NITRÓGENO

NITRÓGENO

Reservorios de N en el ambiente de la TierraReservorios de N en el ambiente de la Tierra

Reservorio Total (Mg) Porcentaje

N terrestre 1,97 x 1017 100,00

N en la litosfera (rocas) 97,98

N en la atmósfera 2,00

N en la biosfera 0,02

N en la biosfera 3,94 x 1013 100,00

Sust. orgánicas en fondo océano 47,04

Sust. orgánicas edáficas 39,72

Sust. inorgánicas edáficas 7,32

Sust. inorgánicas oceánicas 5,23

Plantas y animales terrestres 0,64

Plantas y animales oceánicos 0,05

N en los suelos

• ✔90 % del N está en forma orgánica

• ✔10% como NH4+ fijado

• ✔Ninguna de éstas dos formas está disponible para las plantas

características principales del Nitrógeno

• ✔Demanda del N: Grandes requerimientos

por los cultivos

• ✔Oferta de N:

• – Fuente natural importante MOS, pero plantas absorben N inorgánico

• ✔Formas inorgánicas tienen corta vida en el

suelo

✔Dinámica regulada por procesos microbiólog.:

– N orgánico ----mineralización ---> N mineral

✔Grandes efectos de disponibilidad de N en el crecimiento vegetal (verdor y juventud)

• ✔Síntesis de fertilizantes nitrogenados: factor de revolución agrícola

– Gran factor limitante

– gran determinante del rendimiento

• ✔Fertilizar y manejar el N:

“ ajustar oferta y demanda”

• ✔Fracaso: pérdidas económicas y

contaminación ambiental

Formas de N disponibles para las plantas

✔El N disponible está en forma mineral:– NO3 (Nitrato) – NH4+ (Amonio)

✔Otra forma mineral:– NO2- (Nitrito) : Tóxico para las plantas

Formas minerales de N en el suelo:

✔NO3- Cantidad varía de 5 a 100 ppm de N en los 0-20 cm del suelo (1 ppm ≡2.5 kg/ha) (Normalmente hay menos de 20 ppm)

✔NH4+ su cantidad varía de 1 a 100 ppm Normalmente hay menos de 10 ppm

✔NO2- = menos de 2 ppm

Gases atmosféricos de nitrógeno:principalmente N2 con trazas de NO, NO2, N2O y NH3

Fijación por combustión

Fijación eléctrica Fijación industrial

Fertilizantes

Abonos

Alimentos

Fijación biológica

Algas y Actinomicetes

Azospirillum

ClostridiumAzotobacter

Rhizobium

Residuos

Exportado en productos

Lavado

Desnitrificación

N2

N2O NO

Volatilización

NH3

Erosión

Ciclo del N en el sistema suelo-planta/animales-ambienteCiclo del N en el sistema suelo-planta/animales-ambiente

Mineralización

Amonificación

Inmovilización

N de amonioN de nitrato

N en la MO

Absorción

“El conocimiento de las transformaciones y dinámica del N en el sistema suelo-planta-ambiente es esencial para realizar un manejo eficiente de los fertilizantes nitrogenados con el fin de maximizar la productividad de los cultivos y minimizar el impacto negativo de la fertilización sobre el ambiente.”

Compartimientos de la materia orgánica del sueloCompartimientos de la materia orgánica del suelo

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

M.O. Activa

-Biomasa viva.

-Detritos veg. parcialmente

transformados.

-Polisacáridos.

-Prot. de origen microbiano.

-Ac. Fúlvicos.

10-20% de la M.O.

M.O. pasiva

-Humus físicamente protegido.

-Humina.

-Ac. húmicos.

-60-90% de la M.O.

