El nitrógeno (N) es considerado por muchos como “el jugador más valioso del equipo” en lo que se refiere a la producción de cultivos. Es esencial para conseguir cultivos de alto rendimiento, y al ser uno de los principales jugadores del equipo, es más necesario en las etapas clave de crecimiento como la germinación, crecimiento vegetativo y las fases reproductivas. El nitrógeno es el combustible para el crecimiento de la planta, mejora el desarrollo de las hojas, y soporta en la formación de frutas y semillas. Es un componente crucial de aminoácidos, proteínas, clorofila, y ácidos nucléicos; todos ellos necesarios para múltiples procesos de las plantas. El N influye directamente en el rendimiento de los cultivos al mejorar la acumulación de biomasa y el crecimiento reproductivo, además de minimizar el impacto de los estresores ambientales. Es particularmente importante durante las etapas clave de crecimiento como por ejemplo el establecimiento de la planta, la floración, y el desarrollo de frutas y semillas.
Sin embargo, a pesar de su abundancia en la atmósfera en forma de N2, las plantas no pueden asimilar el nitrógeno directamente en esta forma. La asimilación del nitrógeno por las plantas es de lo más importante para las plantas, solo el agua le adelanta en la escala de prioridades nutricionales de los vegetales. Por eso mismo, los compuestos nitrogenados son el componente principal de los fertilizantes convencionales. El N es asimilado por la planta en forma de nitratos y amonio procedentes de la actividad biológica de los seres vivos.
Formas de Asimilación del Nitrógeno por las Plantas
Las raíces de las plantas toman el nitrógeno del suelo en forma de nitrato (NO3-) o amonio (NH4+). En la mayoría de los suelos la acción de bacterias nitrificantes hace que los cultivos absorban en su mayoría N-NO3-. En otras situaciones especiales del suelo, como condiciones anaeróbicas, las plantas pueden absorber relativamente más NH4+ que NO3-. De igual manera puede suceder inmediatamente después de una aplicación de fertilizantes amoniacales o en etapas de crecimiento temprano, cuando las temperaturas son aún bajas para que se produzca una rápida nitrificación.
Preferencia de las Plantas por las Formas de Nitrógeno
La preferencia de las plantas por NH4+ o NO3-, cuando ambas formas están presentes, depende fundamentalmente de la especie cultivada. Los cereales absorben indistintamente cualquier forma de N, mientras que las solanáceas como tomate se ven favorecidas por una relación NO3-/ NH4+ más alta. El arroz es un caso típico de adaptación por el NH4+. Existen trabajos que indican que algunos cultivos crecen mejor si se les suministra una mezcla de NH4+ y NO3-.
Mecanismos de Absorción y Costo Energético
Los NO3- se absorben de manera activa, es decir, con gasto de energía. Enzimas especiales catalizan el pasaje de los iones NO3- a través de las membranas celulares, sobre todo a nivel de los pelos radiculares. Como ya se indicó, los NO3- se absorben en menor proporción cuando las temperaturas son bajas. La asimilación de NO3- se realiza a través de una serie de etapas. Primero, el NO3- se reduce a NO2- por acción enzimática y de la presencia de fotosintatos. Luego, ese NO2- se reduce a NH3, por la acción de la nitrito reductasa.
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La absorción de NH4+ se cumple a través de un proceso activo y otro pasivo. En experimentos donde se han utilizado inhibidores metabólicos, se ha demostrado que inhibiendo la liberación de energía respiratoria la absorción de NH4+ se reduce a la mitad, pero ésta no se inhibe completamente, como sucede con la absorción de NO3-. El NH4+ incrementa su absorción a valores de pH cercanos a 8. A pesar de que el NH4+ puede ser absorbido pasivamente, su tasa de absorción depende más que la del NO3- del suministro de energía.
Esto se debe a que una vez que es absorbido, el NH4+ debe ser incorporado inmediatamente a los esqueletos carbonados. Si no existen carbohidratos disponibles para este proceso, el NH4+ puede acumularse a niveles tóxicos dentro de la raíz. Una vez absorbido, el NH4+ no requiere ser reducido, por lo que con relación al NO3- existiría un ahorro de energía por parte de la planta. Sin embargo, en algunas situaciones este costo energético podría no ser importante. Cuando el NO3- es reducido en la hoja, la energía que se utiliza para el proceso de reducción proviene directamente de la energía solar, y no supone utilización de carbohidratos como fuente de energía.
