Tecnologías en la fertilización y riego

Transcripción

1 Tecnologías en la fertilización y riego Reducción del impacto medioambiental en la fertilización en la fertilización nitrogenada. Aumento en la eficiencia en el uso del NITRÓGENO Aumento en la Eficiencia del uso del agua. Fecha de emisión: 31 de Mayo de 2016 Versión 3.1 Elaborada por el Dpto. de Investigación y Desarrollo Técnico de COMPO EXPERT 1

2 Problemática: contaminación debido a fertilizantes nitrogenados El impacto ambiental por la fertilización nitrogenada se basa fundamentalmente en la lixiviación de nitratos en aguas subterráneas y/o superficiales, así como la liberación de gases de efecto invernadero bien sea por la desnitrificación de nitratos en forma óxidos nitrosos (N2O) o la mineralización del carbono liberando CO2. De tal forma que la minimización de estos procesos que generan un impacto ambiental se traduce en una mejor eficiencia en el uso del nitrógeno que permite reducir la dosis de aplicación (ya que hay menos pérdidas) y su coste para el agricultor así como su coste ambiental en la producción. Fig. 1 Proceso de nitrificación del nitrógeno en el suelo 2

3 1. La contaminación de las aguas por nitratos se debe a dos causas fundamentalmente: a) Aplicación en exceso de nitrógeno. Fertilización excesiva para mismos potenciales productivos, incluye enmiendas orgánicas excesivas al suelo. b) Aplicación en formulaciones de nitrógeno menos eficientes. Aplicación de nitratos o nitrógenos no estabilizados (urea, nitrato amónico, sulfato amónico, etc.) que son más móviles en el agua de riego y/o lluvias. c) Aplicación ineficiente del abonado. En cultivos sembrados en línea por ejemplo no es eficiente abonar todo el terreno, si no de forma localizada con abonos especiales para ello que no queman las raíces. d) Manejo y distribución en el suelo inadecuada del riego. Dotaciones de riego poco fraccionadas, caudales de gotero excesivos, riego de superficie, etc., hacen que se produzca excesiva lixiviación de nutrientes en consecuencia contaminación de aguas subterráneas y/o superficiales. 2. Liberación de gases de efecto invernadero (N2O, CO2) se basa en: a) La desnitrificación. Los nitratos presentes en el suelo en condiciones reductoras se transforman en óxidos nitrososos. Por tanto a mayor cantidad de nitratos en suelo mayor desnitrificación. Nitrato Nitrito Óxido nitroso Nitrógeno (gas) Fig. 2: Esquema del proceso de desnitrificación. Pérdida de nitrógeno en forma de gas b) Mineralización del carbono. A mayor presencia de nitratos la microbiota del suelo es más activa y puede mineralizar el carbono presente liberando más CO2. El mayor impacto en términos absolutos y en especial para zonas vulnerables a contaminación por nitratos, es la contaminación de las aguas subterráneas y/o superficiales por nitratos y sus consecuencias para el medioambiente en procesos de eutrofización de aguas así como sus perjuicios para el consumo humano de agua. 3

4 Reducción del impacto medioambiental con tecnologías en la fertilización y riego: 1. Estabilización del nitrógeno Los Fertilizantes con inhibidor de la nitrificación ( existen varios según eficiencia; DMPP, DCD, etc), presentan el nitrógeno ureico y/o amoniacal estabilizado, de tal forma que su transformación en nitrato se ve ralentizada y esto conlleva una serie de ventajas medioambientales resumidas a continuación y sustentadas en numerosas publicaciones científicas y corroboradas en campo durante casi dos décadas de aplicación: 1. Reducción de nitratos lixiviados: Se reduce entre un 25-50% los nitratos lixiviados en el agua de drenaje. mg N-NO3- / planta Se obtienen unas pérdidas de N de un 37% sin DMPP y de un 16% con DMPP El uso de DMPP reduce hasta un 50% las pérdidas respecto al abonado convencional 0 Control NSA NSA+DMPP Fig. 3: Nitratos lixiviados en drenajes. Año 1999, Centro: IVIA (Valencia). Naranjos Valencia late de 2 años, regados cada 10 días y fertilizados con y sin DMPP cada 20 días usando Nitrosulfato amónico (19,5% NH4+ y 6,5% NO3-). Total:12 gr N/pie 2. Reducción de liberación de gases de efecto invernadero en forma de óxidos nitrosos y dióxido de carbono 100 Emisiones de N 2 O (óxido nitroso) en % Media Control + DCD + DMPP La fertilización con nitrógeno estabilizado con DMPP. Reducen la emisión hasta en un 50 % de media. Fig. 4. Emisiones de N2O (óxido nitroso) en %. Los Fertilizantes NOVATEC y NOVATEC Solub con el inhibidor de la nitrificación DMPP, disminuyen significativamente la emisión de N2O, con P< Resultados publicados en Biology and Fertility of Soils, vol 34 (2). Agosto de Autores: Weiske, Benckiser, Hernert y Ottow 4

