Fertilizantes

Importancia de los fertilizantes

Debido al papel multifuncional de los fertilizantes en el agrocenosis, su importancia aumenta con el incremento de la productividad de la agricultura, lo que se confirma con la experiencia de la agricultura en muchos países altamente desarrollados del mundo.

Los fertilizantes orgánicos y minerales influyen en la estructura del suelo, la reacción de la solución del suelo, la velocidad de los procesos microbiológicos, participan activamente en la reproducción de la fertilidad, influyen en la nutrición, el crecimiento y el desarrollo de las plantas, la resistencia a factores externos adversos y, en general, en la cosecha y su calidad. Los fertilizantes influyen en la resistencia de las plantas a las enfermedades.

Durante el cultivo de los cultivos agrícolas se produce la sustracción de nutrientes con la cosecha, la pérdida con la escorrentía superficial y la infiltración en capas profundas, y la erosión. Como resultado, cambia el balance de nutrientes, disminuyen la fertilidad, el rendimiento de los cultivos y la calidad de la producción. Para nivelar el déficit de elementos biogénicos en el suelo se aplican fertilizantes.

Las plantas en el proceso de su actividad vital forman materia seca gracias a la absorción de dióxido de carbono del aire, agua y sustancias minerales del suelo. Como resultado, las plantas acumulan determinadas sustancias que caracterizan la composición química de las plantas. Los elementos nutritivos más importantes, los llamados biofílicos, son el nitrógeno, el fósforo y el potasio. La cantidad de elementos nutritivos asimilados por las plantas, contenida en todos los órganos y en toda la masa de la cosecha, permite determinar su necesidad de nutrientes. El consumo de nutrientes se expresa en kg por 1 ha o en kg por 1 t de producción comercial, teniendo en cuenta la producción secundaria. El contenido y la proporción óptimos de nutrientes en el suelo, siempre que sean suficientes otros factores de la vida de las plantas, permiten obtener las cosechas máximas posibles de los cultivos con alta calidad.

D. N. Pryanishnikov señalaba: los países de Europa Occidental necesitaron 100 años para aumentar el rendimiento del trigo de 0,7 a 1,6 t por 1 ha gracias a la rotación de cultivos y al mejoramiento de la labranza del suelo, y 25 años para elevar el rendimiento de 1,6 a 3 t con ayuda de los fertilizantes. En Rusia, hasta la mitad de todo el incremento de la cosecha de los cultivos lo asegura el uso de fertilizantes. Por ejemplo, la aplicación de fertilizantes en los suelos de la Zona No Chernozem, caracterizados por una baja fertilidad natural, o en los suelos meridionales con limitado suministro de humedad, permite obtener incrementos de cosecha de hasta el 75%.

El uso de fertilizantes en la mayoría de los casos es económicamente rentable. Según los cálculos, 1 rublo gastado en fertilizantes minerales asegura un incremento de cosecha por un valor medio de 2,2 rublos. La proporción de los costos económicos para la adquisición y el uso de fertilizantes minerales en el país en su conjunto hasta 1990 constituía el 15-17% de todos los costos de la producción agrícola. El retorno económico de los fertilizantes depende de la fertilidad natural del suelo. Por ejemplo, en la Zona No Chernozem, con alto suministro de humedad pero baja fertilidad natural, con un rendimiento de cultivos de cereales de 3 t/ha, como resultado de la aplicación de fertilizantes se obtiene el 70-80% del incremento de la cosecha. En la estepa seca, los fertilizantes representan el 50% del incremento.

El fertilizante como factor principal del aumento de las cosechas

La práctica agrícola mundial muestra que el rendimiento está relacionado con la cantidad de fertilizantes aplicados.

La dependencia entre la producción de grano y el uso de fertilizantes minerales se observa bien en el ejemplo de Rusia, donde se produjo una fuerte disminución de la aplicación de fertilizantes minerales y de la fertilidad de los suelos.

Según los datos de los ensayos de campo del servicio agroquímico de Rusia, el incremento de la cosecha por la aplicación de fertilizantes minerales es: trigo de invierno — 0,49-1,27 t/ha; centeno de invierno — 0,48-1,08 t/ha; cebada de primavera — 0,32-1,29 t/ha; maíz (grano) — 0,65-2 t/ha; papa — 4,9-9,1 t/ha; remolacha azucarera — 5-14,4 t/ha; maíz para ensilado — 2,3-18,1 t/ha; hierbas naturales para heno — 0,6-3 t/ha.