Consecuencias de la Deficiencia de Nitrógeno
Cuando las plantas no reciben el suplemento adecuado, pueden presentar deficiencia de nitrógeno. La calidad y el rendimiento son los más afectados, básicamente porque la deficiencia de N afecta el crecimiento de las plantas, su desarrollo y la productividad general del cultivo. Las plantas con deficiencia de N también se vuelven más vulnerables a estrés ambiental, como es la sequía, el calor y las plagas.
Síntomas de Deficiencia de Nitrógeno
Los síntomas de la deficiencia de nitrógeno en plantas incluyen el amarillamiento de las hojas más viejas, crecimiento atrofiado, hojas más chicas, floración y formación de frutas retrasada, tallos delgados, y amarillamiento de la planta en general. Los síntomas pueden variar dependiendo de la especie, edad, severidad y duración de la deficiencia de N. Para mantener un crecimiento y productividad óptimos, es importante monitorear de cerca los cultivos y aplicar prácticas adecuadas de gestión de nitrógeno.
- Amarillamiento de las hojas más viejas (Clorosis): Uno de los síntomas más comunes es el amarillamiento de las hojas más viejas, generalmente empezando por las hojas de abajo y progresando hacia arriba. Este amarillamiento empieza por lo general en la punta y las orillas de las hojas, creando un patrón en forma de V.
- Crecimiento atrofiado y hojas más chicas: Las plantas con deficiencia de N tienen un menor crecimiento en general, Incluyendo tallos más cortos y hojas más chicas y pálidas. Esto puede resultar en una apariencia como de arbusto. El cambio en la coloración de las hojas resulta por una síntesis insuficiente de clorofila, la cual requiere N. En casos severos, las plantas con deficiencia de nitrógeno pueden perder las hojas prematuramente.
- Floración y formación de fruta retrasados: La deficiencia de N puede retrasar la floración, el establecimiento de frutas, y el llenado de grano de los cultivos, reduciendo su rendimiento y ocasionando cosechas de baja calidad.
- Tallos delgados y débiles: En casos severos, los tallos de las plantas afectadas se pueden volver delgados y débiles, haciéndolos más susceptibles a romperse o dañarse.
- Amarillamiento general de la planta: Al verse más afectada, toda la planta puede tener una apariencia verde pálida o amarillenta.
Impacto de la Deficiencia de Nitrógeno
Las plantas debilitadas no pueden defenderse adecuadamente de los patógenos y se vuelven más susceptibles a sufrir enfermedades.
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- Crecimiento y rendimiento reducidos: Las deficiencias nutrimentales afectan directamente al crecimiento de la planta al limitar el acceso a nutrientes esenciales que son necesarios para sus procesos celulares incluyendo la fotosíntesis, respiración, y la división celular. Esto puede resultar en un crecimiento atrofiado y rendimiento reducido.
- Producto de baja calidad: La deficiencia de N reduce la calidad del producto al comprometer sus valores nutricionales, sabor, apariencia y durabilidad. Por ejemplo, la deficiencia de N puede reducir el contenido de proteína de granos.
- Maduración retrasada: La deficiencia de N puede retrasar la maduración, afectando el momento de floración, establecimiento de fruta o llenado de grano. Este retraso puede afectar el potencial de rendimiento u ocasionar que los cultivos tengan que enfrentar condiciones ambientales adversas durante las etapas de crecimiento más sensibles.
- Pobre absorción de nutrientes y metabolismo: La deficiencia de N puede romper el equilibrio de otros nutrientes dentro de la planta como el fósforo, potasio y los micronutrientes, esto va a afectar aún más la productividad y el rendimiento del cultivo.
- Pérdidas económicas: Los rendimientos reducidos y la baja calidad que resultan de la deficiencia de nitrógeno pueden ocasionar pérdidas económicas, afectando la rentabilidad y la sustentabilidad de la operación agrícola.
