UNIVERSIDAD PRIVADA DEL GUAIRASEDE HORQUETAAGRONOMA

Fertilidad del suelo

Ciclo del Nitrgeno

Por: 1. ELVIO SCARPELLINI1. ANIBAL CRISTALDO1. CASIMIRO JARA1. ALEJANDRA CANDIA

Catedrtico: Ing. Agr. Vidal Quintana

Ao 2015

ndice

Introduccin 3Desarrollo del tema: Ciclo del Nitrgeno4Efectos4Fases del ciclo del nitrgeno5Necesidades de nitrgeno de los cultivos6La gestin del nitrgeno en una explotacin agraria7Orientaciones sobre abonado nitrogenado7Conclusin 9Bibliografa 10Anexo 11

INTRODUCCIN

En este material analizaremos un tema muy importante para la agricultura, como lo es el ciclo del nitrgeno.La cantidad de nitrgeno que es necesario aportar a travs de la fertilizacin orgnica y mineral se determina partiendo de las necesidades de los cultivos y teniendo en cuenta todas las fuentes de entrada y salida de nitrgeno, para asegurar que la disponibilidad en nitrgeno es la adecuada en cada momento del ciclo vegetativo.El anlisis de los componentes del balance del nitrgeno de cada explotacin, permite considerar los factores que se deben tener en cuenta a la hora de efectuar una recomendacin de fertilizacin.La fertilizacin, orgnica o inorgnica, constituye, en la prctica, la fuente ms importante de nitrgeno en la agricultura, aunque tambin se incorpora al suelo por la lluvia o por la fijacin a travs de numerosos microorganismos y de los vegetales superiores.Es importante destacar que este trabajo contiene aspectos muy importantes del ciclo del nitrgeno que nos puede ser de mucha utilidad en nuestra futura profesin, ya que es un elemento presente y necesario para todas las plantas.

