SIMPOSIO INTERNACIONAL MANEJO Y USO EFICIENTE DE FERTILIZANTES

Transcripción

1 Dr. Ricardo Melgar SIMPOSIO INTERNACIONAL MANEJO Y USO EFICIENTE DE FERTILIZANTES Instituto Nacional de Tecnología a Agropecuaria Est. Exp. Pergamino

2 Outline de la presentación Los próximos 50 años: Mas fertilizantes o fertilizantes mas eficientes? Mejorar es métodos de aplicación o mejores fertilizantes? El fertilizante ideal : Liberación lenta/controlada ó estabilizado? Fertilizantes de liberación lenta y controlada Importancia agronómica de la urea Actividad de la ureasa y volatilización del amoniaco Inhibidores de ureasa Inhibidores de nitrificación Resumen y Conclusiones

3 Mundo: Próximos 50 años El mayor desafío de la agricultura. Alimentación de 8 9 mil millones cada vez mas prósperos (hoy quizás 1500 millones, mañana 7 mil) además de sus mascotas (no vegetarianas). Insostenibilidad en el mediano plazo de la dicotomía bio combustibles alimentos Agenda de los países: Seguridad alimentaria......y energética: La energía está mal distribuida. Hay suficiente solo se debe mejorar la distribución. (lo mismo podemos decir de los alimentos y delos recursos minerales fertilizantes)

4 Que hacer para: Mantener los balances de nutrientes? Aprovechar el potencial genético? Maximizar la inversión en fertilizante? Minimizar el costo por t producida Agregar mas fertilizantes? ó. Aumentar la eficiencia de uso de los fertilizantes?

5 Estrategias Mejorar la sincronización de la oferta de nutrientes con la demanda del cultivo Minimizar las pérdidas y la inmovilización de nutrientes Absorción de N- P K S y Micros Inmovilización Mecanismos de microbiana Péridida

6 Mejores Métodos de aplicación? o Modificar los fertilizantes? Posicionamiento: En Bandas, En capas ó franjas, súper gránulos (forestación) Bio inhibidores: Nitrificación, amonificación Bio estimulantes: Fijadoras libres de N, solubilizadoras de P Fertilizantes de Liberación lenta y /o controlada Apuntarle mejor al blanco objetivo: Fertirrigación, (Frecuencia, Localización, ) Agricultura de precisión, (Dosis variables, momento) Fertilización Foliar (Complementariedad, Momento)

7 Mantenimiento de la fertilidad del suelo vs. Nutrición del cultivo NPKS al Suelo NPKS al Cultivo Estrategia de Productos Eficiencia Mejorada de los Fertilizantes Estrategia de Manejo Eficiencia Mejorada de la Fertilización

8 El fertilizante ideal debe tener las siguientes características: Precisar de solo una única aplicación a lo largo de todo el ciclo para proveer la cantidad necesaria de nutrientes para una producción óptima Además necesitarse una única aplicación para lograr el máximo retorno económico del insumo, y Tener un mínimo efecto negativo sobre el ambiente: el suelo, el agua y la atmósfera

9 El concepto de fertilizante ideal se resumen en dos categorías de fertilizantes de Mayor Eficiencia Fertilizantes de liberación Controlada Liberación Lenta Liberación Controlada Nitrógeno Estabilizado Inhibidores de la ureasa Inhibidores de la nitrificación

10 El fertilizante ideal todavía es objeto de intensas investigaciones Una búsqueda con las palabras clave: Fertilizantes de liberación lenta y controlada inhibidores de ureasa y nitrificación, entre 1963 y 1999 reveló 1400 patentes La mayoría de las patentes son fertilizantes cubiertos y de liberación lenta, incluyendo urea formaldehído y productos condensados de la urea Los productos actuales son solo una aproximación al fertilizante ideal

11 Fertilizantes de Mayor Eficiencia Fertilizantes de Liberación n Controlada Nitrógeno Soluble Nitrógeno de Liberación Lenta Nitrógeno de Liberación Controlada Nitrógeno Estabilizado Urea Metilen Urea Urea recubierta con Azufre Urea c/inhibidores de ureasa y/o nitrificación Sulfato de Amonio Nitrato de Potasio Nitrato de Calcio Urea Formaldehído IBDU Orgánico Naturales Nitamin CoRon Urea recubierta con Polímeros

12 Liberación lenta o controlada? Liberación lenta UF (Urea Formaldehído), SCU (Recubierta de Azufre) Liberación controlada Recubierta de polímeros Empalma (mejor) las necesidad de la plantas (nivel, proporción, momento) Cuanto mas precisa es la sincronización: Mayor es la Eficiencia de Uso y Menores son las pérdidas