Factores que Provocan la Deficiencia y Pérdidas de Nitrógeno
La deficiencia de nitrógeno (N) es más común de lo que se pudiera pensar en la agricultura comercial. Puede ocurrir por diferentes razones como la fertilidad del suelo, la demanda de nutrientes del cultivo, las condiciones ambientales y las prácticas agrícolas:
- Fertilidad del suelo: La baja fertilidad del suelo y poca materia orgánica pueden reducir la disponibilidad de nitrógeno.
- Demanda de nutrientes del cultivo: Cultivos muy demandantes, como el maíz y el trigo, requieren mucho N, haciéndolos susceptibles a deficiencias si no se les maneja adecuadamente.
- Condiciones ambientales: El exceso de lluvia puede ocasionar lixiviación, aumentando la posibilidad de enfrentar deficiencias.
- Fertilización inadecuada: La aplicación inadecuada de fertilizantes nitrogenados puede resultar en un suplemento insuficiente de nitrógeno para los cultivos.
- Prácticas de rotación de cultivos: Las prácticas de rotación de cultivos inconsistentes podrían ser insuficientes para recuperar el nitrógeno del suelo, especialmente si no se incluye legumbres con la capacidad de fijar nitrógeno.
Movilidad y Pérdidas de Nitrógeno
El nitrógeno es un elemento muy móvil y se puede perder por varias vías. Las pérdidas en el aire de denominan volatilizaciones y las pérdidas en los planos horizontes más profundos del suelo y en las aguas subterráneas, lixiviación. Ambas vías causan pérdidas económicas y, además, problemas medioambientales. En las pérdidas de nitrógeno influyen la forma del nitrógeno (nitrato, amonio o urea), así como las propiedades del suelo (pH, textura, temperatura, humedad, capacidad de intercambio catiónico, materia orgánica) y la gestión de la fertilización (momento y dosis).
Volatilización del Amoniaco
La volatilización del amoniaco es el proceso mediante el que el NH4 adopta su forma gaseosa, NH3, y se libera a la atmósfera. Se produce en la superficie del suelo a partir del amoniaco, urea o efluentes de ganado. La pérdida de nitrógeno a través de la volatilización de amoniaco está estrechamente relacionada con las condiciones del suelo (pH, capacidad de intercambio, porosidad, contenido de agua, etc.) y las condiciones climáticas locales (precipitación, temperatura, velocidad del viento, humedad de la atmósfera, etc.). La composición química del fertilizante mineral (urea y amoniaco) y su forma (líquida o sólida) son parámetros importantes que determinan la volatilización del amoniaco.
- Cantidad de amoniaco (NH4) en el suelo.
- Presencia de NH4 en la superficie del suelo.
- La transferencia de amoniaco a capas más profundas del suelo reduce la volatilización (por ejemplo, incorporación de fertilizante al suelo).
- Propiedades físicas y químicas del suelo como el pH, la temperatura y la capacidad de intercambio catiónico (CIC).
- La hidrólisis de la urea aumenta temporalmente el pH del suelo y, por tanto, la volatilización del amoniaco.
- La volatilización puede afectar a todos los fertilizantes que contienen urea y amoniaco. La solución de nitrato amónico de urea (UAN) y urea es muy sensible a la volatilización del amoniaco. Esto se debe a que la hidrólisis de la urea al amonio provoca un aumento temporal del pH del suelo y, por tanto, unas elevadas pérdidas de NH3 incluso en suelos ácidos.
La volatilización del amoniaco afecta negativamente al medio ambiente y a la eficiencia de los fertilizantes utilizados. Por lo tanto, es importante seleccionar la forma correcta de nitrógeno.
Impacto Medioambiental del Nitrógeno
Para asegurar el aporte necesario de nitrógeno, los fertilizantes químicos tradicionales utilizan sales de nitrato para alimentar a la planta. Sin embargo, al aportar tantas sales nitrogenadas al suelo, los mismos microorganismos que transforman este elemento, junto a otros, convierten parte del N en otras sales que no son asimilables por el cultivo, lo que se denomina mineralización o inmovilización.