La intensificación de la agricultura conduce a un mayor crecimiento de las cosechas, acelera la extracción de nutrientes del suelo y la mineralización del humus. La regulación de estos procesos se hace posible mediante la aplicación de fertilizantes. En los años 80, aproximadamente el 60% de los nutrientes se aplicaba al suelo con fertilizantes minerales, y el uso de fertilizantes orgánicos superaba las 4 t por 1 ha al año. En los años 90, la aplicación de fertilizantes orgánicos disminuyó más de 5 veces, y la de minerales, 10 veces. El déficit de humus fue de 0,52 t por 1 ha de tierra arable; la necesidad de estiércol para cubrir el déficit fue de 6,5 t/ha.

A mediados del siglo XX se produjo la llamada «Revolución Verde», cuyos fundamentos estableció Norman Borlaug. Los países con un alto nivel de quimización de la agricultura se distinguen por cosechas más altas, cuyo aumento se basa en nuevas variedades de tipo intensivo y en una agrotecnia progresiva. Según los datos generalizados del académico de la Academia Rusa de Ciencias Agrícolas V. F. Ladonin (1999), la producción mundial de grano creció 3 veces: de 630 millones t en 1950 a 1970 millones t en 1990. Durante el mismo período, la aplicación de fertilizantes minerales creció 10 veces: de 14 a 140 millones t. Al mismo tiempo, la producción de grano aumentó gracias a la intensificación de la agricultura, y no a la ampliación de las superficies sembradas. El rendimiento de los cultivos de cereales en la segunda mitad del siglo XX aumentó 2,5 veces, en promedio un 2,1% anual.

En los países desarrollados, de 1970 a 1990, la aplicación de fertilizantes aumentó de 26 a 83 kg/ha; en los países de Asia Oriental y el Pacífico, de 36 a 190 kg/ha; en Europa, de 88 a 142 kg/ha; en la CEI y la RPDC, de 46 a 110 kg/ha. En 1990, el rendimiento de los cereales en la RPDC fue de 4,2 t/ha. Los récords mundiales de trigo superaron las 16 t/ha, y los de maíz, las 22 t/ha.

El incremento del rendimiento de los cultivos está determinado en un 50% por los fertilizantes; el otro 50% corresponde a otros factores. Según investigaciones realizadas en EE. UU., el crecimiento del rendimiento en los años de posguerra en EE. UU. fue del 41% por fertilizantes minerales, 15-20% por herbicidas y productos químicos de protección de plantas, 15% por agrotecnia, 8% por semillas híbridas, 5% por irrigación, 11-18% por otros factores.

El crecimiento del rendimiento conduce al aumento del consumo de nutrientes por las plantas; por eso, cuanto mayor sea el rendimiento planificado del cultivo, más fertilizantes serán necesarios. Sin embargo, la cosecha aumenta en dependencia directa del incremento de las dosis de fertilizantes hasta un determinado nivel, en el cual se alcanza la máxima retribución de una unidad de fertilizante en forma de producto agrícola obtenido.

El aumento de las dosis de fertilizantes está económicamente justificado hasta el momento en que los costos de aplicar una cantidad adicional de fertilizantes se compensan completamente con el incremento de la cosecha.

La aplicación eficaz de fertilizantes es posible con una alta agrotecnia.

Numerosos experimentos en diversas condiciones edafoclimáticas han demostrado la influencia de las dosis y formas de fertilizantes nitrogenados sobre la calidad del grano, ante todo sobre el contenido de proteína del grano de trigo de invierno.

La quimización de la agricultura no sustituye a los fertilizantes orgánicos. D. N. Pryanishnikov consideraba: una actitud incorrecta hacia el estiércol es una actitud incorrecta hacia los elementos nutritivos de los fertilizantes minerales. Los fertilizantes orgánicos son uno de los elementos principales del sistema de fertilización. Así, en la Zona No Chernozem, 20-30 t de estiércol por 1 ha dan un incremento de la cosecha de cereales de 0,6-0,7 t/ha, de papa 6-7 t/ha, de cultivos de raíz hasta 15 t/ha, de cultivos para ensilado 15-20 t/ha. El efecto posterior del estiércol se conserva durante 4-5 años. Durante este tiempo, una tonelada de estiércol da 0,1 t de incremento de producción en equivalente de grano.

