Efecto de la Fertilización Nitrogenada sobre el medio

ambiente y nuevas alternativas par disminuir su impacto

Por: Pablo Landázuri

TEMARIO

•  Generalidades del Nitrógeno •  Dependencia del Nitrógeno •  Daños a los Ecosistemas •  Alternativas de Uso del Nitrógeno •  Conclusiones •  Recomendaciones

El Nitrógeno

N2

Aminoácidos

Proteínas

Clorofila (Síntesis)

Ácidos Nucleicos

ADN

N- Síntesis de Clorofila

Fig 1. mg.g-1 de PF de clorofila a,b , Total y a + b en lechuga al colocar 100% N,50% N y 25% N en la SN (ESPE-IASA I datos no publicados 2014)

Clorofila A Clorofila B Clorofila Total c/formula

Clorofila total suma a+b

N 100 SN 0,0282995 0,0268275 0,055455 0,055127 N 50 SN 0,0134145 0,01588 0,02944 0,0292945 N25 SN 0,0089945 0,006545 0,01565 0,0155395

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

mg.

g de

PF

Clorofila a (C)= [(12.7*A663) – (2.59*A645 )] (V) (1000*P) Clorofila b (C)= [ (22.9*A645) – (4.70*A663 )](V) (1000*P) Clorofila total (C)= Clorofila a + Clorofila b (Harborne 1973)

SPAD Medidor de clorofila CCM

N- Síntesis de Clorofila

Absorción del N por la planta

NO3

NH4

Pasiva

Acidifica el suelo

Volatilización Al pasar a NH3. Adsorción al Coloide del Suelo

Absorbe mejor en pH alcalino

NH4+

Activa

Alcaliniza el Suelo

Inmovilización microbiana, Lixiviación.

Absorbe en pH Ácido

NO3-

N2

Aplicación de N

La Aplicación de N está directamente relacionado con el Incremento del Rendimiento

Fuentes Químicas de Nitrógeno para la agricultura

Fertilizantes Fórmula química

%N %otros Peso Molecular

Nitrato de amonio

NH4NO3 35 80

Tiza de nitrato NH4NO3+CaCO3

21-27

Sulfato de amonio

(NH4)2 SO4 35

Nitrato de calcio

5[Ca(NO3)2.2H2O].NH4NO3

21 24S 132.1

Nitrato de calcio en solución

Ca(NO3)2 17 24Ca 164

Urea CO(NH2)2 46 56 Ácido nítrico HNO3 22 63 Fuente: Sonneveld y Voogt, (2009)

Uso De Fertilizantes

Consumo de Nitrógeno En Europa

Necesidades de Urea en Ecuador

TM.Ha-1.Año-1

77%

20%

4%

Total 442698 TM.Ha-1.Año-1

•  Total 442698 TM.Ha-1.Año-1

Fuente: SIAGRO-SIA-MAGAP-2008, INEC EPAC (2008)

Problemas Ambientales Causados Por el N2

La volatilización: Proceso por el cual el Amonio (NH4

+) puede ser perdido como Amoníaco (NH3) a la atmósfera desde la solución del suelo.

Climáticos

De manejo

De suelo

Volatilización de Fertilizantes Nitrogenados

mg

de N

Cámara estática con H3BO3

Fig 2 Pruebas de volatilización de fertilizantes con H3BO3 (IASA-ESPE)

Problemas ambientales Volatilización

N2

N2O

NO NH3

Atrapa 200 -300 veces más calor que el CO2

Lixiviación

Fenómeno de desplazamiento de sustancias solubles

Por lixiviación pueden perderse grandes

cantidades de fertilizantes

Las pérdidas de N por lixiviación en forma de ion

nitrato

Pruebas de Lixiviación (Ce)

Muestra Tipo de Fertilizante

C. E (mS) C.E 1/10(mS)

1 KH2PO4 >20 6,96

2 KH2PO4 >20 6,3

3 KNO3 >20 >20

4 KNO3 >20 17,71

5 Urea >20 9,09

6 Urea >20 13,2

7 Urea verde 1,7 0,4

8 Urea verde 0,51 0,04

Eutrofización

Manejo del pH del Suelo

Determinó el tipo de suelo y pH para evitar

las pérdidas de nitrógeno por lixiviación y

volatilización. Tipo de suelo:

Orgánico Arcilloso Arenoso

Niveles de pH: 6 7 8

Urea Sulfato de

amonio Nitrato de

amonio Nitrato de

potasio Fuente: Cevallos &Correa 2014

Manejo del pH de Suelos Toma de muestra

Establecimiento de pH Preparación y distribución de las

unidades experimentales

Preparación y distribución de las unidades experimentales

Lixiviación

Kit para identificación

de nitratos Kit para

identificación de amonio

Electrodos

Alternativas del Uso del Nitrógeno

•  Manejo del Suelo-(pH) •  Uso de F.L.L

•  Micro-organismos y herramientas biotecnológicas.