13 Urea Recubierta con Azufre La disponibilidad de N depende de la destrucción de la cobertura de azufre y difusión de la urea Rotura Física Dispersión Oxidación Biológica Velocidad de Liberación determinada por Espesor de la cobertura Condiciones Ambientales Liberación n lenta e incontrolada

14 Urea recubierta por Polímeros La película de polímeros se aplica sobre los gránulos de fertilizantes solubles Liberación: difusión a través de la cobertura Velocidad de liberación determinada por Química del Polímero Espesor Proceso de recubrimiento Temperatura La liberación puede controlarse No siempre disponible cuando se necesita el N

15 El agua entra El N se disuelve Dentro del granulo El N sale a través del polímero A la solución de suelo A través de la cobertura Difusión n controlada por temperatura Source: Alan Blaylock, Agrium, InFoAg 2007 Conference, July 10, 2007

16 Fertilizantes de Liberación Lenta y Controlada Ventajas Reduce la toxicidad a los plantines Reduce frecuencia de aplicación Funcionan con programas de manejo avanzado de fertilizantes y sistemas de cultivo innovadores Contribuyen a la reducción de perdidas de nitrógeno Desventajas Recubiertas por azufre No hay método estandarizados para determinar la liberación de nutriente El Nitrógeno puede liberarse al suelo muy lentamente La liberación inicial de nutrientes puede ser muy rápida Puede aumentar la acidez del suelo

17 Fertilizantes de Liberación Lenta y Controlada Ventajas Reduce la toxicidad a los plantines Reduce frecuencia de aplicación Funcionan con programas de manejo avanzado de fertilizantes y sistemas de cultivo innovadores Contribuyen a la reducción de perdidas de nitrógeno Desventajas Recubiertos por Polímeros Pueden dejar residuos sintéticos en el suelo ( puede llevar a niveles indeseados de residuos plásticos) Ante lluvias fuertes, los fertilizantes recubiertos por polímeros tienden a florar y moverse del sitio de aplicación De alto costo comparados con otros fertilizantes de mayor eficiencia

18 Nitrógeno de Liberación Lenta Demora la Disponibilidad de N N disponible a través del quiebre (hidrolisis) química/biológica Protección: Semanas a meses Velocidad de Liberación determinada por: Estructura química Peso Molecular Condiciones Ambientales Liberación Lenta e Incontrolada

19 nfluencia de factores que afectan la iberación de N de los fertilizantes de LL /LC Temperatura Microbios del suelo Humedad ph Tamaño Partícula Naturales Muy Alta My alta Alta Leve Moderada UF de cadena larga Muy Alta Muy alta Alta/Muy Alta Alta/Muy Alta No tiene UF de cadena corta Moderada Moderada Moderada Leve Leve IBDU Leve a Moderada Leve Alta Leve/Modera da Muy alta Urea Rec. c/ Azufre Moderada Leve Moderada No tiene Moderada Urea Rec. c/ Polímeros Alta No tiene Leve No tiene Alta G. Harada Turf Tales Magazine

20 Un poco de historia UF: 1924 (Patente Europea), UF: 1955 Producción comercial en EEUU IBDU: 1960 SCU: 1961 (TVA) 1967: Osmocote 1985 Nutricote 1990 PoliOn 2005 CoteN Variosmásen carrera $ PRECIO / kg N

21 Nucleo de nutrientes Polímero de cobertura Urea recubierta por polimeros

22 Nitamin Nuevo fertilizante líquido de liberación lenta Nitamin & Nfusion: Polímeros de urea formaldehído Para Mezclar con UAN Son convertidos a Urea por acción microbiana, que rompen las uniones químicas, convirtiéndola ndola en urea común NH4 NO3

23 Urea Creciente participación en el mercado mundial de N Perú: 60 % de los fertilizantes y 80% del N consumido

24 Creciente importancia de la urea en la provisión de N (y proteínas) al mundo

25 1909 _ Síntesis del amoniaco: Base de la industria moderna de fertilizantes Aparato usado por Haber para sintetizar amoniaco en el laboratorio

26 Urea Ventajas El fertilizante nitrogenado con mayor concentración de N disponible (46% N) Ofrece ventajas de transporte sobre otras fuentes Manufactura mas barata Desventajas Perdidas de N por volatilización de amoniaco gaseoso Las respuestas de rendimiento son menores muchas veces que con NA o CAN Puede afectar severamente la germinación de las semillas o los plántulas en crecimiento Costo/Beneficio

