DINAMICA DE NITROGENO
              EN EL SUELO




                                                                      ...
Adiciones de N

 • Deposición a través de precipitaciones
 • Fijación biológica
 • Fertilizantes




         Deposición d...
Nitrogenasa: la proteína mayor (Fe y Mo) transforma
       el N2 en NH3 por recibir e- de la proteína menor (Fe)


Requier...
Nitrógeno fijado simbióticamente
            por distintas leguminosas
                                          Nitrógeno...
Tasas relativas de absorción de
               nitratos y de FBN en soja
                                           140
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Rendimiento y acumulación de N total en soja
 inoculada con ALJ1, en un suelo con población
             rizobial naturali...
12
                                                                         Historia
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Rendimiento y sus componentes en soja
              Historia Labranza Fertilización REND         NUM        P1000
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Fertilización nitrogenada en soja:
         rendimiento, componentes y N acumulado
                                      2...
Ensayo 1: Nº nódulos, rendimiento y
                                                           N (%) en grano de soja
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Ensayo 2: rendimiento y N acumulado en
                                           grano de soja
                      5000...
Factores que condicionan la FBN

• pH del suelo. Afecta al microorganismo y a la
  planta. Variabilidad en la sensibilidad...
Pérdidas por volatilización de
                amoníaco: urea
Hidrólisis de la urea por la ureasa
(NH2)2CO + 2 H2O -------...
Pérdidas por volatilización de NH3




                             NH4+ + OH-                                  H2O + NH3
...
Volatilización de NH3:
tasas de pérdida desde distintas fuentes de N
aplicadas bajo SD en V6 al voleo en Rafaela
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Pérdidas por volatilización de NH3 en
              función de la temperatura


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Pérdidas por volatilización de NH3
            • Factores del suelo:
               – pH
               – capacidad buffer...
Actividad microbiana en función del
                         contenido de agua en el suelo
                               ...
Pérdidas acumuladas de N por
desnitrificación en maíz bajo SD en Balcarce
                                              15...
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Desnitrificación: efecto de la presencia de plantas

                  • Balcarce, Argiudol                               ...
Relaciones entre las tasas de desnitrificación y los
                                                          poros lleno...
Desnitrificación
       •   contenido de humedad del suelo
       •   concentración de nitratos
       •   disponibilidad ...
Medición del lavado de nitrato
• Muestreo de suelo en solum: Medición del nitrato en el perfil o
  en la solución drenante...
Predicción del lavado de nitratos
      • Modelo empírico (de Burns 1974). Divide al suelo en capas con sus
              ...
100
                                         Balcarce      Tres Arroyos
                                    80
           ...
Precipitaciones mensuales y temperatura
                                    media mensual para el período analizado
      ...
Drenaje estimado a 1 m por el modelo
    LEACHW para cada campaña y momento de
     ocurrencia (periodo de cultivo o barbe...
Lixiviación de nitrato
• Estación y clima: Generalmente las pérdidas son bajas en el verano.
  Lluvias intensas pueden pro...
Ciclo Interno del N
N Orgánico                     NH3             NH4+                 NO2-                NO3-
         ...
FRACCIONAMIENTO FÍSICO DE LA MO

                   Tamizado en seco o en húmedo de muestras de suelo
                    ...
• Relación C/N microbiano promedio = 8/1

• 2/3 del C metabolizado evoluciona como CO2 y 1/3
  es asimilado

• Relación C/...
Producción de NO3- por incubación de (NH4)2SO4,
         con contenidos variables de O2




Mineralización–inmovilización ...
Tasas de descomposición de varios
      cultivos de cobertura




                                    34
Mineralización de N

 • Proporción del N total en el suelo
               – 1 al 5% del N total
 • Balance de N para el tr...
Modelo para estimar la mineralización
            de N (Nmin)
                            300       B past.
              ...
Efecto de la humedad sobre la
                                                       mineralización de N
                 ...
Valores de No (mg kg-1) y k 35 ºC (d-1) para
  algunos suelos de la región pampeana
Localidad    Manejo       MO (%)   pH ...
Mineralización de N en cultivos de verano
                                300


                                250       ...
Combinación de parámetros geoposicionados
ISNT (illinois soil nitrogen test) y ACE (área de cuenca específica)


