CAP

1
CAPÍTULO IV

• NITRÓGENO Y FERTILIZANTES NITROGENADOS

2

• A. Su importancia en la Producción Vegetal.
• B. La complejidad de la nutrición nitrogenada
  y del manejo del N del suelo y de los
  fertilizantes
• C. Contenido, Formas y Distribución en los
  suelos.
• D. Fijación biológica.

3
A. Su importancia en la Producción Vegetal

• Respuesta comparativa a N, P y K en experimentos
  de fertilización.
• Cultivo Región
  de experimentos
• 
  que dieron respuesta al
• __________________________________________________
  
• 
  N P K
• Maíz Iowa
  78 20 11
• Maíz Carolina del Norte 78
  33 22
• Algodón Missisipi 73
  5 30
• __________________________________________________
  
• Resultado del análisis conjunto de 15 años de
  experimentación
• en 3 regiones de diversidad agrícola y de tipo de
  suelos.
• O. P. Engelstad y G. L. Terman (1966)

4

• La importancia del N en la producción de
  cultivos está asociada, entre otras causas, al
  hecho de que el aumento en el rendimiento de un
  cultivo como resultado del mejor o mayor uso de
  insumos tecnológicos implica siempre un aumento
  significativo en el consumo de N y este aumento,
  a su vez, es significativamente mayor que el
  aumento en las necesidades de P para un mismo
  incremento de rendimiento.

5

Consumo de N por trigo, maíz y arroz en función
del rendimiento en grano

• Rendimiento N
  absorbido, kg/ha
• Ton/ha Trigo
  Maíz Arroz
• _____________________________________________
  
• total grano
  total grano total grano
• 2.0 65 45
  40 23 40 25
• 4.0 140 100
  80 50 80 52
• 6.0 ----- ----
  130 80 125 80
• 8.0 ---- ----
  180 110 170 100
• 10.0 ----- ----
  210 140 ---- ----
• 12.0 ---- ----
  280 170 ---- ----
• ____________________________________________
  _
• Adaptado de Soil N Supply processes and
  crop requirements. W.V. Bartholomew, 1972. Bol.
  Tecn. 6. Programa Internacional de Evaluación y
  Mejora de la Fertilidad del Suelo.

6
B. Complejidad de la nutrición nitrogenada y del
manejo del N

• La complejidad de la nutrición nitrogenada y
  del manejo del N del suelo y de los fertilizantes
  es consecuencia de los siguientes factores
• a) Al aumentar los niveles de rendimiento,
  aumentan significativamente las necesidades en N.
• b) Su dinámica en el suelo es muy dependiente
  de factores ambientales (lluvia, temperatura) y
  de factores de manejo (tipo de suelo, cultivos
  previos, sistema de laboreo, y manejo de los
  restos de cosecha).
• c) La respuesta vegetal al suministro de N no
  solo es función de la cantidad disponible en el
  suelo o aplicada a través de los fertilizantes
  sino también del momento del ciclo del cultivo en
  que se aplica el N.
• d) La cantidad de N suministrada tiene efectos
  no solo en el nivel de rendimiento sino que
  también puede incidir en la calidad del producto
  obtenido, a través de su efecto en determinados
  componentes (proteína, azúcar, etc).

7
C. Contenido en N de los suelos

• El N de la capa arable de la mayoría de los
• suelos agrícolas oscila entre 0.02 y 0.4,
• la mayoría del cual (98-99) se encuentra
• como N orgánico y solo 1-2 en forma
• mineral.
• En nuestro país ese de N total oscila entre
  0.1- 0.3 .
• Como regla general debe recordarse que
• de materia orgánica del suelo N total x
  17.2
• de materia orgánica del suelo C
  orgánico x 1.72

8
Factores que afectan el contenido en N o en
materia orgánica de los suelos

• Factores naturales
• Clima
• Vegetación
• Material madre (textura)
• Topografía
• Factores de manejo
• Tiempo de cultivo
• Sistemas de cultivo (Rotaciones)

