Fijación biológica de N: algunos conceptos

Transcripción

1 Fijación biológica de N: algunos conceptos pasturas yleguminosas de grano pasturas: fijación de N esf(rendimiento) diferentes mecanismos detransferencia evolución del N fijado efecto del N mineralsobre la fijación 1

2 Balance de N de los suelos:equilibrio ganancias pérdidas Pérdidas de N Extracción por cultivos y animales Erosión de formas minerales permanentes lavado desnitrificación Ganancias de N Lluvias Fijación simbiótica Fijación no simbiótica Residuos Estiércol Fertilizantes volatilización de NH 3 transitorias transitorias inmovilización fijación de NH 4 + 2

3 Características generales de los fertilizantes nitrogenados Las fuentes más usadas son las amoniacales: Urea + fosfato de amonio > 95 % En generalel NH 4+ pasa rápidamente a NO - 3 No existen efecto residuales directos Urea aplicada en superficie puede perderse como NH 3 3

4 Características generales de los fertilizantes nitrogenados Los fertilizantes amoniacalesson fuente de acidez Pueden usarse en forma fraccionada Los fertilizantes nítricos y los foliares se usan en situaciones especiales 4

5 Fertilizantes nitrogenados Nombre Fórmula % N % P2O5 % K2O Amoníaco anhidro NH3 82 Urea CO(NH2)2 46 Nitrato de amonio NH4NO3 32 Sulfato de amonio (NH4)2SO4 20 Fosfato diamónico (NH4)2H2PO Fosfato NH4H2PO monoamónico Nitrato de sodio NaNO3 16 Nitrato de potasio KNO Nitrato de calcio Ca(NO3)2 16 5

6 UAN: Mezclasde urea y nitrato de am onio Soluciones de N en agua no prezurizadas % Urea % NO 3 NH 4 %N Temp.De cristalización Fuentes deliberaciónlenta: Urea- formaldehido Urea recubierta de S 6

7 UREA Por hidrólisis pasa a formar carbonato de amonio: CO(NH 2 ) H 2 O! CO 3 (NH 4 ) 2 Catalizado porlaenzima ureasa La molécula de carbonato de amonio es inestable: CO 3 (NH 4 ) 2 + H 2 O! CO NH OH - En lazona de disolución dela Urea elph essiempre alcalino 7

8 Pérdidas de urea NH 4+ + O H! NH 3 (gas) + H 2 0 Si hay condiciones de alta evapotranspiración el NH 3 y el H 2 0 se pierden conjuntamente Aplicaciones en lasuperficie de suelos húmedos, y en días de alta ETP, au mentala posibilidad de pérdidas de N dela urea como NH 3 8

9 Pérdidas por aplicación superficial(%) Suelo ph CIC Urea SO 4 (NH 4 ) Biuret(NH 2 -CO-N H-CO-NH 2 ): Se forma durante elproceso defabricación dela urea Es tóxico paralas plantas: Citrus viafoliar:usar urea con menos de 2.5% biuret Usos generales: < 2% 9

10 Fertilizantes amoniacales y acidificación de los suelos Por cada molécula de NH 4 + que se transforma en NO 3- se producen 2 H + NH O 2! NO 3- + H H + El efecto acidificante depende de: tipo de suelo (poder buffer) ph original del suelo dosis de N aplicada frecuencia de aplicación 10

11 Residuo ácido Es un número que aparece en las bolsas de fertilizantes Indica kg de CaCO 3 a agregar alsuelo para nutralizarla acidez producida porel agregado de cada kg de fertilizante N Ej. Urea: CO(NH 2 ) O 2! 2 N O 3- + H H + + CO 2 2 H + por cada 2 N, se neutralizan con 1 CaCO 3 Résiduo ácido=kg CaCO 3 / kg N = 100/28=3.6 11

12 Acidez delsuelo producida por fertilizantes nitrogenados Máximo Acidez Residual del suelo Fuente de N Reacción de nitrificación Residuo ácido Equivalente CaCO 3 Residuo ácido Equivalente CaCO 3 Urea (NH 2 ) 2 CO + 4O 2 2H + +2NO CO 2 + H 2 O 2H + 2NO 3 - kg de CaCO 3 / kg de N Mínimo Valor oficial* kg de CaCO 3 / kg de N 100/28 = 3.6 ninguno Nitrato de amonio NH4NO3 + 2O2 2H + +2NO H 2 O 2H + 2NO 3-100/28 = 3.6 ninguno Sulfato de amonio Fosfato diamónico (NH 4 ) 2 SO 4 + 4O 2 4H + +2NO3 - +SO H2O (NH 4 ) 2 HPO 4 + O 2 3H + +2NO3 - + H2PO4 - +H2O 4H + 2NO3 - SO4 2-3H + 2NO3-200/28 = 7.2 2H + 150/28 = 5.4 H + H2PO4 - * Valor adoptado por la Asociación Oficial de Químicos Analíticos (Pierre, 1934). FUENTE: Adams, Soil Acidity and Liming, no. 12, p Madison, Wisc.: ASA, Extraído de Tisdale et al, 1995 SO /28 = H2PO4-50/28 =

13 Residuo ácido: vertabla Valor máximo: considera que todo el N se nitrifica Residuo ácido urea= 3.8 Valor mínimo: considera que eln no se nitrifica,es absorbido como N H 4 + Residuo ácido urea= 0 Valor oficial:la mitad del N se nitrifica Residuo ácido urea=