CICLO DEL NITRGENOLos organismos emplean el nitrgeno en la sntesis deprotenas,cidos nucleicos(ADNy ARN) y otras molculas fundamentales del metabolismo.Sureservafundamental es la atmsfera, en donde se encuentra en forma de N2, pero esta molcula no puede ser utilizada directamente por la mayora de los seres vivos (exceptuando algunas bacterias).Esas bacterias y algas cianofceas que pueden usar el N2del aire juegan un papel muy importante en el ciclo de este elemento al hacer lafijacin del nitrgeno. De esta forma convierten el N2en otras formas qumicas (nitratos y amonio) asimilables por las plantas.El amonio (NH4+) y el nitrato (NO3-) lo pueden tomar las plantas por las races y usarlo en su metabolismo. Usan esos tomos de N para la sntesis de las protenas y cidos nucleicos. Los animales obtienen su nitrgeno al comer a las plantas o a otros animales.En el metabolismo de los compuestos nitrogenados en los animales acaba formndose in amonio que es muy txico y debe ser eliminado. Estaeliminacinse hace en forma de amoniaco (algunos peces y organismos acuticos), o en forma de urea (el hombre y otros mamferos) o en forma de cido rico (aves y otros animales de zonas secas). Estos compuestos van a la tierra o al agua de donde pueden tomarlos de nuevo las plantas o ser usados por algunas bacterias.Algunasbacteriasconvierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en ndulos de las races de las leguminosas (alfalfa, alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural de los suelos.Donde existe un exceso de materia orgnica en el mantillo, en condiciones anaerobias, hay otras bacterias que producen desnitrificacin, convirtiendo los compuestos de N en N2, lo que hace que se pierda de nuevo nitrgeno del ecosistema a la atmsfera.A pesar de este ciclo, el N suele ser uno de los elementos queescaseany que es factor limitante de la productividad de muchos ecosistemas. Tradicionalmente se han abonado los suelos con nitratos para mejorar los rendimientos agrcolas. Durante muchos aos se usaron productos naturales ricos en nitrgeno como elguanoo el nitrato de Chile. Desde que se consigui la sntesis artificial de amoniaco por elproceso Haberfue posible fabricar abonos nitrogenados que se emplean actualmente en grandes cantidades en la agricultura. Como veremos su mal uso produce, a veces, problemas de contaminacin en las aguas: laeutrofizacinElciclo del nitrgenoes cada uno de los procesosbiolgicosyabiticosen que se basa el suministro de este elemento de losseres vivos. Es uno de losciclos biogeoqumicosimportantes en que se basa el equilibrio dinmico de composicin de labiosferaterrestre.EfectosLos seres vivos cuentan con una gran proporcin denitrgenoen su composicin qumica. El nitrgeno oxidado que reciben comonitrato(NO3) es transformado a grupos aminocidos(asimilacin). Para volver a contar con nitrato hace falta que losdescomponedoreslo extraigan de labiomasadejndolo en la forma reducida deionamonio(NH4+), proceso que se llama amonificacin; y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificacin.As parece que se cierra el ciclo biolgico esencial. Pero el amonio y el nitrato son sustancias extremadamentesolubles, que son arrastradas fcilmente por la escorrenta y la infiltracin, lo que tiende a llevarlas almar. Al final todo el nitrgenoatmosfricohabra terminado, tras su conversin, disuelto en el mar. Losocanosseran ricos ennitrgeno, pero loscontinentesestaran prcticamente desprovistos de l, convertidos en desiertos biolgicos, si no existieran otros dos procesos, mutuamente simtricos, en los que est implicado el nitrgeno atmosfrico (N2). Se trata de lafijacin de nitrgeno, que origina compuestos solubles a partir delN2, y ladesnitrificacin, una forma derespiracin anaerobiaque devuelveN2a la atmsfera. De esta manera se mantiene un importante depsito de nitrgeno en el aire (donde representa un 78% envolumen)...Fases del ciclo del nitrgeno1. Fijacin:La fijacin biolgica del nitrgeno consiste en la incorporacin del nitrgeno atmosfrico, a las plantas, gracias a algunos microorganismos, principalmente bacterias y cianobacterias que se encuentran presentes en el suelo y en ambientes acuticos. Esta fijacin se da por medio de la conversin de nitrgeno gaseoso (N2) en amoniaco (NH3) o nitratos (NO3-). Estos organismos usan la enzima nitrogenasa para su descomposicin. Sin embargo, como la nitrogenasa slo funciona en ausencia de oxgeno, las bacterias deben de alguna forma aislar la enzima de su contacto. Algunas estrategias utilizadas por las bacterias para aislarse del oxgeno son: vivir debajo de las capas de moco que cubren a las races de ciertas plantas, o bien, vivir dentro de engrosamientos especiales de las races, llamados ndulos, en leguminosas como los porotos (parecidas a las alubias),las arvejas y rboles como el tamarugo(Rhizobium). La relacin entre Rhizobium y sus plantas huspedes es mutualista: las bacterias reciben carbohidratos elaborados por la planta, y la planta recibe nitrgeno en una forma asimilable.2. Nitrificacin o mineralizacin:Solamente existen dos formas de nitrgeno que son asimilables por las plantas, el nitrato (NO3-) y el amonio (NH4+). Las races pueden absorber ambas formas, aunque pocas especies prefieren absorber nitratos que amoniaco. El amonio es convertido a nitrato gracias a los microorganismos por medio de la nitrificacin. La modificacin de NH4+ a NO3- depende de la temperatura del suelo. La transformacin, es decir, la conversin se da ms rpida cuando la temperatura esta arriba de los 10 C y el pH est entre los 5.5-6.5; asimismo, este proceso se ve completado entre dos a cuatro semanas. Esta fase es realizada en dos pasos por diferentes bacterias: primero, las bacterias del suelo Nitrosomonas y Nitrococcus convierten el amonio en nitrito (NO2-), luego otra bacteria del suelo, Nitrobacter, oxida el nitrito en nitrato. La nitrificacin les entrega energa a las bacterias.3. Asimilacin.La asimilacin ocurre cuando las plantas absorben a travs de sus races, nitrato (NO3-) o amoniaco (NH3), elementos formados por la fijacin de nitrgeno o por la nitrificacin. Luego, estas molculas son incorporadas tanto a las protenas, como a los cidos nucleicos de las plantas. Cuando los animales consumen los tejidos de las Plantas, tambin asimilan nitrgeno y lo convierten en compuestos animales.4. Amonificacin:Los compuestos proteicos y otros similares, que son los constitutivos en mayor medida de la materia nitrogenada aportada al suelo, son de poco valor para las plantas cuando se aaden de manera directa. As, cuando los organismos producen desechos que contienen nitrgeno como la orina (urea), los desechos de las aves (cido rico), as como de los organismos muertos, stos son descompuestos por bacterias presentes en el suelo y en el agua, liberando el nitrgeno al medio, bajo la forma de amonio (NH3). En este nuevo proceso de integracin de nitrgeno al ciclo, las bacterias fijadoras llevan a cabo la digestin enzimtica, por lo que el amonio se degrada a compuestos aminados, como proteosas, peptonas y al final, en aminocidos. Es por esta razn que el proceso se llama aminificacin o aminizacin.5. Desnitrificacin.La reduccin de los nitratos (NO3-) a nitrgeno gaseoso (N2), y amonio (NH4+) a amoniaco (NH3), se llama desnitrificacin, y es llevado a cabo por las bacterias desnitrificadoras que revierten la accin de las fijadoras de nitrgeno, regresando el nitrgeno a la atmsfera en forma gaseosa. Este proceso ocasiona una perdida de nitrgeno para el ecosistema; ocurre donde existe un exceso de materia orgnica y las condiciones son anaerobias, adems de que hay poca disponibilidad deagua y un alto pH, aunado a los escurrimientos de los fertilizantes al suelo.Necesidades de nitrgeno de los cultivosLa determinacin de las dosis defertilizantey de los momentos de aplicacin a los cultivos es un proceso complejo que depende del cultivo, del rendimiento esperado, de los nutrientes disponibles en el suelo y de sus transformaciones a lo largo del ciclo de cultivo, y de las condiciones climticas.Las necesidades de nitrgeno dependen de la especie, de la variedad, del rendimiento potencial y de la calidad de la cosecha.A lo largo del ciclo de cultivo las necesidades son distintas: en los cereales de invierno son ms importantes en el ahijado y el encaado, mientras que en cultivos arbreos las necesidades son mximas durante la floracin y cuajado de los frutos.En la aplicacin de elementos nutritivos debe tenerse en cuenta el destino final del cultivo: alimentario, industrial, etc. As, la cantidad y momentos de aplicacin de nitrgeno en un cultivo de cebada determinan el contenido en protena del grano y, en funcin de este, podr ser destinado o no, a la produccin de cerveza. De la misma manera, se ha demostrado la influencia de la fertilizacin de la colza en la calidad de las semillas para la produccin de biodiesel.Las necesidades nutritivas se determinan a travs de ensayos de campo y de los anlisis foliares en diferentes estados del desarrollo vegetativo.Por otra parte, es fundamental la experiencia acumulada por el agricultor en cada zona, que conoce, de manera emprica, la fertilidad de sus suelos y su respuesta, y las necesidades de los cultivos.La literatura cientfica aporta informacin muy valiosa sobre las necesidades en nutrientes de los cultivos y sus diferentes variedades. En este apartado no se indican las extracciones de cada cultivo.La gestin del nitrgeno en una explotacin agraria Gestin individualizada:Por explotacin y parcelas edafolgicas homogneas. Gestin de secano y regado independiente: En regado se considerar la forma de riego para calcular la dosis y la frecuencia de abonado. Variables de gestin:Se debe considerar la cantidad y la frecuencia de N aplicado (mineral y orgnico) y su capacidad de liberacin. Materia orgnica del suelo:Es una variable de control peridico imprescindible. Nitrgeno disuelto en el agua de riego:Puede ser relevante para parcelas de regado, especialmente en finales de cuenca. Restos de cosecha y cubiertas vegetales:Regeneran la materia orgnica del suelo y reducen el movimiento incontrolado del N en el suelo. Leguminosas:Hay que considerar el N que fijan y la aportacin que realizan por medio de la materia orgnica que permanece en el suelo. Mineralizacin:La mineralizacin del N orgnico del suelo depende de la materia orgnica aportada y una constante agroambiental. Explotaciones ganaderas:La cantidad de materia orgnica depende del censo medio de las reses y su estado de desarrollo. Deyecciones ganaderas:La contaminacin por deyecciones ganaderas depende de la localizacin y del sistema de explotacin. Normativa:La normativa legal propia de cada comunidad debe ser conocida y respetada. Buenas prcticas:Las buenas prcticas agrcolas o ganaderas deben ser aplicadas en todo momento.Orientaciones sobre abonado nitrogenadoDe acuerdo con la normativa vigente en materia de abonado nitrogenado, especialmente en las denominadas Zonas Vulnerables al Nitrgeno (ZVN), antes de tomar la decisin de aplicar una determinada cantidad de N a un cultivo debemos realizar un balance. Se trata de calcular las necesidades que presenta el cultivo, en funcin de la produccin esperada y restar todas las aportaciones que van a ser realizadas, como consecuencia de: a) el cultivo anterior; b) la cantidad de estircol aplicada; c) la materia orgnica que ser mineralizada; d, los restos vegetales que puedan ser incorporados; e) el agua de riego; y f) otras aportaciones.En la Tabla 2 presentamos un esquema del balance que podra utilizarse para este fin. Para elaborar correctamente un programa de abonado para un cultivo, adems de lo anteriormente expuesto acorde con la normativa vigente, es necesario atender algunas recomendaciones prcticas.