9
Tiempo de cultivo y Sistemas de cultivo

• Corrientemente, aunque no siempre, cuando un
  suelo entra a ser cultivado disminuye su
  contenido en N y materia orgánica debido a que
  a) aumenta la aireación del suelo y por lo tanto
  la oxidación de la misma por aumento de la
  actividad microbiana, b) hay períodos alternados
  de secado y mojado del suelo que también aumentan
  la actividad microbiana y c) aumenta el riesgo de
  erosión del suelo.
• Por eso para la mayoría de los suelos
  cultivados el contenido de materia orgánica solo
  puede mantenerse a un nivel aproximado al del
  suelo nativo a través de sistema de cultivos que
  incluyan en la rotación pasturas y/o la
  incorporación frecuente y masiva de estiércol o
  restos de cosecha (rastrojos). La siembra directa
  de creciente adopción en todas las regiones
  agrícolas incluyendo nuestro país también
  contribuye con el tiempo al aumento del contenido
  en N en los primeros cm del suelo.

10
Modelos generales de evolución del N del suelo
bajo cultivos y pasturas




N
N






Años de cultivo
Años de pasturas
11
Evolución del N en rotaciones de cultivos con
pasturas en La Estanzuela (1964-1990)
.225 .200 .175 .150









N

Pastura cultivos
1 2 3 4 1 2
3 4
A ñ o s
Fuente INIA La Estanzuela, Serie Técnica Nº 41,
1994.
12
Formas de N en los suelos

• 1) 1-2 del N total, se encuentra bajo formas
  inorgánicas fundamentalmente como nitratos (NO3)
  y amonio (NH4).
• 2) 98-99 del N total, se encuentra bajo forma
  orgánica formando parte de la materia orgánica
  del suelo la cual está compuesta por
• a) Residuos orgánicos recientemente agregados y
  en vías de descomposición.
• b) Residuos orgánicos ya descompuestos en fase
  semiestable (humus del suelo)
• c) Biomasa de los microorganismos.

13

• Todo material orgánico agregado al suelo entra
  en proceso de descomposición raíces, residuos de
  cosecha, cultivos de cobertura enterrados como
  abono verde, animales pequeños, microorganismos,
  etc.
• La velocidad de descomposición de los mismos
  depende de un conjunto de factores entre los
  cuales deben destacarse
• a) contenido en N del residuo y su C/N, lo
  cual a su vez depende de la naturaleza del
  residuo y de su estado fisiológico o edad.
• b) si el residuo se incorpora al suelo o
  queda en superficie.
• c) las condiciones climáticas y de suelo tales
  como temperatura, lluvia, aireación, pH y
  nutrientes.

14
HUMUS del SUELO

• La descomposición de los residuos orgánicos al
  suelo va haciendo desaparecer primero los
  compuestos más facilmente atacables por los
  microorganismos como fuente de energía (hidratos
  de carbono), o de N (proteínas), quedando
  gradualmente en el suelo un material
  relativamente más estable, denominado humus.
• El humus no es una sustancia química sino
  una mezcla de sustancias cuya composición química
  varía según sus condiciones de formación, y
  dependiendo por lo tanto de factores tales como
  la naturaleza de la vegetación, las condiciones
  climáticas y de las propiedades físicas y
  químicas de los suelos.

15

• El humus es de naturaleza coloidal,
  generalmente de color oscuro, y tiene una
  composición de aproximadamente 50 de C y 5 de N
  en base seca (C/N 101). Contiene además 0.5
  de P,0.5 de S y pequeñas cantidades de K, Ca, Mg
  y micronutrientes
• A pesar de las variaciones en sus condiciones
  de formación, hay algunas propiedades físicas y
  químicas relativamente comunes a todos los
  materiales clasificados como humus
• a) alta CIC que oscila entre150 y 300
  meq/100grs.
• b) relación C/N baja (10/1) y estable.
• c) relativamente resistente al ataque
  microbiano pero facilmente degradable por
  oxidación (efecto del laboreo).

