lunes, 7 de marzo de 2022

Fertilizantes fosfatados (I)

 Es muy frecuente que el contenido de P en suelos vírgenes sea relativamente bajo, lo cual obedece a la pobreza de los materiales originarios de dichos suelos en este elemento. Eso deriva de la pobreza en fósforo de las rocas de la corteza terrestre, cuyo contenido se estima en promedio entre 0,2 y 0,3% de P2O5. Esta situación obliga, a que en la mayoría de los suelos que se vayan a dedicar a la producción agrícola y se esperen rendimientos altos de los cultivos, se tenga que aplicar fertilizantes fosfatados para asegurar una buena suplencia de fósforo para las plantas.

 

En contraste con los suelos vírgenes, en los suelos cultivados y fertilizados, el contenido de P aprovechable para las plantas se va incrementando progresivamente, especialmente en los horizontes superficiales del perfil, debido a tres factores fundamentales: primero, a que ocurren pocas pérdidas por lavado o percolación profunda; segundo,  las cantidades que remueven los cultivos son relativamente bajas y por último, este elemento tiene poca movilidad en los suelos. En este caso, se manifiesta el fenómeno de fijación de P, que no es más que la disminución de la solubilidad del P en los compuestos fosfatados del suelo o de los fertilizantes aplicados, y por lo tanto, a medida que aplicamos más y más fertilizantes fosfatados solubles, poco a poco se va disminuyendo la capacidad de fijación de P por los suelos y se van elevando los niveles de P disponible para las plantas. De esta manera, cada vez que iniciamos un nuevo ciclo de siembra en un mismo suelo, se necesita aplicar cantidades menores de fertilizantes fosfatados. Afortunadamente, hoy en día hay una industria de fertilizantes que es capaz de atender gran parte de las necesidades mundiales de fosfatos para la agricultura.

 

El desarrollo de la industria de fertilizantes fosfatados comenzó por el año 1840, cuando Liebig demostró que el valor fertilizante de los huesos molidos se incrementaba cuando eran tratados con ácido sulfúrico. Rápidamente, en 1842, John Lawes en Inglaterra comenzó la producción comercial de superfosfato tratando roca fosfórica con ácido sulfúrico, patentando el proceso que dio origen a la industria mundial de abonos fosfatados.

 

La solubilidad del fósforo en los diferentes fertilizantes es variable, aceptándose para control de calidad, métodos químicos que determinan P soluble en agua, P aprovechable y P total. El P soluble en agua más el P soluble en citrato de amonio normal y neutro, constituye el P aprovechable de los fertilizantes, el cual se expresa por convenio internacional como porcentaje de P2O5 (% de P2O5). Es decir, cada vez que se identifica el contenido de fósforo de un fertilizante se expresa como P2O5 y para transformarlo en fósforo puro o % de P, el valor de P2O5 se debe dividir entre el factor 2,29. Este factor se deriva de la relación de los pesos de las moléculas P2O5/P2, o sea:

 

Peso de la molécula P2O5 = 62 + (16 x 5) = 142

Peso atómico del P = 31. Luego P2 = 31 x 2 = 62

                      142/62 = 2,29

 

Por lo tanto, si un fertilizante tiene expresado su contenido de fósforo en 25%, el contenido real de P será 25/2,29 = 10,92 % de P.

 

jueves, 3 de marzo de 2022

El níquel (Ni), ese nuevo nutriente esencial para las plantas

 

Siempre que se habla de fertilidad de suelos, fertilización de cultivos o nutrición vegetal, aparecen como protagonistas los nutrientes esenciales para las plantas. Estos elementos son esenciales porque cumplen con algunos criterios establecidos para tal fin, y de acuerdo a las cantidades que son requeridos por las plantas se han agrupado en macronutrientes y micronutrientes. Los macronutrientes los requieren las plantas en cantidades relativamente altas (decenas y centenas de kg/ha), mientras que los micronutrientes los requieren en cantidades relativamente bajas (decenas y centenas de gramos/ha).

 

Los macronutrientes son C-O-H, que son suplidos por el aire y el agua. N-P-K-Ca-Mg-S suplidos por la descomposición de los minerales del suelo, con excepción del nitrógeno que llega al suelo proveniente del aire. Los micronutrientes, también provenientes de la descomposición de los minerales del suelo, son Fe-Mn-Zn-Cu-B-Cl-Mo y ahora níquel (Ni).

 

Por lo relativamente novedoso del níquel como nutriente esencial, se debe ilustrar un poco su importancia en la nutrición vegetal. Diversas experiencias desde los años setenta del siglo pasado (Brown et al, 1987; Dixon et al, 1975; Wood et al, 2006), han permitido demostrar que el níquel cumple con el criterio de esencialidad propuesto por Arnon y Stout (1939) y con el criterio directo de esencialidad, al formar parte de la ureasa que es una metaloenzima ubicua indispensable para que ocurra la hidrólisis de la urea. Además, está involucrado en la fijación simbiótica de nitrógeno, al incrementar la actividad de la hidrogenasa en los bacteroides aislados de los nódulos que se forman en las raíces de especies leguminosas.

