11

AGRO 4037 Fertilidad de Suelos y Abonos

5- Nitrgeno

5-1 Ciclo de nitrgeno5-1.1 Introduccin

5-1.2 Funcin bioqumica y sntomas de deficiencia5-1.3 Modelo conceptual del ciclo de N5-1.4 Contenido de N en suelos

5-2 Procesos internos (transformaciones)5-2.1 Mineralizacin de N

5-2.1.1 Aminizacin5-2.1.2 Amonificacin5-2.1.3 Hidrlisis de urea

5-2.2 Nitrificacin5-2.2.1 Factores del suelo que afectan la nitrificacin

5-2.3 Inmovilizacin de N5-2.3.1 Razn C:N aproximados de algunos residuos orgnicos 5-2.3.2 Materia orgnica del suelo y N liberado5-2.3.3 Rol factores ambientales en la distribucin de la materia orgnica en suelos5-2.3.4 Niveles y composicin de la materia orgnica en suelo

2

25-3 Entradas de N5-3.1 Fijacin biolgico de N

5-3.1.1 Simbitica5-3.1.1.1 Proceso de fijacin5-3.1.2 No-simbitico no necesitan la asociacin con la planta5.3.1.3 Fijacin atmosfrica e industrial

5-4 Perdidas de N5-4.1 Desnitrificacin perdida gaseosa de N

5-4.1.2. Factores que afectan la desnitrificacin5-4.2 Volatilizacin

5-4.2.1 Factores que afectan perdidas de NH35-4.2.2 Consideraciones para minimizar volatilizacin de NH3

5-4.3 Lixiviacin5-4.3.1 Condiciones del suelo que facilitan el movimiento en el perfil5-4.3.2 Factores de manejo para minimizar contaminacin con NO3-

5-4-4 Fijacin de NH4+ en el suelo5-4.5 Utilizacin por la planta

3

5-5 N en suelos 5-5.1 Caractersticas de suelos asociados con deficiencias5-5.2 Evaluacin de disponibilidad de N en suelos (Pruebas de N)

5-5.2.1 Extracto de agua 5-5.2.2 Extraccin con KCl5-5.2.3 Mineralizacin de N en suelo (aportacin de la materia orgnica)5-5.2.4 N total en suelo

5-6 Introduccin a los fertilizantes5-6.1 Generalidades5-6.2 Tipos de fertilizantes5-6.3 Caractersticas de los fertilizantes

5-7. Fuentes nitrogenadas ms comunes en el mundo5-7.1 Ntricos5-7.2 Amoniacales5-7.3 Ntrico-amoniacales5-7.4 Amidas5-7.5 Inhibidores y fuentes de N especiales5-7.6 Fuentes de N orgnico 4

35

5-1 Ciclo de nitrgeno5-1.1 Introduccin

Nutriente ms limitante a la produccin agrcola Altos niveles de extraccin por cultivos, existen muchas reservas en

suelo, entradas, transformaciones y salidas

Es el nutriente ms difcil de diagnosticar suficiencia en suelos y de manejar (con un alto costo econmico e impacto ambiental)

Fertilizantes nitrogenados son los de mayor consumo en el mundo (2008), 99.2 x106 mton (61.3% del consumo total de fertilizantes)

Existen mltiples fuentes de N para cultivos (inorgnicos y orgnicos)

Para maximizar la productividad agrcola es importante conocer su comportamiento en suelos

5-1.2 Funcin bioqumica en plantas y sntomas de deficiencia

El N forma parte de cada clula viviente, forma parte de procesos metablicos

Concentracin de N total varia de 0.5 a 5% en follaje Plantas pueden absorber NH4+ o NO3-

Clorofila, proteinas, amino cidos, cidos nuclicos, (ADN, ARN) cloroplastos, mitocondrios, y otras estructuras

El N est ntimamente relacionado con Desarrollo radicular, follaje Tasa de madurez de cosechas Humedad en la planta Relacin carbohidrtos-protenas Incidencia de enfermedades e insectos 6

4Los sntomas visuales de deficiencia mas comunes son:

Falta de clorofila, resulta en clorosis en hojas viejas Clorosis que corre por nervadura central del pice a la

base de la hoja en forma progresiva Reduccin en nmero y tamao de hojas (area foliar) Reduccin en crecimiento Reduccin en rendimiento

7

Ejemplos de respuesta de cosechas a la fertilizacin con N

8

5Maz

9

IPNI (2011)

Maz

10

6Arroz

11

IPNI (2011)

-N-N

+N

+N

Ctricos

12

7Pasturas

13

IPNI (2011)

14

815

Distribucin de N en la naturaleza (1015 mton)

Proporcin relativa de N en el ambiente Suelos y plantas 0.004 % Atmsfera 99 % Ocanos 0.6 % Otros 0.3 %

Aunque una parte pequea en suelos, aqu participan todas sus formas (moleculares, inorgnicas y orgnicas) lo cual resulta en un ciclo muy complejo y peculiar

Se estima que en un sistema suelo-planta-animal existen 31 procesos de transferencia (entradas, salidas, transformaciones internas) de N

16

5-1.3 Contenido de N en suelos Mayor proporcin del N total est asociado a la materia

orgnica (Norg) Contenido de materia orgnica en suelos variia de 1 a 6% Aproximadamente el 58% de materia orgnica suelo es C y