Compuestos nitrogenados orgánicos en el suelo Compuestos nitrogenados orgánicos en el suelo

Sustancias no húmicasAminoácidos y polipéptidos 30-45%Aminoazúcares 5-10%Acidos nucléicos 1-2%

Sustancias húmicas

N-NH2 15-30%

N-húmico no identificable 10-20%Insolubles en ácidos 20-35%

Factores que afectan el contenido de N total en los suelosFactores que afectan el contenido de N total en los suelos

CLIMA: Agua,Temperatura, Radiación, Foto y termoperíodoCLIMA: Agua,Temperatura, Radiación, Foto y termoperíodo

VEGETACIÓN: Sustrato (tipo y cantidad)VEGETACIÓN: Sustrato (tipo y cantidad)

N = f (N = f (VV, , OO, , CC, , RR, , MM))tt

ORGANISMOS: Procesadores del sustrato, FijadoresORGANISMOS: Procesadores del sustrato, Fijadores

RELIEVE: Escurrimiento, erosión, exposición a la radiaciónRELIEVE: Escurrimiento, erosión, exposición a la radiación

MATERIAL MADRE: Determina la textura y la mineralogíaMATERIAL MADRE: Determina la textura y la mineralogía

Contenidos promedio de M.O en suelos de la región pampeana y extrapampeana. Sainz Rozas y Echeverría (2008). Contenidos promedio de M.O en suelos de la región pampeana y extrapampeana. Sainz Rozas y Echeverría (2008).

Ingresos, salidas y ciclado de N en agroecosistemasIngresos, salidas y ciclado de N en agroecosistemas Ingresos: Fijación biológica, fertilizantes, deposiciones, abonos animales, residuos de cultivos

Ingresos: Fijación biológica, fertilizantes, deposiciones, abonos animales, residuos de cultivos

Salidas: Productos agrícolas, desnitrificación, lavado de nitratos, volatilización.

Salidas: Productos agrícolas, desnitrificación, lavado de nitratos, volatilización.

Ciclado de N (sin ganancia o pérdida): Inmovilización, mineralización y nitrificación. Ciclado de N (sin ganancia o pérdida): Inmovilización, mineralización y nitrificación.

Balance de N en sistemas agrícolas• La evaluación del N disponible para un sistema suelo-cultivo puede ser

realizada mediante el balance de masa una vez que el sistema ha sido definido en tiempo y espacio

Nf + Nmisc – Nexp – Ne – Nl – Ng = ΔNorg + ΔNinorg

Nf = Nexp + Nl + Ng + ΔNorg + ΔNinorg

Nf= dosis de NNexp= N exportado en granos o biomasa.Ne= N perdido por erosión.Nl= N perdido por lavado de nitratos.Nmisc= N precipitaciones, adsorción de NH3, N en riego, etc.ΔN inorg = N-NO3

- en suelo en MF - N-NO3- en suelo al momento de la siembra (0-100 cm).

Ng= pérdidas de N por volatilización y desnitrificación.ΔNorg= cambio en el contenido de N orgánico, esto es diferencia entre el N inmovilizado

en raíces, residuos y inmovilizado por la biomasa microbiana menos el N mineralizado entre siembra y madurez.

Ingresos Salidas Cambios en el N almacenado

Estimación de los aportes de distintos compuestos de N desde la atmósfera.

Compuesto Mecanismo de deposición

Ingreso de nitrógeno

Ecosistemas Kg N ha-1 año-1

Areas cercanas lugares de alta act. industrial o a Feed-lots (Inglaterra).

NH3 Lluvias 1-50

Areas cercanas lugares de alta act. Industrial (Inglaterra).

NH3 y NO3- Lluvias 5-22

Agrícolas (Balcarce) NO3- Lluvias 1- 2

Leguminosas N2 FBN 20-200

No-leguminosas N2 FBN 35

Praderas de gramíneas N2 FBN 15

Burns y Hardy 1975, citado por Haynes (1986).

Fijación simbiótica de N por distintas leguminosasFijación simbiótica de N por distintas leguminosas

Especie Rango

kg N ha-1 año-1

Alfalfa 120-300

Trébol rojo 80-170

Trébol blanco 90-140

Vicia 80-140

Soja 50-200

Arveja 30-180

Maní 40-150

Factores que afectan la fijación simbiótica de NFactores que afectan la fijación simbiótica de N

Especie de leguminosa y biotipoEspecie de leguminosa y biotipo

Disponibilidad de N edáficoDisponibilidad de N edáfico

Especie de Especie de Rhizobium Rhizobium

Cepa de Cepa de RhizobiumRhizobium

Factores que afectan al cultivo (fotosíntesis):Factores que afectan al cultivo (fotosíntesis): radiación, temperatura,radiación, temperatura, disponibilidad de agua y nutrientes, disponibilidad de agua y nutrientes, pHpH,, aireación del suelo aireación del suelo, compactación, compactación

Balance de N para suelos cultivados con soja para dos valores de fijación biológica de N. Adaptado de Havlin et al. (1999).Balance de N para suelos cultivados con soja para dos valores de fijación biológica de N. Adaptado de Havlin et al. (1999).

