El suelo contiene una proporción relativamente alta de N orgánico (no disponible) y una pequeña proporción de N inorgánico (disponible), como se ilustra en la Figura 3-1.
El N orgánico puede representar del 97 al 98 % del total de N en el suelo. El N inorgánico generalmente representa solo del 2 al 3 %. Por lo tanto, el proceso que convierte las formas orgánicas de N no disponibles a formas disponibles es importante para el crecimiento de las plantas. Este proceso se denomina mineralización y ocurre a medida que los microorganismos del suelo descomponen la materia orgánica para obtener energía. Los microorganismos usan parte de la energía liberada y parte de los nutrientes esenciales contenidos en la materia orgánica. Cuando los organismos han usado todos los nutrientes que necesitan, el exceso (como el N) es liberado al suelo en forma inorgánica para ser utilizado por las plantas.
Figura 3-1. La mayoría del N en el suelo está presente en forma orgánica y no está disponible inmediatamente para ser utilizado por la planta.
El N puede también pasar de una forma inorgánica a una forma orgánica, como lo indica la doble flecha de la Figura 3-1. Este proceso se llama inmovilización y es el reverso de la mineralización. La inmovilización ocurre cuando se incorporan al suelo residuos de cultivos con contenido alto de C y bajo de N. Los microorganismos descomponen vigorosamente la nueva fuente de energía presente en estos residuos, pero al mismo tiempo necesitan N para formar las proteínas de sus cuerpos. Cuando el contenido de N en los residuos es bajo, los microorganismos utilizan el N inorgánico del suelo para satisfacer sus necesidades. De esta forma el N inorgánico del suelo es transformado en N orgánico presente en las proteínas de los microorganismos del suelo. Esta forma de N no es disponible para el crecimiento de las plantas, pero mucho de este N regresa gradualmente a forma disponible a medida que los microorganismos mueren y sus cuerpos se descomponen.
La mineralización y la inmovilización ocurren simultáneamente en el suelo. El cambio de un suelo a dominancia de formas orgánicas o inorgánicas de N está gobernado principalmente por la relación C/N de la materia orgánica que se está descomponiendo. Los materiales con una relación C/N amplia (mayor que 30:1) favorecen la inmovilización.
Los materiales con una relación C/N baja (menos de 20:1)tienden a una más rápida mineralización. Las relaciones C/N entre 20 y 30:1 favorecen los dos procesos por igual. La Tabla 3-5, presenta la relación C/N de varios materiales orgánicos.
Cuando en un suelo la inmovilización excede la mineralización, prácticamente no existe N disponible para el cultivo a no ser que se haya aplicado fertilizante nitrogenado en una banda cerca de las raíces. Esta fase se denomina período de depresión de nitrato y es una época crítica para los cultivos. El tiempo de duración de este período depende de tres factores: 1) la relación C/N de los materiales en des- composición, 2) la calidad de los residuos de cultivo que se han aplicado al suelo, y 3) las condiciones ambientales en el suelo. El añadir más residuos generalmente alarga el periodo. El suministrar la canti- dad adecuada de N generalmente acorta el periodo. Para eliminar o minimizar el problema, se deben in- corporar los residuos con suficiente anticipación a la siembra para así permitir una adecuada descompo- sición.
Tabla 3-5. Relación carbono — nitrógeno (C/N) de varios materiales orgánicos.
Material Relación C/N
Suelo superficial sin alterar 10:1
Alfalfa 13:1
Estiércol vacuno descompuesto 20:1
Residuos de maíz 60:1
Paja de cereales de granos pequeños 80:1 Carbón mineral 124:1 Madera de roble 200:1 Arbol de pino 1000:1
NITRIFICACION Y DENITRIFICACION
El primer producto resultante de la descomposición de la materia orgánica (mineralización) es el NH+4, proveniente de la descomposición de proteínas, aminoácidos y otros compuestos. La conversión de substancias más complejas a NH+4 se denomina amonificación. En condiciones favorables para el crecimiento de la planta, la mayor parte del NH+4 en el suelo se convierte en NO-3 por medio de las bacterias nitrificantes. Este proceso se denomina nitrificación (Figura 3-2). La nitrificación es importante por varias razones:
Figura 3-2 El amonio reacciona con el oxígeno, en presencia de las bacterias nitrificantes, para producir Nitrato. Esta reacción también libera hidrógeno, lo que incrementa la acidez del suelo.
• El NO-3 es inmediatamente disponible para uso de las plantas y microorganismos del suelo. En con- diciones de buena aireación los organismos también usan NH+4
• El NO-3; puede perderse por denitrificación, proceso mediante el cual NO3- se reduce a formas gaseosas como el óxido nitroso (N2O) o N2 que se pierden a la atmósfera.
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El NO-3, es altamente móvil y se mueve libremente con el agua del suelo. Mucho del NO-3 puede escurrirse por el perfil del suelo.., esto sucede más en los suelos arenosos profundos que en los suelos de textura fina con un drenaje moderado. El manejo apropiado del N puede controlar la lixiviación a mantos freáticos e incrementar la productividad.
La Tabla 3-6, demuestra que la práctica de fraccionar la dosis de N en tres aplicaciones incrementa el rendimiento relativo en un 31%. Esto significa que menos N permanece en el suelo, sujeto a lixiviación, después de la cosecha.
La denitrificación ocurre generalmente en suelos con contenido alto de materia orgánica y en condiciones de encharcamiento por períodos extensos (ausencia de 02). El proceso se acentúa a medida que aumenta la temperatura. A continuación se describen las condiciones de suelo que tienen mayor influencia en la nitrificación y denitrificación.
• pH del suelo — La Tasa de nitrificación es generalmente baja en suelos ácidos. Ocurre en un rango de pH de 4.5 — 10.0, pero las condiciones óptimas ocurren alrededor de pH de 8.5. El encalar suelos ácidos beneficia a las bacterias nitrificantes.
• Humedad — Las bacterias nitrificantes se mantienen activas aun en condiciones muy secas, pero pasan a ser inactivas en suelos encharcados. Los suelos que tienen humedad suficiente para el crecimiento de los cultivos tienen suficiente humedad para que la nitrificación sea normal. Los suelos saturados con agua no contienen suficiente 02 para uso de las bacterias nitrificantes. Como resultado, se produce muy poco NO-3. La exclusión del 02 del suelo promueve el proceso de denitrificación. Esto puede reducir drásticamente la disponibilidad de N.
• Temperatura — La nitrificación empieza lentamente . . . justo a temperaturas sobre el punto de
congelamiento, y continua incrementándose a medida que se incrementa la temperatura del suelo, hasta llegar a temperaturas de alrededor de 30oC. La tasa de nitrificación se reduce a temperaturas mayores de 30oC grados centígrados. Las reacciones de denitrificación también se incrementan con el incremento de la temperatura del suelo.
• Aireación — La nitrificación requiere 02. Los suelos bien aireados, de textura media a gruesa, tie-
nen un alto contenido de 02 y soportan una rápida nitrificación debido al buen drenaje y al intercambio de aire entre el suelo y la atmósfera.
• Residuos de cultivos — La denitrificación ocurre a medida que las bacterias del suelo oxidan los
residuos orgánicos. Cantidades altas de residuos, combinadas con bajos suministros de 02 en el suelo, aceleran las reacciones de denitrificación y la pérdida de N.
Tabla 3-6. Efecto del fraccionamiento de la aplicación de N en el rendimiento relativo de maíz y en el contenido de proteína.
Cantidad Producció n
De N kg/ha Relativa % Proteína %
0 39 8.31
120 69 8.44