16
Importancia de la matera orgánica del suelo

• La materia orgánica (humus) contribuye a la
  fertilidad y productividad del suelo a través de
  efectos en las propiedades químicas, físicas y
  biológicas del mismo.
• a) fuente de N, P, S.
• b) aumenta la CIC del suelo
• c) mejora de la condición física del suelo
  fundamentalmente a través de su efecto en la
  agregación del mismo, lo cual resulta a su vez en
  mejora en la infiltración de agua y de la
  proporción de esta agua que puede utilizar la
  planta. La mayor agregación también reduce el
  riesgo de erosión del suelo.
• d) sirve de fuente de C y energía para los
  organismos del suelo.

17

• La materia orgánica aportada por las
  gramíneas y las leguminosas constituyentes de
  una pastura tienen características diferentes
• Mientras que las gramíneas tienen una alta
  producción de materia seca de alta relación C/N,
  y por lo tanto una tasa de mineralización lenta,
  las leguminosas tienen una menor producción de
  materia seca de baja relación C/N y por lo tanto
  una tasa de mineralización más rápida.
• Por eso en forma simplificada puede decirse
  que las gramíneas inciden más en las propiedades
  físicas del suelo mientras que las leguminosas
  afectan primordialmente las propiedades químicas
  o fertilidad del suelo.

18
D. Fijación biológica de N

• Consideraciones Generales
• Rhizobium es un género de bacterias
  simbióticas que, localizadas en los nódulos de
  las raíces de las leguminosas, tienen la
  capacidad de fijar el N atmosférico.
• Ese N fijado puede
• a) ser utilizado por la planta huésped para
  formar proteínas.
• b) ser excretado al suelo bajo forma de
  aminoácidos
• c) ser liberado cuando los nódulos y restos de
  la leguminosa se descomponen en el suelo.

19
Características del proceso de fijación biológica

• 1.Especificidad huésped-bacteria.
• Por eso es necesario realizar la inoculación
  con la cepa específica correspondiente, y es
  indispensable hacerlo la primer vez que se
  implanta una nueva especie leguminosa en una
  chacra.
• 2.Es un proceso altamente energético.
• Se requieren de 10 a18 kg de carbohidratos
  para fijar 1kg de N .
• Por eso si el suelo tiene N mineral
  disponible, este será utilizado de preferencia
  por la leguminosa y el proceso de fijación
  funcionará solo para suplementar la cantidad
  complementaria que la planta precisa para crecer.

20
Respuesta al agregado de N de una mezcla de
gramínea-leguminosa y una gramínea pura

• Graminea
• Trébol

6
6
1
Ton/ha de materia seca
2 Graminea
2
3
3
2
2
100
200
0
N/ha
21

• 3. La fijación de N es un proceso altamente
  dependiente del crecimiento de la planta huésped
  y por lo tanto de las condiciones que favorecen
  la fotosíntesis.
• La cantidad total de N fijado por el proceso
  simbiótico está directamente correlacionada con
  la cantidad de crecimiento de la planta huésped.
  Una planta huésped que tenga buen crecimiento y a
  su vez tenga un alto requerimiento en N fijará
  más N de la atmósfera que una planta huésped que
  también tenga alto requerimiento en N pero que
  tenga un crecimiento menor.

22

• 4. Puede haber nodulación pero no fijación de
  N.
• En alfalfa, cuando los nódulos están fijando
  realmente N los mismos son de color rosado claro
  de 2-4 mm x 4-8 mm, generalmente concentrados en
  las raíces primarias. El color rojizo es debido a
  la presencia de un pigmento, la leghemoglobina.
• Cuando los nódulos no fijan N, estos son
  generalmente más pequeños (lt 2 mm), dispersos en
  todo el sistema radicular y de color blanquecino.

23
Cantidades de N fijadas

• Debido al conjunto de factores que afectan
  la fijación de N las cantidades son sumamente
  variables
• Como información general la fijación por
  leguminosas perennes (alfalfa, tréboles) oscila
  entre 100 y 200 kg/ha/año mientras que en las
  leguminosas de ciclo corto (vicias, etc.) la
  fijación oscila entre 50 y 80 kg/ha/año.
• Fuente Bartholomew, W.V., 1972. Soil N
  processes and crop requirements. Boletín Técnico
  Nº 6.Programa Internacional de Evaluación y
  Mejora de la Fertilidad del suelo.

