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Abonos nitrogenados

Los abonos nitrogenados son fertilizantes minerales que satisfacen las necesidades de nitrógeno de los cultivos.

Producción de abonos nitrogenados

Fuentes de abonos nitrogenados

Desde 1830 hasta 1914, el principal fertilizante nitrogenado fue el nitrato chileno, que se encontraba en Sudamérica. El amoníaco de los hornos de coque de la industria siderúrgica también se utilizaba como fertilizante nitrogenado.

A principios del siglo XX los depósitos naturales de nitrato chileno estaban casi agotados, por lo que la cuestión de la producción industrial de abonos nitrogenados se hizo urgente. Una opción prometedora era utilizar el nitrógeno atmosférico para la producción de abonos nitrogenados, que en una capa de aire de 15 kilómetros sobre una superficie de 1 hectárea equivale a unas 78 mil toneladas de nitrógeno molecular.

A finales del siglo XIX, se encontró un método en el laboratorio para unir el nitrógeno molecular con el oxígeno haciendo pasar el aire por una descarga de arco voltaico a una temperatura de unos 3000 °C:

N2 + O2 = 2NO.

El monóxido de nitrógeno resultante es oxidado por el oxígeno del aire a dióxido de nitrógeno, que reacciona con el agua para formar ácido nítrico.

La primera planta que utilizó esta tecnología se construyó en Noruega, donde las condiciones naturales permiten una electricidad relativamente barata. Su producción se centró en la producción de Ca(NO3)2. De ahí que el nitrato de calcio se llamara «nitrato noruego». Las desventajas obvias de esta tecnología eran los elevados costes energéticos y que el nitrato de calcio producido es muy higroscópico e incómodo de utilizar. Por lo tanto, el método no se desarrolló más.

Se propuso un método de fijación del nitrógeno atmosférico basado en la fijación del nitrógeno por el carburo de calcio a 700-800 °C:

N2 + CaC2 = CaCN2 + C.

El método para la producción de cianamida cálcica es tecnológicamente más sencillo y barato, pero tampoco se ha generalizado debido al descubrimiento de una forma de producir amoníaco a partir de nitrógeno molecular e hidrógeno.

El método de síntesis del amoníaco fue descubierto por el químico alemán Gaber. De todas las formas de ligar el nitrógeno molecular, su método resultó ser el más barato y ahora es el pilar de la producción de abonos nitrogenados.

Fabricación de amoníaco

El amoníaco se produce mediante la combinación de nitrógeno e hidrógeno. Para ello, la mezcla de gases en proporción 1:3 se comprime a alta presión y se introduce en un horno de contacto (cámara de síntesis), donde se sintetiza el amoníaco a 400-500 °C, bajo presión y en presencia de catalizadores (hierro con aditivos de aluminio y óxido de potasio):

N2 + 3H2 = 2NH3.

La fuente de nitrógeno es el aire. Uno de los métodos se utiliza para extraer el nitrógeno del aire:

El aire atmosférico pasa a través de un generador lleno de coque ardiendo, el oxígeno se quema por completo y del generador sale una mezcla de nitrógeno y dióxido de carbono. Este último es absorbido por el agua a 25 atm.
El aire se licua y luego se separa en nitrógeno y oxígeno debido a la diferencia en el punto de ebullición: el oxígeno hierve a -183 °C, el nitrógeno a -196 °C.
Hasta el 50% de los costes de producción de amoníaco se destinan a la obtención de hidrógeno. Como fuente de hidrógeno se utilizan los gases naturales y los derivados del petróleo o los gases residuales de los hornos de coque. El hidrógeno puede obtenerse por electrólisis del agua. Este último método permite obtener hidrógeno puro, pero requiere un elevado coste energético.

El amoníaco producido se utiliza directamente como fertilizante, para producir abono amónico, ácido nítrico y urea.

Producción de ácido nítrico

El ácido nítrico se produce por oxidación catalítica del amoníaco con el oxígeno del aire. Este proceso es el principal método utilizado para producir ácido nítrico. La reacción tiene lugar en varias etapas. En primer lugar, el amoníaco se oxida a óxido nítrico:

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O.

El óxido nítrico entra en las torres de oxidación donde es oxidado por el oxígeno hasta convertirse en dióxido de nitrógeno:

2NO + O2 = 2NO2.

El NO2 entra en las torres de absorción (absorbedores) donde es absorbido por el agua para formar los ácidos nítrico y nitroso:

2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2;

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO.

El ácido nítrico HNO2 es inestable y se descompone rápidamente:

2HNO2 = NO + NO2 + H2O.

Los óxidos de nitrógeno NO y NO2 resultantes se devuelven a la misma unidad de oxidación y absorción.

El amoníaco y el ácido nítrico producidos por métodos industriales son las principales fuentes de abonos nitrogenados.

Clasificación de los abonos nitrogenados

Según la forma del nitrógeno, los abonos nitrogenados se clasifican en:

  • nitrato, o nitrato de amonio — nitrato de sodio (NaNO3) y de calcio [Ca(NO3)2];
  • sulfato de amonio [(NH4)2SO4] y cloruro de amonio (NH4Cl), carbonato [(NH4)2CO3] y bicarbonato de amonio (NH4HCO3);
  • nitrato de amonio — nitrato de amonio (NH4NO3), sulfonitrato de amonio [(NH4)2SO4 ⋅ 2NH4NO3];
  • amoníaco — amoníaco anhidro, agua amoniacal;
  • amida — urea [CO(NH2)2] y cianamida de calcio (CaCN2).

