Por Víctor Bataller Gómez (www.trabe.info)

Abono biológico

Según la FAO nuestro planeta tendrá que soportar en 2050 una población mundial de 9.000 millones de personas, lo que supone que tendremos que aumentar la producción agraria en un 70%. Esta progresión y la experiencia de los hechos que hasta ahora se han desencadenado, muchos de ellos totalmente negativos, nos plantean numerosas incógnitas. Es evidente que la optimización de recursos va a ser la llave para que todo esto sea posible y el nitrógeno, íntimamente relacionado con el crecimiento vegetativo, va a ser uno de esos recursos a estudiar profundamente.

Pese que durante los últimos cincuenta años la denominada “Revolución verde” ha triplicado la producción de alimentos gracias a la utilización de fertilizantes minerales este efecto en apariencia positivo para la humanidad se ha visto muy atenuado con el hecho de que durante ese mismo periodo de tiempo la población humana ha pasado de los 3.000 hasta los 7.000 millones de personas. La población aumenta pero la tierra cultivable disponible es limitada (en torno a 2500 metros cuadrados por persona en la actualidad) y va disminuyendo década a década lo que significa que es fundamental optimizar la producción agrícola.

La agricultura europea es una de las productoras agrarias más eficientes del mundo, sin embargo, los países de la Unión Europea se han convertido en los mayores importadores de productos agrícolas. Las importaciones de Europa superan a las exportaciones en más de 65 millones de toneladas lo que supone un aumento del 40% en la última década. Esto deja a las claras la impresión de que se necesitan nuevos progresos en el rendimiento y en la productividad agrícola para superar los retos del siglo XXI.

Es aquí donde entra en juego la fertilización y dentro de ella la fertilización mineral (la fertilización orgánica ya la repasaremos al final). La fertilización mineral tiene como objetivo principal conservar y mejorar la fertilidad del suelo, única vía para optimizar la producción agrícola y obtener los altos rendimientos que la alimentación mundial necesita.

Los fertilizantes minerales son fundamentales para conseguir un uso eficiente de la tierra cultivable y para ayudar a garantizar la seguridad alimentaria a escala global, además de proteger los bosques y pastos existentes ya que evitan su transformación en posibles tierras de cultivos. Las buenas prácticas agrícolas y la utilización de las herramientas adecuadas permiten aumentar la eficiencia de los fertilizantes y reducir las pérdidas de nitrógeno.

El 95% de los cultivadores en Europa utilizan fertilizantes minerales y es esencial utilizar la fuente de fertilizante más apropiada. Las distintas formas de nitrógeno tienen efectos diferentes sobre el rendimiento y la calidad de los cultivos, lo que es bien conocido por ellos desde hace décadas. Las diferencias de rendimiento, según la fuente de nitrógeno utilizado, se deben principalmente a las distintas pérdidas entre unas formas y otras, sobre todo por volatilización y por lixiviación. Algunas de estas pérdidas se agravan por un desajuste entre el momento de aplicar el nitrógeno y las necesidades de absorción por la planta.

El nitrógeno es un elemento esencial para la vida de las plantas, pero debe transformarse para pasar de su estado natural en el aire (donde constituye casi el 80% del volumen total) a una forma que las plantas puedan absorber con facilidad, principalmente nitrato. Cuando el contenido en nitrógeno del suelo es bajo, la fertilidad del suelo disminuye, provocando un rendimiento escaso y mala calidad de cultivos. Por otro lado, el exceso de nitrógeno en el suelo puede pasar a las aguas subterráneas donde se transforma en nitrito (muy peligroso para el hombre), provocando posteriormente la eutrofización (aumento excesivo de un componente) de las aguas superficiales, o emitirse a la atmósfera, provocando contaminación.

El nitrógeno es un elemento esencial para la vida de las plantas ya que estimula el crecimiento radicular y la fotosíntesis, además de la absorción de otros nutrientes como el fósforo y el potasio. Sin embargo el 99% del nitrógeno de la Tierra se encuentra en la atmósfera y sólo el 1% está disponible en la corteza terrestre. Las moléculas de nitrógeno (N2) presentes en la atmósfera son químicamente inactivas y las plantas no pueden absorberlas. El nitrógeno presente en el suelo es absorbido por la planta durante su desarrollo y después pasa a las cosechas que consumimos principalmente en forma de proteína.

De este modo, los cultivos van consumiendo el nitrógeno del suelo que necesita ser repuesto mediante la aplicación de fuentes de nitrógeno tanto orgánicas como minerales. Los fertilizantes son un elemento clave en la producción agraria.

Tierras siendo fertilizadas

Los fertilizantes minerales se producen a partir de materias primas de origen natural que a través de un proceso industrial se transforman en nutrientes asimilables por los cultivos. El nitrógeno se obtiene del aire y es un componente esencial de las proteínas vegetales. El fósforo es obtenido a partir de minerales extraídos de las minas; es un componente de los ácidos nucleicos y de los lípidos y es fundamental en la transferencia de energía. El potasio también procede de yacimientos naturales y es también fundamental para la planta ya que interviene en el metabolismo, la fotosíntesis, la activación de enzimas o la regulación osmótica.

Los fertilizantes minerales son, en general, un modo muy eficiente de suministrar nitrógeno. Sin embargo, el mineral no es consumido de forma directa sino que dependiendo de su composición comercial tiene que experimentar una o varias transformaciones en el suelo. Por ejemplo, el nitrógeno en forma de nitrato que contienen los fertilizantes minerales es absorbido directamente por las plantas, pero el nitrógeno en forma amoniacal o ureica, presenta una absorción muy inferior y por lo tanto necesita una transformación de manera progresiva a nitrato. Durante todo este proceso se producen pérdidas al medio ambiente.