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Nitrogeno Aapresid 06

  1. 1. DINAMICA DE NITROGENO EN EL SUELO FBN Ciclo del N GRANOS orc ión NO2; NO-3 Abs recta di Residuos vegetales y animales Absorción Fertilizantes Volatilización suelo Desnitrificación Ab so Nítricos rció n Amoniacales N en MO Re ión du osic cci mp a ón sco robian De i c m Oxidación NH4+ NO3= Minerales del suelo Reducción d o fija Ox n io i da ci ó on c ió NO2- id a Am n Ox Arcillas Lavado- erosión 1
  2. 2. Adiciones de N • Deposición a través de precipitaciones • Fijación biológica • Fertilizantes Deposición de N a través de precipitaciones • Compuestos inorgánicos: NH3, NO3-, NO2-, NO, N2 O • NO + O3 (ozono) = NO2 NO2 + H2O (hidrólisis) = HNO3 • 5 a 22 kg ha-1 N (N-NH4+ y N-NO3-) Inglaterra • Valores más elevados: áreas cercanas a feed lots 2
  3. 3. Nitrogenasa: la proteína mayor (Fe y Mo) transforma el N2 en NH3 por recibir e- de la proteína menor (Fe) Requiere mucha energía (12 ATP), por lo que el acople con plantas superiores es muy ventajoso. El O2 la destruye (leghemoglobina) Organismos fijadores de N2: bacterias de vida libre Azotobacter Beijerinckia Heterótrofos FBN: 0.4 a 0.8 kg N ha-1 y-1 Burns and Hardy (1975) Bacterias verdes (Chlorobiaceae) Bacterias púrpuras (Rhodospirillaceae) Fotoautótrofos Cianobacterias (algas verde-azuladas) FBN: hasta 30 kg ha-1 y-1 Balandreau et al (1975) Organismos fijadores de N2: bacterias asociadas a plantas Cianobacterias simbióticas asociadas con: Actinomicetes en nódulos de raíces de algas, líquenes, briófitas, gimnospermas, angiospermas (Alnus, Casuarina spp) en suelos angiospermas muy pobres de N. Bacterias asociadas con gramíneas Rhizobium asociados con (Azospirillum sp). leguminosas (14.000 especies) FBN: 10-50 kg N ha-1 y-1 (Dobereiner and FBN: 50-300 kg N ha-1 y-1 (Burns De-Polli, 1981). and Hardy, 1975) 3
  4. 4. Nitrógeno fijado simbióticamente por distintas leguminosas Nitrógeno fijado (Kg ha-1 año-1) Leguminosa Rangos reportados Valor promedio Alfalfa (perenne) 50-300 200 Trebol rojo (perenne) 70-160 115 Trebol blanco (perenne) 30-150 100 Vicia (anual) 80-140 80 Soja (anual) 40-260 100 Costo teórico de la FBN en leguminosas Item g C /g N Nitrogenasa/Hidrogenasa 1,7 - 3,5 Asimilación de amonio y metabolismo del C 0,4 - 0,5 asociado Transporte de N 0,3 Crecimiento y mantenimiento de nódulos 0,5 - 1,8 TOTAL 2,9 - 6,1 Costos teóricos de la asimilación de N a partir de nitrato del suelo Item g C /g N Absorción de nitrato 0,1 Nitrato y Nitrito reductasas 0* - 1,5* Asimilación de amonio y metabolismo del C 0,4 - 0,5 asociado Transporte de Nitrógeno 0,3 TOTAL 0.8 - 2,4 * 0: reducción en parte aérea, con reductores de origen fotosintético. *1,5: completa reducción en raíces, a expensas de los asimilados respirados. Fuente: Sprent, 1989 4
  5. 5. Tasas relativas de absorción de nitratos y de FBN en soja 140 Porce ntaje de la máxima tasa diaria Absorción de n i tratos 120 FBN R3 R 5,5 100 R4 R5 R6 80 60 40 V4 20 R7 0 0 50 100 150 Días desde la emergencia Efecto de la inoculación en soja de rendimiento potencial, en un suelo sin rizobios naturalizados Cepas Rend N en grano N en grano (kg ha-1) (%) (kg ha-1) USDA 110 5060 a 5.78 a 240 a CB 1809 5061 a 5.80 a 244 a 29 W 4747 a 5.48 b 213 b CONTROL 4222 b 5.24 c 186 c ANOVA p 0.0005 0.003 0.005 5
  6. 6. Rendimiento y acumulación de N total en soja inoculada con ALJ1, en un suelo con población rizobial naturalizada Tratamiento Rend N en grano N total -1 (kg ha ) (kg ha-1) (kg ha-1) Testigo 3731 212 232 Inoculado 3934 218 237 ALJ1 IRFA de soja en R1 y R5,5 IRFA Factor Nivel Momento R1 R5,5 (1) --------------------- % ------------------- RP 42,5 79,6 Historia AC 38,9 81,4 LC 50,5 a 75,9 Labranza SD 30,9 b 85,2 N0 39,8 80,3 N60 43,0 80,0 Fertilización N120 39,2 81,9 N180 40,8 79,8 CV (%) 21 --- Santos et al., 2002 6