Parte de la Planta

MS NTAN derivado

FBN

N exportado del suelo por el

grano

N derivado de la FBN retornado en el residuo

Balance

40% 90% 40% 90% 40% 90% 40% 90%

---------------------------------------------------- kg ha-1 ---------------------------------------------------------

Grano 2100 151 61 136 90 15 - - - -

Residuo 3424 40 16 36 - - 16 36 -

Total 5524 191 77 172 - - - -

21-74

Factores que determinan las pérdidas por lavado de NO3

- Factores que determinan las pérdidas por lavado de NO3

-

Disponibilidad de NODisponibilidad de NO33--..

Balance hídrico Balance hídrico (determina cantidad de agua de (determina cantidad de agua de percolación)percolación)..

Característica físicas del suelo que afectan la Característica físicas del suelo que afectan la infiltración y percolación infiltración y percolación (textura, estructura, (textura, estructura, porosidad)porosidad)..

Sistemas de labranza Sistemas de labranza (puede afectar la (puede afectar la disponibilidad de NOdisponibilidad de NO33

--, la estructura y la cantidad , la estructura y la cantidad

y tipo de poros)y tipo de poros)..

Lavado de NO3- según dosis de N y cantidad de agua de percolación.

Adaptado de Walters y Malzer (1990) y Sainz Rozas et al. (2004).

Lavado de NO3- según dosis de N y cantidad de agua de percolación.

Adaptado de Walters y Malzer (1990) y Sainz Rozas et al. (2004).

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 10 20 30 40

Agua de percolación (cm)

N-

NO

3- lava

dos

(k

g h

a-1) 90-N

180-N

a)

55

69,5

86,5

102,9

0

20

40

60

80

100

120

0 70 140 210

Dosis de N (kg ha-1)

N p

erd

ido

por

lava

do

(kg

ha-1

) S

V6b)

Cantidad de NO3- en el perfil con presencia o no de cultivoCantidad de NO3- en el perfil con presencia o no de cultivo

Precipitación (mm cada 15 días)

Nitratos en suelo con cultivo (kg ha-1)

Nitratos en suelo desnudo (kg ha-1)

Mes

Precipitación (mm cada 15 días)

Nitratos en suelo con cultivo (kg ha-1)

Nitratos en suelo desnudo (kg ha-1)

Mes(en el hemisferio norte)

Fertilización de maíz y NO3- disponibles para lavado Fertilización de maíz y NO3- disponibles para lavado

N disponible a partir del fertilizante y de

la mineralización

N e

n el

sue

lo e

n el

tej

ido

vege

tal (

kg/h

a) N en el tejido vegetal

N disponible a partir del fertilizante y de

la mineralización

N e

n el

sue

lo e

n el

tej

ido

vege

tal (

kg/h

a)

N en el tejido vegetal

Aplicacióna la siembra

Aplicación en V6

Aplicacióna la siembra

Aplicación en V6según análisis

El proceso de desnitrificaciónEl proceso de desnitrificación

•• NONO33-- -------------- NONO22

-- -------------- NO NO -------------- NN22O O -------------- NN22

+5 +3 +2 +1 0 +5 +3 +2 +1 0 •• Proceso de naturaleza biolProceso de naturaleza biolóógica y ocurre en condiciones de gica y ocurre en condiciones de

elevada humedad de suelo.elevada humedad de suelo.•• La mayorLa mayoríía de las bacterias que realizan dicho proceso son a de las bacterias que realizan dicho proceso son

heterheteróótrofas y obtienen su energtrofas y obtienen su energíía, C celular y poder reductor a, C celular y poder reductor (electrones) de sustratos org(electrones) de sustratos orgáánicos.nicos.

•• Las bacterias pertenecientes a los gLas bacterias pertenecientes a los gééneros neros PseudomonaPseudomona, , Bacillus y Bacillus y ThiobacillusThiobacillus denitrificandenitrifican han demostrado capacidad han demostrado capacidad para reducir los nitratos a formas gaseosas. para reducir los nitratos a formas gaseosas.