14 Diferencias entre fuentes de N: Fuentes A moniacales En Arroz (desnitrificación) En otros cultivos? NO 3- se puede lavar Pero normalmente el NH 4+ pasa a NO - 3 rápidamente Normalmente,es lo mismo una u otra fuente. Depende del precio por kg de N: (fuentes nítricas son 3 veces más caras) 14

15 Fuentes Nítricas Situaciones donde se puede considerar su uso : Aplicacionesen cobertura» Macollaje en trigo, V6 en M aíz» Siembra Directa» Se justifica??? $$$ Invernaculos en Invierno Tabaco y Citrus

16 Fraccionamiento de N: relacionarla oferta de fertilizante-n con la demanda de la planta Absorción de N por trigo kg/ha de N absorbido % delfertilizante-n 70% delfertilizante N siembra-macollaje 0.2 kg N/ha/día macollaje-elongación 1 kg N/ha/día días desde la siembra 16

17 Contenido de N, P y K según la cantidad de materia seca producida por distintos cultivos CULTIVO MS N P K Ton.ha kg.ha Campo natural Trébol blanco Festuca Alfalfa Avena Raigrás Maíz Trigo Tomate-invernáculo (fruto)

18 Rendimiento en grano y paja de un cultivo de maíz y las cantidades de N, P, K y S consumidas GRANO PAJA N P K S kg/ha , , , , , , , , ,

19 Efectos del N sobre elvegetal Co mpetencia por carbohidratos Suelo NO 3 -, NH 4 + Aminoácidos Proteínas Fotosíntesis Carbohidratos Ac. Orgánicos, Azúcar, Celulosa 19

20 N y calidad en cebada cervecera Rendimiento (kg/ha) Proteína en grano (%) kg N/ha kg N/ha Alto aporte de N: Cebada con alto contenido de proteína en elgrano Baja calidad industrial En cambio,entrigo se exige un grano con alto contenido proteico N disponible a Z-22 (suelo + fertilizante) 20

21 Efecto del N sobrela fructificación Tomate de invernáculo Interacciones con clima momento fuentes (NH 4+ vs NO -- 3 ) 21

22 Efecto del N sobre elgrado de suculencia -dureza Afectala resistencia de la planta a: vuelco enfermedades frío Efecto del N sobrela maduración En generalalarga elciclo Si partimos de una gran deficiencia,lopuede acortar 22

23 Otros efectos del N Co mpetencia entre especies Balance gramínea-leguminosa Relación grano/paja en cereales en general,a más N, menorrelación grano/paja en condiciones de gran deficiencia,elcultivo no formará grano 23

24 Amonio versus nitrato en plantas Suelo NO 3 - NH 4 + Aminoácidos Energía (Hojas verdes) (Raíz) Ac. Org. Fotosintesis C-hidratos Azúcares Celulosa 24

25 Comportamiento dela planta con aporte de N en forma de NH 4+ o N O 3 - En condiciones naturales,las plantas toman principalmente NO 3 - Excepciones Anaerobiosis Poco despues de aplicado elfert. NH 4 Fertirriego 25

26 Características del NH 4 Absorción de NH 4 + Acidificación,raíz excreta H +, > abs.p Absorción de aniones (H 2 PO 4-, SO 2-4,y Cl - ) Mayor permanencia en elsuelo Puede sertóxico No consume energía en su uso metabólico 26

27 Características del NO 3 Absorción de NO 3 - alcaliniza la rizósfera mayorabsorción de cationes (Ca 2+, Mg 2+, K + ) No estóxico,la planta regula su uso Precio más alto por unidad de N 27

28 N y problemas ambientales Contaminación de aguas por NO 3 - lavado de NO 3- puede contaminar aguas profundas > 10 ppm de N-N O 3-,tóxico para humanos equivale a 44 ppm de NO - 3 Trabajos en Uruguay contaminación en pozos cercanos potencial:suelos en barbecho 28

29 Aguassuperficiales (mg. L -1 ) Concentración de N-NO Nivel Crítico 1 Aº del Aguila 2 Aº Bizcocho 3 Cda. Dolores 4 R. S. Salvador 5 R. S. Juan 6 Aº Miguelete (Colonia) 7 Aº Magallanes 8 Aº Espinillo 9 Aº San Martín 10 Aº Maciel 11 Aº Corralito 12 Aº del Medio Puntos de Muestreo Figura 1. Concentración de NO 3 - en el agua de algunos ríos y arroyos del Uruguay. Perdomo et al.,

30 Pozoslejanos 70 b)pozos lejanos (mg L -1 ) Concentración de N-NO Nivel Crítico 0 San Pedro Tarariras Nueva Helvecia Pando 30

31 Pozos cercanos 70 A)Pozos Cercanos (mg L -1 ) Concentración de N-NO Nivel Crítico 0 San Pedro Tarariras Nueva Helvecia Pando Ombúes de Lavalle 31

32 Nitrosaminas Son cancerígenos y mutagénicos NO 2- + H + HN O 2 [1] 2 H N O 2 N 2 O 3 + H 2 0 [2] R R NH + N 2 O 3 " N-N=O [3] R R 32

33 Desnitrificación y efectos globales La desnitrificación produce N 2 O, elcual en la atmósfera pasa a N 2 y a NO 1) N 2 O + O " N 2 + O 2 2) N 2 O + O " 2 N O El NO reacciona con el O 3,y lo destruye 3)N O + O " 3 NO 2 + O 2 N 2 O también : atrapa parte delair, aumenta "EfectoInvernadero" 33