Los abonos nitrogenados pueden tener formas mixtas, como los amoniatos. Un grupo aparte incluye las formas de liberación lenta, como la urea-formaldehído y los fertilizantes encapsulados.

Abonos de nitratos

Los abonos de nitrato son abonos nitrogenados que contienen nitrógeno en forma del grupo nitrato NO3. Por ejemplo, nitrato de sodio, o nitrato sódico, NaNO3 y nitrato de calcio, o nitrato cálcico, Ca(NO3)2. En Rusia, el uso de formas de nitrato es inferior al 1%.

Nitrato de sodio

Nitrato de sodio, o nitrato de sodio, o nitrato de sodio, o nitrato chileno — NaNO3. Contiene 16% de nitrógeno y 26% de sodio. Fue el primer fertilizante mineral nitrogenado. El mayor yacimiento natural se encontraba en Chile. Se han encontrado importantes depósitos en California y en el suroeste de África.

Actualmente, el nitrato de sodio se obtiene como subproducto en la producción de ácido nítrico a partir de amoníaco. Los óxidos nítricos NO y NO2 (los «gases de cola») que no han sido adsorbidos por el agua en las torres de absorción pasan por torres de absorción adicionales rociadas con carbonato sódico o solución de hidróxido sódico, para producir una mezcla de nitrato sódico y nitrito sódico:

Na2CO3 + 2NO2 = NaNO3 + NaNO2 + CO2.

El nitrito se convierte en nitrato mediante la acidificación con ácido nítrico diluido:

3NaNO2 + 2HNO3 = 3NaNO3 + 2NO + H2O.

El monóxido de nitrógeno vuelve a la torre de oxidación. La solución de nitrato de sodio acidificada se neutraliza, se evapora y el precipitado de NaNO3 se separa del licor madre.

El nitrato de sodio es una sal fina y cristalina, de color blanco, gris o amarillo parduzco, bien soluble en agua, higroscópica, a alta humedad es capaz de recristalizar en cristales más grandes. En estado seco y con un almacenamiento adecuado, no se apelmaza y conserva su naturaleza fluida.

Nitrato de calcio

El nitrato de calcio, o nitrato de calcio, o nitrato noruego, es Ca(NO3)2. Contiene un 17% de nitrógeno. Se sintetizó industrialmente por primera vez en 1905 en Noruega.

Actualmente, se produce como subproducto de la obtención de ácido nítrico a partir de amoníaco en la neutralización de los gases de cola (óxidos nítricos NO y NO2) con una solución acuosa de hidróxido de calcio Ca(OH)2 (lechada de cal), y en la producción de fertilizantes compuestos por oxidación de nitratos de materias primas fosfatadas.

El nitrato de calcio es altamente higroscópico (9,5 sobre 10). En condiciones normales de almacenamiento se seca mucho, se afloja y se apelmaza. Se transporta y almacena en bolsas a prueba de humedad. Para reducir las propiedades higroscópicas, se añaden al nitrato de calcio comercial aditivos hidrofóbicos (yeso, aceite de parafina) hasta un 0,5% del peso de la sal.

Para mejorar las propiedades físicas, se añade un 4-7% de nitrato de amonio a la solución de nitrato de calcio durante la producción. El nitrato de calcio se produce en forma de granulado añadiendo un 4-7% de nitrato de amonio a una solución de nitrato concentrado evaporado y luego granulando.

Aplicación de fertilizantes nitrogenados

Los abonos nitrogenados pueden utilizarse en una gran variedad de suelos para todos los cultivos. Debido a su bajo contenido en nitrógeno, su aplicación es más costosa y se utiliza más en zonas cercanas a las industrias.

El calcio y el nitrato de sodio tienen el mismo valor para la mayoría de las plantas. La excepción es la remolacha azucarera y otros cultivos de raíces: el nitrato de sodio es más eficaz debido al efecto positivo del sodio en estos cultivos. Esto último se debe al efecto positivo del sodio sobre la salida de carbohidratos de las hojas a las raíces y, por tanto, al aumento del rendimiento de las raíces y del contenido de azúcares de las mismas.

Cuando se aplican al suelo, los fertilizantes nitrogenados se disuelven rápidamente en la solución del suelo, los cationes Na+ y Ca2+ entran en reacciones de intercambio con el complejo absorbente del suelo (SAC) y pasan al estado de absorción de intercambio:

[SAC](K, Ca) + 3NaNO3 → [SAC]Na3 + Ca(NO3)2 + KNO3,

[SAC](Na, NH4) + Ca(NO3)2 → [SAC]Ca + HNO3 + NH4NO3.

La aplicación sistemática de nitrato de calcio contribuye a la reposición del complejo de absorción del suelo con calcio.

