UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ESTENITROGENO

Prof: Ing. Agr. Julio Karajallo 1Elementos esenciales para las plantas Elemento Smbolo QumicoDonde se obtienenCarbono C aire y suelo Hidrgeno Haire y suelo Oxgeno O aire y suelo Nitrgeno N suelo Fsforo Psuelo Potasio K suelo Calcio Ca suelo Magnesio Mg suelo Azufre S suelo Hierro Fe suelo Manganeso Mn suelo Zinc Zn suelo Cobre Cu suelo Boro B suelo Molibdeno Mo sueloCloro Clsuelo Nquel NisueloCobalto Cosuelo2Elementos esenciales para las plantas Elemento Smbolo QumicoDonde se obtienenCarbono C aire y suelo Hidrgeno Haire y suelo Oxgeno O aire y suelo Nitrgeno N suelo Fsforo Psuelo Potasio K suelo Calcio Ca suelo Magnesio Mg suelo Azufre S suelo Hierro Fe suelo Manganeso Mn suelo Zinc Zn suelo Cobre Cu suelo Boro B suelo Molibdeno Mo sueloCloro Clsuelo Nquel NisueloCobalto Cosuelo3Elementos esenciales para las plantas Elemento Smbolo QumicoDonde se obtienenCarbono C aire y suelo Hidrgeno Haire y suelo Oxgeno O aire y suelo Nitrgeno N suelo Fsforo Psuelo Potasio K suelo Calcio Ca suelo Magnesio Mg suelo Azufre S suelo Hierro Fe suelo Manganeso Mn suelo Zinc Zn suelo Cobre Cu suelo Boro B suelo Molibdeno Mo sueloCloro Clsuelo Nquel NisueloCobalto Cosuelo4Funcin de los nutrientesEl carbono, el hidrgeno y el oxgeno forman parte de la estructura de las molculas de importancia biolgica como los lpidos, los carbohidratos, las protenas y los cidos nucledos.El nitrgeno forma parte de la estructura de las protenas, los cidos nucledos y la clorofila.El fsforo es un componente de los cidos nucledos, los fosfolpidos (esenciales para la membrana celular) y de las molculas de transferencia de energa como el ATP (adenosin trifosfato o trifosfato de adenosina).El calcio tiene una funcin estructural fundamental como componente de la lmina media (capa cementante entre las paredes celulares de las clulas vegetales adyacentes). Tambin se considera que el calcio participa en otras actividades fisiolgicas de las plantas como la modificacin de la permeabilidad de las membranas.5El magnesio es parte fundamental de la estructura de la molcula de la clorofila. El azufre forma parte de la estructura de algunos aminocidos y vitaminas. El potasio lo utilizan las plantas en forma de ion (K+) para el mantenimiento de la turgencia de las clulas mediante el fenmeno de la smosis. La presencia del ion potasio en el citoplasma hace que la clula tenga una mayor concentracin de solutos que las clulas circundantes. Tambin el potasio participa en la apertura y cierre de los estomas. El cloro en forma de ion (Cl1-) es esencial para el proceso de la fotosntesis y tambin participa en el mantenimiento de la turgencia de las clulas. El boro interviene en proceso del transporte de los carbohidratos a travs de la membrana celular y en el aprovechamiento del calcio. El nquel participa en reacciones enzimticas de las leguminosas nitrificantes como el chcharo y el frijol. El silicio favorece el crecimiento de varios pastos.

6Forma de captacin y funcin de los nutrientes

7Forma de captacin y funcin de los nutrientes

7Forma de captacin y funcin de los nutrientes

8Forma de captacin y funcin de los nutrientes

9Qu es el balance de nutrientes?Es la diferencia entre la cantidad de nutrientes que entran y que se pierden de un sistema definido en el espacio y en el tiempo.