5% es Ntotal En suelos minerales el contenido de Ntotal puede variar de

0.05 a 0.3 %, kg/ha = ? Composicin de Ntotal

917

Componentes de N en suelo N orgnico representa entre 95 y 98 % del N total

Urea Protenas y amino cidos 20 45 % del N orgnico N asociado a la biomasa microbiana, representa

entre 2 y 8% del N orgnico hmicos 50 % del N orgnico

N inorgnico representa entre 2 5 % del N total principalmente en solucin: NH4+, NO3-, NO2-

Gases N2, N2O, NO, NH3

18

5-2 Procesos internos (transformaciones) Modelo conceptual de la degradacin de residuos vegetativos a materia

orgnica (Ver figura 4.13, p. 108 en Havlin et al. 1999)

10

19

5-2.1 Mineralizacin de N5-2.1.1 Aminizacin

Conversin de proteinas a poli-pptidos, pptidos, aminas y aminocidos

NH2-C-HR-COOH NH2-C-HR-COOH (AA) +RNH2 (aminas) + CO(NH2)2 (urea)

Es una reaccin de hidrlisisEs catalizado por bacterias heterotrficos y hongosNo ocurre oxidacin de N

20

5-2.1.2 Amonificacin Conversin de aminas y aminocidos a amonia o amonio

R-NH2 + H2O NH3 + ROH + energaNH3 + H2O NH4+ + OH-

Es una reaccin de hidrlisis No ocurre oxidacin de N Los organismos envueltos son heterotrficos (bacterias,

hongos, actinomicetos) Puede ocurrir a niveles de humedad bajo y altos pero es

mejor con fluctuaciones de humedad.

11

21

5-2.1.3 Hidrlisis de ureaReaccin generalizada para suelos con pH >7.0

CO(NH2)2 + H+ + 2H2O (ureasa) 2NH4+ + HCO3-H+ + HCO3- CO2 + H2ONH4+ NH3 + H+

Neta: CO(NH2)2 + 2H+ + H2O 2NH4+ + CO2 El proceso es dependiente de la enzima ureasa Producida por microorganismos y plantas Factores que influyen sobre la actividad de ureasa:

Mayor materia orgnica Humedad cerca de capacidad de campo Mayor temperatura pH de suelo neutral Mayor aportacin de residuos al suelo

22

5-2.2 Nitrificacin

Estrictamente biolgico llevado a cabo por bacterias autotrficas con la reaccin neta de:

NH4+ NO3-; aunque ocurre en dos pasos2NH4+ + 3O2 2NO2- + 2H2O + 4H+; catalizado por nitrosmonas2NO2- + O2 2NO3-; catalizado por nitrobacter

neta: NH4+ + 2O2 NO3- + H2O + 2H+

12

23

1. Suficiente NH4+

2. Poblacin de microorganismos3. Reaccin del suelo (pH)

Organismos autotrficos tienen menor actividad a extremos de pH (ptimo = 6.6 8.0)

4. Temperatura del suelo

NO

3--N

(ppm

)

Tiempo

35oC

25oC

45oC

5oC

5-2.2.1 Factores del suelo que afectan la nitrificacin

24

5. Aireacin/humedad Tasas de nitrificacin ptima con niveles altos de O2 Humedad

Tasas de nitrificacin ptima a capacidad de campo (WFPS = 60%)

6. Utilizacin por la planta planta puede acumular absorber NH4+ y NO3- solo puede acumular NO3-, ya que el NH4+ le resulta

txico si se acumula planta necesita tener estructuras de C para convertir

NH4+ a aminocidos

13

25

26

5-2.3 Inmovilizacin de N Proceso donde el N inorgnico se convierte a N orgnico Microorganismos absorben el N inorgnico incorporndolo

dentro de su estructura Microorganismos compiten mejor por el N disponible que las

plantas Tanto mineralizacin como inmovilizacin pueden ocurrir

simultneamente Si el material orgnico (o residuo vegetativo) tiene mucho C

con relacion al N, la reaccin no procede a menos que exista N disponible

14

27

5-2.3.1 Razn C:N aproximados de algunos residuos vegetativos y su relacin con la mineralizacin-inmovilizacin de N

C:N > 30:1 inmovilizacin netaC:N < 20:1 mineralizacin neta

Residio C:NMicroorganismos 8:1Suelo 12:1Estiercol (general) 5:1Leguminosa (joven) 14:1Leguminosa (madura) 25:1Maiz, sorgo 60:1Biruta madera 100:1

28

15

29

5-2.3.2 Materia orgnica del suelo y N liberado

La cantidad de materia orgnica del suelo afectar la cantidad de N mineralizado.

Por ejemplo un suelo virgen con 5% de MO pierde 4% de la materia orgnica al ao al ser cultivada. Cunto N se libera al suelo (mineraliza)?

Pero la tasa de descomposicin depender de muchos factores intrnsicos (textura, mineraloga) y extrnsicos (temperatura, humedad)

El nivel de materia orgnica en suelo depende de las entradas y salidas netas de C y de N

30

Pero, despus de 50 aos bajo cultivacin y labranza intensiva, el nivel de MO ha bajado a 2.5% y la tasa de oxidacin ahora puede ser 2%. Cunto N se libera (mineraliza)?

Qu se puede hacer para aumentar la materia orgnica del suelo?