En los ensayos de la estación de Dolgoprudnaya, la aplicación de 36 t/ha de estiércol en cuatro cultivos de la rotación de cultivos permitió obtener 3,4 t/ha de producción adicional en equivalente de grano.

Las consecuencias ecológicas negativas se manifiestan con especial agudeza en la producción de cultivos hortícolas, que se distinguen por la mayor capacidad de acumular nitratos y otras sustancias químicas residuales. Por eso la horticultura necesita biologización, es decir, aumentar la proporción de fertilizantes orgánicos en el sistema de fertilización, de gramíneas perennes en las rotaciones de cultivos y el uso de medios biológicos de protección de plantas.

Un gran peligro ecológico representa la concentración excesiva de residuos de la ganadería. La vía principal de su utilización es la fertilización de gramíneas perennes.

La desigualdad en la aplicación de fertilizantes orgánicos y minerales es un grave problema económico y ecológico. La aplicación desigual provoca heterogeneidad del tallo, maduración desigual, reducción de la calidad de la producción y aumento del lavado de nutrientes. Las pérdidas por infiltración aumentan con el incremento de las dosis de fertilizantes. Según los datos de T. N. Kulakovskaya, en Bielorrusia, en años con humedad excesiva, las pérdidas de nitrógeno por lavado en suelos arenosos alcanzan 60 kg/ha, en suelos franco-arenosos, 20-25 kg/ha, en suelos francos, 10 kg/ha. En años con humedad normal, estos indicadores disminuyen aproximadamente 2 veces. Las pérdidas de nitrógeno en forma de compuestos gaseosos constituyen el 10-30% de lo aplicado (Mineev, 1984).

Las pérdidas de fertilizantes durante el transporte y almacenamiento pueden estar relacionadas con su capacidad de estratificarse — segregación (para fertilizantes mezclados), la presión de vapor y la viscosidad (para formas líquidas), la densidad aparente y el ángulo de reposo (para formas en polvo). La organización del transporte y almacenamiento de fertilizantes también está relacionada con propiedades inflamables y explosivas, acidez residual, velocidad y condiciones de descomposición, y toxicidad. Por ejemplo, el nitrato de potasio al mezclarse con serrín puede formar mezclas inflamables y explosivas, y el amoníaco líquido o sus soluciones acuosas tienen un fuerte olor asfixiante.

Las propiedades de los fertilizantes pueden variar ampliamente en dependencia de las particularidades técnicas de la producción, la materia prima y su composición, y están reguladas por las condiciones técnicas. Así, para la urea la humedad admisible no es superior al 0,2-0,3%, para el nitrato de calcio, no superior al 14%, para el superfosfato en polvo, no superior al 12%, para los fertilizantes potásicos, del 1 al 6%. El incumplimiento de los requisitos conlleva cambios en las propiedades físico-mecánicas de los fertilizantes, lo que los hace poco aptos para su uso.

Una de las propiedades de los fertilizantes que influye fuertemente en su uso es la higroscopicidad: la capacidad de absorber humedad del aire. Entre los fertilizantes altamente higroscópicos se encuentran el nitrato de calcio (9,5 puntos de 10 posibles) y el nitrato de amonio (9,3 puntos), el cloruro de potasio 3,2-4,4 puntos, el sulfato de potasio 0,2 puntos. Las condiciones de almacenamiento, transporte y envasado de los fertilizantes están determinadas por esta propiedad. Los fertilizantes altamente higroscópicos se almacenan y transportan en envases herméticos, con mayor frecuencia en bolsas de polietileno.

La fluidez — la aptitud de los fertilizantes para la aplicación mecánica con ayuda de máquinas distribuidoras de fertilizantes — depende de la capacidad de humedad. La capacidad de humedad límite de los fertilizantes minerales corresponde a la humedad máxima con la que se conserva la capacidad de dispersarse con las sembradoras de fertilizantes.