El ion nitrato NO3 forma sales solubles o ácido nítrico con los cationes desplazados del complejo de absorción del suelo. Al mismo tiempo, no sufre absorción físico-química ni química. El nitrato sólo puede fijarse en el suelo por absorción biológica durante el periodo cálido del año. Durante el período de otoño-invierno, la absorción biológica está casi completamente ausente. Por esta razón, la fertilización con nitratos en otoño es desaconsejable, especialmente en zonas con un régimen de agua a chorro.

El nitrato de sodio y el nitrato de calcio se aplican en primavera en el marco del cultivo previo a la siembra y como aderezo durante el periodo de crecimiento. Durante el periodo estival, los nitratos pueden ser arrastrados en condiciones de humedad excesiva, riego y suelos de fácil drenaje debido a su alta movilidad. Por ello, en las regiones de clima húmedo y en las zonas de regadío, se aplican formas de amonio al arroz y a otros cultivos.

El nitrato de sodio también se aplica en las hileras de semillas, el nitrato de calcio es poco útil debido a sus altas propiedades higroscópicas. El nitrato de sodio no debe aplicarse en suelos salinos y en suelos salinos.

Los nitratos sódicos y cálcicos son fertilizantes fisiológicamente alcalinos, ya que las plantas absorben el anión NО3 más que los cationes Na+ o Ca2+. Una parte de los cationes que permanecen en el suelo alcaliniza la solución del suelo. El uso prolongado de fertilizantes con nitratos en suelos ácidos sodzólicos y de baja amortiguación contribuye a su neutralización. Por lo tanto, en los suelos podológicos los fertilizantes nitrogenados muestran una mayor eficacia que los fertilizantes amoniacales fisiológicamente ácidos. En los chernozems esta ventaja se pierde.

Abonos amónicos

Los abonos amoniacales son una forma de abonos nitrogenados en los que el nitrógeno está contenido en forma del grupo amonio NH4+. Entre ellos se encuentran el sulfato de amonio, el cloruro de amonio y el carbonato de amonio. Son relativamente más fáciles de producir que los abonos nitrogenados, ya que no se produce la oxidación del amoníaco en ácido nítrico.

Sulfato de amonio

La sal pura de sulfato de amonio (NH4)2SO4 contiene un 21,2% de nitrógeno, en el producto técnico un 20,5%. En la producción mundial de fertilizantes nitrogenados, representa alrededor del 25%, en Rusia — menos del 6%. La gran proporción de sulfato de amonio en la producción mundial se debe a su amplio uso en la agricultura de regadío para el arroz y el algodón y en zonas con exceso de humedad (trópicos).

En Rusia, la producción de sulfato de amonio comenzó en el Donbass, en la mina Shcherbinsky, en 1899, mediante la captación y neutralización del amoníaco, formado durante la coquización de la hulla, con ácido sulfúrico. En la actualidad se utiliza el mismo esquema tecnológico.

El sulfato de amonio puede obtenerse por absorción de amoníaco con ácido sulfúrico según la reacción

H2SO4 + 2NH3 = (NH4)2SO4.

La reacción genera calor, que se gasta en la evaporación de la solución; cuando la solución saturada se enfría, el sulfato de amonio precipita como un precipitado cristalino, que se separa y se seca. El ácido sulfúrico puede sustituirse por minerales naturales más baratos: yeso (CaSO4⋅2H2O), mirabilita (sal de glauber, Na2SO4⋅10H2O) o fosfoyeso, un producto de desecho de los fertilizantes fosfatados.

El yeso finamente molido se agita en agua amoniacal, a través de la cual se hace pasar dióxido de carbono. La interacción del amoníaco, el dióxido de carbono y el yeso produce sulfato de amonio:

2NH3 + CO2 + H2O = (NH4)2CO3;

(NH4)2CO3 + CaSO4 = (NH4)2SO4 + CaCO3.

El carbonato de calcio insoluble en agua se filtra y la solución que contiene (NH4)2SO4 se evapora hasta la cristalización, se separa del licor madre y se seca.

Debido al menor coste del amoníaco producido a partir de los gases de escape de las coquerías, el sulfato de amonio de las coquerías se obtiene más barato.

El sulfato de amonio es bien soluble en agua: 76,3 g de (NH4)2SO4 por 100 cm3 de agua a 20 °C. En estado seco el abono tiene baja higroscopicidad, poco apelmazamiento durante el almacenamiento, no se dispersa en el aire, conserva su fluidez y se dispersa bien por los agregados del abono.

El sulfato de amonio es una sustancia cristalina de color blanco con varios colores según el método de producción. Contiene 0,2-0,3% de humedad, impurezas de Ca, Mg, SiO2, 0,025-0,05% (0,2-0,5%[2]) de ácido sulfúrico libre, lo que da al abono una reacción ligeramente ácida. El sulfato de amonio de coquería contiene una pequeña cantidad de impurezas orgánicas: sustancias resinosas, fenol, hasta un 0,1% de rodanuro de amonio (NH4SCN). Estas impurezas pueden provocar una coloración gris, azulada o rojiza.

Debido a la toxicidad para las plantas del rodanuro de amonio, su contenido no debe superar el 0,1%, especialmente en suelos con bajo contenido de humus y calcio. El sulfato de amonio contiene un 24% de azufre, por lo que es una fuente de nutrición de azufre para las plantas.