16

31

5-2.3.3 Rol factores ambientales en la distribucin de la materia orgnica en suelos: temperatura, humedad, textura

32

Material parental (tipo de suelo) > tasas de oxidacin en suelos arenosos materia orgnica < arena < arcilla Suelo virgen

Manejo del suelo

m.o

. %

Tiempo

Suelo virgen

Cultivacin

Rotacin con leguminosas

17

33

5-2.3.4 Niveles y composici de la materia orgnica en suelo

Materia orgnica es funcin de lo que entra y lo que sale (C, N, P, S)

Si no aade materia orgnica, los niveles disminuyen Descomposicin de la materia orgnica produce CO2 y

formacin secuestra CO2 Aumentar residuos en el suelo, aumenta niveles de materia

orgnica Cualquier prctica de manejo que aumenta la

descomposicin de materia orgnica disminuir el nivel en el suelo

Modelo conceptual de la materia orgnica del suelo (qumica)

Protenas, amino cidos, azucares, aminas, carbohidrtos, celulosas,

Acidos humicos, fulvicos

34

18

Modelo conceptual de la materia orgnica del suelo (ecologa microbiana)

Basado en tiempo de descomposicin (turnover time) Facilmente descomponible (labile) (1 a 2 aos) Medianamente descomponible (dcadas) Lentamente descomponible

35

36

19

37

5-3 Entradas de N5-3.1 Fijacin de N5-3.1.1 Simbitica Oranismos tienen la capacidad de fijar N del aire Estimados son de 180 x 106 mton Rhizobium bacteria simbitica asociada a races de

leguminosas (Phaseolus, Glycine, Leucaena, Desmodium, Stylosanthes, Mimosa, Acasia)

Aporte de 40 300 kg N/ha/ao al suelo La cantidad de N fijado disminuye con aumento de NO3- en

el suelo. Especificidad - cada una de las razas de Rhizobium vive en

simbiosis con un grupo determinado de leguminosas Al inocular es importante hacerlo con la raza especfica de

la bacteria nodulante

38

5-3.1.1.1 Proceso de fijacin Las bacterias inoculadas se localizan en el parnquima

radical donde producen una divisin celular acelerada y aparecen ndulos radiculares

Las bacterias se alimentan exclusivamente de la planta husped y se reproducen rpido

Al llegar al estado de bacteroides (bacterias con bastones ramificados) empiezan la fijacin de N

Inicialmente el N es utilizado por los microorganismos, pero luego empiezan a ceder N a la planta.

Hasta un 90% del N fijado puede ser utilizado por la planta husped

Los ndulos son de 2 a 4 mm, centros rosados por la presencica de leghemoglobina

20

39

5-3.1.2 No-simbitico no necesitan la asociacin con la planta

Algas verde azules (Anabaena, Nostoc) son foto-autotrficas y estn restringidas a la superficie del suelo

Azotobacter, Beijerinkia, Clostridium, Rhodospirillum La cantidad de N fijado puede ser de 6 10 kg N/ha/ao Pueden ocurrir asociaciones (a nivel de rizoesfera) con

gramneas forrajeras (paspalum notatum con Azotobacter)

40

5.3.1.3 Fijacin atmosfrica

N atmosferico (NO)x formado por descargas elctricas 1 3 kg N/ha/ao (10 a 20%) descargas industriales (industrias, vehculos de

motor, quema de combustibles fsiles) Ambos dan origen a la aportacin de N a suelos por

deposicin seca y deposicin humeda Aportacion de N por lluvias (1 50 kg N/ha/ao)

Sntesis de fertilizantes nitrogenados (industrial no atmosfrico)

21

41

Wet N (sum of NH4+-N and NO3--N) deposition at El Verde

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006Year

Inor

gani

c N

(kg/

ha)

4

4.2

4.4

4.6

4.8

5

5.2

5.4

5.6

5.8

6

pH

Inorganic NpH

42

5-4 Perdidas de N5-4.1 Desnitrificacin perdida gaseosa de N

Proceso:2NO3- ------> 2NO2- -------> 2NO ------> N2O -------> N2

Ocurre proceso de reduccin Proceso catalizado por bacterias heterotrficas anaerbicas

facultativas (Pseudomonas, Alcalgenes, Bacillus) Enzimas estn asociadas a las membranas de las bacterias Perdidas de N pueden ser significativas (0-50%, pero lo

normal es de 1 20% del N aplicado) Importancia econmica y ambiental (N2O es un gas que

promueve el efecto invernadero)

22

43

5-4.1.2. Factores que afectan la desnitrificacin

1. Niveles de O2 Afectado indirectamente por humedad del suelo (>60%

WFPS) Prevalece cuando hay NO3- disponible (zonas

aerbicas/anaerobicas) Puede ocurrir en suelos bien aireados con disponibilidad

de NO3- y materia orgnica en micro-sitios (anaerobiosis localizada)

44

23

45

2. pH del suelo pH ptimo es de 5 - 7.5 Afecta proporcin de N2O/N2

3. Materia orgnica Materia orgnica es fuente de C oxidable y de

electrones Plantas pueden proveer exudados en la rizoesfera y

estimular proceso

4. Temperatura Rango de 5 a 40oC ptimo es de 25 a 35oC

46

5-4.2 VolatilizacinConversin de NH4+ --------> NH3; estrictamente qumico

NH3 + H2O NH4+ + OH-o NH4+ NH3 + H+

Al aplicar urea a un suelo: CO(NH2)2 + 2H+ + H2O 2NH4+ + CO2 ; 2NH4+ + OH- 2NH3Si el NH4+ se nitrifica2NH4+ + 4O2 2NO3- + 2H2O + 4H+

neto: CO(NH2)2 + 4O2 2NO3- + H2O + 2H+ + CO21mol urea = 2 mol N = 2 mol H+

24

47

Al aplicar sulfato de amonio a un suelo: (NH4)2SO4 2NH4+ + SO4-2 ; 2NH4+ + OH- 2NH3Si el NH4+ se nitrifica2NH4+ + 4O2 2NO3- + 2H2O + 4H+neto: (NH4)2SO4 + 4O2 2NO3- + 2H2O + 4H++ SO4-21mol SA = 2 mol N = 4 mol H+