  7. 7. 12 Historia 9 R3 MS (Mg ha -1) 6 R1 RP R7 R5 R8 AC 3 a b 0 12 Labranza a a Acumulación 9 MS (Mg ha-1) b b a de MS en soja 6 LC SD b 3 a a b b 0 12 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Fertilización 9 MS (Mg ha-1) N0 Fertilización 6 N60 N120 3 N180 0 Santos et al., 2002 0 20 40 60 80 dds 100 120 140 160 Efecto del nitrógeno en floración 100 Nº de nódulos / planta 0 80 60 60 40 120 20 180 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Días desde la siembra López, 2002 7
  8. 8. Rendimiento y sus componentes en soja Historia Labranza Fertilización REND NUM P1000 -1 -2 kg ha gr m G N0 2.828 2.231 117,9 N60 2.894 2.205 122,5 LC N120 2.452 1.947 116,7 N180 2.806 2.154 121,7 RP N0 2.621 1.823 134,3 N60 2.572 1.765 136,2 SD N120 3.123 2.151 136,8 N180 3.073 2.215 129,6 N0 2.459 1.751 129,8 N60 2.405 1.713 131,5 LC N120 2.838 2.073 128,4 N180 2.920 2.085 131,1 AC N0 3.090 2.045 141,1 N60 3.104 2.190 133,5 SD N120 2.781 1.948 133,4 N180 2.581 1.777 135,4 Promedio 2.784 2.005 130,0 C.V. (%) 9,9 10,0 5,7 Fertilización nitrogenada en soja Objetivo: evaluar el efecto de la fertilización nitrogenada en estadios reproductivos (comienzo de floración = R1 plenitud de formación de vainas = R4) sobre el crecimiento, la acumulación de N y el rendimiento de cultivos de soja bien nodulados, en condiciones de disponibilidad hídrica variable pH P CO N-NO3 Campaña Antecesor Ensayo Profundidad mg kg-1 g kg-1 mg kg-1 2002/3 Trigo A 0-20 6.1 15.5 29.0 8.2 LC 20-40 - - - 3.7 B 0-20 6.0 22.5 31.3 6.1 20-40 - - - 4.0 2003/4 Maíz A -B 0-20 6.3 20.4 31.0 6.8 SD 20-40 - - - 3.3 Tesis Ana Wingeyer 8
  9. 9. Fertilización nitrogenada en soja: rendimiento, componentes y N acumulado 2002/03 2003/04 -2 -2 Rend N en grano P1000 Granos m Rend N en grano P1000 Granos m Agua M N kg ha-1 g kg-1 kg ha-1 g kg ha-1 g kg -1 kg ha-1 g Riego 0 4125 58.8 242 155.8 2574 4229 60.1 254 146.3 2895 R1 30 4518 58.8 265 159.1 2769 - - - - - 60 4137 57.7 239 162.0 2487 4494 61.0 274 146.3 3073 R4 30 3987 58.6 233 158.7 2442 - - - - - 60 4308 59.3 255 158.3 2642 4158 59.9 249 143.9 2890 Secano 0 3444 56.4 194 154.7 2163 3272 61.8 202 126.5 2586 R1 30 3130 55.9 175 156.2 1942 - - - - - 60 3371 55.7 188 155.0 2112 3371 62.1 209 129.6 2598 R4 30 3203 55.8 179 152.7 2034 - - - - - 60 3604 58.3 210 159.1 2197 3279 61.2 201 125.8 2609 Promedio Agua Ri 4237 a 58.6 a 248 a 159,5 a 2583 a 4326 a 60,5 a 262 a 145,1 a 2982 a Se 3327 b 56.4 a 188 b 155,8 a 2071 b 3225 b 61,7 a 205 b 127,7 b 2603 b Promedio M R1 3789 a 57.0 a 217 a 158,1 a 2325 a 3933 a 61,5 a 242 a 138,0 a 2836 a R4 3775 a 58.0 a 219 a 157,2 a 2329 a 3718 a 60,6 a 225 b 134,8 b 2749 a Análisis de varianza Agua * ns * ns * * ns * * * M ns ns ns ns ns ns ns * * ns N ns ns ns ns ns - - - - - Agua * M ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns M*N ns ns ns ns ns - - - - - Agua * N ns ns ns ns ns - - - - - Agua * M * N ns ns ns ns ns - - - - - CV (%) 10.5 2.6 10.2 2.4 10.4 3.0 7.0 2.4 6.5 Análisis de varianza incluyendo al testigo 0 3784 a 57.6 a 218 a 155,2 a 2369 a 3751 a 61,0 a 228 a 136,4 a 2741 a 30 3709 a 57.3 a 213 a 156,7 a 2294 a - - - - - 60 3855 a 57.8 a 223 a 158,6 a 2359 a 3825 a 60,9 a 233 a 136,4 a 2792 a N ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns CV (%) 4.3 1.3 5.1 2.0 5.4 16.5 0.4 3.8 8.4 3.5 Reinoculación en soja Tesis Nicolás Wolar 2001-2 y 2002-3 • Ensayo 1: Tratamientos testigo (T) e inoculado (I) • Historia de tres inoculaciones: 1980, 1991 y 1998. Sin déficit hídrico • Ensayo 2: T, I, I+N80 (kg/ha) y N480 sin I (80 kg/ha en siembra, V4, V6-R1, R3, R5 y R6) • Historia de inoculación: solo el año anterior. Sin déficit hídrico (se regó) 9