Tras la aplicación, la mayoría de los iones de amonio NH4+ se incorporan al complejo de absorción del suelo (SAC):

[SAC]Ca2 + (NH4)2SO4 = [SAC](Ca, (NH4)2) + CaSO4.

La capacidad del suelo para absorber el amonio lo protege de la lixiviación; sin embargo, no puede utilizarse en la fertilización.

Como resultado de la nitrificación, parte del nitrógeno amoniacal se convierte en la forma de nitrato, lo que provoca la acidificación de la solución del suelo. La acidificación también se debe a la acidez fisiológica del abono. La aplicación sistemática de dosis normales de sulfato de amonio provoca un cambio en la reacción del entorno del suelo. En suelos ácidos, el efecto negativo aparece al cabo de unos años. En suelos chernozem puede aplicarse durante más tiempo. Según los datos de la estación experimental de Myronivska, en Ucrania, el uso de (NH4)2SO4 durante 14 años provocó cambios en la reacción del suelo: el pH pasó de 6,0 a 4,9; la acidez de intercambio aumentó en 1,5, la hidrolítica — 2,5 veces. El rendimiento no se vio afectado debido al alto contenido de humus, la alta capacidad de amortiguación y la capacidad de absorción de chernozem. En los suelos de castaño y los suelos grises, la acidificación de los suelos carbonatados con fertilizantes fisiológicamente ácidos no es peligrosa.

El sulfato de amonio es tan eficaz como otros abonos nitrogenados en los suelos podológicos, si se combina con el encalado. Sin embargo, el uso prolongado en dosis altas sin encalado en estos suelos deteriora sus propiedades, el crecimiento y la productividad de las plantas. Cultivos como la avena, el centeno de invierno, el lino, las patatas y el colinabo reaccionan al efecto acidificante del sulfato de amonio más débilmente que la remolacha, el maíz, el cáñamo, la cebada y el trigo de primavera.

Debido a la escasa migración de los iones de amonio, este abono es eficaz en suelos ligeros y en zonas con suficiente humedad. El sulfato amónico es menos eficaz que otros abonos nitrogenados cuando se aplica en hileras y como abonado de cobertera.

Sulfato de amonio sódico

El sulfato de amonio sódico — (NH4)2SO4⋅Na2SO4, contiene hasta un 16% de nitrógeno, un 9% de Na2O, hasta un 2,5% de impurezas orgánicas, es un producto residual de la producción de caprolactán. Es una sal cristalina amarillenta. Es un buen abono para la remolacha azucarera y las plantas crucíferas, que son sensibles al sodio y al azufre. Puede utilizarse para fertilizar campos de heno y pastos.

Cloruro de amonio

El cloruro de amonio, o cloruro de amonio, NH4Cl, es un subproducto de la producción de soda para cocinar (hidrogenocarbonato de sodio):

NH3 + CO2 + H2O + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl.

El cloruro de amonio es un polvo fino y cristalino de color blanco o amarillento, contiene hasta un 26% de nitrógeno, en 100 cm3 de agua a 20 °C se disuelven 37,2 g, es malogroscópico, no se apelmaza, se dispersa bien. Se caracteriza por una elevada acidez fisiológica y contiene hasta un 60% de cloro, lo que afecta negativamente a los cultivos clorofóbicos como la patata, el tabaco, la uva, la cebolla, la col, el cáñamo, el lino, el trigo sarraceno, los cítricos, las hortalizas, las frutas y las bayas. Por lo tanto, se aplica en otoño para que el cloro sea eliminado de la capa de raíces por las precipitaciones atmosféricas.

En los suelos, el cloruro de amonio entra en reacciones de intercambio con el complejo absorbente (SAC):

[SAC]Ca + 2NH4Cl = [SAC](NH4)2 + CaCl2.

Se somete en parte a la nitrificación en el suelo. La eficacia del cloruro de amonio también puede aumentarse de la misma manera que la del sulfato de amonio: mediante el encalado, la neutralización previa del abono (140 kg de CaCO3 por 100 kg de NH4Cl), la aplicación combinada con abonos fisiológicamente alcalinos o la combinación con abonos orgánicos.

El NH4Cl es generalmente inferior al (NH4)2SO4 en su efecto fertilizante. Para los cereales, el cloruro y el sulfato son igualmente eficaces a dosis normales. En el caso de los cultivos sensibles al cloro, no deben utilizarse dosis más elevadas, sino que deben aplicarse previamente como abono de base.

Carbonato de amonio y bicarbonato de amonio

El carbonato de amonio (NH4)2CO3 y el bicarbonato de amonio (bicarbonato) NH4HCO3 se utilizan como fertilizantes en pequeñas cantidades.

El carbonato de amonio, o carbonato de amonio, es una sustancia cristalina de color blanco, que se obtiene haciendo pasar dióxido de carbono por una solución acuosa de amoníaco, seguida de la evaporación de la sal resultante. El carbonato es inestable y puede descomponerse al aire libre, liberando amoníaco para formar hidrogenocarbonato de amonio. El producto técnico contiene un 21-24% de nitrógeno y es una mezcla de carbonato de amonio, bicarbonato y carbamato.