En general, los balances de nutrientes en sistemas agrcolas se consideran para la capa de suelo explorada por las races en perodos anuales. 10

Balance de nutrientes en el sistema suelo-cultivoEstircol animaly bioslidosFertilizantesCosecha de granos y forrajesProductos animalesResiduos de las plantasAbsorcinEntradaComponentePrdidaReserva de Nutriente en el sueloLavadoPrdidas gaseosasEscurrimiento yerosinFijacin de N2 del aire11NitrgenoEs uno de los elementos ms abundantes en la naturaleza, constituye cerca del 78 % de los gases de la atmsfera, encontrndose fundamentalmente como nitrgeno molecular (N2). Depsitos de sales de minerales de N son raros y apenas ocurren en ciertas reas localizadas en regiones ridas o semiridas. El salitre de Chile (nitrato de sodio NaNO3) es una de las pocas sales de N de ocurrencia natural, realmente importante para la fertilizacin de suelos. Depsitos semejantes pero menos importantes, son conocidos en los Estados Unidos de Amrica del Norte (California y Nevada).Nitrato de potasio (KNO3), ocurre naturalmente en Espaa, Egipto, Persia e India.Sulfato de amonio (NH4)2SO4, se encuentra en depsitos naturales en zonas volcnicas.

12Formas del nitrgeno en el sueloEl nitrgeno que se encuentra en el suelo se denomina orgnico e inorgnico, la mayor cantidad de nitrgeno es parte integrante de materiales orgnicos complejos del suelo. Las formas inorgnicas del nitrgeno del suelo incluyen: NH41+, NO31-, NO21-, N2O, NO y nitrgeno elemental (N2). Desde el punto de vista de la fertilidad del suelo los ms importantes son: NH41+, NO31- y NO21- , en cambio el xido nitroso (N2O) y el xido ntrico (NO) son las formas del nitrgeno que se pierde en el proceso de desnitrificacin.

13Mineralizacin del NLa mineralizacin del nitrgeno es el proceso de transformacin de nitrgeno orgnico a la forma mineral (NH41+, NO31-, NO21- ).La inmovilizacin del nitrgeno es el proceso de transformacin del nitrgeno inorgnico o mineral a la forma orgnica (aminocidos y protenas).14Ciclo del Nitrgeno

15 La Fijacin del Nitrgeno (N2 NH4+) La fijacin del nitrgeno es un proceso en el cual el N2 se convierte en amonio. ste es esencial porque es la nica manera en la que los organismos pueden obtener nitrgeno directamente de la atmsfera. Algunas bacterias, por ejemplo las del genero Rhizobium, son los nicos organismos que fijan el nitrgeno a travs de procesos metablicos. Tambin existen fijadores de N libres sin limites como: las algas azules verdosas, eventos de alta energa natural, tales como los relmpagos, fuegos forestales, y hasta flujos de lava. En el curso del ltimo siglo, los humanos se han convertido en fuentes fijas de nitrgeno, tan importantes como todas las fuentes naturales de nitrgeno combinadas: quemando combustible de fsiles, usando fertilizantes nitrogenados sintticos y cultivando legumbres que fijan nitrgeno .

16 La toma del Nitrgeno (NH4+ N Orgnico) El amonio producido por el nitrgeno que fija la bacteria es usualmente incorporado rpidamente en la protena y otros compuestos de nitrgeno orgnico, ya sea por la planta anfitriona, por la misma bacteria, o por otro organismo del suelo. Cuando los organismos ms cercanos a lo alto de la cadena alimenticia comen, usan el nitrgeno que ha sido inicialmente fijado por bacteria.

17La Mineralizacin del Nitrgeno (El N Orgnico NH4+ ) Despus de que el nitrgeno se incorpora en la materia orgnica, frecuentemente se vuelve a convertir en nitrgeno inorgnico a travs de un proceso llamado mineralizacin del nitrgeno, tambin conocido como desintegracin. Cuando los organismos mueren, las materias de descomposicin (como la bacteria y los hongos) consumen la materia orgnica y llevan al proceso de descomposicin. Durante este proceso, una cantidad significativa del nitrgeno contenido dentro del organismo muerto se convierte en amonio (NH4). Una vez que el nitrgeno est en forma de amonio, est tambin disponible para ser usado por las plantas o para transformaciones posteriores en nitrato (NO3-) a travs del proceso llamado nitrificacin.