  10. 10. Ensayo 1: Nº nódulos, rendimiento y N (%) en grano de soja 120 5000 300 4500 100 4000 250 Rendimiento (kg/ha) 3500 kg N en grano 80 I T 3000 200 Nº nódulos/plata 2500 150 60 2000 1500 100 40 1000 500 50 20 0 I T 0 I T 0 Rto. 3343 3372 Kg N/ha 218 217 V3 V6-R1 R3 R6 Tratamientos en grano Ensayo 2: Nº nódulos en dos momentos del ciclo del cultivo de soja 50 T I I+N80 N480 45 40 35 Nº nódulos/plata 30 25 20 15 10 5 0 V6-R1 R6 10
  11. 11. Ensayo 2: rendimiento y N acumulado en grano de soja 5000 300 4500 4000 250 Rendimiento (kg/ha) 3500 Kg N/ha en grano 200 3000 2500 150 2000 1500 100 1000 50 500 0 T I I+N80 N480 0 T I I+N80 N480 Rto. 4707 4477 4433 4386 Kg N/ha en 288 272 268 279 Tratamientos grano 6000 Rendimiento (kg ha ) Lote "Tabare 2" -1 5000 4264 4316 3710 4000 3346 3000 2000 1000 Respuesta 0 a N en 0 70 140 210 Soja no 6000 nodulada Rendimiento (kg ha ) Lote "La Victoria" -1 5000 4320 4019 4000 3500 3000 1836 2000 1000 0 0 70 140 210 -1 Dosis de N (kg ha ) 11
  12. 12. Factores que condicionan la FBN • pH del suelo. Afecta al microorganismo y a la planta. Variabilidad en la sensibilidad. • Disponibilidad de nutrientes. Deficiencia de Ca, P, Mo, Co, Fe y Cu. Exceso de N. • La actividad fotosintética de la planta. Baja T, agua, luz, defoliación, etc. Pérdidas de N • Pérdidas por volatilización de amoníaco • Pérdidas por desnitrificación • Pérdidas por lixiviación de nitratos 12
  13. 13. Pérdidas por volatilización de amoníaco: urea Hidrólisis de la urea por la ureasa (NH2)2CO + 2 H2O ----------- (NH4)2CO 3 CO=3 + H2O ------------------HCO-3 + OH- pH 9-10 NH4+ + OH- ----------------- H2O + NH3 Ej. Balcarce pastura y Pergamino agrícola 44 y 14 mg N kg-1 h-1 Activ. ureasa (mg N kg-1 h-1) = 1,3 * CIC r2 = 0,97 Activ. ureasa (mg N kg-1 h-1) = 12,2 * CO r2 = 0,90 Equilibrio del amonio y amoníaco en las fases del suelo NH+4 ad---- NH+4 sol---- NH3 sol---- NH3 gas sue---- NH3 gas atm Pérdidas por volatilización de amoníaco: fertilizantes ácidos • La volat. es < cuando se emplean fertilizantes ácidos NO3NH4, SO4(NH4)2, PO4H2NH4 y el ClNH4 • En suelos calcáreos el SO4(NH4)2 es desaconsejado SO4(NH4)2+2CO3Ca+2H2O = 2NH4++2HCO3-+Ca+2+2OH-+SO4Ca NH4+ + HCO3- = NH3 + CO2 + H2O 13
  14. 14. Pérdidas por volatilización de NH3 NH4+ + OH- H2O + NH3 Volatilización de NH3: tasas de pérdida desde distintas fuentes de N aplicadas bajo SD en V6 al voleo en Balcarce 718 Pérdidas de N-NH3 3 (kg ha-1) Testigo a Pérdidas de N-NH (kg ha ) 16 -1 Urea 60N 20 mm 6 14 UAN 60N 512 CAN 60N 10 Urea 120N 4 b UAN 120N 8 CAN 120N 36 b b 24 b b 2 10 0 Urea UAN CAN Urea UAN CAN 0 60N1 60N 2 60N 3 120N 4 120N 5 6120N 7 Días de sde la fertilización Tratamientos 14
  15. 15. Volatilización de NH3: tasas de pérdida desde distintas fuentes de N aplicadas bajo SD en V6 al voleo en Rafaela 45 b) Urea 40 U.A.N. N-NH3 volatilizado (%) 35 CAN 30 25 20 15 10 5 0 Sep. Oct. Nov. Dic. Meses Fontanetto (1999) Pérdidas por volatilización de NH3 en maíz Balcarce, S=siembra, V6=seis hojas 20 (kg/ha) % del N aplicado N-NH3 volatilizado (%) 15 10 5 0 70 S 140 S 70 V6 140 V6 Nitrógeno aplicado (kg/ha) 15
  16. 16. Pérdidas por volatilización de NH3 en función de la temperatura 7 6 N-NH 3=-1,54+0,24X r2= 0,82 5 N-NH kg ha día 4 3 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 Te mperatura (0C) Inhibidores de la actividad ureasa y de la nitrificación •(NH2)2CO •(NH4)2CO 3 Productos Productos •NH+4 inhibidores de la inhibidores de la nitrificación actividad ureasa •NO-2 •NO-3 16
  17. 17. Pérdidas por volatilización de NH3 • Factores del suelo: – pH – capacidad buffer (CIC) – actividad ureásica • Factores del ambiente: – Temperatura – Contenido de agua – Intercambio de aire • Factores de manejo – fuente y dosis de fertilizante – método de aplicación – presencia de residuos – modificaciones del fertilizante Pérdidas por desnitrificación • Proceso biológico que ocurre en condiciones de falta de oxígeno en el suelo • Realizado por bacterias que utilizan el nitrato y el nitrito como aceptor de electrones • Bacterias heterótrofas (Pseudomonas y Bacillus) y algunas autótrofas (Thiobacillus) NO3- ------- NO2- ------- NO ------- N2O ------- N +5 +3 +2 +1 0 17