 

Los requerimientos de Ni por las plantas son bajos, similares a los de Mo. Puede estar  presente en la solución del suelo, como catión intercambiable, presente en las estructuras de algunos minerales o asociado a la materia orgánica. Una deficiencia de Ni en las plantas puede deberse a que el suelo es naturalmente pobre en este nutriente, o porque ha sido empobrecido al ser cultivado permanentemente, o puede ser una insuficiencia inducida por algunas interacciones como excesos de Ca, Mg, Cu o Zn capaces de inhibir la absorción de Ni, pH superior a 6,5 que promueva la formación de formas insolubles de Ni, o elevadas dosis de fertilizantes fosfatados o altos niveles de P en el suelo que reducen la disponibilidad de este elemento. Por otro lado, se han reportado problemas de toxicidad por excesos de Ni aprovechable en suelos ácidos.

 

La corrección de deficiencias de níquel se puede realizar con aplicaciones al suelo de NiSO4.6H2O, o con aspersiones de este producto en soluciones con concentración de 10 a 100 mg de Ni L-1, las cuales son más recomendables que la fertilización edáfica.

 

La Asociación Americana de Oficiales de Control de Fertilizantes y el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos de América, en el año 2003, han colocado al níquel en la lista de nutrientes esenciales para las plantas luego de haber comprobado el cumplimiento de los criterios de esencialidad.

 

Novedades en la Fertilización Nitrogenada Biológica (FNB)

 

Comencemos por definir la Fertilización Nitrogenada Biológica (FNB): En forma resumida, FNB es la promoción y mejoramiento de procesos naturales que resultan en suministro de nitrógeno para las plantas.

 

Una de las bondades de las plantas de la familia leguminosas o fabáceas (Fabaceae), es que son capaces de suministrarse sus propias necesidades de nitrógeno, que son bastante elevadas, mediante un proceso que se denomina diazotrofía, en este caso, a través de una simbiosis que establecen estas plantas en sus raíces con unas bacterias del grupo de los rizobios (géneros Rhizobium y Bradyrhizobium). Estos microorganismos son capaces de fijar nitrógeno del aire, el cual puede ser aprovechado por las plantas, y los rizobios se aprovechan de productos elaborados por la planta en una perfecta y específica simbiosis.

 

También existe la diazotrofía en otras especies vegetales, entre las cuales destacan las pertenecientes a la familia gramíneas o poáceas (Poaceae), las cuales pueden asociarse a nivel de sus raíces con microorganismos de vida libre capaces de fijar nitrógeno atmosférico, el cual puede ser utilizado por estas plantas en su nutrición. Hasta ahora, las cantidades de N atmosférico que pueden fijar las bacterias en simbiosis son mucho mayores que las que pueden fijar los organismos de vida libre. Los simbiontes, en general, tienen la capacidad fijadora de N atmosférico para cubrir los requerimientos de las plantas asociadas a ellos, mientras que los organismos de vida libre no tienen esa capacidad, pero sin embargo, permiten que se pueda disminuir las dosis de fertilizantes nitrogenados en estos cultivos.

 

Con los desarrollos tecnológicos actuales, el nitrógeno puede ser manejado aprovechando estos procesos naturales para contribuir en la nutrición de las plantas. Esto lo he definido como “Fertilización Biológica”, de la siguiente manera: Utilización y mejoramiento de procesos o fenómenos naturales donde intervienen seres vivos, que sirven para mejorar la disponibilidad y aprovechamiento de los nutrientes esenciales por parte de las plantas. Se puede hablar, entonces, de Fertilización Nitrogenada Biológica (FNB), cuando esos procesos o fenómenos naturales se utilizan para mejorar la disponibilidad y aprovechamiento del nitrógeno por parte de las plantas.

 

Hasta el momento, el principal mecanismo de fijación biológica de N atmosférico al suelo es el que ocurre de la simbiosis entre plantas leguminosas y bacterias de los géneros Rhizobium y Bradirhizobium, el cual ha sido ampliamente estudiado y cada día se logran avances en este sentido. También  la fijación biológica de N2 por organismos de vida libre como Azospirillum y Azotobacter, asociados a otras especies vegetales aunque no en simbiosis, por el gran impacto económico y ambiental que puede ofrecer son objeto de permanente estudio, con hallazgos tan importantes como el caso de la bacteria Klebsiella variicola.

 

El cultivo de maíz es uno de los grandes consumidores de fertilizantes nitrogenados en el mundo entero, la Klebsiella variicola es capaz de colonizar selectivamente la superficie de las raíces del maíz donde realiza una elevada fijación biológica de N atmosférico, lo cual se traduce en disminución importante de las dosis de fertilizante nitrogenado a aplicar. Esta bacteria ha sido modificada genéticamente para potenciar su capacidad de romper los fuertes enlaces del nitrógeno molecular presente en la atmósfera, con lo cual este abundante elemento del aire puede ser utilizado por las plantas.

 

El nitrógeno molecular en forma gaseosa (N2) abunda en el aire, pero debido a la gran estabilidad de esta molécula las plantas no pueden utilizarlo hasta que se haya atomizado. Con la acción de la enzima nitrogenasa, estos microbios del suelo (la bacteria Klebsiella variicola) dividen los enlaces triples que mantienen estables a las moléculas de N2, permitiendo que el nitrógeno pueda ser utilizado por las plantas.

 

Todos estos procesos continúan bajo constante estudio y evaluación para tratar de mejorarlos, hacerlos más eficientes, y buscar vías para poder utilizarlos en lo que hemos denominado Fertilización Nitrogenada Biológica (FNB). En algunos países se expenden comercialmente productos a base de microorganismos de vida libre para asociarlos a cultivos de especies gramíneas, como el caso del maíz, para que funcionen como proveedores de nitrógeno. Esperemos que pronto la Klebsiella variicola aparezca a nivel comercial como otro insumo para la agricultura.