Ciclo del Nitrógeno Fertilización Global
ESTADOS DE OXIDACIÓN DEL N NO 3 - CICLO LOCAL NO 2 NO 2 - NO N 2 O N 2 NH 3, -NH 2
Incendio Fijación N orgánico N 2 CICLO LOCAL Retrogradación NH 4 + fijado Asimila ación Amonificación NH 4 + Nitrificación (NO 2- ) NO 3 - Inmovilización CIC Volatilizac ción Desnitrificación NH 4 + intercambio NH 3 NO N 2 O N 2 Lixiviado +5 +3 +2 +1 0-3
CICLO LOCAL
FIJACIÓN DE N 2
N óp:n cofactores enzimáticos (Mo, Fe) O2 N + 8H + + 16ATP nitrogenasa 2NH + H + 16ADP + 16Pi 2 3 2 energía P Medio acuáticos -Fijación de N 2 cianobacterias si N/P<16 (hasta 82% aportes de N) Fijación industrial (síntesis de Haber): 250 atm, 400ºC!
Incendio Fijación N orgánico N 2 CICLO LOCAL Amonificación NH 4 + Nitrificación (NO 2- ) Inmovilización NO 3 - Lixiviado +5 +3 +2 +1 0-3
MINERALIZA ACIÓN DE N 1. Eficienciaen el usodelc C en biomasa descomponedores generada por unidad de C de material descompuesto 2. RelaciónC:N PRINCIPALES DESCOMPONEDORES Bacterias Eficiencia C 5-20 % C:N 5-7 Hongos Eficiencia C 30-50 % C:N 7-25
MINERALIZA ACIÓN DE N Descomponedores MO Eficiencia C 10 % C:N 50 C:N 10 Eficiencia 10% C/N = 50 = 50/1 C = 5 Si C/N = 10 N disponible 1 Necesitan5/N=10 0,5 N Sobra 1-0,5 = 0,5 N : MineralizaciónNeta0,5 N
TOTAL % BIOMASA DESCOMPONEDORES (VIVOS + MUERTOS) % BIOMASA DESCOMPONEDORES VIVOS N PESO REM MANENTE INMOVILIZACIÓN NETA MINERALIZACIÓN NETA TIEMPO C:N 75 C:N 30 C:N 30
Incendio Fijación N orgánico N 2 CICLO LOCAL Asimila ación Amonificación NH 4 + Nitrificación (NO 2- ) Inmovilización NO 3 - Lixiviado +5 +3 +2 +1 0-3
RETRANSLOCACIÓN
RETRANSL LOCACIÓN Se retransloca50% de N y P de la hoja/acícula, pero estas cantidades pueden llegar al 90% No se ha descritoa retranslocaciónde Ca La tasade retranslocaciónde N y P es inversamente proporcional a la disponibilidad de estos elementos La tasade retranslocacióntambiénestáregulada por dinámicafuente-sumideroen diferenteszonasde la planta
CICLO LOCAL CICLO GEOQUÍMICO CICLO BIOQUÍMICO CICLO BIOGEOQUÍMICO
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Hubbard Brook (NH, EEUU) biogeoquímico bioquímico geoquímico N P K Ca Mg CICLO LOCAL REQUERIM IENTO ANUAL QUE PODRÍA SER APORTADO POR LOS DIFERENTES CICLOS (%)
CICLO INTERN NO-TERRESTRE 5 5 10 50 15 Van den Driesscheet al. 1988 Pseudotsuga menziesii- 3 years N P K 100 Ca Mg S
CICLO INTERN NO-MARINO 1 15 Redfield 1 16 40 106 120 C N P C N P Ca Afloramientos 161 800 800 3200 C N P 15 1 C N P Ca RedfieldCaCO 3 Afloramientos CaCO 3
Incendio Fijación N orgánico N 2 CICLO LOCAL Retrogradación NH 4 + fijado Asimila ación Amonificación NH 4 + Nitrificación (NO 2- ) NO 3 - Inmovilización CIC Volatilizac ción Desnitrificación NH 4 + intercambio NH 3 NO N 2 O N 2 Lixiviado +5 +3 +2 +1 0-3
+ O2 + 4H + 4e 2H 2O Respiración aerobia: reducción O 2 0,812 mv; plantas, animales,... DESNITRIF FICACIÓN + 2 NO3 + 12H + 10e N 2 + 6H 2O + 2+ MnO 2 + 4 H + 2e Mn + 2H 2O + 2+ Fe( OH ) 3 + 3H + e Fe + 3H 2O 2 + SO4 + 10 H + 8e H 2S + 4H 2O + CO2 + 8 H + 8e CH 4 + 2H 2O Desnitrificación: reducción N +5 N o 0,747 mv; Pseudomonas Reducción de Mn 4+ Mn 2+ 0,526 mv; Bacillus Reducción de Fe 3+ Fe 2+ -0,047 mv; Pseudomonas Reducción de S 6+ S -2-0,221 mv; Desulfovibrio Metanogénesis: C 4+ C -4-0,244 mv: Metanobacterium
COMPART TIMENTOS 3.870,000.000 99,999 1.9 10 11 LITOSFERA (20 ppm N costra) Atmósfera Océanos Terrestre 476.000 26,348.000 En Teragramos(Tg) = 10 12 g Océanos Terrestre 83% N 2 disuelto 0,002% Biomasa
FLUJOS
FLUJOS ANTROPOGÉNICOS
FLUJOS ANTROPOGÉNICOS
FLUJOS ANTROPOGÉNICOS
FLUJOS ANTRO OPOGÉNICOS EEA: http://www.eea.europa.eu/publications/european-waters-assessment-2012
OPOGÉNICOS FLUJOS ANTRO 2000 -Global N depositionin mg reactiven m -2 y -1
FLUJOS ANTRO OPOGÉNICOS NO3 - (meq L -1 ) 60 50 40 30 20 10 0 y = -0.2153x + 39.591 R 2 = 0.3462 0 20 40 60 80 DISTANCIA (km) Carratalá, 1994
FLUJOS ANTROPOGÉNICOS
Annual crop N demand LIMITACIÓN DE LA PPN
LIMITACIÓN DE LA PPN LeBauer, D & Treseder, K.K. (2008). Ecology 89
LIMITACIÓN DE LA PPN
EFECTO INVERNADERO FLUJOS ANTROPOGÉNICOS
FLUJOS ANTRO OPOGÉNICOS http://www.gulfhypoxia.net Nancy Rabalais(Louisiana Univ. Marine Consortium), Eugene Turner (Louisiana State Univ.)
UN PROBLEMA GLOBAL
RECURSOS Schlesinger, W.H. (2000). Biogeoquímica. Un análisis del cambio global. Ariel Ciencia. Galloway, J.N. (2005). The global Nitrogencycle. In W.H. Schlesinger(ed.). Biogeochemistry. Pp. 557-583. Elsevier. Butcher, S. et al. (1992). Global biogeochemical cycles. Academic Press. http://www.esa.org/science_resources/issues/filespanish/issue1.pdf http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/kling/nitrogen_cycle/nitrogen_ cycle.htm http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc1247398/