  18. 18. Actividad microbiana en función del contenido de agua en el suelo 120 % de la máxima actividad microbial Nitrificación 100 Amonificación Desnitrificación 80 60 40 20 0 0 20 40 60 80 100 % de poros lle nos con agua Evolución de las pérdidas de N por desnitrificación en maíz bajo SD en Balcarce 1200 1998/99 0-N 1000 70 (P) * * * 210 (P) N2O-N (g ha d ) -1 70 (V6) 800 210 (V6) -1 600 400 V6 F PM 200 0 0 25 50 75 100 125 150 175 Days after planting Sainz Rozas, et al., 2001 18
  19. 19. Pérdidas acumuladas de N por desnitrificación en maíz bajo SD en Balcarce 15 FS FV6 Denitrificación (kg/ha) 10 5 0 0 70 140 Dosis de N (kg/ha) Relación entre las tasas de desnitrificación y el contenido de humedad 1200 0-N 1998-99 70 (P) 1000 210 (P) 70 (V6) N 2O-N (g ha d ) -1 800 210 (V6) -1 600 If WFPS? 81? N2O-N= 20 If WFPS>81? N2O-N= -4650+56.9xWFPS 2 400 r = 0.76 200 0 0 20 40 60 80 100 120 WFPS (% ) 19
  20. 20. 1200 1000 Relación entre las tasas de 800 desnitrificación y el contenido N2O-N (g ha d ) -1 -1 600 de humedad, y de nitratos en el suelo 400 200 1400 0 40 60 80 100 120 N2O-N (TF) = -5329+66.3 x WFPS 1200 r2 = 0.46 WFPS (%) 1000 N 2O-N (0-N) = -2020+25.5 x WFPS r2 = 0.26 N 2O-N (g ha d ) -1 800 -1 600 400 200 0-N TF 0 80 82 84 86 88 90 92 94 WFPS (% ) Pérdidas de N-N2O acumuladas durante el ciclo del trigo bajo SD y LC, con y sin N, y sin y con 3000 kg ha-1 de residuos de trigo 25 0-N 0-N + res Pérdidas de N-N 2O (kg ha -1) 20 100-N 100-N + res 15 10 5 0 LC SD Siste ma de labranza Aulakh y col. (1984). 20
  21. 21. Desnitrificación: efecto de la presencia de plantas • Balcarce, Argiudol 100 típico, maíz regado 80 • Tasas de desnitrificación 60 PLA (%) – método de inhibición por acetileno, 6 muestras sin 40 0N SPL disturbar/parcela. 0N CPL 20 210 SPL • Tratamientos 210 CPL – Con y sin plantas de maíz 0 0 25 50 75 100 125 150 – 0 y 210 kg N/ha como urea (voleo en V6) Días desde la siembra Sainz Rozas, et al., 2004 Evolución de nitratos y tasa de desnitrificación con o sin plantas de maíz y fertilización con N 80 450 Tasas de emisión de N 2 O-N (g ha d ) -1 0N SPL 0N SPL 0N CPL 400 0N CPL -1 210 SPL 210 SPL 210 CPL 350 210 CPL 60 N-NO 3 (mg kg ) -1 300 250 40 - 200 150 20 100 50 0 0 0 25 50 75 100 125 150 0 25 50 75 100 125 150 Días desde la siembra Días desde la siembra 21
  22. 22. Relaciones entre las tasas de desnitrificación y los poros llenos con agua y el contenido de nitrato 3. 0 Tasas de desnitrificaci ón (Log10 g ha -1 d-1 ) 0N SPL 0N CPL 1.20 Tasa relati va de desnitrificación 2. 5 210N SPL 210N CPL 1.00 y= 0,031x - 0,47 2. 0 0.80 r2= 0,51 1. 5 0.60 1. 0 0.40 0.20 0. 5 0.00 0. 0 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 PLA (%) N-NO 3- (mg kg-1) Desnitrificación: efecto de la presencia de plantas 18 • La presencia de plantas 16 de maíz reducen el Pérdida acumulada (N kg/ha) S/p ta C/p ta 14 contenido de humedad y 12 de nitratos en el suelo, 10 disminuyendo la 8 desnitrificación 6 4 • Las pérdidas de N por 2 desnitrificación bajo SD 0 pueden ser elevadas 0 210 durante los periodos de Dosis de N (k g/ha) barbecho 22
  23. 23. Desnitrificación • contenido de humedad del suelo • concentración de nitratos • disponibilidad de carbono • pH y temperatura del suelo Pérdidas por lixiviación de nitratos • N: dosis, momento, fuente y método de aplicación • Uso de inhibidores de la nitrificación • Absorción de N por el cultivo • Características del suelo que afectan el movimiento del agua • Cantidad y distribución de las precipitaciones, cantidad y oportunidad de aplicación de riego suplementario 23
