Ciclo del nitrogeno en el suelo

Ciclo del nitrogeno en el suelo

La fuente mayoritaria de nitrógeno es el aire ya que las rocas contienen cantidades insignificantes de este nutriente.

La fertilización, orgánica o inorgánica, constituye, en la práctica, la fuente más importante de nitrógeno en la agricultura, aunque también se incorpora al suelo por la lluvia o por la fijación a través de numerosos microorganismos y de los vegetales superiores.

Esta última vía es la que, de manera natural, proporciona más nitrógeno a los suelos cultivados.

El 90-95% del nitrógeno total del suelo se encuentra en forma orgánica, de modo que no es directamente asimilable por las plantas, sino que debe sufrir un proceso de transformación denominado mineralización.

A su vez, el nitrógeno mineral del suelo, se encuentra en forma de amonio, NH4 +, y de nitrato, NO3 – .

Ambas formas son asimilables por las plantas, pero la mayor parte del nitrógeno es absorbido en forma de nitrato. El amonio se encuentra en el suelo adsorbido en el complejo de cambio, fijado en las redes cristalinas de determinadas arcillas o en la solución del suelo.

El amonio fijado en las arcillas no es fácilmente cambiable, pero la acción de ciertos cationes provoca la expansión de las arcillas, pudiendo liberarse y pasar a la solución del suelo.

Por el contrario, el amonio adsorbido en el complejo de cambio, es desplazado por otros cationes y pasa fácilmente a la solución del suelo. El nitrato, se encuentra libre en la solución del suelo y es asimilado por las plantas y los microorganismos.

Por efecto de la pluviometría o por el exceso de riego puede ser arrastrado a horizontes profundos del suelo. La cantidad de nitrato que puede ser lixiviado depende de la intensidad de las lluvias, de la dosis de riego, de la capacidad de retención de humedad del suelo, del estado vegetativo del cultivo y de las características de su sistema radicular. A su vez, los movimientos ascendentes del agua a la superficie, durante las estaciones secas,  pueden provocar el ascenso de los nitratos a horizontes superficiales del suelo.

TRANSFORMACIONES DEL NITRÓGENO EN EL SUELO

En los ecosistemas naturales y agrícolas, el nitrógeno es transformado de unas formas a otras dependiendo de las condiciones medioambientales, tales como pH, temperatura, humedad, y mediante la acción de distintos microorganismos.

Las transformaciones y flujos del nitrógeno en la naturaleza conforman el Ciclo del Nitrógeno.

El balance de todos estos procesos, indica la cantidad de nitrógeno disponible y asimilable por las plantas y, por lo tanto, el que hay que aportar a través de la fertilización.

Desde el punto de vista del sistema atmósfera-suelo-planta, se producen ganancias de nitrógeno por deposición atmosférica, por el aportado en el agua de riego, por fijación microbiana, por mineralización de la materia orgánica o por la propia  fertilización, tanto orgánica como mineral.

A su vez y de manera simultánea se producen pérdidas por lavado, volatilización, desnitrificación e inmovilización.

 NECESIDADES DE NITRÓGENO DE LOS CULTIVOS

La determinación de las dosis de fertilizante y de los momentos de aplicación 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 climáticas.

Las necesidades de nitrógeno 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 más importantes en el ahijado y el encañado, mientras que en cultivos arbóreos las necesidades son máximas durante la floración y cuajado de los frutos.

En la aplicación de elementos nutritivos debe tenerse en cuenta el destino final del cultivo: alimentario, industrial, etc. Así, la cantidad y momentos de aplicación de nitrógeno en un cultivo de cebada determinan el contenido en proteína del grano y, en función de este, podrá ser destinado o no, a la producción de cerveza. De la misma manera, se ha demostrado la influencia de la fertilización de la colza en la calidad de las semillas para la producción de biodiesel.

Las necesidades nutritivas se determinan a través de ensayos de campo y de los análisis  foliares en diferentes estadíos del desarrollo vegetativo.

Por otra parte, es fundamental la experiencia acumulada por el agricultor en cada zona, que conoce, de manera empírica, la fertilidad de sus suelos y su respuesta, y las necesidades de los cultivos.

La literatura científica aporta información 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.

NITRÓGENO MINERAL DISPONIBLE Y FERTILIZACIÓN NITROGENADA

La cantidad de nitrógeno que es necesario aportar a través de la fertilización orgánica y mineral se determina partiendo de las necesidades de los cultivos y teniendo en cuenta todas las fuentes de entrada y salida de nitrógeno, para asegurar que la disponibilidad en nitrógeno es la adecuada en cada momento del ciclo vegetativo.