18Nitrificacin (NH4+ NO3- )

Parte del amonio producido por la descomposicin se convierte en nitrato a travs de un proceso llamado nitrificacin. Las bacterias que llevan a cabo esta reaccin obtienen energa de s misma. La nitrificacin requiere la presencia del oxgeno. El proceso de nitrificacin tiene algunas importantes consecuencias. Los iones de amonio tienen carga positiva y por consiguiente se pegan a partculas y materias orgnicas del suelo que tienen carga negativa. La carga positiva previene que el nitrgeno del amonio sea barrido (o lixiviado) del suelo por las lluvias. Por otro lado, el in de nitrato con carga negativa no se mantiene en las partculas del suelo y puede ser barrido del perfil de suelo.

19Desnitrificacin (NO3- N2+ N2O +NO)

A travs de la desnitrificacin, las formas oxidadas de nitrgeno como el nitrato y el nitrito (NO2-) se convierten en dinitrgeno (N2) y, en menor medida, en gas xido nitroso (N2O) . La desnitrificacin es un proceso anaerbico llevado a cabo por la bacteria que desnitrifica, convirtiendo el nitrato en dinitrgeno (N2) en la siguiente secuencia: NO3- NO2- NO N2O N2.

El xido ntrico (NO) contribuye a formar smog y el xido nitroso (N2O) es un gas de invernadero importante, por lo que contribuye a los cambios globales climatolgicos. La desnitrificacin es la nica trasformacin del nitrgeno que remueve el nitrgeno del ecosistema (que es esencialmente irreversible), y aproximadamente balancea la cantidad de nitrgeno fijado por los fijadores de nitrgeno.

20Absorcin del N por las plantas Es absorbido por las races generalmente bajo las formas de NO3- y NH4+. Su asimilacin se diferencia en el hecho de que el in nitrato (NO3-), se encuentra disuelto en la solucin del suelo, mientras que gran parte del in amonio (NH4+), est adsorbido sobre las superficies de las arcillas y el humus. El contenido de nitrgeno en los suelos varia en un amplio espectro, pero valores normales para la capa arable son del 0,2 al 0,7%. Estos porcentajes tienden a disminuir acusadamente con la profundidad.

21Factores que regulan la velocidad de humificacin Naturaleza del residuo: En los residuos vegetales, la lignina engloba la mayor parte de la celulosa y hemicelulosa retrasando su descomposicin. Humedad: La multiplicacin microbiana exige la presencia de agua en el propio residuo (tallos y hojas tiernas, estircoles frescos, etc.), o en el suelo. Aireacin: La flora microbiana aerobia presenta mayor actividad y por tanto se puede beneficiar con las labores del suelo, un buen drenaje, con la disgregacin de los montones de estircol, etc. Por el contrario, en condiciones anaerobias la humificacin es muy lenta e incompleta. Temperatura: Segn la ley de Van't Hoff, la velocidad de reaccin se duplica o triplica por cada 10C que aumenta la temperatura media anual de una zona, aunque esta ley slo es vlida para un intervalo entre 5C y 40C. Si se supera esta temperatura, al oxidacin de los compuestos carbonados y la prdida de nitrgeno es tan intensa que se reduce el valor fertilizante del humus que se forma a estas temperaturas. Si se superan los 70C, las prdidas vuelven a ser pequeas, pues la actividad microbiana se reduce a la actuacin de la microflora termfila.

22Contenido en elementos minerales: La multiplicacin microbiana exige la utilizacin de elementos minerales, tales como: nitrgeno fsforo, azufre, calcio, etc. Pero de todos ellos el que juega el papel ms importante en la humificacin es el nitrgeno, ya que acta de elemento limitante. En este sentido los materiales orgnicos se clasifican de la siguiente forma:Materiales con un contenido en nitrgeno superior al 2,4 % en su materia seca: Existe suficiente nitrgeno y durante la humificacin habr liberacin de nitrgeno mineral, que enriquecer el suelo y favorecer la nutricin de los vegetales cultivados. Materiales con un contenido en nitrgeno entre 1,2 y 2,4 % en su materia seca: Existe cierto equilibrio que permite la nutricin de los microorganismos sin que se produzca globalmente variacin en el contenido de nitrgeno del suelo. Materiales con un contenido en nitrgeno menor del 1,2 % en su materia seca: Se manifiesta una falta de nitrgeno en los materiales orgnicos que da lugar a que los microorganismos utilicen el nitrgeno del suelo y, por lo tanto, establezcan una competencia con las plantas, disminuyendo la fertilidad nitrogenada temporal ya que, al morir los microorganismos, el nitrgeno de su protoplasma se mineraliza.Condiciones del suelo (pH y salinidad): Para que se produzca una adecuada evolucin de la materia orgnica el pH debe estar comprendido entre 6 y 7,2, siendo las condiciones ms desfavorables las de pH menor de 5,5, en el que se desarrolla una flora acidfila, y las de pH superior a 7,5, donde la flora es basfila.