  24. 24. Medición del lavado de nitrato • Muestreo de suelo en solum: Medición del nitrato en el perfil o en la solución drenante con capsulas cerámicas (Zamora et al., 2005). • Muestreo de suelo en profundidad Medición del nitrato en la zona insaturada arriba de acuíferos, permite estimar el peligro de contaminación de fuentes de agua potable (Costa et al., 2002). • Muestreo de agua de drenaje de cuencas o áreas confinadas. permite una medida integral del lavado de nitrato. Válido en sitios con subsuelo impermeable. • Lisímetro: Medición cuantitativa de nitrato y agua drenada en un volumen de suelos. Tres tipos: Bloques de suelos no disturbados. Tanques en los que el suelo ha sido removido para la instalación del mismo. De tensión. Se coloca un plato de succión debajo de la superficie del suelo. No tienen paredes. El suelo no es un medio poroso homogéneo y eléctricamente neutro Repulsión-atracción aniónica Movimiento por macroporos (by pass) Convección, difusión Exclusión Adsorción dispersión aniónica aniónica Macroporo bypass Lavado por macroporo 24
  25. 25. Predicción del lavado de nitratos • Modelo empírico (de Burns 1974). Divide al suelo en capas con sus características. Cuando las precipitaciones exceden la evaporación, el exceso de agua es adicionado a la capa subsuperficial del suelo y si esta cantidad supera al contenido de agua a capacidad de campo, el exceso de agua se mueve al horizonte inferior arrastrando una determinada cantidad de solutos. Apto para suelos arenosos. • Modelo determinístico (LEACHM Jemison et al., 1994). Predice el movimiento de NO3- a través de la ecuación de convección-dispersión y a su vez calcula el flujo de agua, flujo de calor, evapotranspiración, volatilización, desnitrificación y absorción de N por el cultivo. No tiene en cuenta el movimiento del agua a través de los macroporos • Hall (1993) desarrolló un modelo para suelos bien estructurados en el cual el agua se divide en tres compartimentos: el agua que se mueve a través de los macroporos, de lento y rápido desplazamiento y el agua inmóvil. La humedad en volumen correspondiente al agua móvil e inmóvil es determinada de la curva característica de humedad. Se ha logrado una adecuada predicción del movimiento de Br- y Cl- en suelos de textura fina Cambio en la distribución de nitratos según el modelo de Burns N-NO3 (kg/ha) PROFUNDIDAD (cm) 0 -50 0 10 20 30 40 50 60 70 -100 -150 -200 -250 INICIAL Lluvia(mm) 50 Lluvia(mm) 100 25
  26. 26. 100 Balcarce Tres Arroyos 80 N (kg ha-1) 60 40 20 0 Costa et al., 2003 0 100 200 Dosis de N (kg ha -1) Evaluación de pérdida de nitrato en monocultivo de maíz en Tres Arroyos • Tres dosis de N: 0, 100 y 200 kg N ha-1 • Cápsulas de porcelana porosa (Lord & Shepherd, 1993) • El volumen de agua drenada se estimó con el modelo LEACHM versión LEACHW (Wagenet & Hutson, 1989) LN = D*C donde LN es el nitrato lavado por debajo de la zona radical, D es el volumen de agua drenada y C es la concentración de nitratos en la solución del suelo. Zamora et al., 2005 26
  27. 27. Precipitaciones mensuales y temperatura media mensual para el período analizado Precipitaciones (mm) E F M A M J J A S O N D Total 2000 151 34 55 240 2001 62 70 111 233 130 68 62 98 80 139 74 35 1162 2002 76 65 79 - 62 1 85 197 60 110 200 33 968 2003 7 51 31 13 53 4 38 35 28 197 80 - 537 1980-1999 90 72 83 80 68 41 38 45 56 73 86 94 826 T media (ºC) 2000 12,7 16,1 20,5 2001 23,2 22,9 18,9 13,4 10,8 8,5 6,3 10,5 10,7 14,8 16,9 20,9 2002 22,6 20,9 17,6 13,6 11,6 6,3 7,2 9,4 11,1 15,5 17,9 21,4 2003 23,7 21,8 20,0 12,8 11,5 9,2 7,0 7,9 12,1 15,1 17,4 1938-1999 22,8 21,8 19,0 14,7 11,2 8,0 7,5 9,0 11,4 14,5 17,8 20,9 160 Drenaje acumulado desde la última 1,0 m. 5 140 Ln concentración de nitratos 120 4 en el agua (mg l-1) medición (mm) 100 3 80 2 60 1 40 20 0 0 -1 23/06/01 24/10/01 21/08/02 21/11/02 19/11/03 29/08/01 23/11/01 15/05/02 17/10/02 12/11/02 22/10/03 Las barras grises representan el drenaje acumulado y los cuadrados, triangulos y circulos corresponden a la concentración de nitratos en la solución del suelo a 1 m de profundidad para las dosis de 0, 100 y 200 kg N ha-1 27