El hidrogenocarbonato de amonio, o bicarbonato, se obtiene mediante la adsorción de amoníaco gaseoso y dióxido de carbono con una solución de carbonato de amonio. Contiene aproximadamente un 17% de nitrógeno. Es relativamente más estable que el carbonato, pero también tiene pérdidas de amoníaco durante el almacenamiento, el transporte y la aplicación. Debe incorporarse inmediatamente al suelo si se aplica en la superficie.

Aplicación de fertilizantes amoniacales

Cuando se aplican al suelo, los fertilizantes amónicos se disuelven y el ion NH4+ entra en reacciones de intercambio con la fase sólida del suelo. La mayor parte de los cationes NH4+ se incorporan al complejo de absorción del suelo (SAC), desplazando una cantidad equivalente de cationes del mismo:

[SAC](Ca, H] + NH4Cl = [SAC](NH4, Ca) + HCl,

[SAC]Ca2 + (NH4)2SO4 = [SAC]((NH4)2, Ca) + CaSO4.

Al pasar a un estado de absorción de intercambio, el amonio se fija en el suelo, impidiendo así su lixiviación. Al mismo tiempo, en el estado de intercambio-absorción, el amonio permanece disponible para las plantas.

Parte del nitrógeno amoniacal se convierte en nitrógeno nítrico mediante el proceso de nitrificación. El ritmo de este proceso depende de la temperatura, la humedad, la aireación, la actividad biológica y la reacción del suelo y el grado de cultivo. Así, en un experimento de microcampo llevado a cabo en suelos de césped-podzol mal cultivados en 15 días de nitrificación fue del 12% de sulfato de amonio, después de 30 días — 24%, mientras que en suelos bien cultivados la nitrificación fue del 79 y 96% de la cantidad introducida, respectivamente.

El exceso de humedad y el aumento de la acidez inhiben el proceso de nitrificación. El encalado de los suelos ácidos acelera el proceso.

El cloruro de amonio se nitrifica más lentamente que el sulfato debido al efecto inhibidor del cloro sobre la actividad de las bacterias nitrificantes.

Una vez que el nitrógeno amoniacal se convierte en nitrato, el nitrógeno se convierte en un abono nítrico. En el proceso de nitrificación se forma ácido nítrico, ácido clorhídrico o ácido sulfúrico en el suelo:

NH4Cl + 2O2 = HNO3 + HCl + H2O

o

(NH4)2SO4 + 4O2 = 2HNO3 + H2SO4 + 2H2O.

En el suelo, los ácidos son neutralizados por los hidrocarbonatos de la solución del suelo y los cationes del complejo absorbente del suelo:

2HNO3 + Ca(HCO3)2 = Ca(NO3)2 + 2H2O + 2CO2;

2HCl + Ca(HCO3)2 = CaCl2 + H2O + CO2;

[SAC]Ca2 + 2HNO3 = [SAC](Ca, H2) + Ca(NO3)2;

[SAC]Ca2 + H2SO4 = [SAC](Ca, H2) + CaSO4.

La neutralización de los ácidos minerales va acompañada del consumo de los hidrocarbonatos de la solución del suelo y del desplazamiento de las bases del complejo absorbente del suelo por el hidrógeno, lo que reduce la capacidad de amortiguación y aumenta la acidez del suelo.

El cambio en la reacción cuando se aplican fertilizantes de amonio también está relacionado con su acidez fisiológica. A partir de las plantas (NH4)2SO4 y NH4Cl que absorben el catión más rápido que el anión, respectivamente, se acumulan residuos ácidos. Su aplicación sistemática va acompañada de la acidificación del entorno del suelo. El grado de acidificación es tanto mayor cuanto menor es la capacidad de amortiguación.

Tabla. Efecto de los fertilizantes sobre la acidez y la cantidad de bases absorbidas del suelo forestal gris (según el Instituto de Investigación de Cultivos de Bast)

Abono
Acidez intercambiable
Acidez hidrolítica
Suma de las bases absorbidas
Grado de saturación de la base, %
mg⋅eq/100 g de suelo
Control (sin fertilizante)
0,4
11,3
14,3
55,8
Estiércol, 40 t/ha
0,4
9,8
17,7
64,4
NPK en dosis equivalentes a 40 toneladas de estiércol (nitrógeno en forma de (NH4)2SO4)
0,5
14,2
9,3
39,4

En los suelos podológicos y de bosque gris con baja suma de bases absorbidas y contenido de materia orgánica la acidificación se manifiesta más rápidamente en comparación con los suelos de chernozems y castaños. Así, la aplicación a largo plazo de sulfato de amonio (como parte del NPK) en suelos forestales grises provocó un aumento de la acidez hidrolítica, una disminución de la cantidad de bases absorbidas y del grado de saturación con bases.

Para evitar el efecto acidificante negativo de los fertilizantes amoniacales en estos suelos, es necesario encalar o neutralizar el sulfato y el cloruro de amonio antes de aplicar la dosis de 130-140 kg de cal por cada 100 kg de fertilizante. La neutralización de los fertilizantes se realiza justo antes de su aplicación.