27 Oportunidades para brindar mayor eficiencia a la urea Sistemas de liberación lenta/controlada Recubrimiento con azufre/ Recubrimiento con polímeros Tamaño de granulo (supergránulos) Colocación incorporada Riego Mecánica Estabilización con aditivos químicos Inhibidores de ureasa Inhibidores de nitrificación

28 Nitrógeno Estabilizado No son fertilizantes de liberación lenta o controlada Urea o solución de urea que contiene: Inhibidor de Ureasa y /o un Inhibidor de la Nitrificación Reduce las perdidas de N al mantener al N como NH 4 + Provee la nutrición de las plantas en el lugar y el momento correctos y en la forma mas ventajosa Protección desde días a meses

29 Hidrolisis de la urea CO(NH 2 ) 2 + H + + 2H 2 O ureasa 2NH 4+ + HCO 3 Factores que la afectan n n n n n Temperatura Concentración n de Urea Humedad del suelo ph del suelo Contenido de materia orgánica

30 Que es la ureasa? Que es la ureasa y que hace? Porque la ureasa es importante? Adonde encaja la ureasa en el ciclo del N? Que factores controlan la actividad de la ureasa en el suelo?

31 Reacciones de equilibrio Urea NH 4 + NH OH (adsorbido) (solución de suelo)

32 Reacciones de equilibrio Urea NH 3 (atmos.) NH 4 + NH OH NH 3 + H 2 O (adsorbido) (solución de suelo) (solución de suelo) Si no hay humedad en el suelo, o sitios de intercambio para el NH4 +

33 Reacciones de equilibrio Urea NH 3 (atmos.) NH 4 + NH OH NH 3 + H 2 O (adsorbido) (solución de suelo) (solución de suelo) Si no hay humedad en el suelo, o sitios de intercambio para el NH4 +

34 Que es la Ureasa? y La ureasa es una enzima producida por las plantas, bacterias y hongos y La ureasa catalizan el primer paso de los siguientes en la transformación de la urea en el suelo NH2-CO-NH2 + H2O Ureasa NH2-COOH Urea Agua NH2COOH + H2O 2 NH3 + 2 H2O + NH3 Carbamato de Amonio NH3 + H2CO3 2NH OH- Amoniaco

35 Porque las Ureasas son Importantes? Quiebra la urea en CO2 y NH4 La ureasa liberan NH 3, que se pierde como gas si no hay suficiente agua La ureasa provoca que el ambiente alrededor de la urea se vuelva mas alcalino (aumenta el ph), el que puede: Dañar los tejidos de las plantas y raíces Causar la transformación del NH 4+ en NH 3 volátil Causar acumulación de NO 2

36 medo NH 3 Ureasa Urea (NH 2 -CO CO-NH 2 ) Aumenta la Nitrificaci Aumenta la Nitrificación N 2 El suelo se vuelve mas seco y mas aireado N 2 O NO NO - 2 NO - 3 Donde entra la Ureasa en el ciclo del N? Aumenta la desnitrificaci Aumenta la desnitrificación El El suelo suelo se se vuelve vuelve mas mas Húmedo

37 Efecto inicial sobre el ph del suelo ph 5.5 ph 8.0 NH OH NH 3 + H 2 O

38 Daños de quemado por volatilización n de NH 3 de la Urea

39 Inhibidores de la Ureasa Agrotain (Mejoradores del uso de la Urea y derivados = UAN)

40 nbtpt es el único inhibidor de ureasa disponible comercialmente Impregnado gránulos de urea Agregado a la urea fundida durante su manufactura Agregado a la solución n de UAN antes de su aplicación n al campo

41 Pérdidas diarias de N (y rindes!) por volatilización de N como NH 3 N-NH NH 3 Volatilizado (% del aplicado) Watson, 2005 Días

42 SIN daños por volatilización de NH3 Parcela con daño de volatilización de la Urea CON daños por volatilización n de NH3

43 Necrosis de las puntas de hojas % n-btptn Watson, 2005

44 N sight Escaneo no invasivo para detectar cambios en el ph del suelo Blossfeld,, et al 2010 Suelo (y raíces) Atrás s de pared de vidrio Area de lectura Esquema del sistema N-sightN Detector adosado a un escáner de mesa detector source

45 Sistema N sightn analizando urea común n vs. Urea + nbtpt Granulo de urea Granulo de urea + Agrotain detector detector Areas de lectura The unique technolog 45

46 N sight Suelo arenoso 1 granulo de urea en la superficie 3 cm x 3 cm 5 días de evaluación de cambios de ph del suelo Click here once Horas: Horas: to start animation Dia Dia Dia Dia Dia Press up arrow to repla Treated urea Urea Normal ph 46