  28. 28. Drenaje estimado a 1 m por el modelo LEACHW para cada campaña y momento de ocurrencia (periodo de cultivo o barbecho). 250 200 Cultivo Barbecho Drenaje (mm) 150 100 50 0 2000/01 2001/02 2002/03 Pérdida de nitrato en monocultivo de maíz en Tres Arroyos 2000/01 2001/02 2002/03 -1 -1 -1 Trat Kg N ha % Kg N ha % Kg N ha % 0N 23,9 - 6,9 - 7,4 - 100 N 67,8 44 20,8 14 30,3 23 200 N 77,1 27 21,7 7,5 41,6 17 160 17% Pérdida por lavado (kg N ha ) -1 27% 120 80 40 0 0N 300 N 600 N Kg N ha-1 38 119 140 Dosis de N (kg ha-1) 28
  29. 29. Lixiviación de nitrato • Estación y clima: Generalmente las pérdidas son bajas en el verano. Lluvias intensas pueden producir lavado debido al flujo por macroporos. Dependerá del momento de aplicación del fertilizante. Lluvias otoñales e invernales pueden lavar el NO3- residual debido a la recarga del perfil y a la baja absorción de NO3-. • Características del suelo: Las pérdidas son mayores en suelos Ar o con mayor potencial de mineralización de N, que en suelos de textura fina o bajos en potencialidad de liberación. • Manejo: Menores pérdidas en ecosistemas naturales (bosques 3-4 kg ha-1 y-1. Los sistemas pastoriles extensivos, principalmente a base de gramíneas, pierden muy poco NO3-. La labranza y la longitud del barbecho aumenta la mineralización y puede incrementar las pérdidas. Riegos adecuados pueden disminuir las pérdidas al aumentar la demanda de nitrato. Riegos excesivos incrementan las pérdidas. • Fertilización; Dosis que excedan los requerimientos incrementan las pérdidas. Momento: aplicaciones en presiembra y única aumenta la pérdida. Tipo de fertilizante: de lenta liberación disminuye la pérdida. Transformaciones de N en el suelo • Mineralización-inmovilización bruta y neta • Factores – Tamaño del sustrato orgánico lábil (No = MO liviana o jóven) – Temperatura del suelo – Humedad del suelo 29
  30. 30. Ciclo Interno del N N Orgánico NH3 NH4+ NO2- NO3- amonificación nitrificación Mineralización Inmovilización Degradación de proteínas y péptidos Proteínas Amino ácido deshidrogenasa Amino ácidos NH3 y oxidasa Péptidos Mineralización - inmovilización Mineralización + 2H2O +O2 + 1/2 O2 R---NH2 OH- + R----OH + NH4+ 4 H+ + energía + NO2- energía + NO3- - 2 H2O -O2 -1/2 O2 Inmovilización Etapa 1 Nitrosomonas NH4+ + 1 ½ O2 NO2- + 2H+ + H2O + 275 kJ energía Amonio Nitrito Etapa 2 Nitrobacter NO2- + ½ O 2 NO3- + 76 kJ energía Nitrito Nitrato 30
  31. 31. FRACCIONAMIENTO FÍSICO DE LA MO Tamizado en seco o en húmedo de muestras de suelo permite separar fracciones dediferente tamaño A.- Fracción humificada, vieja o ligada a la fracción mineral < 0,05 mm C/N 10,7 a 14,8 B.- Fracción joven, más lábil y compuesta residuos en descoposición y algo de MO humificada. De 0,05 a 0,15 mm C/N 12,8 a 21.5 C.- MO de material grueso (MO grosera), proveniente de residuos vegetales. >0,15mm C/N 19,4 a 27,1 La MO grosera es relativamente más lábil, mientras que la asociada a la fracción de menor tamaño (As), es más resistente al ataque microbiano. La MO de tamaño entre 2 y 0,2 mm es definida como MACRO (MOM) La MO de 0,2 a 0,05 es definida como PARTICULADA (POM) FRACCIONAMIENTO BIOLÓGICO Diferentes criterios. Fácilmente disponibles para la degradación Moderadamente disponibles para la degradación Lentamente disponibles para la degradación (recalcitrante) MO activa MO pasiva ETAPAS DE DESCOMPOSICIÓN MICROBIANA DE RESIDUOS ORGANICOS EN EL SUELO M. MINERAL CANTIDAD INICIAL DE RESIDUO 1 ° ETAPA BM CO2 2 ° ETAPA BM CO2 BM CO2 CO2 BM CO2 BM CO2 4 ° Y SUCESIVAS ETAPAS 31