48

Al aplicar sulfato de amonio a un suelo calcareo: CaCO3 + H2O Ca2+ + HCO3- + OH-HCO3- + H+ H2CO30H2CO3 CO2+ H2Oneto: CaCO3 + 2H+ Ca2+ + CO2 + H2O

(NH4)2SO4 2NH4+ + SO4-2(NH4)2SO4 + CaCO3 + 2H+ 2NH4+ + SO4-2 + Ca2+ + CO2 + H2O2NH4+ NH3 + 2H+neto: (NH4)2SO4 + CaCO3 2NH3 + CO2 + H2O + CaSO4Si el NH4+ se nitrifica2NH4+ + 4O2 2NO3- + 2H2O + 4H+neto:(NH4)2SO4 + 4O2 + CaCO3 + 2H+2NO3- + 2H2O + 4H++ SO4-2 Ca2+ + CO2 + H2O

1mol SA = 2 mol N = 4 mol H+

25

49

5-4.2.1 Factores que afectan perdidas de NH3 Presencia de NH4+ Fuente de N (i.e. urea vs. NH4+) pH suelo > 7.0 NH4+ aplicado a la superficie (al voleo) Capacidad amortiguadora (CIC) del suelo

resiste cambios en pH remueve N de la solucin

Altas temperaturas incrementan la tasa de hidrlisis de urea Contenido de humedad cerca de capacidad de campo

50

5-4.2.2 Consideraciones para minimizar volatilizacin de NH3 [Better Crops (2009, 93:9-11)]

Labranza Localizacion de aplicacin Reaccin del suelo Humedad del suelo (seco, humedo, inundado) Otras propiedades del suelo Viento Temperatura Cantidad de N Incorporar abono

26

51

52

Destino de NH4+ y NO3-

Recordar los procesos que dan origen a la formacin de amonio y nitrato

En el caso de amonio Convertido a NO2- por nitrificacin Absorbido por las planta (e incorporado a AA) Asimilado por microorganismos Convertido a NH3 y volatilizado Fijado por minerales en espacios interlaminares en suelo

como montmorilonita

27

53

5-4.3 Lixiviacin

Perdida de N a travs de agua en el suelo Movimiento en el perfil con agua que contiene nitrato

soluble Debe haber agua libre el en suelo NO3- debe moverse fuera de la zona radical

Problemas ambientales asociados al NO3-

Anin se retiene pobremente en suelos que no tienen carga variable y bajo CIA

Se puede desnitrificar (perdida gaseosa de N) condiciones: alto MO, humedad

Nitrificacin genera acidez en el suelo Altas concentraciones de NO3- en aguas promueve la

eutroficacin NO2- puede reaccionar con aminas y formar nitrosaminas que

son cancerigenos Altas concentraciones de NO3- pone riesgo a nios y

animales de methemoglobinemia NO3- se reduce a NO2-, quien es capaz de oxidar

hemoglobina a methemoglobina Methemoglobina, que carga Fe+3 Limite mximo permisible es 10 mgNO3-N/L

54

28

55

5-4.3.1 Condiciones del suelo que facilitan el movimiento en el perfil Suelos con textura gruesa Altos niveles de NO3- en el suelo Suelo saturado o agua libre en el suelo Pobre manejo de riego

56

5-4.3.2 Prcticas de manejo para minimizar contaminacin con NO3-

Mejorar manejo de riego Aadir la cantidad de agua que el cultivo necesita Abonar cuando necesidad de la planta es ptima Fuente de N apropiada

29

57

5-4.4 Fijacin de NH4+ en el suelo

Tamao de NH4+ es similar al de K+, o sea que puede reemplazar a K+ en el espacio nter-laminar de los aluminosilicatos laminares

Magnitud de la prdida no es tan grande 5 25 kg N/ha/ao

Puede ser devuelto al suelo

58

5-4.5 Utilizacin por la planta

Concentraciones tpicas en tejido de algunos cultivos Cantidades de N absorbido por algunos cultivos

30

59

5-5 Nitrgeno en los suelos5-5.1 Caractersticas de suelos asociados con deficiencias Falta de abonamiento - si no se fertiliza con N, todos los

suelos agrcolas, tarde o temprano llegan a ser deficientes en este elemento.

