El nitrógeno en la agricultura es uno de los macronutrientes primarios, tanto es así que es el primero que se referencia en las formulaciones de los fertilizantes (NPK).
Este elemento, que constituye aproximadamente el 78% de la atmósfera que respiramos, se presenta en una forma gaseosa (N2) que, paradójicamente, la mayoría de las plantas no pueden utilizar directamente. Esto se debe a que las plantas solamente son capaces de asimilar el nitrógeno en dos formas químicas: el ion nitrato (NO3−) y el ion amonio (NH4+). Entre ellos y salvo excepciones, el nitrato es el modo de nitrógeno preferida por los cultivos.
Es esencial en la nutrición vegetal, ya que es el nutriente principal que compone las proteínas, los aminoácidos, los ácidos nucleicos y la clorofila. De hecho, es el elemento que se asocia directamente con el crecimiento vegetativo de las plantas y el que con mayor frecuencia limita la producción agrícola a escala global.
Eficiencia en el Uso del Nitrógeno (EUN).
Aspectos como el aumento en el costo de fertilizantes nitrogenados (N) y las preocupaciones sobre los impactos negativos al ambiente por las diferentes perdidas del N, existe gran interés en lograr una mejor Eficiencia en el Uso del Nitrógeno (EUN).
La EUN tiene un gran impacto en la reducción de los costos de producción y la mitigación de las consecuencias ambientales perjudiciales asociadas con la pérdida y el transporte de fertilizantes nitrogenados al ambiente. Sin embargo, lograr la eficiencia requiere forzosamente una comprensión de las propiedades básicas de las principales fuentes de fertilizantes nitrogenados.
Fuente de fertilizantes nitrogenados.
Los principales fertilizantes nitrogenados disponibles en el mercado son el amoniaco anhidro, urea, sulfato de amonio, nitrato de amonio, fosfonitrato de amonio. fosfato monoamónico, fosfato diamónico, nitrato de potasio, ácido nítrico y urea-nitrato de amonio (UAN).
Como vemos, son numerosas las fuentes de nitrógeno utilizadas en la agricultura, sin embargo, las plantas, en su búsqueda de nutrientes, son organismos selectivos. Como hemos avanzado, no pueden tomar el nitrógeno en cualquier forma que se presente en su entorno, limitándose fundamentalmente a dos formas químicas específicas que sus raíces pueden absorber desde la solución del suelo: el ion nitrato (NO3−) y el ion amonio (NH4+).
La principal despensa de estas formas asimilables es el suelo, un complejo ecosistema donde el nitrógeno se encuentra tanto en forma orgánica, integrado en la materia orgánica, el humus y los residuos de cultivos anteriores, como en forma mineral, que incluye el amonio, el nitrato y, en menor medida, el nitrito.
El viaje del nitrógeno de la atmosfera al suelo.
Aunque la atmósfera es la fuente original de todo el nitrógeno terrestre, este llega al suelo principalmente a través de la fijación biológica, un proceso llevado a cabo por ciertos microorganismos.
Algunos de estos microorganismos viven en simbiosis con las plantas, como las bacterias del género Rhizobium que forman nódulos en las raíces de las leguminosas, mientras que otros son de vida libre en el suelo.
En menor medida, las descargas eléctricas durante las tormentas también pueden fijar nitrógeno atmosférico, convirtiéndolo en formas que la lluvia arrastra al suelo.
El nitrógeno en el suelo.
Una vez en el suelo, el nitrógeno amoniacal (NH4+), ya sea proveniente de la fijación, de la descomposición de la materia orgánica o de fertilizantes, suele experimentar una rápida transformación.
En la mayoría de los suelos agrícolas bien aireados y con un pH cercano a la neutralidad, las bacterias nitrificantes convierten eficientemente el amonio en nitrato (NO3−).
Por esta razón, el nitrato es la forma de nitrógeno que las plantas absorben predominantemente.
El nitrógeno, disuelto en el agua del suelo, se mueve hacia las raíces principalmente por un proceso conocido como flujo de masas, acompañando al agua que la planta absorbe para satisfacer sus necesidades hídricas.
No obstante, existen situaciones particulares donde la absorción de amonio (NH4+) cobra mayor relevancia.
En suelos muy ácidos o en condiciones de anaerobiosis (falta de oxígeno), como ocurre en terrenos encharcados, la actividad de las bacterias nitrificantes se ve inhibida, lo que puede llevar a una mayor presencia y absorción de amonio.
Además, algunos cultivos muestran una preferencia específica por esta forma nitrogenada; un ejemplo clásico es el arándano, que se desarrolla mejor con un suministro amoniacal.
La preferencia de las plantas por el nitrato o el amonio.
Es importante destacar que la preferencia de las plantas por nitrato o amonio no es una simple cuestión de cuál forma está más disponible. También está ligada a la fisiología de cada especie vegetal y al coste energético que implica la asimilación de cada ion.
El amonio, una vez absorbido, debe ser incorporado rápidamente a compuestos orgánicos dentro de las raíces para evitar efectos tóxicos, lo que demanda un gasto energético inmediato.
El nitrato, en cambio, puede ser transportado como tal hasta las hojas para su posterior reducción y asimilación, ofreciendo una mayor flexibilidad metabólica a la planta.
Además, la absorción de NH4+ tiende a liberar protones (H+) al medio, acidificando la rizosfera (la zona del suelo en contacto directo con las raíces), mientras que la absorción de NO3− suele ir acompañada de la liberación de iones hidroxilo (OH–) o bicarbonato (HCO3–), o de la absorción de protones, lo que tiende a alcalinizar la rizosfera.
Estos cambios de pH inducidos por la planta pueden, a su vez, influir en la disponibilidad de otros nutrientes esenciales.
La interacción entre la planta y los microorganismos.
La interacción entre la planta y la extensa comunidad de microorganismos que habita el suelo es, por tanto, un factor determinante en la nutrición nitrogenada.
Las plantas no son meros receptores pasivos; a través de los exudados radiculares (compuestos orgánicos liberados por las raíces), pueden modular la actividad y composición de la microbiota rizosférica.
Esta comunidad microbiana es la que, en última instancia, gobierna las transformaciones del nitrógeno en el suelo, determinando qué formas están disponibles y en qué momento. Un suelo biológicamente activo y diverso es, por consiguiente, un aliado indispensable para una nutrición nitrogenada eficiente y sostenible.