Factores que determinan la desnitrificación Factores que determinan la desnitrificación

Presencia de bacterias desnitrificadorasPresencia de bacterias desnitrificadoras

pHpH

Disponibilidad de NODisponibilidad de NO33--

Disponibilidad de sustrato carbonado fácilmenteDisponibilidad de sustrato carbonado fácilmente mineralizablemineralizable

Concentración de oxígenoConcentración de oxígeno

TemperaturaTemperatura

Estimación de pérdida de N por desnitrificación para distintos suelos Estimación de pérdida de N por desnitrificación para distintos suelos

Excesivamente bien drenado

Biendrenado

Moderadamente bien drenado

Algo pobremente drenado

Pobremente drenado

----- % ------

< 2 2-4 3-9 4-14 6-20 10-30

2-5 3-9 4-16 6-20 10-25 15-45

>5 4-12 6-20 10-25 15-35 25-55

CLASE NATURAL DE DRENAJEContenido de

Materia Orgánica

----------------------------------------------- % del N disponible ----------------------------------------------------

Pérdidas de N-NPérdidas de N-N22O en cultivos de trigo bajo SD y LC. Adaptado de O en cultivos de trigo bajo SD y LC. Adaptado de Aulakh Aulakh et alet al. .

(1984).(1984).Pérdidas de N-NPérdidas de N-N22O en cultivos de trigo bajo SD y LC. Adaptado de O en cultivos de trigo bajo SD y LC. Adaptado de Aulakh Aulakh et alet al. .

(1984).(1984).

0

5

10

15

20

25

LC SD

Sistema de labranza

Pér

did

as d

e N

-N2O

(k

g h

a-1)

0-N0-N + res100-N100-N + res

Pérdidas de N-NPérdidas de N-N22O en cultivos de maíz fertilizados a la siembra o al estadío de O en cultivos de maíz fertilizados a la siembra o al estadío de

seis hojas. Adaptado de Sainz Rozas seis hojas. Adaptado de Sainz Rozas et alet al. (2001).. (2001).Pérdidas de N-NPérdidas de N-N22O en cultivos de maíz fertilizados a la siembra o al estadío de O en cultivos de maíz fertilizados a la siembra o al estadío de

seis hojas. Adaptado de Sainz Rozas seis hojas. Adaptado de Sainz Rozas et alet al. (2001).. (2001).

0

200

400

600

800

1000

0 50 100 150 200

Días desde la siembra

Des

nitr

ifica

ción

(g d

e N

ha/

día) 0-N70 (S)210 (S)70 (V6)210 (V6)

V6

F MF

a)

0

2

4

6

8

10

12

14

0 70 210

Dosis de nitrógeno (kg/ha)

Des

nitr

ifica

ción

(kg/

ha) S

V6

b)

Volatilización

Desde SO4(NH4)2

••SOSO44(NH(NH44))22 + 2CO+ 2CO33Ca + 2HCa + 2H22O 2NHO 2NH44+ + 2HCO+ + 2HCO33-- + Ca+ Ca+2+2 + 2OH+ 2OH-- + SO+ SO44Ca Ca

••NHNH44++ + HCO+ HCO33

-- NHNH33 + CO+ CO22 + H+ H22O O

En suelos calcareos el uso de SOEn suelos calcareos el uso de SO44(NH(NH44))22 producirproduciráá mayores pmayores péérdidas que el rdidas que el uso de ClNHuso de ClNH44 o de NOo de NO33NHNH44 dado que el SOdado que el SO44Ca tiene menor solubilidad que el Ca tiene menor solubilidad que el (NO3)(NO3)22Ca o el ClCa o el Cl22Ca (ClNHCa (ClNH44) que se formar) que se formaríían por el uso del NOan por el uso del NO33NHNH44 o ClNHo ClNH4, 4,

respectivamente. respectivamente.