Caractersticas particulares (textura, materia orgnica, pH, mineraloga, drenaje) suelos arenosos de textura gruesa en zonas de alta precipitacion suelos con niveles bajos de materia orgnica (se mineraliza poco N) Suelos con pH alto tienen alto potencial de perdida de NH4+ Suelos dominados por arcillas 2:1 (montmorilonitico) propician la

fijacin de NH4+

Suelos con restricciones en el drenaje o acumulacin de agua

Suelos cidos (pH < 5) se reduce la actividad microbiana

60

5-5.2 Evaluacin de disponibilidad de N en suelos (Pruebas de N)5-5.2.1 Extraccin con agua Prueba de laboratorio Extraccin 1:4 (suelo:agua) Importante la profundidad de muetreo de suelo Cuantifica NO3- en la solucin del suelo (inmediatamente

disponible) Cuantificar NO3- (pre-siembra o etapas tempranas del ciclo de

produccin) Es util en zonas ridas (en regiones donde NO3- puede

acumularse en el perfil) donde el movimiento de N en el perfil es menor

Tiene aplicacin y uso limitado en regiones hmedas

31

61

5-5.2.2 Extraccin con KCl

El concepto es similar y tiene las mismas limitaciones que la extraccin de NO3- con agua

Extrae NO3- y NH4+ en solucin y NH4+ en los sitios de intercambio

Es la prueba ms comn para N inmediatamente disponible en el suelo

62

5-5.2.3 Mineralizacin de N en suelo (aportacin de la materia orgnica) La materia orgnica sirve para obtener un estimado del N

mineralizable Incubar la muestra en el laboratorio bajo condiciones

controladas materia orgnica -----> NH4+ --------------> NO3-

Se cuantifica el N en funcin del tiempo Sirve para evaluar prcticas de manejo, comparaciones

entre suelos Limitaciones

Tiempo de incubacin No es una reaccin de cero orden Relacin entre lo que ocurre en el laboratorio y lo que

ocurre bajo condiciones de campo No es comn en ningn laboratorio comercial

32

63

5-5.2.4 N total en suelo Se puede estimar a partir de la concentracin de materia

organica en suelo N Kjeldhal (TKN) No tiene un fin prctico para evaluar disponibilidad, pero

algunas personas lo utilizan siguiendo la siguiente clasificacin 0.2% alto

64

33

Presupuesto de NEntradas Salidas Transformaciones

Fijacin biolgica Extraccin por plantas y cosechas

Inmovilizacin

Deposicin seca y hmeda Lixiviacin MineralizacinFijacin industrial Volatilizacin NitrificacinFijacin elctrica Desnitrificacin

Residuos (desechos) orgnicos Fijacin en arcillasResiduos vegetativos EscorrentaFertilizacin

66

34

67

5-6 Introduccin a los fertilizantes5-6.1 Generalidades

Fertilizante (ASA, SSSA) Material orgnico o inorgnico de origen natural o sinttico que es

aadido al suelo para suplir los elementos nutritivos que requiere la planta. Productos industriales que contienen en forma concentrada y soluble uno o varios de los elementos que requiere la planta y se suministran para complementar las necesidades nutricionales de su crecimiento y desarrollo.

Definiciones segn: (i) Ley num. 19 del 1973, Ley de Abonos de Puerto Rico y sus posteriores leyes que enmiendan la misma (www.lexjuris.com) y (ii) Reglamento para Regir la Manufactura y Distribucin de Abono Comercial, Abono orgnico.. (Aprobado 2002).

68

Materia prima de abono: materia orgnica o mineral que contenga uno o ms nutrimentos esenciales parra el desarrollo de las plantas y que se utilice o pueda utilizarse en la elaboracin de abonos comerciales.. No obstante cuando tal materia sea distribuida para aplicacin como tal en las plantaciones, la misma se considera como abono comercial.

Abono comercial: cualquier sustancia que contenga uno o ms nutrimentos reconocidos para las plantas y usados como tales, designada para usarse o con reclamos de que tiene valor para promover el crecimiento o desarrollo de las plantas; con excepcin de las siguientes materias, siempre que no hayan sido manipuladas o elaboradas: estircol animal y vegetal, marga, cal, piedra caliza, cenizas, azufre y yeso. El 24% de la totalidad del producto debera ser la suma de los macronutrimentos primarios.

Abono mezclado: abono comercial que constituya una mezcla de dos o ms ingredientes o materias que contengan nutrimentos esenciales para el desarrollo de las plantas, tales como nitrgeno, el fsforo, el potasio y otros que suelen aplicarse al follaje o directamente al suelo.

Abono especializado: abono comercial que se distribuya principalmente para ciertos usos determinados tales como en jardines domsticos, invernaderos, semilleros, cspedes, arbustos, flores, campos de golf, parques y orillas e isletas de carreteras y cementerios, y no para en uso de fincas agrcolas.

35

69

Abono orgnico: material de origen orgnico que libera o provee cantidades significativas de nutrientes esenciales de las plantas cuando se aade al suelo.

Abono liquido: abono comercial que constituya un lquido conteniendo uno o ms nutrimentos esenciales para el desarrollo de las plantas, tales como el nitrgeno, el fsforo, el potasio, y otros que suelen aplicarse al follaje o directamente al suelo.

Enmienda de terreno: materia que al aplicarse a un terreno tienda a corregir la excesiva acidez o la excesiva alcalinidad de dicho terreno o mejore la estructura de ste.

Grado de abono: el contenido mnimo garantizado de nutrimentos para las plantas en el abono comercial, expresado como por ciento por peso de nitrgeno (N), cido fosfrico (P2O5) asimilables y potasa (K2O) soluble en agua.

70

Enmienda (D. Sotomayor) - Material, como por ejemplo: cal, yeso, holln, acondicionadores sintticos, residuos orgnicos, que al aplicarlo al suelo lo hacen mas productivos o mejoran las propiedades fsico-qumicas del mismo. Un fertilizante es tambin una enmienda.

Relleno: sustancia seca, inerte, adicionada a la materia prima de abono para diluir su concentracin, proveer volumen, prevenir la compactacin o el aterronamiento o servir para algn propsito que no sea proveer nutrimentos esenciales para las plantas.