47 N sight Suelo arenoso 1 granulo de urea en la superficie 3 cm x 3 cm 5 días de evaluación de cambios de ph del suelo Click here once to start animation Horas: Horas: Dia Dia Dia 3 96 Dia Dia Press up arrow to replay Urea Tratada Urea Normal Velocidad excesiva de hidrolisis de urea: Rápido y duraderos aumento de ph Alto potencial de perdida de N 84 ph Velocidad controlada de hidrolisis de urea: Lento y corto aumento de ph. ph. Bajo potencial de pé pérdida da N The unique technolog 47

48 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 max = ph 9.5 Urea Normal 95% NH 4 5% NH 3 39% NH 4 61% NH 3 max = ph 7.9 Urea Urea + + Agrotain Agrotain 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4, ,5 ph Promedio en el área de lectura

49 Respuesta del maíz al nbtpt en EEUU Promedio de 316 sitios y 14 años de ensayos Rinde Grano kg/ha Urea Urea + nbtpt C. Watson, 2005

50 Evaluaciones en Argentina Cronología : Ensayado en Maíz y Trigo (INTA Balcarce); Arroz y Pasturas (INTA Corrientes) (Experimental IFDC) : Comercializado por una empresa local (Patente propiedad de IMC) : Patente adquirida por Lange Stegmann. Mejoras en la formulación Agrotain : Ensayos en maíz y trigo 2007 : Desarrollo de mercado

51 El proceso de la nitrificación Proceso biológico llevado a cabo por microorganismos que oxidan el producto de la descomposición de la materia orgánica (y fertilizantes) y producen nitratos disponibles para las plantas ( y los cultivos) Nitrosomonas NH + 4 +O 2 +H + NH 2 OH+H 2 O NO H + Nitrobacter NO H + + H 2 O NO H +

52 Demorar la nitrificación implica limitar las pérdidas por lixiviación y por desnitrificación Condiciones que favorecen la desnitrificación Suelos mal o pobremente drenados En suelos bien drenados Periodos de tiempo lluvioso Condiciones anaeróbicas dentro de los agregados de suelo, en especial bajo SD Abundante cobertura de residuos

53 Inhibidores de la Nitrificación Nitrapirina (N Serve Serve, Dow Agrosciences) 82 % de inhibición en 2 semanas Probada performance Desventaja: Volátil Necesita incorporarse DMPP (3,4 dimetilpirazol fosfato) (Entec(, Compo) Altamente efectivo Se usa sobre sulfato o nitrato de amonio Sin problemas ambientales ni otras desventajas DCD (Dicyandiamida( Dicyandiamida) ) (ExEntec( ExEntec, Agrotain plus) Incorporado al granulo de urea Reduce la nitrificación hasta 8 semanas Sin problemas ambientales ni otras desventajas

54 Respuesta a los inhibidores de la nitrificación Puede haber inhibición efectiva pero sin efecto en los rindes Dosis N Perdidas de N por lixiviación Respuesta en rendimiento Optima No hay perdidas No hay respuesta Excesiva Hay perdidas No hay respuesta Optima Hay Perdidas Hay respuesta Excesiva Hay Perdidas Hay respuesta Precios baratos de urea Dosis N altas Relación n precios desfavorable

55 Requisitos para un buen aditivo estabilizador No tóxico No agresivo al ambiente al degradarse Estable bajo múltiples condiciones Efectivo a bajas concentraciones Barato Compatible con la urea Compatible con la mayoría de los agroquímicos

56 Resumen y Conclusiones Para aumentar la eficiencia de uso de los fertilizantes es posible Usar fertilizantes de mayor eficiencia Mejorar el manejo de la fertilización (Dividir dosis, fertirrigar, incorporar) Fertilización de mayor eficiencia).

57 Resumen y Conclusiones Existen productos nuevos Ya existen en plaza productos fertilizantes nuevos, resultado de la innovación tecnológica de la industria En la agricultura mecanizada de escala la incidencia del costo de los fertilizantes exige una cuidadosa evaluación de los procesos de su utilización

58 Resumen y Conclusiones Los máximos m beneficios económicos Diferencial de precios entre la urea y el NA o CAN Que la incorporación de la urea sea difícil Cantidad de N ahorrado de perdida de amoniaco o lixiviación Las condiciones ambientales y edáficas que promueven una alta volatilización Valor del cultivo y del incremento logrado de rendimiento Costo adicional de aditivos o sustitutos Alto potencial de rinde del cultivo Bajos niveles de N en el suelo

59 Muchas gracias por su atención... n...