clase 7 nitrogeno_suelo_2012

TRANSFORMACIONES DEL NITRÓGENO EN EL SUELO

MICROBIOLOGIA AGRICOLA y AMBIENTAL

2012

DISTRIBUCIÓN DEL NITRÓGENO EN LA TIERRA

Pool de N Tg=1012 g) % de la masa total

ATMÓSFERA 3,9 x 109 1.9

OCÉANOS 2.2 x 107 0.01

BIOSFERA 2.4 x 107 0.01

ROCAS

ÍGNEAS 1.9 x 1011 97.8

SEDIMENTARIAS 4.0 x 108 0.2

TOTAL 1.94 x 1011 100

Nitrato (NO3)

Nitrito (NO2)

Amonio (NH4)

Materia Orgánica (R-NH2)

Precipitación

Pérdida gaseosa (N2, NOx)

Desnitrificación

Nitrificación Nitrificación

Lixiviación Arcilla

Fertilizantes industriales

Absorción

Restos vegetales y animales

Adsorción

Mineralización

Ciclo del N

Fijación biológica del N

N2

Flujos de nitrógeno en un suelo

agrícola

1Mineralización

Materia

Orgánica del

Suelo (MOS)

4.000

Biomasa

Microbiana

160

N

Mineral

80

Fertilizante

200

Cosecha

200

Lixiviación

20-40?

Volatilización

50

Kg/ha

Desnitrificación

10-50?

Atmósfera

Suelo

FBN2

10-350

MINERALIZACION

AMINIZACION

AMONIFICACION

1

AMINIZACION:

NUMEROSOS ORGANISMOS principalmente por

hongos y bacterias

PROTEASAS Y PEPTIDASAS Hidrólisis

de proteínas

R: péptido

O

║

R2-C-N-R1 + H+ + Enzima R2-C OH + Enzima +R1-NH2

O

║

AMINIZACION Hidrólisis de uniones peptídicas

AMINOÁCIDOS

AMONIFICACIÓN

- Liberación del N de los compuestos aminados

- Numerosos organismos heterótrofos

Reacción de la deshidrogenasa:

Amino ácido NAD+ NADH + H+

R -CH-COOH R-C-COOH

| ?

NH2 NH

H2O

R-C-COOH + NH3

?

O

Cetoácido

AMONIFICACION

║

║

Reacción de la oxidasa:

H2O2 H2O

R-CH-COOH + O2 R-C-COOH R-C-COOH + NH3

|

NH2 NH O

Cetoácido

Amino azúcares Previa hidrólisis a

monosacáridos

(derivados de quitina, peptidoglicanos)

║ ║

Urea: excretas animales y fertilización

HIDROLISIS DE LA UREA:

- ENZIMA EXTRACELULAR

bacterias

hongos

actinomicetes

vegetales

UREASAS

O

H 2 N - C - NH 2 + H 2 O 2 NH 3 + CO 2

Urea

DESTINO DEL NH4+ LIBERADO:

•absorbido por las raíces

•reasimilado por los microorganismos del suelo

•oxidado a NO2- y NO3

- (nitrificación)

•fijado en forma inmóvil sobre las arcillas

•volatilización


agrícola

Materia

Orgánica del

Suelo (MOS)

4.000

Biomasa

Microbiana

160

N

Mineral

80

Fertilizante

200

Cosecha

200

Lixiviación

20-40?

Volatilización

50

Kg/ha

Desnitrificación

10-50?

Atmósfera

Suelo

2

FBN2

10-350

Table 1: Cumulative NH3 volatilization (% of N applied) from soil columns in a

controlled environment 8 days after application of urea, ammonium sulfate and

ammonium nitrate to the surface of five soils (Wiezler, 1998).

Soil properties Urea Ammonium sulfate Ammonium nitrate

CaCO3 CEC NH3-N

loss NH3-N

loss NH3-N

loss Soil pH

(%) (mmol

100g-1

) (%N

applied)

pH

after

24 hs. (%N

applied)

pH

after 24

hs. (%N

applied)

pH

after 24

hs.

1 3.7 0.0 19.4 <1 4.0 <1 3.7 <1 3.5

2 5.5 0.0 12.8 24 7.5 1 5.8 <1 5.5

3 6.1 0.6 7.4 38 7.9 4 6.1 <1 5.9

4 7.1 1.8 15.6 27 8.0 32 7.8 9 7.5

5 7.4 75.0 11.6 43 8.2 49 7.7 8 7.4

2 Volatilización


agrícola

Materia

Orgánica del

Suelo (MOS)

4.000

Biomasa

Microbiana

160

N

Mineral

80

Fertilizante

200

Cosecha

200

Lixiviación

20-40?

Volatilización

50

Kg/ha

Desnitrificación

10-50?