Fertilizante (IFA) - Expresin general con que se designa cualquier sustancia capaz de mantener o mejorar la fertilidad del suelo. Las principales son: abonos (minerales, orgnicos) y enmiendas (hmicas, calcreas).

Abono (IFA) - Fertilizante que tiene por objeto suministrar elementos qumicos indispensables para la nutricin vegetal.

36

71

En los fertilizantes se debe distinguir entre la unidad y el elemento

Elemento Unidad de expresin del fertilizante Smbolo N nitrgeno NP cido fosfrico asimilable P2O5K xido de potasio (potasa) K2OCa calcio (xido de calcio) CaOMg magnesio (xido de magnesio) MgOS azufre SFe hierro FeMn manganeso MnZn zinc ZnCu cobre CuMo molibdeno MoB boro BCl cloro Cl

La forma estandarizada de expresar el contenido de nutrientes es en % Esto se conoce como grado, concentracin o riqueza de un fertilizante Concentracin - es la proporcin del elemento nutritivo en su respectiva

unidad realmente asimilable por la planta Ejemplos

(NH4)2SO4 tiene 21% de N KCL tiene 60 % potasa (K2O) Mezcla 15-5-10 tiene 15% de N, 5% de P2O5 y 10% de K2O

Proporcin - Concentracin dividido por el numero menor para dar la proporcin ms pequea

Ejemplos Abono 12-12-12 y 20-20-20, proporcin 1-1-1 Abono 21-7-14, proporcin de 3-1-2 Abono 12-5-10, proporcin de 2.4-1-2

72

37

73

El resto del producto que no son los nutrientes sealados en la frmula corresponden a: La parte complementaria de los mismos (como son los cloruros,

sulfatos etc...) Otras sustancias secundarias como Ca, elementos menores u otras

impurezas Materiales inertes de relleno, como carbonato calizo, arena, arcilla,

diatomita.

Ventajas al utilizar abonos de alta concentracin o graduacin Menos cantidad que almacenar, transportar, y hay menor necesidad

de mano de obra.

Problemas Saber dosificar bien

74

5-9.2 Tipos de fertilizantes Slidos - son generalmente los ms utilizados; stos conocen como

estandar (granulado), prilado Lquidos - pueden ser simples, como las soluciones nitrogenadas o

compuestos, Gaseoso Ej. amonaco anhidro (NH3), en su almacenaje se mantiene

en forma lquida bajo presin Hay fertilizantes que aportan:

un solo nutrimento y se denominan simples o individuales varios (2, 3 o ms) nutrimentos a la vez denominados formulas

completas

Dentro de estos estn las: mezclas fsicas - consiste en tomar cantidades definidas de fuentes

individuales y mezclarlas fsicamente. En esta los grnulos son cada uno de un producto individual y segn su tamao pueden distribuirse diferencialmente en el saco durante el almacenamiento.

mezcla qumicas - donde las fuentes individuales se solubilizan para lograr una homogenizacin total y luego el producto se solidifica y se granula. En esta se garantiza que cada partcula de fertilizante contiene las concentraciones indicadas

38

Ejemplos

75

76

Orden de expresin: El orden de los nutrimentos expresado en la frmula de fertilizante corresponde a: N-P2O5-K2O Abonos binarios - poseen slo dos elementos: N y P, N y K, P y K. Abonos ternarios - poseen tres elementos

Un abono 10-20-10 tiene 10 partes de N, 20 partes de cido fosfrico y 10 partes de potasa

Para calcular la cantidad de fertilizante a aplicar:cantidad de fertilizante = (cantidad del elemento requerido / concentracin del fertilizante) x 100

Ej. 100 kg N / ha requerido con urea con concentracin de 46 % = 217 kg abono/ha.

39

77

5-9.3 Caractersticas de los fertilizantes Concentracin Comportamiento de acidez o alcalinidad en los suelos Higroscopicidad Solubilidad Granulometra

Internacionalmente se han fijado criterios de comercializacin que garantizan las condiciones bsicas del fertilizante en lo que respecta a concentracin, unidad fertilizante, envase, niveles de granulacin.

78

Propiedades qumicas

1. Concentracin2. Solubilidad3. Acidez o alcalinidad4. Salinidad5. Compatibilidad qumica con otros6. Granulometra

**Internacionalmente se han fijado criterios de comercializacin que garantizan las condiciones bsicas del fertilizante en lo que respecta a concentracin, unidad fertilizante, envase, niveles de granulacin.

40

79

5-7. Fuentes nitrogenadas mas comunes en el mundo

Segn la forma en que el N est presente en el producto se distinguen 4 fuentes principales Ntricos Amoniacales Ntrico-amoniacales Amidas

Para sintetizar cada uno de estos compuestos primero se sintetiza NH3 a travs del proceso Haber-Bosch desarrollado en 1910 en Alemania

CH4 + H2O CO + 3H2; catalizadores son: calor, vapor y presin

CO + H2O CO2 + H23H2 + N2 2NH3; catalizadores son calor, presin, FeO

80

Sntesis de NH3 El NH3 es la fuente bsica de N usada en la mayora de los

fertilizantes NH3 se obtiene del gas natural (CH4) Menos del 1.5% del CH4 consumido a nivel mundial se utiliza

en la sntesis de NH3 China (33% del total), India, Rusia y EEUU producen mas del

50% de la produccin total EEUU es solo el 6% de la produccin total Produccion total 2008: 136 x 106 mton NH3-N, de los cuales