Las peculiaridades de la transformación de los fertilizantes amoniacales en los suelos determinan la tecnología de su aplicación efectiva. Estos abonos suelen aplicarse antes de la siembra como abono principal, tanto en primavera como en otoño, sin temor a que el nitrógeno se pierda.

La eficacia de los abonos amoniacales depende de la acidez y la amortiguación de los suelos y de las características biológicas de los cultivos.

En los suelos de la zona no negra, los fertilizantes de amonio pueden aumentar la eficacia de la harina de fosfato. La acidez fisiológica de estos abonos favorece la disolución del fosfato de calcio.

La eficacia de los abonos amoniacales depende de las características de los cultivos. Los cultivos menos sensibles, como el centeno, la avena, las patatas, el lino y el trigo sarraceno, son menos sensibles a la acidificación. Los cultivos sensibles (cultivos de raíces, la mayoría de las hortalizas y legumbres, cebada, trigo, girasoles), reaccionan negativamente a la acidificación con aplicaciones repetidas de abono amónico.

Los cultivos sensibles al aumento del contenido de cloro reaccionan negativamente. Por ejemplo, el contenido de almidón de las patatas disminuye con el exceso de cloro. Por lo tanto, el sulfato de amonio se utiliza para los cultivos clorofóbicos o el cloruro de amonio se aplica en otoño.

Debido a su escasa movilidad, el nitrógeno amoniacal se localiza en el suelo donde se aplica. Por lo tanto, los fertilizantes amónicos son poco útiles para el aderezo entre hileras y cuando se aplican localmente. Durante las fases iniciales de crecimiento, el sistema radicular de los cultivos está poco desarrollado y puede no llegar a la zona de localización de los fertilizantes.

Los fertilizantes amoniacales tampoco se utilizan para la presiembra en las hileras o en el cultivo de presiembra debido a que la afluencia intensiva de nitrógeno amoniacal a las plantas jóvenes puede provocar una «intoxicación por amoníaco» debido a su acumulación excesiva.

Abonos a base de nitrato amónico

Los abonos amoniacales-nitratos son un grupo de abonos nitrogenados que incluyen las formas de nitrógeno amoniacal y nítrico. Este grupo incluye el nitrato de amonio, el sulfonitrato de amonio y el nitrato de amonio y cal.

Nitrato de amonio

El nitrato de amonio, o nitrato de amonio, nitrato de amonio, NH4NO3, contiene un 35% de nitrato y nitrógeno amoniacal en una proporción de 1:1. Se obtiene neutralizando el ácido nítrico con amoníaco:

HNO3 + NH3 = NH4NO3 + 144,9 kJ.

La solución de nitrato de amonio resultante se evapora, se recristaliza y se seca. El calor de la reacción de neutralización se utiliza para la evaporación. El resultado es un sólido cristalino blanco que contiene hasta un 98-99% de NH4NO3. Se añaden aditivos para mejorar las propiedades físico-químicas.

El nitrato de amonio es bien soluble en agua: a 20 °C en 100 cm3 de agua se disuelven 192 g de sal, muy higroscópico, el aire se seca y tortas. Dependiendo de la temperatura, presenta cinco modificaciones cristalinas. Se producen transiciones de una modificación, a temperaturas de +32,1 y -16 °C. Si el almacenamiento de nitrato de amonio experimenta cambios bruscos de temperatura, capturando estos puntos de temperatura, se producirá una recristalización de una forma en la otra con un aumento de volumen. El abono se compactará mucho, se convertirá en grumos, terrones y los sacos en los que se ha almacenado pueden reventar.

Para evitar que el nitrato de amonio se apelmace, se le añaden aditivos hidrofóbicos y endurecedores: piedra caliza molida, tiza, roca fosfórica, fosfoyeso, caolinita, nitrato de magnesio, ácidos grasos y sus aminas, etc. El contenido total de aditivos oscila entre el 3,0 y el 5,0%. Los aditivos pueden dar un tinte amarillo. Se puede añadir fucsina, que da un color rojo, como aditivo.

Las propiedades físicas del nitrato de amonio dependen del tamaño y la forma de los cristales y gránulos producidos. La industria química produce nitrato de amonio en forma de gránulos y copos de 1 a 4 mm (nitrato de amonio en copos). El nitrato de amonio granulado se caracteriza por sus buenas propiedades físicas.

El contenido de humedad no debe ser superior al 0,3-0,4%, la reacción es neutra o ligeramente ácida, el contenido de impurezas insolubles — no más del 0,1%.

El nitrato de amonio se envasa en contenedores densos y herméticos -sacos de polietileno o de papel laminado- para evitar la humedad y reducir el apelmazamiento. Los sacos no deben almacenarse en pilas altas o apiladas, ya que las capas inferiores de la pila compactan fuertemente los sacos y provocan el apelmazamiento.

Para mejorar las propiedades físicas, el nitrato puede mezclarse durante el almacenamiento con precipitado y harina de fosfato (para suelos podzólicos). Inmediatamente antes de su aplicación en suelos podzólicos, el nitrato amónico puede mezclarse con un 30-40% de carbonato cálcico, lo que reduce en gran medida la higroscopicidad y aumenta la comodidad de la siembra a máquina.