23Relacin carbono/nitrgeno Al realizar la incorporacin de un material verde relativamente joven, se produce un rpido incremento de la poblacin de microorganismos del suelo, en su intento por descomponer el vegetal. Los factores que influyen en la actividad microbiana de descomposicin son mayormente la temperatura, la composicin del suelo y la relacin Carbono-Nitrgeno del material de la planta. La relacin C:N es un indicativo de la edad y del tipo de planta del cual deriva el material, cuanto mayor sea la madurez de la planta, mayor ser el contenido en fibras y menor el contenido en protenas (Nitrgeno).24Relacin C/N de especies de abonos verdes

25Criterios a tener en cuenta con la relacin C/NSi se incorpora un material vegetal con relacin C/N > 33/1, se dar una inmovilizacin del N.Relacin C/N < 17/1, se dar una mineralizacin. Relacin C/N entre 17/1 y 33/1, la mineralizacin ser mas o menos igual a la inmovilizacin.Se espera inmovilizacin del N si el porcentaje en la materia orgnica (N) es menor a 1.5 % y mineralizacin si el contenido es mayor a 2.5 %.Cuando se incorpora un material con relacin C/N:80/1, puede tardar entre 4 a 8 semanas, para la relacin C/N baje bastante de modo a evitar la inmovilizacin del N.Relacin C/N: 40/1, se debe esperar 2 a 4 semanas.Relacin C/N: cerca de los 25/1, 1 a 2 semanas.

26Sntoma de deficiencia del NPlantas de crecimiento retrasado (raqutica).Maduracin acelerada con frutos pequeos y de poca calidad causada por la inhibicin de formacin de carbohidratos.Decoloracin amarillenta de las hojas a partir de la punta (clorosis en las puntas).Cada prematura de las hojas en el otoo.Disminucin del rendimiento.

Caa de AzcarDeficientes Normales

Cafnormal

Maz

Soja27

Excesos de Nitrgeno

Produce un crecimiento exagerado , y color verde intenso. Se forman plantas dbiles con tejidos tiernos, y, por tanto, ms propensas a las plagas y enfermedades, al viento, a la lluvia, al granizo, a las heladas.Las plantas abonadas con un exceso de nitrgeno, son ms sensibles a los caros (plaga).La floracin es escasa por el predominio de hojas (muchas hojas y pocas flores). Flores incompletas, sin estambres o sin pistilos. Cada de flores y frutos. Frutos con color anormal.Aparece gomosis en rboles frutales (exudacin de goma por tronco y ramas).Tambin se deprime la absorcin de Fsforo, Potasio, Cobre y otros.

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Interacciones

El exceso de amonaco produce deficiencia de calcio.El alto contenido de nitrgeno agrava el defecto de cobre.La absorcin de nitrgeno se ve inhibida por el exceso de fsforo.El exceso de potasio contribuye a las deficiencias de nitrgeno, calcio, magnesio, zinc o hierro.La falta de manganeso dificulta la absorcin de nitrgeno.Los suelos con relacin C/N elevada necesitan ms nitrgeno.La mejor relacin NO3 / NH4 suele ser 1:1.La mejor relacin N / K suele ser 1:1.Una relacin N / K alta favorece el crecimiento vegetativo.Una relacin K / N alta favorece la floracin y fructificacin.