99 x 106 mton -N se consumieron en forma de fertilizante

41

81

82

5-7.1 Ntricos

Nombre Formula Concentracin*nitrato de potasio (std) KNO3 13-0-46 o 13-2-44*nitrato de calcio Ca(NO3)2 15-0-0-34CaOnitrato de sodio NaNO3 16-0-0 (26% Na)

42

83

Sntesis qumica de KNO3 (saltpeter), NaNO3 y CaNO3

HNO3 + NaCO3 NaNO3CaCO3 CaNO3KCO3 KNO3

Caracteristicas mas importantes Alta solubilidad Libre de Cl Aplicacin por fertigacin, mezclas, o foliar Alta disponibilidad para la planta Fuente rpida de N Buena fuente de K o Ca No generan acidez Forma granulada o estandar Mayor posibilidad de lixiviacin

84

5-7.2 Amoniacales

Nombre Formula Concentracin

*amoniaco anhidro NH3 82-0-0*sulfato de amonio (NH4)2SO4 21-0-0-24Sfosfato monoamnico - MAP NH4H2PO4 12-61-0*fosfato diamnico - DAP (NH4)2 HPO4 18-46-0fosfato de amonio-sulfato NH4H2PO4 (NH4)2SO4 (13-16)-(20-39)-0

*cloruro de amonio NH4Cl 25-0-0-66Cl

polifosfato de amonio 10-34-0

tiosulfato de amonio 12-0-0-26S

Los fosfatos de amonio se consideran ms una fuente de P que de N por lo que se discutirn con los fertilizantes fosfatados.

43

85

Amoniaco anhdro Cerca del 3% de la totalidad del N sintetisado como NH3 se utiliza

directamente en el campo Fuente mas barata usado en EEUU (se transporta por trenes y vagones

presurisados Es liquido bajo presin y gas bajo presin atmosfrica Transportar y manejar menos material Se puede aplicar en multiples sitemas de labranza Hay que utilizar mucha cautela al aplicar, pH alto puede causar muerte

plantula Alto potencial osmtico esteriliza el suelo parcial- y temporeramente N en forma de NH4+ se lixivia menos que NO3- Buena eficiencia de utilizacin por la planta En suelos con pH > 7, hay ms oportunidad para que ocurra

volatilizacin

86

Sulfato de amonio Es soluble en agua y no es tan higroscpico Se sintetisa por la rx de H2SO4 y NH3

Acidificacin 3.8 7.2 kg CaCO3/kg N (NH4)2SO4 + O2 2NO3 + SO4-2 + 4H+ + 2H2O

En Puerto Rico uso prolongado en los suelos causa que no se observe deficiencias de S en muchos suelos.

Planta puede quemarse si se aplica foliarmente por alto ndice de sal.

44

87

5-7.3 Ntrico-amoniacales

Usado para fabricacin de municiones Muy soluble Granulado y prilado Son productos que proveen las dos formas de N oxidada y reducida La parte ntrica acta rpidamente mientras la parte amoniacal acta

ms lentamente y va reponiendo el N-ntrico del suelo por el proceso de nitrificacin a medida que es utilizado por las plantas.

Nombre Formula Concentracin

*nitrato de amonio NH4NO3 34-0-0

nitrato de amonio calcreo (CAN)

NH4NO3 + CaO o MgO

26-0-0-27CaO

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Sntesis qumica de NH4NO3 NH3 + O2 ------------> HNO3

NH3 + HNO3 ---------> NH4NO3

Caractersticas de NH4NO3 Sal cristalina blanca Muy soluble Muy higroscpico (al almacenarse tiene capacidad de aterronarse,

aunque se le pueden aadir acondicionadores) Agente oxidante (puede ser explosivo) Bueno para cultivos que requieren aplicacin en banda superficial

45

89

5-7.4 Amidas

Urea fertilizante de mayor consumo en el mundo Son productos que suplen el N en forma de amidas, que pueden ser

absorbidas pero no utilizadas por la planta A travs del proceso de amonificacin se convierten a amonio y luego

por nitrificacin a nitrato El N de amidas acta algo ms lento que el amonio y aun ms que el

nitrato Mayor posibilida de prdidas por volatilizacin (depende del tipo de

suelo y forma de aplicacin) UAN solucin

Nombre Formula Concentracin

*urea CO(NH2)2 46-0-0

cianamida de calcio CaCN2 21-0-0-39

Urea-NH4NO3 (UAN) 32

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Sntesis qumica simplificada de urea: NH3 + CO2 ---------------> CO(NH2)2

Sntesis qumica simplificada de cianamida de calcio N2 + CaC2 (carburo de calcio) -------------> CaCN2

Caractersticas de urea Principal fuente de N Ver seccin: hidrlisis de urea Es higroscpico y muy soluble en agua. Generalmente se produce

granulada, aunque tambin lo fabrican cristalizada y prilado. Puede usarse en fertilizacin foliar si el contenido de biuret es <

0.25% si es mayor se aconseja aplicarlo al suelo solamente Biuret (H2N-CO-)2NH es un compuesto que se produce durante su

fabricacin y resulta txico para las plantas especialmente cuando se aplica en forma foliar

Caractersticas de UAN Rx de Urea con nitrato de amonio y calor 25% en forma de NO3, 50% en forma de urea Se utiliza para otras mezclas con P y K

46

ndice de sal - medida del potencial osmtico generado en la solucin del suelo. Def. La razn del aumento en presin osmtica producido por el

fertilizante con respecto al mismo peso de NaNO3. Sales de N y K tienen mayores ndices de sal que los de P. (Ver tabla 10.2 en Havlin et al. p. 381. ndices de salinidad y de acidez para algunos fertilizantes comunes)