El nitrato de amonio es inflamable y puede explotar en determinadas condiciones. A temperaturas superiores a 200-270 °C, se descompone con la liberación de calor y oxidantes fuertes que aceleran la combustión. El calentamiento rápido a 400-500 °C provoca una explosión. Las mezclas con materiales combustibles (serrín, gasóleo, polvo de papel, turba seca, aceite) contribuyen a la manifestación de propiedades inflamables y explosivas.

El nitrato de amonio se utilizó por primera vez en su forma pura en nuestro país. Debido a su alto contenido en nitrógeno, los costes de transporte y aplicación son significativamente inferiores a los de otros abonos nitrogenados, a excepción de la urea y el amoníaco líquido. Debido a la combinación de nitrógeno nítrico móvil y nitrógeno amoniacal menos móvil, es posible variar los métodos, las dosis y el momento de su aplicación en función de las condiciones edafoclimáticas y de las características biológicas de los cultivos.

Cuando se aplica al suelo, el nitrato de amonio se disuelve con la humedad del suelo. El nitrógeno NH4NO3 es absorbido por los microorganismos y queda a disposición de las plantas cuando mueren y se mineralizan. En el suelo, el amonio reacciona con el complejo de absorción del suelo (SAC):

[SAC]Ca2 + 2NH4NO3 = [SAC]((NH4)2, Ca) + Ca(NO3)2.

En el caso de la deficiencia de calcio en suelos podzólicos ácidos, la aplicación de nitrato de amonio conduce a la acidificación de la solución del suelo. Los experimentos de D.N. Pryanishnikov han establecido que el catión NH4+ se absorbe de la solución de nitrato de amonio más rápidamente que el NО3. Por lo tanto, el nitrato de amonio es un abono fisiológicamente ácido. Sin embargo, su acidez fisiológica es menor que la de los fertilizantes de nitrato de amonio.

En suelos saturados de bases (chernozem, suelo gris), la aplicación sistemática de altas dosis de nitrato de amonio no conduce a la acidificación de la solución del suelo. La acidificación local es temporal, pero puede tener un efecto negativo en las fases iniciales del crecimiento de las plantas y aumentar la movilidad de los compuestos tóxicos de aluminio, manganeso y hierro.

En los suelos sodzólicos ácidos, la aplicación de nitrato de amonio puede provocar una acidificación aún mayor, que es temporal: la absorción de nitrógeno nítrico restablece la reacción del medio a su valor original.

El amonio puede experimentar la nitrificación, que también acidifica temporalmente el suelo. Una parte del nitrógeno nítrico se pierde en el proceso de desnitrificación en forma de compuestos gaseosos (N2, N2O, NO). En el primer año después de la aplicación se utiliza el 40-50 % del nitrógeno; el 10-20 % del nitrógeno nítrico y el 20-40 % del nitrógeno amoniacal se transforman en una forma orgánica (inmovilizada), y sólo el 10-15 % o el 2-3 % del nitrógeno aplicado es asimilado por las plantas en el segundo año. El proceso de inmovilización se acelera mediante el almacenamiento de residuos de cultivos con bajo contenido de nitrógeno y alto contenido de carbono, por ejemplo, paja, estiércol de paja. El nitrógeno de los fertilizantes moviliza el nitrógeno del suelo, lo que da lugar a una mayor tasa de utilización.

El nitrato de amonio en dosis elevadas en suelos con poca luz aumenta el contenido de nitrato de las plantas. El uso de estas plantas para la alimentación de los animales puede provocar alteraciones metabólicas e intoxicaciones. La microflora ruminal de los rumiantes reduce los nitratos a nitritos, que se unen a la hemoglobina en la sangre y bloquean su capacidad de transportar oxígeno. El aumento de la concentración de metahemoglobina en la sangre de los animales conduce a la asfixia y, en caso de intoxicación grave, a la muerte.

La eficacia del nitrato de amonio cuando se aplica a suelos ácidos está influida por el encalado oportuno. El efecto negativo de la acidez potencial puede eliminarse neutralizando el abono con cal o dolomita a razón de 1 tonelada de CaCO3 por cada tonelada de abono.

El nitrato de amonio se utiliza como fertilizante de pre-siembra (básico) y en línea (durante la siembra) y para fertilizar durante la temporada de crecimiento.

En condiciones de riego, con suficiente o excesiva humedad, especialmente en suelos ligeros de composición granulométrica, la aplicación de nitrato amónico en otoño bajo el arado otoñal no es conveniente por el posible lavado del nitrógeno nítrico. En estas condiciones, puede utilizarse directamente en el momento de mayor consumo de nitrógeno por parte de las plantas. En pequeñas dosis de 10-15 kg/ha de nitrato se hace en conjunto con el fósforo y el fertilizante de potasa en las filas cuando se siembra la remolacha azucarera y los cultivos de hortalizas, en los pozos cuando la plantación de patatas. Se observa una gran eficacia en la alimentación de los cereales de invierno y de los cultivos en hilera.

El nitrato de amonio también se utiliza para la fertilización de primavera temprana de los cultivos de invierno y las hierbas perennes. Puede utilizarse para fertilizar cultivos en hilera y cultivos hortícolas durante el cultivo entre hileras con incrustación a una profundidad de 10-15 cm mediante cultivadores de plantas.