Tabla 2: Esquema para calcular el balance de nitrgeno en una explotacin de regado situada en una Zona Vulnerable al Nitrgeno (ZVN) y programa de abonado nitrogenado para un cultivo de maz grano.

CONCLUSIN

En este material analizaremos un tema muy importante para la agricultura, como lo es el ciclo del nitrgeno.Es importante conocer los aspectos expuestos en este material, ya que el nitrgeno viene a ser uno de los elementos qumicos fundamentales en el crecimiento de las plantas, y por tanto esenciales para la buena produccinLa determinacin de las dosis defertilizantey de los momentos de aplicacin a los cultivos es un proceso complejo que depende del cultivo, del rendimiento esperado, de los nutrientes disponibles en el suelo y de sus transformaciones a lo largo del ciclo de cultivo, y de las condiciones climticas.Las necesidades de nitrgeno dependen de la especie, de la variedad, del rendimiento potencial y de la calidad de la cosecha.Por estas y otras razones result por dems beneficioso el hecho de analizar este tema tan fundamental, cuyo contenido nos servir de base terica para nuestros conocimientos que posteriormente lo podamos aplicar en otros estudios.

Bibliografa

1. http://www4.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/04Ecosis/135CicN.htmwww.wikipedia.org1. http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_del_nitr%C3%B3geno 1. http://www.agroes.es/agricultura/abonos/197-necesidades-nitrogeno-cultivos-agricultura1. http://www.divulgacion.ccg.unam.mx/webfm_send/109

ANEXO

Ciclo delnitrgenoen elsuelo

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