Desde urea:

((NHNH22))22CO + HCO + H++ + 2 H + 2 H22O ------------- 2NHO ------------- 2NH44++ + HCO + HCO33

--

NHNH44++ + OH + OH- - --------NH--------NH3 3 + H+ H22O O

NHNH44

++ ad-----NH ad-----NH44++ sol-----NH sol-----NH33 sol-----NH sol-----NH33 gas s----NH gas s----NH33 gas atm gas atm

Ureasa

0

20

40

60

80

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

pH de la solución

% d

e c

ad

a e

sp

ec

ie

NH4+

NH3

Factores que determinan la volatilizaciónFactores que determinan la volatilización

Del suelo: Del suelo: concentración de NHconcentración de NH44++ en solución, en solución,

CIC, pH, capacidad buffer, actividadCIC, pH, capacidad buffer, actividad ureásica ureásica

Del ambiente: Del ambiente: temperatura, contenido de agua temperatura, contenido de agua

De manejo: De manejo: fuente, dosis y forma de aplicaciónfuente, dosis y forma de aplicación del fertilizante, presencia de residuos,del fertilizante, presencia de residuos, uso de inhibidores de ureasa.uso de inhibidores de ureasa.

Efecto de la capacidad buffer del suelo sobre las pérdidas de N por volatilización.Efecto de la capacidad buffer del suelo sobre las pérdidas de N por volatilización.

Pérdidas por volatilización para cultivos de maíz en SD en Balcarce y centro de Santa Fe. Echeverría y Sainz Rozas et al. (1999).

2,4

8,35,7

16,0

3,45,9

8,111,4

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

70 S 140 S 70 V6 140 V6

Nitrógeno aplicado (kg/ha)

(kg/ha)

% del N aplicado

a)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Sep. Oct. Nov. Dic.

Meses

UreaU.A.N.CAN

b)Pé

rdid

as

de

N-N

H3

(%

)

0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40

Temperatura (0C)

N-N

H3

(kg

ha-1

día

-1)

N-NH3= -1,54 + 0,24x

r2= 0,82

Gases atmosféricos de nitrógeno:principalmente N2 con trazas de NO, NO2, N2O y NH3

Fijación por combustión

Fijación eléctrica Fijación industrial

Fertilizantes

Abonos

Alimentos

Fijación biológica

Algas y Actinomicetes

Azospirillum

ClostridiumAzotobacter

Rhizobium

Residuos

Exportado en productos

Lavado

Desnitrificación

N2

N2O NO

Volatilización

NH3

Erosión

Ciclo del N en el sistema suelo-planta/animales-ambienteCiclo del N en el sistema suelo-planta/animales-ambiente

Mineralización

Amonificación

Inmovilización

N de amonioN de nitrato

N en la MO

Absorción

Mineralización-Inmovilización-ReciclajeMineralización-Inmovilización-ReciclajeMineralization-Immobilization-Turnover (MIT)Mineralization-Immobilization-Turnover (MIT)

Biomasa microbiana

N orgánicoLábil

N orgánicoEstable

N enresiduos

N mineral

CO2

Factores que determinan el M.I.T.Factores que determinan el M.I.T.

N en la solución del sueloN en la solución del suelo

Relación C:N del material aportadoRelación C:N del material aportado (calidad del (calidad del materialmaterial))

Otras características del material aportado: cantidad, Otras características del material aportado: cantidad, forma física, posición, otras cuestiones de calidadforma física, posición, otras cuestiones de calidad (composición química: %(composición química: % lignina)lignina)

Contenido de MO y de N mineralizableContenido de MO y de N mineralizable

Temperatura, agua, pH, OTemperatura, agua, pH, O22

Tiempo Tiempo → → MANEJOMANEJO

Evolución del contenido de NO3- en el suelo al

aportar materiales carbonados (ejemplo 60 C:N)

Evolución del contenido de NO3- en el suelo al

aportar materiales carbonados (ejemplo 60 C:N)E

mis

ión

de

CO

2

Rel

ac.

C:N

del

mat

eria

l

Co

nce

ntr

aci

ón

de

NO

3- e

n s

olu

ció

n60 -

40 -

20 -

TiempoAporte de material carbonado

Inmovilización neta

Mineralización neta

Relaciones C:N de distintos materialesRelaciones C:N de distintos materiales

Material C/N

Biomasa microbiana 8:1

Materia orgánica 10:1

Trébol blanco (joven) 12:1

Centeno verde 36:1

Paja de cereales 70:1

Restos de maíz 80:1

Restos de soja 25:1

Inmovilización-mineralización para dos tipos de residuosInmovilización-mineralización para dos tipos de residuos