91

pH solucin Solubilidad (20oC)

Indice de sal granulometria

g/LKNO3 7 a 8 316 1, 2NH3 11 a12 gas(NH4)2SO4 5 a 6 750 88.3 1, 2, 3Urea 1,080 74.4 1, 2, 3UAN 7 liquidoNH4NO3 1,900 104.1 1, 2

92

Granulometria: 1 cristales, 2 prilado, 3, grnulos

47

pH solucin Solubilidad (20oC)

Indice de sal granulometria

g/LMAP 4 a 4.5 370 26.7 3DAP 7.5 a 8 588 29.2 3SFS

48

95

Fuentes de NitrgenoSulfato de amonio (21-0-0, 24%S)Urea (46-0-0)

Nitrato de amonio(34-0-0)

Nitrato de Potasio (13.5-0-44)

96

Soluciones Consisten en los mltiples tipos de mezclas de amoniaco,

urea, y nitrato de amonio. Existen un sin-nmero de productos disponibles comercialmente Las concentraciones de N son variables entre el 21 y 41 %.

Las soluciones mas comunes son: nitrato de amonio - urea en solucin (UAN) (28 32% N) urea en solucin amoniaco en solucin nitrato de amonio + amoniaco en solucin urea + amoniaco en solucin

49

97

Las caractersticas mas comunes son: Utilizacin con equipos de baja presin Fcil distribucin en su aplicacin Fcil aplicacin por fertigacin Altas concentraciones facilitan el manejo

98

5-7.5 Inhibidores y fuentes de N especialesInhibidores de nitrificacin N-serve (Nitrapirin) 2-chloro-6(trichloromethyl)pyridine Diciandiamida (DCD)

Inhibidores de ureasa Agrotain (NBDT)

50

99

Ejemplos de materiales N especializado

Material Formulacin ComponentesMeth-Ex 40 40-0-0 mezcla homogenea de urea-metilenoMESA 30-0-0 mezcla homogenea de urea, urea-metileno y sulfato

de amonio EXPO 20-0-25 mezcla de urea-metileno (Meth-Ex 40 ) y K2SO4Urea formaldehyde 38-0-0 Urea revesitida con formaldehidoSCU 42-0-0 Urea revestida con azufreAGROCOTE-N 38-0-0 Urea revestida con polimeros y azufreAGROCOTE-K 0-0-51 KCL revestida con polimeros y azufre

Fuentes de liberacin lenta, controlada

Liberacin controlada - revestido, reducen disponibilidad en forma controlada

Liberacin lenta - baja solubilidad o rx con formaldehido Principalmente N y a veces K Representan

51

Productos con formaldehido Proceso envuelve descomposicion microbiana

disolucin Ejemplos: Nitroform (methylenediurea and

dimethylenetriurea ), Urea Form (polimeros de urea formaldehido), Urea Metileno

101

Meth Ex 40

Urea metileno (40-0-0) Descomposicin microbiana

y solubilizacin

52

MESA

30-0-0 Grnulo homogneo combinando

urea-metilada, Meth Ex 40 y sulfato de amonio.

MESA no tiene una cubierta

103

20% N; 25% K granulo homogneo

combinando Meth Ex 40 y sulfato de potasio.

53

Productos con polmeros

Utilizacin por planta requiere la descomposicin del polmero y luego solubilizacin

Ejemplos: Osmocote, AgroKote, Nutricote, Polyon, Meister, ESN

105

Urea Cubiertas con Azufre (SCU)

32-38% N Liberacin depende de:

Espesor de la cubierta de S.

Actividad biolgica Fragilidad de la cubierta Ambiente en el suelo

Temperatura pH

54

Soluciones de liberacin lenta

28-0-0, 70% de liberacin lenta

Mezcla de urea y urea polimetileno

2.97 lbs N/galn Gravedad especfica 1.27

107

Meth Ex 40

Urea metileno (40-0-0) Descomposicin microbiana

y solubilizacin

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MESA

30-0-0 Grnulo homogneo combinando

urea-metilada, Meth Ex 40 y sulfato de amonio.

MESA no tiene una cubierta

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20% N; 25% K granulo homogneo

combinando Meth Ex 40 y sulfato de potasio.

56

111

5-10.7 Fuentes de N orgnico

Fuente principal de N previo a 1850 en EU Puerto Rico... Concentracin de N y disponibilidad vara en estiercol

animal Contenido nutricional del alimento Manera de manejar el estiercol luego de depositado Mtodo y forma de aplicacin Condiciones ambientales y del suelo Contenido de humedad

112

Disponibilidad del N

N total (componente estable y mineralizable) En sistemas lquidos entre un 60 y 90% del N se puede

perder por volatilizacin y/o desnitrificacin (almacenaje y aplicacin)

Componente mineralizable se torna disponble en un ao (10 a 25% del N total aplicado)

Esto puede variar segun el almacenaje (solido o lquido) 50, 25, 12.5% se mineraliza el ao 2, 3 y 4,

respectivamente

57

113

Contenido nutricional de algunas fuentes de N orgnicasFuente Humedad N P K

%gallinaza 16.4% 3.94 2.97 4.2

Composta (MYWC)

20% 1.60 1.47 1.63

Estiercol vacuno (fresco)

1.2% (0.5-1.2%)

Estiercol (liquido)

0.02 0.04%

114