Durante el almacenamiento o el transporte prolongado, los fertilizantes pueden apelmazarse. El uso de fertilizantes apelmazados está relacionado con grandes costos de molienda antes de aplicarlos al suelo. La apelmazabilidad depende de la higroscopicidad, la humedad, la composición granulométrica, las condiciones y la duración del almacenamiento. La apelmazabilidad se evalúa en una escala de 7 puntos y se determina por la resistencia a la destrucción del fertilizante apelmazado. El superfosfato simple en polvo (7 puntos) y el cloruro de potasio finocristalino (6 puntos) son propensos a un fuerte apelmazamiento; el sulfato de amonio se apelmaza débilmente (2-3 puntos); el sulfato de potasio y el kali-magnesio son resistentes al apelmazamiento (1 punto).

Las propiedades físico-mecánicas de los fertilizantes minerales están relacionadas con la composición granulométrica, es decir, con el tamaño de las partículas. Se determina por el método de tamices. La composición granulométrica influye en la uniformidad de la aplicación sobre la superficie del campo. Una composición granulométrica homogénea, al esparcirse con distribuidores centrífugos, asegura una distribución uniforme a lo ancho de la captación del agregado. Con una composición granulométrica no homogénea se observa segregación, es decir, las partículas de fertilizante de distintos tamaños y masas se dispersan a diferente distancia de la máquina distribuidora de fertilizantes: las partículas más grandes y pesadas vuelan a mayor distancia, lo que crea una distribución desigual.

La conservación de la composición granulométrica durante el almacenamiento, el transporte y la aplicación al suelo depende de la resistencia de los gránulos, que se caracteriza por la resistencia mecánica a la compresión (en kgf/cm³) y a la abrasión (en %). La resistencia de los gránulos está relacionada con la humedad, el tamaño y la forma de las partículas, la presencia de aditivos hidrófobos, la densidad de empaquetamiento de los fertilizantes y la duración del almacenamiento.

La dispersabilidad, o fluidez, es la movilidad de las partículas de fertilizantes durante su aplicación con sembradoras de fertilizantes. La dispersabilidad se evalúa en un sistema de 12 puntos.

Durante el transporte de fertilizantes y el cálculo de las dimensiones de los locales de almacén se tiene en cuenta la densidad de los fertilizantes, es decir, el volumen de una unidad de masa (1 t/m³) y la masa de una unidad de volumen. Entre los menos densos se encuentran el cloruro de amonio y la urea (0,58-0,65 t/m³); entre los pesados, la escoria Thomas, la harina de caliza y la harina de fosforita (2,01-1,62 t/m³).

Algunos fertilizantes que poseen buenas propiedades físico-mecánicas, por ejemplo, el sulfato de amonio y el sulfato de potasio, pueden transportarse y almacenarse a granel. Durante su almacenamiento se tiene en cuenta el ángulo de reposo, que se forma entre el plano horizontal (superficie) y la línea de talud del montón de fertilizante.

Clasificación de los fertilizantes

Por el carácter de su acción sobre el suelo y el régimen nutritivo de las plantas, los fertilizantes se dividen en directos e indirectos.

Los fertilizantes de acción directa son fertilizantes que mejoran la nutrición de las plantas con elementos nutritivos. A este grupo pertenecen todos los tipos de fertilizantes minerales, respectivamente, nitrogenados, fosfóricos, potásicos, etc., y los fertilizantes orgánicos.

Los fertilizantes indirectos mejoran las propiedades del suelo y movilizan las reservas existentes de nutrientes. A los indirectos pertenecen los medios de enmienda química del suelo (cal, yeso) y los fertilizantes bacterianos.

La división de los fertilizantes en directos e indirectos es convencional, ya que cada uno de ellos puede ejercer tanto una acción directa como indirecta. Al llegar al suelo, los fertilizantes mejoran la nutrición mineral de las plantas e influyen en las propiedades agroquímicas. Por ejemplo, la cal o el yeso eliminan la acidez o alcalinidad excesiva del suelo y son al mismo tiempo una fuente de calcio para la nutrición de las plantas.

Por su composición química, o procedencia, los fertilizantes se subdividen en:

• minerales;
• orgánicos;
• microbiológicos.

Los fertilizantes minerales, según su composición, se subdividen en:

• monocomponentes, o simples, o de un solo lado, — que contienen solo un elemento nutritivo;
• complejos — que contienen dos o más elementos nutritivos.