•  Cambio Tecnológico

Métodos: Análisis de volatilización

Se utilizó una cámara estática

para la medición de

NH3. Para posteriormente

la toma de datos

Lixiviación de amonio y

nitrato

Concentración máxima de amonio y

nitrato

Velocidad de amonio y

nitrato

Diseño Completamente al

Azar con un arreglo trifactorial en el tipo

de suelo, pH y fuentes nitrogenadas, con 36

tratamientos+ 9 testigos y 4 repeticiones

Ecuacion de Michaelis-Menten (1912)

v0 = Vmax [S] / Km + [S]

Pérdidas de amonio y Nitrato para tres tipos de suelo sin fertilizante

0 5 10 15 20 25

020

6010

0

N-NH4 En Suelo Orgánico Sin fertilizante

Tiempo (dias)

NH4(

ppm

)

0 5 10 15 20 25

020

6010

0

N-NO3 En Suelo Orgánico Sin fertilizante

Tiempo (dias)

NO3(

ppm

)

pH 6pH 7pH 8

0 5 10 15 20 25

020

6010

0

N-NH4 En Suelo Arcilloso Sin fertilizante

Tiempo (dias)

NH

4(pp

m)

0 5 10 15 20 250

2060

100

N-NO3 En Suelo Arcilloso Sin fertilizante

Tiempo (dias)

NO

3(pp

m)

pH 6pH 7pH 8

0 5 10 15 20 25

020

6010

0

N-NH4 En Suelo Arenoso Sin fertilizante

Tiempo (dias)

NH

4(pp

m)

0 5 10 15 20 25

020

6010

0

N-NO3 En Suelo Arenoso Sin fertilizante

Tiempo (dias)

NO

3(pp

m)

pH 6pH 7pH 8

Pérdidas de NH4 en suelo orgánico,arcilloso arenoso

Pérdidas de NO3 en suelo orgánico, arcilloso arenoso en tres pH y fuentes de

Fertilizantes diferentes

Volatilización en tres suelos, tres fuentes de N y tres pHs diferentes Suelo pH Fertilizante Volatilización

mg N.

(21 días 1rep.)

Volatilización

mg N.

(21 días 2rep.)

Orgánico 8 Sulfato de

Amonio

0 0,014

Arenoso 7 Nitrato de

Potasio

0,98 0,28

Arcilloso 7 Sulfato de

Amonio

4,48 0,14

Arenoso 8 Nitrato de

Amonio

140 0,84

Orgánico 7 Urea 2,8 0,14

Arcilloso 8 Nitrato de

Potasio

0 0,294

Orgánico 6 Nitrato de

Potasio

0 0

Arcilloso 6 Sulfato de

Amonio

0 0

Arenoso 6 Urea 70 2,52

La mayor pérdida por volatilización se

muestra a pH mayores a 7 y con

fertilizantes amoniacales como

indica (Havlin, 1999).

F.L.L

F.L.L P.

Recubiertos

P. Baja Solubilidad

P. Controlan la Actividad microbiana

P. Naturales

F.L.L

Recubiertos

S

Resinas Ceras

Plásticos

Urea Azufrada

F.L.L

Orgánicos

•  U. Formaldehido

•  Isobutilendiurea-IBDU

•  Crotilendiurea-Crotadur

•  Oxamida

Inorgánicos

F.L.L Productos que controlan la

actividad microbiana

Fertilizantes amoniacales se transforman por

bacterias en NO3 y se lixivia

Inhibición selectiva a organismos que producen

nitrato

Inhibición de organismos que producen UREASA (AGOTINE –Urea Verde)

Biotecnología y microorganismos

•  Bacterias Fijadoras de Nitrógeno.

Bacterias Fijadoras de Nitrógeno

•  Glucanocetorbacter diazotroficus (Salinas L. 2014)

(Salinas L., 2014)

Uso de patrones

(Quiña D. 2005) Injertación en tomate de mesa

•  Cambios Tecnológicos

Hidropónicos- Cerrados

Ingreso SN Bomba

Sigue a Través del Sistema

Recolecta Tanque

Conclusiones

•  Dependemos de los fe r t i l i zantes nitrogenados sintéticos, pero existen alternativas para disminuir las emisiones de N2O hacia la capa de ozono, mediante el manejo del suelo, Herramientas b io tecnológicas y cambios en la tecnología.

Recomendaciones

•  Establecer nuevas estrategias para medir y controlar las emisiones de N2O y NO, que nos permitan realizar una agricultura más sustentable.

•  Concientizarnos que tenemos un problema global y que todos somos parte de la solución.

Agradecimientos

•  A Sifert, AGEAZPE por la invitación a este prestigioso evento.

•  A la Universidad De Las Fuerzas Armadas-ESPE por el apoyo brindado en la investigaciones.

•  Al DCVA de y su equipo de trabajo. •  A Lorena Correa, Evelyn Cevallos, Liseth

Salinas y Diana Quiña, que han trabajado de la mejor manera en sus trabajos de investigación