24
Transferencia de N a cultivos asociados.

• Durante el período de activo crecimiento de
  la leguminosa, la cantidad de N aportado al
  cultivo asociado es escasa.
• Solo cuando la leguminosa llega a su madurez
  y/o cuando las condiciones ambientales hacen que
  alguna parte de las plantas mueran, es que el N
  del tejido de la leguminosa (raíces, hojas, etc),
  se hace disponible para el cultivo.
• Como norma general las leguminosas perennes
  comienzan a tener influencia importante en
  términos de suministro de N al cultivo asociado
  al final del primer año de su establecimiento
  mientras que las leguminosas anuales lo hacen en
  la madurez y/o cuando comienza la descomposición
  de sus tallos y raíces.

25
Efecto en los cultivos subsiguientes

• En general debe esperarse un efecto residual
  en términos de disponibilidad de N para un
  cultivo que se instale en una chacra que tuvo
  pradera y que ese efecto residual disminuya a
  medida que aumenta el tiempo que se hace el
  cultivo respecto a cuando estuvo la pradera.
• Pueden darse 2 situaciones
• a) que el efecto de la pradera sea solamente
  un aporte de N.
• b) que además la pradera haya afectado otras
  propiedades del suelo que a su vez incidieron
  positivamente en el crecimiento y la producción
  del cultivo subsiguiente.( fundamentalmente
  propiedades físicas tales como estructura, y
  aireación del suelo.

26
Características de las pasturas que afectan la
fijación de N

• 1) Crecimiento y productividad de la
  pastura
• Los kg/ha de N fijados anualmente están en
  gran parte determinados por el crecimiento y
  productividad de la leguminosa ya que existe una
  relación
• 
  directa entre la
  cantidad de
• 
  materia seca producida
  por
• Trébol
  blanco la leguminosa y la cantidad
  de
• N
  M Seca N incorporado al suelo por la
• 
  kg/ha muerte de raíces de
  la pastura
• _______________________________ y
  por los restos de residuos
  
  orgánicos que quedan.
• Ambiente poco 150 1800
  A su vez la productividad de
• productivo
  una especie y la fijación de
  N
• 
  resultante dependen
  no solo
• Ambiente muy 400 6500
  del potencial genético de la
• productivo
  misma sino también del
• _________________________________
  ambiente en que se desarrolla

27

• 2) Composición botánica.
• A igualdad de otros factores de crecimiento y
  de manejo debe esperarse que al aumentar la
  proporción de leguminosas en la mezcla también
  aumente la cantidad de N fijado.
• A su vez hay especies que fijan más N que
  otras.

28
N fijado por diferentes leguminosas en climas
templados

• N fijado, kg/ha/año
• _________________
• Especie Promedio Rango
• _____________________________
• Alfalfa 200
  80-300
• Trébol rojo 115 70-160
• Trébol blanco 100 50-150
• Soja 100
  50-250
• Poroto 40
  20-50
• _____________________________

29
3. Edad de la pastura

• A medida que aumenta la edad de la pastura
  perenne, la producción de la misma disminuye en
  relación al máximo de producción obtenido y por
  lo tanto disminuye la cantidad de N fijado año a
  año. No obstante la transferencia de N a la
  gramínea puede aumentar debido al aumento de
  muerte de raíces y posterior descomposición de
  las mismas.
• De modo que ambos procesos se compensan por
  lo menos durante un cierto tiempo que depende a
  su vez de la persistencia de la pradera y el
  grado en que disminuye su productividad.

30

Efecto de la edad de la pastura sobre la
contribución directa e indirecta de N por el
trébol en una pradera mixta.