Según los tipos de elementos nutritivos, los fertilizantes minerales se dividen en nitrogenados, fosfóricos, potásicos, de zinc, etc. A su vez, cada tipo puede subdividirse en dependencia de las formas; por ejemplo, los nitrogenados incluyen formas nítricas, amónicas, amónico-nítricas y amídicas.

En dependencia del componente principal, los fertilizantes se subdividen en macro y microfertilizantes.

Por su influencia sobre la reacción de la solución del suelo, los fertilizantes minerales se distinguen en:

• fisiológicamente ácidos;
• fisiológicamente alcalinos;
• fisiológicamente neutros.

A los fisiológicamente ácidos pertenecen los fertilizantes cuyos cationes son absorbidos por las plantas en mayor grado que los aniones. Correspondientemente, a los fisiológicamente alcalinos pertenecen los fertilizantes cuyos aniones son absorbidos en mayor grado. Los fertilizantes minerales fisiológicamente neutros no influyen en la reacción de la solución del suelo.

Según el método de producción, los fertilizantes se subdividen en:

• industriales;
• locales;
• no tradicionales.

Los fertilizantes industriales son fertilizantes minerales obtenidos en las fábricas químicas.

Los fertilizantes locales son fertilizantes obtenidos en los lugares de su aplicación, directamente en las explotaciones o cerca de ellas. A los locales pertenecen el estiércol, el purín, el estiércol de aves, los compost, la turba, la ceniza, las tobas calcáreas, el abono verde.

Según el estado de agregación, los fertilizantes se subdividen en:

1. sólidos:
2. en polvo, con un tamaño de partícula inferior a 1 mm;
3. cristalinos, con un tamaño de cristal superior a 0,5 mm;
4. granulados, con un tamaño de gránulo superior a 1 mm;
5. líquidos;
6. gaseosos.

Fertilizantes minerales

Los fertilizantes minerales son sustancias industriales o minerales útiles que contienen uno o varios elementos nutritivos de las plantas, con mayor frecuencia en forma mineral, y menos frecuentemente en forma orgánica. Actualmente, los fertilizantes minerales representan aproximadamente el 60% de la cantidad de nutrientes aplicados al suelo.

El ingrediente activo es el elemento nutritivo contenido en el fertilizante. El contenido del ingrediente activo en el fertilizante se expresa en porcentaje de la masa: para los fertilizantes nitrogenados, calculado como N; para los fosfóricos, como P₂O₅; para los potásicos, como K₂O; para los magnésicos, como MgO; para los cálcicos, como CaO o CaCO₃; para los microfertilizantes, como el microelemento correspondiente.

La composición de los fertilizantes complejos suele expresarse como el contenido de ingredientes activos mediante cifras separadas entre sí por guiones o dos puntos. La primera cifra, por regla general, designa el contenido porcentual de nitrógeno (N), la segunda, de fósforo (P₂O₅), la tercera, de potasio (K₂O). Por ejemplo, N:P:K — 17:17:17.

La relación de ingredientes activos en los fertilizantes complejos suele designarse con cifras, tomando el contenido de nitrógeno como unidad. Para el ejemplo anterior, la relación será 1:1:1.

La norma de aplicación o dosis de fertilizantes suele designarse en ingrediente activo (kg/ha) en forma de subíndice: N₆₀P₉₀K₃₀.

Fertilizantes orgánicos

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Fertilizantes complejos

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Microfertilizantes

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Fertilizantes microbiológicos y bacterianos

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Lista de fuentes

1. Yagodin B. A., Zhukov Yu. P., Kobzarenko V. I. (2002). Agroquímica. Bajo la dirección de B. A. Yagodin. Moscú: Kolos.
2. Mineev V. G., Sychev V. G., Gamzikov G. P. et al. (2017). Agroquímica. Libro de texto. Bajo la dirección de Mineev V. G. Moscú: Editorial del VNIIA que lleva el nombre de D. N. Pryanishnikov.
3. Niklyaev V. S. (2000). Fundamentos de la tecnología de la producción agrícola. Agricultura y cultivo de plantas. Moscú: «Bylina».
4. Evtefeev Yu. V., Kazantsev G. M. (2013). Fundamentos de agronomía: manual. Moscú: FORUM.