  32. 32. • Relación C/N microbiano promedio = 8/1 • 2/3 del C metabolizado evoluciona como CO2 y 1/3 es asimilado • Relación C/N > 24/1 implica que deberán tomar N del suelo (C les sobra). Si no hay N en el suelo, la descomposición de residuos se frena. MO del suelo en función de temperatura y precipitación 32
  33. 33. Producción de NO3- por incubación de (NH4)2SO4, con contenidos variables de O2 Mineralización–inmovilización en función de la concentración de N en el residuo 33
  34. 34. Tasas de descomposición de varios cultivos de cobertura 34
  35. 35. Mineralización de N • Proporción del N total en el suelo – 1 al 5% del N total • Balance de N para el tratamiento testigo • Modelos de mineralización • Métodos bioquímicos Estimación de la mineralización de N en base a un tratamiento testigo Nmin = Nacumulado + Nfinal - Ninicial 140 0N-LC 120 0N-SD 107 97 * 100 91 N (kg ha-1) 80 74 60 43 42 40 33 25 20 0 Ninorg (ini) Ninorg (fin) Nacum N min Echeverría et al., 2001 35
  36. 36. Modelo para estimar la mineralización de N (Nmin) 300 B past. B agric. 250 TA agric. D agric. 200 NO-3 (mg kg -1) 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 Tie m po (d) Nm = No (1 - e-k35ºC) Nm = N mineralizado al tiempo t (mg N kg-1 suelo) No = N potencialmente mineralizable (mg N kg-1 suelo) a CC K35ºC = constante de mineralización (0,0071 día -1) t = tiempo (días) Efecto de la temperatura sobre la constante de mineralización Nm = No (1 - e-kt) y kt=10 (6,2703-2580/(273 + C)) Nm = N mineralizado al tiempo t (mg N kg-1 suelo) No = N potencialmente mineralizable (mg N kg-1 suelo) kt = constante de mineralización t = tiempo (días) 36
  37. 37. Efecto de la humedad sobre la mineralización de N 120 120 Suelo de Balcarce Suelo de Tres Arroyos 100 100 N mineralizado (mg kg-1) N mineralizado (mg kg-1) 80 80 CC CC 60 60 PMP 40 40 PMP AH AH 20 20 0 0 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 Contenido de agua (%) Contenido de agua (%) Agua útil = CC – PMP Wmax - Wo Corrección por humedad Y = (4,7 + 93 X)/100 100 r2 = 0,88 En donde el contenido relativo de Proporción del N mineralizado y = 93x + 4,7 80 R2 = 0,88 humedad (X) es: n = 157 X = (W - Wo)/(Wmax - Wo) 60 máximo W=humedad del período a evaluar 40 Wo = humedad a PMP -4MPa Wmax= humedad a CC -0,01 Mpa 20 Nm = No (1 - e-kt) . Y 0 Nmin: producción de N en un período de 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 tiempo dado Proporción del rango de agua útil No es el N potencialmnte mineralizable kt es la constante de mineralización afectada por temperatura 37
  38. 38. Valores de No (mg kg-1) y k 35 ºC (d-1) para algunos suelos de la región pampeana Localidad Manejo MO (%) pH (1:2.5) No Kº35 Rafaela Pastura 3.75 6.0 195 0.009 Rafaela Agricultura 2.57 6.4 130 0.010 Paraná Pastura 3.51 6.3 270 0.010 Paraná Agricultura 2.77 6.3 190 0.006 Balcarce Pastura 7.91 6.8 300 0.010 Balcarce Agricultura 5.02 6.0 180 0.006 Anguil Pastura 2.97 5.9 180 0.008 Anguil Agricultura 2.05 6.2 80 0.007 Variables de entrada del modelo No k ºC Wmax = contenido de humedad a límite máximo Wo = contenido de humedad a mínimo Profundidad (cm) y densidad aparente (g/cm3). Promedio de temperatura semanal de suelo W = promedio de humedad semanal de suelo 38
  39. 39. Mineralización de N en cultivos de verano 300 250 No=300 No=180 N mine ralizado (kg/ha) 200 No=120 No=60 150 100 50 0 0 25 50 75 100 Contenido de agua (%) Echeverr ía y Be rgonzi, 1995 Métodos bioquímicos • Utilización de diferentes extractantes que estiman fracciones lábiles de la MO • Aminoazúcar (ISNT) • Incubaciones de corta duración (Nan) 39
  40. 40. Combinación de parámetros geoposicionados ISNT (illinois soil nitrogen test) y ACE (área de cuenca específica) ISNT ACE Relación entre N potencialmente mineralizable (No) y N anaeróbico (Nan) 400 y = 1,37 Nan + 83,17 2 R = 0,65 300 No (mg kg ) -1 200 1994-97 100 0 0 50 100 150 200 -1 Na (mg kg ) Echeverría et al. 2000 40

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