El análisis de los componentes del balance del nitrógeno de cada explotación, permite considerar los factores que se deben tener en cuenta a la hora de efectuar una recomendación de fertilización. El balance debe ser considerado a medio plazo ya que, como se ha indicado, las transformaciones del nitrógeno en el suelo son constantes, y la correcta nutrición de las plantas depende del nitrógeno mineral presente en cada momento en el suelo.

La cantidad de nitrógeno que aportan al sistema la deposición atmosférica, en su caso la fijación biológica, así como las pérdidas por lixiviación, erosión, desnitrificación y volatilización pueden calcularse de manera teórica según las condiciones edafoclimáticas de la zona.

El contenido en nitrógeno total, determinado mediante análisis del suelo, no es suficiente para conocer la cantidad de nitrógeno disponible por los cultivos. El nitrógeno total nos indica todas las formas de nitrógeno, orgánico e inorgánico, cualquiera que sea su estado, asimilable o no, y es muy variable en el tiempo.

Los aportes de nitrógeno por mineralización de la materia orgánica del suelo procedente de los restos de cosecha, de la fertilización con estiércoles, purines, restos de cosechas y de otras posibles fuentes orgánicas, deben de ser interpretados a partir de algunas determinaciones analíticas efectuadas en el laboratorio.

Materia orgánica: la determinación analítica de la materia orgánica, MO, que puede referirse a la total o al humus estable, es esencial para conocer las aportaciones de nitrógeno mineral por su mineralización progresiva a lo largo del ciclo de cultivo.

La velocidad de mineralización depende de factores como el origen de la materia orgánica, el contenido en arcilla, el pH y el carbonato de calcio presente en el suelo.

Los suelos arcillosos suelen tener un nivel de materia orgánica más elevado que los suelos arenosos, ya que la mineralización es más lenta por la falta de aireación del suelo.

Por el contrario, los suelos arenosos, con menos del 10% de arcilla, suelen presentar una fuerte mineralización por la aireación excesiva y conviene que tengan un nivel algo más alto de MO.

En los suelos calizos se favorece la destrucción de la MO. Relación C/N: indica la potencialidad del suelo para transformar la materia orgánica en nitrógeno mineral.

De manera general se considera que una relación C/N entre 10 y 12 produce una correcta liberación de nitrógeno, mientras que valores por encima o por debajo de esta cifra, provocan liberaciones muy escasas o excesivas.

El nivel de MO y la relación C/N proporcionan información sobre el nitrógeno asimilable que el suelo va a producir a lo largo del ciclo de cultivo. El nitrógeno que se libere a partir de la materia orgánica del suelo tendrá importancia en el abonado sólo cuando suponga cantidades significativas.

Los suelos españoles presentan, mayoritariamente, contenidos en MO entre el 1 y 2%, y pueden aportan al suelo entre 15 y 30 kg de N/ha en el caso de tierras fuertes y climas fríos, y entre 30 y 60 kg de N/ha en el caso de suelos arenosos y climas cálidos.

Para el cálculo de la fertilización nitrogenada hay que considerar, no solo los balances netos
de mineralización e inmovilización, sino en qué momento se producen ya que, de este balance, depende que exista nitrógeno disponible en el suelo en los momentos de máxima necesidad de los cultivos.

De esta manera se determinan, no solo la cantidad de nitrógeno a aportar, sino en qué momentos, sementera y cobertera.

El nitrógeno mineral (Nmin) es un índice de la disponibilidad de nitrógeno a lo largo del período del crecimiento de un cultivo, tanto en la cantidad como en su distribución en el perfil del suelo. Es una forma práctica que obvia el cálculo de la mineralización del nitrógeno orgánico que es complejo.

La medida del nitrógeno mineral no suele presentar problemas. Algunos estudios han indicado que las medidas del nitrógeno mineral antes del cultivo o  en el comienzo de la primavera en los cereales de invierno y en estado V2-V4 en maíz, proporcionan una información válida para realizar una correcta fertilización nitrogenada en cobertera.

Ésta se calcula con la diferencia entre el nitrógeno mineral requerido por el cultivo y la cantidad que puede suministrarle el suelo.

Dependiendo del momento en el que se desee que el nitrógeno esté disponible para el cultivo se utilizarán unas u otras formas químicas, es decir unos u otros fertilizantes y, si se pretende un mayor aprovechamiento y unas menores pérdidas, deberán realizarse aplicaciones fraccionadas.

La primera aplicación de nitrógeno se efectuará en presiembra, aunque las necesidades sean pequeñas. Esta aplicación debe cubrir las necesidades de nitrógeno desde la siembra hasta la primera cobertera, cuando empiezan las mayores necesidades del cultivo.