Atmósfera

Suelo

3Nitrificación

FBN2

10-350

NITRIFICACION

BACTERIAS Quimioautótrofas

Gram neativas

Aerobias estrictas

Familia Nitrobacteriaceae

Nitrosomonas,

Nitrosococcus,

Nitrosospira,

Nitrosolobus,

Nitrosovibrio

Nitrosomonas

3

2e- 2e

- 2e

-, 2H+

NH4+ + 1/2O2 NH2OH [HNO] NO2-

(-3) (-1) (+1) H2O (+3)

Obtienen energía de la oxidación de

compuestos de amonio

Nitrobacter,Nitrococcus y Nitrospira

2e -

NO 2 - + 1 / 2 O 2 NO 3 - (+3) (+5)

FACTORES QUE AFECTAN LA NITRIFICACIÓN:

•Presencia de oxígeno (es aeróbica)

•Presencia de amonio (sustrato)

•Agua

•pH óptimo entre 6,6 a 8,0

El contenido de humedad y la nitrificación:

Proceso aerobio

Exceso de

agua

Falta de agua

óptimo

insuficiente

agua

DESTINO DEL NITRATO:

•absorbido por las raíces

•reasimilado por los microorganismos del suelo

•Reducido a N2 o N2O (Desnitrificación)

•Lixiviación


agrícola

Materia

Orgánica del

Suelo (MOS)

4.000

Biomasa

Microbiana

160

N

Mineral

80

Fertilizante

200

Cosecha

200

Lixiviación

20-40?

Volatilización

50

Kg/ha

Denitrificación

10-50?

Atmósfera

Suelo

4

FBN2

10-350


agrícola

Materia

Orgánica del

Suelo (MOS)

4.000

Biomasa

Microbiana

160

N

Mineral

80

Fertilizante

200

Cosecha

200

Lixiviación

20-40?

Volatilización

50

Kg/ha

Desnitrificación

10-50?

Atmósfera

Suelo

5

FBN2

10-350

DESNITRIFICACION

5

•AEROBIOS FACULTATIVOS

•La mayoría son heterótrofos.

•En ausencia de O2, el NO3 sirve como aceptor final de e-

transportados por la cadena respiratoria durante la oxidación de

esqueletos carbonados. REDUCCIÓN DISIMILATORIA DEL

NITRATO

•> 20 géneros pertenecientes a distintas familias

2e- 2e-

(+5) 4 H+ (+3) 4 H+ (+1)

2 NO3- 2 HNO2 H2N2O2

-2H2O -2 H2O

nitrato ac. nitroso ac. hiponitroso

2H+ (0)

N2

-2 H2O

1

-H2O (+1) -H2O

N2O N2

óxido nitroso

2

FACTORES QUE AFECTAN LA DESNITRIFICACION:

1. Concentración O2

Anaerobiosis induce la actividad de desnitrificadores

2. Contenido hídrico

60% de c. Hídrico ---muy baja

Aumenta c. Hídrico --- > incrementa

3. CONTENIDO DE NO3-

< 20 Ug/ml NO3- NO3

- DEPENDIENTE

> 20 Ug/ml NO3- CARBONO DEPENDIENTE

4. DISPONIBILIDAD DE C

5. pH:

LENTA A pH 5.0

AUSENTE A pH 4.0

6. TEMPERATURA

MINIMA 5º C

MAXIMA 75ºC

Relación entre la disposibilidad de

Carbono soluble y la desnitrificación


agrícola

Materia

Orgánica del

Suelo (MOS)

4.000

Biomasa

Microbiana

160

N

Mineral

80

Fertilizante

200

Cosecha

200

Lixiviación

20-40?

Volatilización

50

Kg/ha

Denitrificación

10-50?

Atmósfera

Suelo

6

FBN2

10-350

INMOVILIZACION:

Los microorganismos compiten con las plantas por el nitrógeno

mineral

INMOVILIZACION NETA

MINERALIZACION NETA

REL C/N

80

60

40

20

TIEMPO

NO3-

CO2

C

A N

T

I

D A

D

6

Efecto de la

relación C/N

sobre la

inmovilización

del N

Mineralización o Inmovilización de N

Depende de la relación C/N o del % de N de los residuos

C

N C org. Biomasa

microbiana N org.

NH4+ suelo

CO2

gas a la

atmósfera

Mineralización

Sustrato rico en N, con relación C/N baja < ó = a 25

Mineralización o Inmovilización de N

Depende de la relación C/N o del % de N de los residuos

C

N C org. Biomasa

microbiana

CO2

+ gas a la

atmósfera

N org.

CO2

C org.

N org.

NH4+

suelo

NO3- y NH4+

suelo

N org.

Inmovilización

Sustrato pobre en N, con relación C/N alta

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