Procesos de Suelo: DESNITRIFICACIÓNarticulos

Equipo del Proyecto Fertilizar - INTA Pergamino

El fertilizante nitrogenado aplicado no es aprovechado en su totalidad por el cultivo. Existen mecanismos de pérdida de nitrógeno (N) del sistema suelo-planta que es necesario conocer

para minimizar su incidencia. En este informe, se analiza y describe cuáles son las causas que determinan el proceso de desnitrificación del nitrógeno molecular (N2) y qué prácticas permiten

mejorar el aprovechamiento del N agregado.

El nitrógeno de la solución edáfica está sometido a una serie de procesos. Parte de ese N es consumido por el cultivo, mientras que otra parte sufre una serie de procesos de pérdida fuera del sistema suelo-planta. En agroecositemas sin erosión, estos mecanismos son la lixiviación de nitratos, la volatilización del amoníaco y la desnitrificación del N2. La magnitud de cada una de estas pérdidas dependerá de las condiciones ambientales y del manejo que se realice del cultivo. El ambiente (suelo, clima, etc. ) es poco modificable, pero el manejo del cultivo, en especial de los nutrientes agregados, puede ser optimizado con el fin de maximizar el aprovechamiento de los mismos.

Qué es la desnitrificación del N2

La desnitrificación (o denitrificación) es un proceso de reducción bioquímico mediante el cual el N de los nitratos (NO3) es devuelto a la atmósfera como óxido de nitrógeno (N2O) o como N molecular (N2). El proceso es mediado por una serie de bacterias de suelo (del género Bacillus y Pseudomonas). Las bacterias toman las moléculas de nitratos como aceptores de electrones para su propia respiración reemplazando al oxígeno. Algunas de estas bacterias son anaeróbicas obligadas, es decir, proliferan solo en ausencia de oxígeno, mientras que otras, la mayoría, son facultativas, es decir, respiran oxígeno en cuanto hay: cuando éste se acaba, eligen del menú aquellos compuestos oxidados que sirvan como aceptores de electrones, por ejemplo los nitratos y los reducen. Una vez que estos desaparecen o se consumen totalmente, las bacterias buscarán otros compuestos cómo los óxidos de hierro y de manganeso que los suceden en la serie de potencial oxido-reducción, para continuar el proceso. Por esta razón, situaciones de anegamiento generan condiciones de déficit de oxígeno, promoviendo entre otros procesos, la actividad bacteriana de desnitrificación. La reacción química involucrada es:

Desde un punto de vista ambiental, es deseable que se libere N2 ya que se reiniciaría el ciclo del N en el agroecosistema. Sin embargo, muchas veces se liberan óxidos de N, que promueven el deterioro ambiental.

¿Cuáles son los factores predisponentes para que ocurra desnitrificación?

Los factores que inciden directamente en las cantidades de N perdidas por este proceso son:

• Disponibilidad de nitratos: Es obviamente lo principal: a mayor contenido de nitratos en el suelo, la magnitud de la pérdida aumenta. Suelos de mayor fertilidad o fertilizados previamente a la existencia de condiciones predisponentes promueven el proceso.

• Contenido hídrico del suelo: O lo que es lo mismo el contenido de oxígeno, recordar que los poros del suelo, pueden tener aire cuando el suelo esta seco, o agua, cuando esta saturado. Es el principal factor influyente ya que regula las condiciones de óxido-reducción en el suelo. Con elevados contenidos hídricos mayores al 70-80% del agua útil durante períodos prolongados son predisponentes a la ocurrencia de desnitrificación.

• Contenido de materia orgánica: Está relacionado a la población bacteriana del suelo, y el que le prevé a las bacterias de la energía (compuestos de carbono) para

su supervivencia. La mayor fertilidad por contenido de M.O. es una condición predisponente. Asimismo, una vez que por lixiviación, los nitratos se desplazan a capas más profundas del suelo, con menor contenido de M.O. el proceso se hace mas lento por ausencia de bacterias y de energía.

• Temperatura: todo proceso biológico está promovido por la temperatura. Por ende, son esperables mayores pérdidas en primavera-verano que en otoño invierno.

• Textura del suelo: suelos arcillosos poseen mayores pérdidas desnitrificación que los arenosos, ya que en los primeros, tanto la actividad biológica como la fertilidad química del suelo suelen ser mayor. En general, suelos más arcillosos poseen mayores niveles de materia orgánica y por ende mayor actividad microbiana (más sustratos carbonados)

• pH: una reacción del suelo neutra o ligeramente alcalina, promueven la desnitrificación por le efecto sobre la actividad biológica bacteriana del suelo.

¿Cómo afecta el sistema de labranza, dosis y oportunidad de fertilización ?

Los sistemas de labranza afectan la dinámica del agua y de los nutrientes y por ende modifican el proceso de desnitrificación. Estudios recientes efectuados en la zona del sudeste bonaerense reportaron que tanto para trigo como para maíz, las pérdidas de N vía desnitrificación son mayores al comienzo del ciclo del cultivo. Esto se debe a que la siembra directa incrementa el contenido de agua útil al comienzo del ciclo de los cultivos, que en combinación con mayores niveles de nitratos iniciales, determinan un aumento en la cantidad de N que se pierde por desnitrificación. A medida que el cultivo se desarrolla, consume más agua y por ende se va reduciendo la probabilidad que se presenten eventos de anegamiento. Asimismo, la disponibilidad de nitratos también se va reduciendo progresivamente a mediada que el cultivo evoluciona.

¿La desnitrificación posee implicancias ambientales?

Si bien el N desnitrificado representa una pérdida económica ya que se escapan elementos esenciales que podrían ser transformados en rendimiento, también determina un daño ambiental, que no suele ser cuantificado. Cuando el proceso de desnitrificación es incompleto (lo mas frecuente), es decir se liberan óxidos de nitrógeno (N2O), se provoca un daño ambiental ya que estos óxidos poseen entre 200 y 300 veces más capacidad de retener la radiación térmica que el CO2 y se lo considera un agente desestabilizante de la capa de ozono.

¿Qué hacer para minimizar la perdida de N por desnitrificación en trigo y maíz?

La mejor forma de minimizar la magnitud de la pérdida de N a través de la desnitrificación es mediante una adecuada planificación de la fertilización. En planteos de labranza convencional, las pérdidas por desnitrificación suelen ser muy escasas en suelos agrícolas. En planteos de labranza conservacionista, en donde como se mencionó previamente, la incidencia del proceso es menor en estados más avanzados del ciclo, se recomienda, o

bien una fertilización nitrogenada a fin de macollaje en trigo o en V6 en maíz, o bien una aplicación fraccionada entre los dos momentos mencionados.

La dosis de fertilizante agregada debe ser aquella que el cultivo requiera para un rendimiento objetivo realista. Excesos de fertilización nitrogenada generan una pérdida de dinero (por el fertilizante no transformado en grano) y al mismo tiempo constituyen un riego ambiental, por el peligro potencial de que los nitratos provenientes del fertilizante se laven (contaminando napas y otros cuerpos de agua), se desnitrifiquen o volatilicen (con el consiguiente contaminación de la atmósfera).