• Edad de la rendimiento de N
  transferido a de
• Pastura N en el trébol la
  gramínea transferencia
  ____________________________________________
• años -----------kg/ha ---------
• 1 168
  99 0.59
• 2 136
  104 0.79
• 3 108
  114 1.06
• ____________________________________________
• Díaz, R. 1976. Rol de las Pasturas en
  Rotaciones Agrícola-ganaderas. Curso de
  Actualización Profesional. Facultad de Agronomía,
  UDELAR.

31
4. Manejo de la pastura

• La principal diferencia que existe entre una
  pradera sometida a pastoreo y una pradera de
  corte ( heno o silo) es la extracción no
  restitutiva de nutrientes para este último caso.
  Bajo pastoreo, en cambio, un importante de los
  nutrientes vuelve al suelo a través de las
  deyecciones.
• Por lo tanto debe esperarse que las pasturas
  sometidas a pastoreo tengan mayor efecto
  residual. La magnitud de la diferencia entre
  ambos sistemas depende logicamente de varios
  factores, entre otros el tipo de pastoreo y la
  productividad de la pradera en especial en lo que
  tiene que ver con el de leguminosas presentes
  en la mezcla y su productividad.

32
Rendimiento acumulado de 5 años en materia seca,
N, P, K, Ca y Mg de una pastura con retorno total
y sin retorno de las deyecciones

• Tipo de Materia N P
  K Ca Mg
• pastoreo seca
  ______________________________
  __________
• 
  ------------------ kg/ha -----------------
• Retorno Total 33300 870 140
  980 230 65
• No retorno 26880 750 115
  690 240 60
• ________________________________________
  
• Herriott D. y F. Wells,1963. The grazing and
  sward productivity. J. Agr. Sci. 6189-99.

33
5. Persistencia

• A medida que aumenta la edad de la pastura,
  las mismas tienden a disminuir su productividad
  como consecuencia de la invasión de malezas de
  baja calidad reduciéndose drásticamente el de
  leguminosas en la mezcla y por lo tanto el aporte
  de N a los cultivos asociados y/o a los cultivos
  subsiguientes.
• El enmalezamiento por gramilla provoca además
  inmovlización del N y puede reducir el aporte
  residual de N para los cultivos inmediatamente
  posteriores.

34
Factores que afectan la fijación de N por el
Rhizobium

• 1. pH del suelo
• 2. Contenido en N mineral
• 3. Crecimiento de la pastura ( fotosíntesis y
  clima).
• 4. Manejo del cultivo de leguminosa o de la
  pradera mixta.

35
El aporte de N vía fijación simbiótica en el
cultivo de Soja

• Extractado del trabajo El aporte de N vía
  fijación simbiótica en el cultivo de soja A.
  Morón, INIA La Estanzuela, 2006 .
• Objetivos Cuantificar el aporte de N por el
  cultivo de soja vía fijación simbiótica, y
  realizar un balance de N resultante en el suelo
  luego del cultivo.
• La estimación del aporte de N derivado de la
  fijación simbiótica (N-dFBN) se hizo trabajando
  con la misma variedad de soja inoculada y no
  inoculada en sitios sin historia previa del
  cultivo y se calculó como
• Kg N-dFBN/ha kg/ha soja inoculada
  kg/ha soja no inoculada
• N d-FBN (kg N-dFBN/ha) /
  (kg N soja inoculada/ha).100

36

• Aporte de N debido a la Fijación
  biológica
• _______________________________________________
• Sitio Rendimiento kg/ha de N
  N d-FBN
• 
  ------------------------------
• no inoc. Inoc. cFBN sFBN
  N-dFBN
• _______________________________________________
• ---------------------- kg/ha
  -----------------------
• 1350 2170 135.7 196.1 60.4
  30.8
• 1850 2850 129.1 203.6 74.5
  36.6
• 2350 3220 181.8 262.4 80.6
  30.7
• _____________________________________________
  

37

• Balance de N en el suelo luego del cultivo
• ____________________________
• Sitio N retirado N-dFBN
  Balance
• en el grano total planta
• _______________________________________
• ------------------------ kg
  /ha--------------------
• -128.3 60.4
  -67.9
• -156.3 74.5
  -81.8
• -188.7 80.6
  -108.1
• _______________________________________