El nitrógeno de la atmósfera se combina con el hidrógeno del gas natural a través de un proceso que requiere grandes dosis de energía, para obtener amoniaco, componente principal de los fertilizantes nitrogenados.El nitrógeno puede aplicarse al suelo como fertilizante mineral: amonio, nitrato, urea o una mezcla de estas formas. También puede aplicarse en forma orgánica como fertilizante orgánico y estiércol, que contienen formas orgánicas complejas y amonio.

La absorción del nitrato es rápida gracias a su alta movilidad. Las plantas toman mayormente nitrato y tan solo pequeñas cantidades de amonio.        La absorción del amonio es más lenta que la del nitrato. El amonio se combina con las partículas de arcilla del suelo y las raíces tienen dificultades para absorberlo, por ello, la mayor parte del amonio se nitrifica antes de ser absorbido por las plantas.

La nitrificación, que permite el paso de amonio a nitrato, se lleva a cabo por las bacterias del suelo en un tiempo que va desde unos pocos días a algunas semanas. Durante el proceso se liberan a la atmósfera óxido nitroso y óxido nítrico.   La desnitrificación se produce cuando los microorganismos carecen de oxígeno (en suelos inundados y compactados). En este proceso, las bacterias transforman el nitrato y el nitrito en óxido nitroso, óxido nítrico y nitrógeno que se liberan a la atmósfera.

La inmovilización transforma el nitrógeno mineral en materia orgánica. La actividad de los microorganismos del suelo es estimulada principalmente por el amonio. El nitrógeno inmovilizado no está disponible inmediatamente para la absorción por las plantas, sino que necesita mineralizarse primero. La mineralización de la materia orgánica y del estiércol libera amonio.

Por otro lado la hidrólisis de la urea por las enzimas del suelo transforma la urea en amonio y CO2. Dependiendo de la temperatura, este proceso se lleva a cabo entre un día y una semana. Durante el mismo, el pH del suelo aumenta notablemente, lo que favorece la volatilización del amoniaco. La volatilización se produce cuando el amonio se transforma en amoniaco y se libera a la atmósfera, viéndose favorecida por el pH alto. Si tiene lugar en la superficie del suelo, las pérdidas son mayores. Cuando se aplica urea y no se incorpora al suelo, se produce una gran volatilización de amoniaco.

La lixiviación del nitrato se produce cuando la lluvia lava los nitratos residuales y mineralizados más allá de la zona de las raíces, principalmente en invierno. Una fertilización precisa como el riego localizado reduce la lixiviación tanto durante como después del periodo de crecimiento.

Nitrógeno nítrico o nitrato: las plantas absorben el nitrato (NO3-) con facilidad y en grandes cantidades. A diferencia de la urea o el amonio, está disponible para la planta en su totalidad y de manera inmediata. El nitrato es muy móvil en el suelo y llega con rapidez a las raíces de las plantas. Por lo tanto, la aplicación de nitrógeno como nitrato amónico, nitrato amónico cálcico o nitrosulfato amónico, proporciona un suministro de nutrientes directamente asimilables. La absorción de nitrato, con carga negativa, favorece la absorción de nutrientes con carga positiva, como magnesio, calcio y potasio. Es importante señalar que prácticamente todo el nitrógeno del suelo, tanto si se aplica como urea, amonio o nitrato, se tiene que transformar en nitrato antes de que las plantas lo absorban. Si se aplica nitrato directamente, se evitan las pérdidas derivadas de la transformación de la urea en amonio y del amonio en nitrato.

Nitrógeno amoniacal: las plantas absorben pequeñas cantidades de amonio (NH4+). Por su carga positiva se fija a los minerales del suelo y es menos móvil que el nitrato (NO3-), dificultando su absorción por las raíces. Como ya hemos visto la mayor parte del amonio es transformado en nitrato por los microbios del suelo en un proceso llamado nitrificación que depende de la temperatura y puede requerir de una a varias semanas. Otra parte del amonio es inmovilizada por los microorganismos del suelo y es liberada en mayores periodos de tiempo, pasando a ser parte integrante de la materia orgánica del suelo.

Nitrógeno ureico: las raíces de las plantas no absorben directamente el nitrógeno en forma de urea. La urea necesita ser hidrolizada por las enzimas del suelo en un proceso que dura entre un día y una semana, y que está en función de la temperatura y de la humedad. El amonio generado en la hidrólisis de la urea no se comporta exactamente como el amonio derivado del nitrato amónico. La hidrólisis de la urea da lugar a una alcalinización a corto plazo en torno al gránulo aplicado, lo que modifica el equilibrio natural entre el amonio (NH4+) y el gas amoniaco (NH3) hacia esta última forma, lo que produce pérdidas por volatilización. Estas pérdidas son el principal motivo de la menor eficiencia de nitrógeno proveniente de la urea.

Por ahora hemos visto la importancia de los fertilizantes minerales nitrogenados en nuestro cultivo pero hay que insistir más en lo que se refiere a optimizar sus usos ya que tanto por defecto como por exceso podemos incluso tener efectos totalmente adversos y negativos. Es fundamental conocer las condiciones iniciales del suelo ya que antes de comenzar a fertilizar debemos saber si nuestro medio edáfico se encuentra en las mejores condiciones de sustentar a las plantas. También debemos conocer si los cultivos que deseamos implantar son exigentes en mayor o menor medida a las necesidades de nitrógeno.

Todo esto serán nuestros temas a tratar en la segunda parte de este artículo en donde también conoceremos la importancia de la vida microbiana para la disponibilidad de nitrógeno.

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