CO2 emitido

C:N del residuo

NO3- en solución

Depresión de NO3-

Re

lac

ión

C:NC

O2 o

NO

3-

Tiempo

C:N del residuo

CO2 emitido

NO3- en solución

Adición de residuos

Re

lac

ión

C:NC

O2 o

NO

3-

UNIVERSIDAD NACIONAL DE MAR DEL PLATA

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

FERTILIDAD Y MANEJO DE SUELOS

Comportamiento de trigo sobre antecesores con distinta calidad de residuoComportamiento de trigo sobre antecesores con distinta calidad de residuo

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80 100 120 140

Días desde la siembra

Bio

masa

aére

a (

Mg M

S h

a-1

)

Antecesor sojaAntecesor trigo

Antecesor girasolAntecesor maíz

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 20 40 60 80 100 120 140

Días desde la siembra

Nit

rógeno t

ota

l (k

g N

ha

-1)

Studdert et al., 2000

Unidad 5: NitrógenoCursada 2010

Descomposición de dos residuos de distinta calidad en dos posiciones (a campo)Descomposición de dos residuos de distinta calidad en dos posiciones (a campo)

0

2

4

6

8

10

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Acumulación térmica (miles ºC)

Ma

teri

a s

ec

a (

Mg

ha

-1)

Maíz SuperficialMaíz IncorporadoSoja SuperficialSoja Incorporado

0

20

40

60

80

100

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Acumulación térmica (miles ºC)

Ma

teri

a s

ec

a r

ela

tiv

a (

%)

Descomposición de dos residuos de distinta calidad en dos posiciones (en inveráculo)Descomposición de dos residuos de distinta calidad en dos posiciones (en inveráculo)

0

20

40

60

80

100

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Acumulación térmica (miles ºC)

Ma

teri

a s

ec

a r

ela

tiv

a (

%)

Maíz SuperficialMaíz IncorporadoSoja SuperficialSoja Incorporado

Sin nitrógeno

49%42%

27%21%

0

20

40

60

80

100

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Acumulación térmica (miles ºC)

Ma

teri

a s

ec

a r

ela

tiv

a (

%)

Con nitrógeno

44%

37%

25%18%

Mineralización-Inmovilización-ReciclajeMineralización-Inmovilización-ReciclajeMineralization-Immobilization-Turnover (MIT)Mineralization-Immobilization-Turnover (MIT)

Biomasa microbiana

N orgánicoLábil

N orgánicoEstable

N enresiduos

N mineral

CO2

Paso 1. Amidización

Paso 2. Amonificación

R-NH2 + H2O NH3 + R-OH + Energía

NH4+ + OH-

Mineralización del N

+

Bact. Hong.

H2ONH2

H

NH2

NH2

Aminoácidos Aminas Urea

C-COOH R-NH2C=OProteínas + + CO2 E+

Mineralización del N (nitrificación)

• Nitrosomonas

• 2 NH4+ + 3 O2 2NO2

- + 2H2O + 4H+

• -3 +3 (inc. en el estado de oxidación).

• Nitrobacter

• 2NO2- + O2 2NO3

-

• +3 +5 (inc. en el estado de oxidación).

• En suelos bien drenados el pasaje de NO2- a NO3

- es más rápido que el pasaje de NH4

+ a NO2- y por lo tanto no se acumula NO2

-, ión que es tóxico para las plantas.

Factores que afectan la mineralización de N. Adaptado de

Contenido de humedad y temperatura del suelo.• Humedad óptima: 50 y 70% del espacio poroso lleno con

agua.• Temperatura óptima: 25-35ºC.• Contenido de N orgánico.

Adaptado de Havlin et al. (2005)

Factores que afectan la nitrificación

• Abastecimiento de NH4+. La existencia de NH4

+ es el primer requisito para que exista nitrificación.

• Población de microorganismos nitrificantes. Los suelos pueden diferir en la capacidad de carga de nitrificadores. Los suelos del SE bonaerense tienen una alta capacidad de carga de nitrificadores.

• pH del suelo. La nitrificación toma lugar en un amplio rango de pH (4.5-10), pero el ideal es alrededor de la neutralidad.

• Aireación del suelo. En condiciones de anaerobiosis no se produce nitrificación, la máxima tasa se logra en concentraciones de O2 en suelo similares a la de la atmósfera.