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Los vegetales absorben solo los nutrientes disponibles en un área concreta alrededor de sus raíces. Además, necesitan de microorganismos especializados que le ayudan a asimilar estos nutrientes. Si estos no están presentes en el suelo, un cultivo no aprovecha adecuadamente la fertilización, lo que impulsa que vuelva a abonarse, contaminando aún más por una práctica poco eficiente. Esto empeora la calidad del suelo y, con ella, la calidad de los cultivos. Un suelo saturado de nitrógeno provoca el crecimiento de otras plantas mejor adaptadas, como son las malas hierbas, con más capacidad de dispersión, o el secuestro de otros nutrientes. Esto provoca un crecimiento mediocre y un suelo insalubre para la planta, a la larga.
Por otro lado, las sales nitrogenadas pueden ser arrastradas a los acuíferos y contaminar las aguas. Estas pueden sufrir una eutrofización (el crecimiento excesivo de organismos) que maten a otros habitantes del acuífero, así como contaminar corrientes y otras masas de agua, generando un importante impacto en el medioambiente.
En España, el consumo de fertilizantes convencionales nitrogenados supera el millón de toneladas métricas. En 2015, la FAO ya advertía que pronto se alcanzarían más de 200 millones de toneladas a nivel mundial. Y con este aviso, también se lanzaba el siguiente mensaje: “de un uso correcto del nitrógeno en la fertilización dependen la salud de las personas y de los suelos que cultivamos”.
El Papel Crucial de los Microorganismos y la Fertilización Biológica
Existen unas bacterias que se encargan de fijar, es decir, convertir el N2 atmosférico en amonio que es asimilado directamente por la planta. Este proceso es complejo, por supuesto, y su eficiencia depende mucho de los microorganismos que residen en el suelo y cómo se asocian con el vegetal.
Para asegurar un aporte adecuado de nitrógeno que vele por la correcta nutrición vegetal y una producción rentable sin contaminar el suelo hace falta afrontar la necesidad mediante la biotecnología. Llevamos años utilizando fertilizantes convencionales, y solo tras un aumento masivo de la producción, el mundo de la agricultura se ha dado cuenta de que necesitamos un cambio de paradigma que vele por la salud tanto humana como la del medio ambiente. Llegados a este punto se pone de manifiesto que en el modelo de fertilización convencional falta una pieza clave: la fertilización nitrogenada biológica. Al papel de los microorganismos en la asimilación del nitrógeno. No es que no se conociese anteriormente, sino que su peso ha crecido de forma exponencial en los últimos años. Gran parte de esto se debe al conocimiento adquirido con el avance de la biotecnología. Gracias a esta disciplina, a día de hoy se tienen mucho más claras las relaciones entre las bacterias de los suelos y la nutrición vegetal.
A la biotecnología también le debemos la mejora de estos microorganismos y su inclusión en productos fertilizantes. Gracias a la selección biotecnológica, productos como Bulhnova, un potente biofertilizante, permite que una serie de cepas de microorganismos especialmente escogidas alimente a la planta de forma biológica. Estas proporcionan a la planta el N que necesitan, y ayudan a movilizar y asimilar el P y el K (las sales de fosfato y potasio) de los suelos por la acción de los mismos microorganismos, sin necesidad de un aporte extraordinario, lo que impide la contaminación por excesos. Cómo son organismos con miles de años de coevolución (evolución en connivencia con las plantas), son extremadamente eficientes a la hora de alimentar al cultivo. Los estudios de campo con varios cultivos han demostrado que la fertilización nitrogenada biológica proporcionada por Bulhnova, puede sustituir parcial o completamente a la química convencional, manteniendo la producción. Añadido a eso, elimina la potencial contaminación producida por el exceso de nitratos y ayuda a la movilización de otras sales contaminantes.
Gestión Eficiente del Nitrógeno
Se puede aumentar la eficiencia en el uso de nitrógeno (NUE) utilizando la combinación adecuada de productos y nutrientes, fertilizando en el momento adecuado y evitando pérdidas de nutrientes. Para que la nutrición de las plantas sea efectiva, los nutrientes deben estar disponibles cuando la demanda del cultivo es alta. Hacer coincidir la aplicación de fertilizantes con las necesidades de la planta es un factor clave en la mejora de la eficiencia de la fertilización. Al hacer coincidir la disponibilidad de nitrógeno con las necesidades actuales de la planta y el suministro real de nutrientes del suelo, se maximiza el rendimiento, se minimiza el impacto ambiental y se optimizan los beneficios.