5 3. Aumento en la eficiencia del nitrógeno. Al reducir la lixiviación de nitrógeno en forma de nitratos, reducir la volatilización-desnitrificación del nitrógeno en forma de óxidos nitrosos y N2 (nitrógeno en forma gaseosa) y aumentar la presencia de nitrógeno en los horizontes del suelo más accesibles por las raíces, la eficiencia del nitrógeno se ve claramente aumentada. Como consecuencia se precisa aportar menos nitrógeno al cultivo para obtener una misma producción y en consecuencia se genera también menos impacto ambiental en la producción del nitrógeno. 2. Liberación controlada de nutrientes Los fertilizantes de liberación controlada (CRFs) son fertilizantes granulados revestidos por una fina capa de polímero elástico con propiedades barrera. Este recubrimiento permite un control en la liberación de nutrientes, que puede abarcar periodos que van desde los 2 a los 16 meses según las propiedades del polímero. De forma resumida, el modo de acción de estos fertilizantes recubiertos es el siguiente: 1. Los CRFs se distribuyen por el cultivo en forma de gránulos. 2. El agua penetra en el gránulo a través del recubrimiento. 3. El agua disuelve el nutriente vegetal creando una presión osmótica sobre la pared del recubrimiento. 4. Debido a esta presión, el nutriente es liberado, poco a poco, al suelo donde la planta lo toma para crecer. Las ventajas que aportan este tipo de fertilizantes son las siguientes: 1. Menores pérdidas de nutrientes, especialmente de N: Debido a sus características y su forma de actuación, los CRFs permiten reemplazar el uso de fertilizantes comunes menos eficientes y alinearse con los protocolos medioambientales en lo referencia a contaminación de acuíferos por nitratos y volatilización en forma de gases invernaderos. Un factor importante para optar por estos fertilizantes en la agricultura de regadío es que reduce la lixiviación (hasta el 80%) ya que el agua de riego, o de lluvia, solo arrastra los nutrientes que se encuentran fuera de los gránulos. En este sentido, se ha comprobado que reduce la volatilización de la urea, ya que se encuentra protegida por el polímero. Por ello es una ventaja incuestionable para cultivos sensibles a la salinidad o suelos ligeros con alta lixiviación de nutrientes. 2. Mayor eficiencia del Nitrógeno: Permiten reducir el uso de materia fertilizante hasta un 30-60%, dependiendo de las condiciones climáticas y el tipo de suelo, debido a su eficiencia en el aporte de nutriente vegetal, manteniendo el mismo rendimiento. La liberación controlada de nutrientes nos permite sincronizar el aporte de abono a los requerimientos del ciclo del cultivo con tan solo una aplicación. 3. Menor número de aplicaciones, más sostenibilidad: Debido a que permite reducir el número de aplicaciones gracias a su mayor persistencia en el tiempo, se produce un ahorro de energía y combustible necesario para estas aplicaciones, siendo más sostenible con el medio ambiente. 5

6 3. Liberación lenta de nitrógeno Los fertilizantes que contienen liberación lenta del nitrógeno o SRFs son abonos que requieren una gran cantidad de agua para su completa solubilidad, asegurando una baja concentración de nitrógeno en la disolución nutritiva, lo que reduce las perdidas por lixiviación y la conductividad en el suelo. El nitrógeno aportado como liberación lenta permite una dosificación ajustada a las necesidades nutritivas de las plantas durante 2 3 meses. La eficacia del fertilizante viene determinada por el Índice de Actividad que es la solubilidad del nitrógeno aportado en forma de liberación lenta en condiciones de temperatura favorables al crecimiento de las pantas. Las principales moléculas de liberación lenta del nitrógeno son: 1. Ureaformaldehído (UF): esta fue la primera molécula de síntesis desarrollada en La cual tiene un índice de actividad de entre el 40-60%, en función de la calidad del producto. 2. Isobutilendiurea (IBDU): el IBDU libera el nitrógeno gradualmente por hidrólisis cuando las condiciones son las adecuadas para el desarrollo de la planta. Hecho que hace que el nitrógeno se aproveche con mayor eficacia y se reduzcan las perdidas por lixiviación. El índice de actividad del IBDU es del 95%. 3. Crotolidendiurea (CDU): es la última molécula que se ha desarrollado en liberación lenta, es la mejor molécula y más eficiente, su índice de actividad es del 99,8%. La mineralización del nitrógeno es por hidrolisis y actividad microbiana. Ventajas del uso de fertilizantes con liberación lenta del nitrógeno: Menor contaminación de los acuíferos por nitratos: el uso de SRFs hace que el aporte de nitrógeno sea mucho más eficiente y no se pierdan por lixiviación ya que éste se hidroliza de manera más lenta que los abonos convencionales. El exceso de nitratos puede crear toxicidad en el cultivo, perjudicando gravemente su rendimiento. Fig. 5: Nitratos lixiviados en mg/l tras la aplicación en campo experimental de nitrato amónico, abono complejo NPK y abono de liberación lenta (IBDU/Isodur). 6