• Humedad del suelo. proceso muy sensible a la falta y al exceso de humedad. Humedad óptima es capacidad de campo (78-80% de poros llenos con agua). Sin embargo, Nitrobacter funciona a tasa más lenta, aún en suelos con contenidos de humedad en punto de marchitez.

• Temperatura del suelo. La temperatura óptima varía entre 25-35 ºC.

Relación entre el contenido de N en la M.O activa y el N potencialmente mineralizable (adaptado de Curtin y Wen, 1999). Relación entre el contenido de N en la M.O activa y el N potencialmente mineralizable (adaptado de Curtin y Wen, 1999).

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800

N en la fracción activa de la MO (mg kg-1)

N p

ote

nci

alm

ente

min

eral

izab

le (

mg

kg

-1)

Cambios en el contenido de MO con los años de agricultura bajo tres sistemas de labranzaCambios en el contenido de MO con los años de agricultura bajo tres sistemas de labranza

Adaptado de Lamb et al, 1985

70

80

90

100

0 4 8 12

Años de agricultura

Re

ma

ne

nte

de

ma

teri

a o

rgá

nic

a(%

de

l niv

el o

rig

ina

l)

Siembra directa

Labranza mínima

Labranza convencional

Estimación del N mineralizado en función del agua disponible para distintos No

Estimación del N mineralizado en función del agua disponible para distintos No

Adaptado de Echeverría y Bergonzi, 1995

Cultivos de Verano Cultivos de Invierno

Mineralización de N del suelo a lo largo del año y su relación con la demanda por N de trigo y maízMineralización de N del suelo a lo largo del año y su relación con la demanda por N de trigo y maíz

Mes

Mineralización de N en suelos del sudeste bonerenseMineralización de N en suelos del sudeste bonerense

Adaptado de Echeverría y Bergonzi, 1995

Materia orgánicaN potencialmente

mineralizableN mineralizado

para trigoN mineralizado

para maíz% mg kg-1

Coronel Dorrego 2.0-2.5 100-120 30-60 40-80

Tres Arroyos 3.0-4.0 140-150 40-80 50-120

Balcarce 5.5-6.0 170-180 45-100 60-150

4 años 6.0 214 50-120 60-175

5 años 6.5 300 60-170 80-250

------------------ kg ha-2 ------------------

Suelos bajo agricultura por más de 5 años

Suelos de Balcarce bajo pastura

-1

FERTILIZANTES NITROGENADOS

Fertilizantes nitrogenados

Estiércol de vacunos, porcinos, aves, etc.

Compost

Sintéticos

Orgánicos

Urea

Nitrato de amonio calcáreo.

Amoníaco anhidro (gas).

Solución de NO3NH4 + Urea (UAN sol).

Producción de fertilizantes nitrogenados sintéticos

3H2 + N2 2NH3

Catalizador, 1200 0c

500 amt de presión

1 kg de Urea requiere aproximadamente 7800 Kcal

equivalente a 31000 BTU= 0.87 m3 de gas

Profertil produce 1.000.000 Tn/año=870.000.000 m3

Síntesis de urea (autoclave continua)

CO2 + 2NH3 CO(NH2)2 + H2O

19-20 atm de presión a 180-190 0C

Concentración del licor de urea por

vacio hasta 99.7%

Elevación y rociado en aire frio (urea perlada)

Agregado de formaldeido (0.2-0.5%)

Reacción de Haber-Bosch

Una casa promedio consume entre 1.5 y 2 m3 por día

Tipos y características de fertilizantes nitrogenados

NH3

N2 + 3H2 2NH3 (liq a -33.5 0C).Cont de N = 82%

Densidad (Peso de 3.78 l a 15.5 0 C) = 2.34 kg

Solubilidad en agua a 15.5 0C= 0.26 kg kg-1 de agua.

Reacciones en el suelo

NH3 + H+ NH4+

NH3 + H2O NH4+ + OH- (puede elevar el pH hasta 9 y el pot osm a > 10 b en

la zona de inyección, se esteriliza el suelo por algunas semanas).

Destinos del NH4+

Adsorción de NH4+ por arcillas y MO

Fijación por arcillas expandentes.