La fertilización adaptada logra un equilibrio entre la demanda de nitrógeno del cultivo, por un lado, y el suministro de nitrógeno del suelo, por el otro. La fertilización con nitrógeno es necesaria cuando la oferta del suelo no satisface la demanda del cultivo. Para reducir la fijación del fosfato, la lixiviación del nitrógeno, azufre y potasio, es crucial que los nutrientes se apliquen justo cuando se necesitan.
Las aplicaciones divididas de nitrógeno son la mejor práctica agrícola en la mayoría de las condiciones. Después de un largo invierno frío y húmedo, la disponibilidad de nutrientes en el suelo es baja, mientras que las necesidades de los cultivos son elevadas. La fertilización es crucial, porque el suelo solo puede proporcionar una cantidad limitada de nutrientes cuando la mineralización de la materia orgánica es lenta a bajas temperaturas. Durante el alargamiento del tallo, el trigo absorbe 1 kg de P2O5 por hectárea al día y más de 1,5 kg de N por hectárea al día. La fertilización NPK al inicio del período de crecimiento permite un rápido desarrollo vegetativo, para garantizar rendimiento y calidad.
Aplicar la dosis correcta es esencial para ser eficiente. Nuestras herramientas de servicio digitales le ayudarán a calcular la dosis correcta, maximizando su eficiencia económica. NutriGuide® calcula la demanda de nutrientes de los cultivos e identifica los productos fertilizantes más adecuados. NutriGuide® también puede utilizarse para encontrar los mejores productos para toda una rotación de cultivos y equilibra la fertilización con fósforo y potasio con la absorción de los rendimientos. N-Pilot® evalúa el requisito real de fertilización con nitrógeno en función de la absorción del nitrógeno en el campo. Tal evaluación en el campo ajusta la fertilización N a las necesidades reales. Una aplicación integrada y optimizada de nutrientes considera los nutrientes del suelo, la materia orgánica, la fijación biológica de nitrógeno y los residuos de los cultivos.
Los fertilizantes que contienen nitrato como los de LAT Nitrogen son más eficaces. LAT Nitrogen ofrece fertilizantes con una liberación predecible de nitrógeno disponible para la planta, lo que facilita un uso eficiente. Además, LAT Nitrogen desarrolló y distribuye la herramienta de gestión de nitrógeno N-Pilot® que ayuda a los agricultores a evaluar la demanda de nitrógeno de los cultivos para ajustar la fertilización correspondientemente. Los fertilizantes a base de nitrato y la herramienta N-Pilot® son nuestras soluciones para garantizar su éxito.
La gestión de la deficiencia de nitrógeno (N) en cultivos es esencial para promover el crecimiento óptimo y la sustentabilidad. Hay que empezar por realizar análisis de suelo periódicos para conocer los niveles de nitrógeno y otros factores, como el pH, que van a determinar la selección del fertilizante adecuado. Si se identifica una deficiencia de N, es crucial confirmar el diagnóstico por medio de análisis para tener claro su severidad. Para remediar la situación, los agricultores generalmente eligen fertilizantes ricos en nitrógeno como la urea o el nitrato de amonio. Para cultivos irrigados, usar soluciones de fertirrigación, como Agrolution 30-10-10+ME, permite la aplicación de nitrógeno directamente a través del sistema de riego asegurando una absorción eficiente y evitando el escurrimiento. Otra opción, aunque menos común, es la aplicación foliar, la cual puede servir como una estrategia suplementaria para enfrentar deficiencias de nitrógeno agudas o proporcionar un rápido alivio a plantas que empiezan a exhibir síntomas de deficiencia.
Lo mejor es prevenir la deficiencia de nitrógeno (N), esto se hace por medio de la implementación de técnicas de agricultura de precisión como las tasas variables o aplicaciones divididas de acuerdo a mapas de terreno o el uso de sensores. Esto permite una aplicación precisa de N en donde más se le necesita, reduciendo el desperdicio y el impacto ambiental. También se recomienda el uso de fertilizantes de liberación controlada, como Agrocote®, los cuales liberan N de manera gradual alineándose con las etapas del cultivo. La fertirrigación -llevando nutrientes directamente a la zona de la raíz por medio del agua de riego- mejora la absorción de nutrientes y evita el escurrimiento.