7 Menor salinidad en el suelo: los SRFs, sobretodo IBDU y CDU, tienen un índice de salinidad por unidad de nitrógeno aplicado muy bajo, esto permite al agricultor mantener la conductividad del suelo, incrementando así las producciones y aumentando el rendimiento de sus cultivos. Un exceso de salinidad en el suelo repercute negativamente al desarrollo de los microorganismos del suelo y a su biodiversidad. Fig. 6: evaluación del índice de salinidad en función de nitrógeno aportado en diferentes estrategias de fertilización. Los ensayos fueron realizados con el mismo sustrato y las mismas condiciones de riego, temperatura y humedad. Uso más eficiente del nitrógeno, más sostenibilidad: el mejor aprovechamiento del nitrógeno permite aplicar menos unidades fertilizantes por hectárea. Los SRFs también permiten que el nitrógeno este a más tiempo disponible para la planta lo que reduce al número de aplicaciones. Estos conceptos definen esta tecnología de SRFs como una de las aportaciones de nitrógeno más sostenibles y eficientes que existen. 4. Surfactantes de aplicación vía riego El uso de surfactantes de aplicación vía riego en agricultura es hoy en día una realidad, una herramienta más al alcance de los productores que puede aumentar la eficiencia en el uso de agua y fertilizantes. Los surfactantes de aplicación vía riego han sido utilizados tradicionalmente en áreas verdes para mejorar la distribución del agua y mejorar el aspecto visual del césped, haciéndolo más homogéneo. En los últimos años se ha avanzado en su aplicación en agricultura (ensayos IMIDA en Murcia, ver referencias), y a continuación los beneficios medioambientales que nos puede aportar esta nueva herramienta: 1. Aumento en la eficiencia del uso del agua. Según diversas publicaciones y ensayos, los surfactantes de aplicación vía riego pueden aumentar la eficiencia en el uso del agua y por tanto la dotación efectiva de agua. También pueden ser utilizados para maximizar el uso del riego deficitario por sequía. Es importante que no sean fitotóxicos ni alteren la biota del suelo. 2. Aumento en la eficiencia del uso del nitrógeno. Debido a la mejor distribución del agua en el suelo, minimizando los canales preferenciales del agua en el suelo y aumentando la infiltración, se minimizan la pérdida de nitratos a través del agua de riego siendo éstos absorbidos por el cultivo, por tanto se aumenta la eficiencia en el uso del nitrógeno. 7

8 5. Bibliografía Inhibidor de la nitrificación, DMPP Bañuls, J.; Serna, M.D.; Quiñones, A.; Martín, B.; Primo-Millo, E. y Legaz F Optimización de la fertilización nitrogenada con el inhibidor de la nitrificación (dmpp) con riego por goteo en cítricos. Levante agrícola 351: Serna, M. D.; Bañuls, J; Quiñones, A.; Primo-Millo, E. y Legaz, F Evaluation of 3,4- dimethylpyrazole phosphate as a nitrification inhibitor in a citrus-cultivated soil. Biol fertil soils (2000) 32:41 46 Linzmeir, W.; Gutser R.; Schmidhalter U. Nitrous oxide emission from soil and from a nitrogen-15-labelled fertilizer with the new nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP). Biol fertil soils (2001) 34: Linzmeir, W.; Gutser R.; Schmidhalter U. The new nitrification inhibitor DMPP allows increased N-efficiency with simplified fertilizing strategies. Plant nutrition-food security and sustainability of agro-ecosystems (2001) Wissemeier A. H., Linzmeir, W.; Gutser R.; Schmidhalter U. The new nitrification inhibitor DMPP Comparisons with DCD in model studies and field applications. Plant nutrition-food security and sustainability of agro-ecosystems. (2001) Zerulla W., Barth T., Dressed J. 3,4-Dimethylpyrazole phosphate (DMPP) a new nitrification inhibitor for agriculture and horticulture. Biol fertil soils (2001) 34: Bañuls, J.; Quiñones, A.; Martín, B.; Primo-Millo, E. y Legaz F Respuesta de la frecuencia de aplicación del dmpp como inhibidor de la nitrificación en clementina de nules. Levante agrícola 360: Egea C.; Alarcón, A.L. Evaluation of the nitrogen fertigation by the nitrification inhibitor 3,4- dimethylpyrazole phosphate, in melon crop. Sustainable use and management of soils in arid and semiarid regions, Volume II (2002) Macadam X. M., Prado A., Merino P., Estavillo J. M., Pinto M., González-Murua C. Dicyandiamide and 3,4-dimethyl pyrazole phosphate decrease N2O emissions from grassland but dicyandiamide produces deleterious effects in clover. Journal of plant physiology (2003) 160: Bañuls, J.; Orea, G.; Quiñones, A. y Legaz, F Mejora de la eco-eficiencia del uso de 15N del fertilizante con inhibidor de la nitrificacion dmpp en el sistema suelo-planta de citricos. Nutri-fitos 2003 tomo 2. 8

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