NH4+ + 3O2

nitrosomonas 2NO-2 + 2 H2O + 4H+

2NO-2 + O2

nitrobacter 2NO-3

Tipos y características de fertilizantes nitrogenados sólidos

Urea (NH2)2CO

Contenido de N= 46%

Contenido de Biuret (NH2-CO-NH-CO-NH2)= < 2% tolerante para la mayoría de los cultivos.

Densidad= 720-820 kg m-3

Humedad crítica relativa (30°C)= 72.5%

Solubilidad en agua (10°C)= 84 g 100 ml-1.

2NH4+ + 3O2 2NO2

- + 2H2O + 4H+

2NO2- + O2 2NO3

-

((NHNH22))22CO + HCO + H++ + 2 H + 2 H22O ------------- 2NHO ------------- 2NH44++ + HCO + HCO33

--

NHNH44

++ + OH + OH- - --------NH--------NH3 3 + H+ H22O O

Ureasa

NO3NH4

NH3+ 3O2 2HNO3 + NH3 NH3NH4 (sol)

Cat+temp+H2O

Contenido de N= 35%Densidad= 850-975 kg m-3

Humedad crítica relativa (30°C)= 40%Solubilidad en agua (20°C)= 194 g 100 ml-1.

NO3NH4 CO3Ca

Contenido de N= 27%Densidad= 975-1100 kg m-3

Humedad crítica relativa (30°C)= 55%Solubilidad en agua (20°C)= 194 g 100 ml-1.

2NH4+ + 3O2 2NO2

- + 2H2O + 4H+

2NO2- + O2 2NO3

-

Reacción en el suelo

Contenido de N= 21%Contenido de S= 23.7-24%Densidad= 785-1040 kg m-3

Humedad crítica relativa (30°C)= 75%Solubilidad en agua (20°C)= 75.4 g 100 ml-1.

SO4(NH4)2

2NH4+ + 3O2 2NO2

- + 2H2O + 4H+

2NO2- + O2 2NO3

-

Reacción en el suelo

Fertilizantes líquidos

Como se determina la dosis de UAN si por ejemplo quiero aplicar 46 kg N ha-1?

Composición por peso Concentración de N (%) 28 30 32

NO3NH4 40.1 42.2 43.3 Urea 30.0 32.7 35.4 Agua 29.9 25.1 20.3

Densidad (g cm-3) a 15 0C 1.28 1.30 1.32 Temperatura de cristalización (0C) -18 -10 -2

pH 7.5 - 7.5 Acidez producida - - 5.4 kg CO3Ca kg N-1

Índice salino (100 NO3Na) - - 70

Otros fertilizantes líquidos

FertilizanteCont de N

% P/P

Cont de S

% P/P

Densidad

g L-1

Temp de cristalización

SOLPLUS 12 26 1.32 2 0C

SOLMIX 30 2.6 1.32 -2 0C

FOLIARSOL

(urea en sol)20 - 1.1 3 0C

Ventajas de los fertilizantes líquidos

• Son de fácil manejo y aplicación (no importa la HR del aire)

• Puede ser aplicado mas uniformemente que las formas sólidas

• Son compatibles muchos pesticidas

• Posibilidad de usarlos en fertiirrigación

• Menor costo de producción que la mayoría de las fuentes sólidas.

• Mayor capacidad de trabajo de las pulverizadoras

Consumo aparente de fertilizantes (importación+producción-exportación) y evolución del consumo de fertilizantes nitrogenados. Adaptado de Melgar (2005).

Consumo ha-1 (P+N)= (127 kg ha-1) Aprox 48% es N

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Años

Mile

s d

e T

on

ela

da

s a

ño-1

Importación

Producción

Exportación

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Años

Mile

s d

e t

on

ela

da

s a

ño-1

UPPN

UPImp

NA+CAN Imp

UGPN

UGImp

UAN PN

UAN Imp

Rta a N Rta a P

Se exporta aprox el 30%

Consumo aparente de fertilizantes (serie 1987-2007).

FUENTE: Dirección de Agricultura sobre la base de datos de CIAFA y Fertilizar Asociación Civil

Extracción en grano y aplicación de nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K) y azufre (S) para girasol, soja, trigo y maíz en la campaña 2006/07.

FUENTE: Elaborado a partir de información de SAGPyA, Fertilizar A.C. e IPNI Cono Sur por Ciampitti I y F. García, 2008.