producto debe enterarse al menos a5 cm de profundidad, antes de que haya transcurrido una hora desde suaplicación. Sin embargo, esto no es necesario cuando se aplica con amoníacoanhidro, ya que la nitrapirina es soluble en éste.
Tratamiento Forraje verde
Forraje seco Materia seca
ton/ha %
Sulfato de amonio (41) + MAP (9‐42) + urea ácida (78 + 68)
64.8 b 21.4 ns 33.0 ns
Sulfato de amonio (41) + MAP (9‐42) + ENTEC (109)
67.8 a 21.7 32.0
ENTEC (26 + 120) + NITROFOSCA (24‐24) 67.8 a 21.9 32.3
ENTEC (52 + 99) 70.3 a 22.4 31.8
ENTEC (120) 69.8 a 22.0 31.6
EVALUACIÓN DE UN FERTILIZANTE DE LENTA LIBERACIÓN EN MAÍZ FORRAJERO EN LA COMARCA LAGUNERA
ENTEC: 26‐00‐00NITROFOSCA: 12‐12‐00
Gracias por su atención!!!!