29Estimativa de la variacin de la eficiencia de aprovechamiento de los nutrientes en funcin del pH del suelo

30Efecto de la variacin del pH en la actividad microbiana del suelo

31Requerimiento de Nitrgeno para la produccin de 1 Tn / Ha de Grano

Se observa claramente el altsimo requerimiento de nitrgeno que tiene la soja. Esto se debe a su alto contenido de protena en el grano (40 %).Altos rendimientos en soja requieren de altas extracciones de nitrgeno. Una soja de 4.000 kg/ha requerir de 320 kg / nitrgeno / ha., equivalente a la extraccin de un maz de 12.800 kg / ha o de un trigo de 9.100 kg /ha. Obviamente maces o trigos de estos rendimientos requieren de una fertilizacin qumica de nitrgeno.En cambio en soja se pueden alcanzar altos rendimientos sin la necesidad de agregados qumicos nitrogenados. Para lo cual es indispensable llevar a cabo una correcta inoculacin con bacterias que estn seleccionadas por su alta capacidad de fijacin de nitrgeno. Incrementos en la cosecha de soja usando inoculantes pueden ascender hasta 350 kg/ha.

32Cantidad de nutriente total absorbido y extrado en grano expresado en kg de nutriente por tonelada de grano base seca

33Uso del fertilizanteLa razn de usar fertilizantes es obtener una respuesta en rendimiento o crecimiento. Las respuestas de una planta son resultado de las necesidades por determinados elementos. Si un elemento esencial hace falta o no se encuentra en cantidad suficiente, el desarrollo de la planta ser limitado por ese elemento an cuando todos los otros se encuentren en cantidades suficientes.La aplicacin del nutriente o nutrientes limitantes permitir que la planta alcance su potencial de desarrollo, siempre y cuando ningn otro factor de crecimiento no- nutricional limite ese potencial. La fertilizacin con un nutriente que no est limitando el crecimiento, no satisfacer las necesidades de la planta por otro elemento que si est limitando su crecimiento.

34El amoniaco es el punto de partida para la fabricacin de la mayora de los fertilizantes nitrogenadosAmoniaco (NH3)AcidontricoAc. sulfricoAc. fosfricoGas carbnicoSulfato de amonioFosfato de amonioUreaAmoniacoCarbonato de sodioRoca fosfatadaNitrato de KNitrato NH4Nitrato de sodioNitrofosfatoOxigenoCloruro de potasio35

36Fertilizantes nitrogenadosUREA o CARBODIAMIDAFormula Qumica: CO(NH2)2Aspecto: La urea no acondicionada se presenta en forma de polvo blanco, cristalino, ligero, con un 46% de nitrgeno (producto en forma pura). Tambin se presenta en forma granulada de perlas de 1 a 2 mm, con un 45% de N.La urea comercializada contiene del 45 al 46 % de N amoniacal.Reaccin del abono: Acida. ndice acidificacin = 80Fabricacin: Para la fabricacin industrial de la urea se necesita gas carbnico(CO2) y amoniaco (NH3). El gas carbnico se obtiene por cracking del metano procedente del gas natural o del gas de los hornos de coke. El amoniaco se obtiene por combinacin a alta presin del nitrgeno del aire con hidrgeno. El gas carbnico es objeto de una depuracin muy completa y luego se combina con el amoniaco, en autoclaves de grandes dimensiones, a 180 C de temperatura y a una presin de 120 Kg. La incompatibilidad es total con todos los productos que contienen nitrato de amonio, cianamida y cal viva.

37SULFATO DE AMONIOFrmula molecular: SO4(NH4)2Aspecto: En estado puro son cristales blancos en forma de rombos (placas, aglomerados), pero en estado comercial presenta ligero tono amarillo debido al Sulfuro de Arsnico (proveniente de coqueras).Solubilidad: en el agua es muy grande y aumenta considerablemente con la temperatura.Higroscopicidad: no es muy alta siendo la humedad atmosfrica crtica del 70%, pero puede aumentar si existe cido sulfrico libre, cuya avidez de agua es muy grande.Reaccin del abono: es acida. ndice de acidificacin = 110Fabricacin: Reaccin del cido sulfrico con el amoniaco, que puede ser de sntesis o de recuperacin (destilacin de la hulla y depuracin del gas del alumbrado) 2NH3 + SO4 (NH4)2 SO4(NH4)2.

Concentracin: 21% de N y 24% de S

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