Sulfonitrato de amonio

Sulfonitrato de amonio, o sulfato-nitrato de amonio, leyna-selitra, montana-selitra, (NH4)2SO4⋅2NH4NO3 con una mezcla de (NH4)2SO4. Contiene hasta un 25-27% de nitrógeno, de los cuales un 18-19% en forma de amonio y un 7-8% en forma de nitrato. Es una sustancia grisácea, finamente cristalina o granular.

Se produce mezclando mecánicamente un 65% de sulfato de amonio y un 35% de nitrato de amonio o añadiendo sulfato de amonio seco a la aleación de nitrato, para después secar y moler la mezcla. El producto obtenido por este último proceso se llama también leyna-sulfato. Otro método de producción es la neutralización de los ácidos sulfúrico y nítrico con amoníaco — sulfato de monte.

El sulfato-nitrato de amonio es bien soluble en agua y menos higroscópico que el nitrato de amonio. Si se almacena en lugares secos, no se apelmaza y conserva su fluidez.

Su eficacia es similar a la del sulfato de amonio. Tiene un potencial de acidez importante, por lo que su uso en suelos ácidos requiere un encalado previo o la neutralización del abono antes de su aplicación.

Nitrato de amonio de cal

Nitrato de cal-amonio, NH4NO3⋅CaCO3. Se produce mediante la fusión de nitrato de amonio con piedra caliza. Se produce en forma de gránulos con diferentes proporciones de NH4NO3:CaCO3, de 80:20 a 53:47. Las propiedades físicas y mecánicas óptimas del producto son 60:40 con un contenido de nitrógeno del 20,5%.

Es menos higroscópico, no es explosivo y puede transportarse a granel. Su uso está muy extendido en Europa Occidental. No está disponible en Rusia debido a los elevados costes de transporte (cuanto menor sea el contenido del principio activo, más caro será el transporte).

Abono líquido de amoníaco

Los abonos amoniacales líquidos son soluciones líquidas (anhidras) y acuosas (agua amoniacal) de amoníaco, así como amoniatos. En cuanto a su efecto sobre las plantas, muestran la misma eficacia que los abonos nitrogenados sólidos. Su producción es más barata que la de los fertilizantes sólidos. Por ejemplo, el coste por unidad de nitrógeno del amoníaco líquido es entre un 35 y un 40% más barato que el del nitrato de amonio (el más barato de los fertilizantes nitrogenados sólidos). Se utiliza a gran escala en Estados Unidos.

El uso de abonos líquidos a base de nitrato amónico permite mecanizar completamente la carga y la aplicación. Requiere 2-3 veces menos mano de obra que los abonos nitrogenados sólidos. Los fertilizantes líquidos se distribuyen más uniformemente en el suelo, no se apelmazan ni se segregan (estratificación).

El uso de fertilizantes líquidos tiene varias desventajas: el almacenamiento requiere tanques especiales de gran capacidad, requiere la organización de puntos de distribución, el uso de equipos especiales para la aplicación, la flota de vagones cisterna de carretera y ferrocarril para el transporte.

El abono nitrogenado líquido se realiza mediante vehículos especiales con incrustación inmediata a una profundidad de al menos 10-12 cm en suelos pesados y 14-18 cm — en los ligeros para evitar la pérdida de amoníaco. Las pérdidas son posibles en suelos muy carbonatados con reacción alcalina. No está permitida la aplicación en superficie de abonos amoniacales líquidos. La incorporación poco profunda en la capa superficial seca del suelo también se asocia a elevadas pérdidas de amoníaco.

En todos los casos, el amoniaco anhidro se incrusta a una profundidad de al menos 14-15 cm, la solución acuosa — no menos de 10-12 cm. En el caso de suelos con terrones gruesos, la profundidad de empotramiento aumenta entre 1,2 y 2,5 veces. Se aplican como abono de base en el arado de otoño, en primavera — en el cultivo previo a la siembra y en el recebo de cultivos en hileras en dosis (nitrógeno), como en el caso de los abonos nitrogenados sólidos. En suelos ligeros con baja capacidad de absorción, la aplicación de dosis elevadas en otoño se asocia a una posible pérdida de amoníaco, ya que puede no ser adsorbido completamente por el complejo absorbente del suelo.

Dado que los fertilizantes amoniacales líquidos se fabrican localmente, las rejas de las fertilizadoras para cultivos sólidos se colocan a 20-25 cm en praderas y pastos — 30-35 cm en cultivos en hileras de alimentación la anchura se determina por la anchura de la hilera. La tecnología de utilización de los abonos amoniacales líquidos requiere un mayor grado de conocimientos.

Cuando se fertiliza para evitar posibles daños a las plantas jóvenes, el exceso de amoníaco, el fertilizante se aplica en el medio de la separación de las filas o a una distancia de 15-10 cm de las filas. Para garantizar una distribución uniforme en el suelo, debe realizarse un laboreo posterior entre hileras. A medida que avanza la nitrificación, los nitratos resultantes se vuelven móviles y se transportan con la humedad del suelo a la zona de las raíces. La intensidad de la nitrificación está determinada por las propiedades del suelo: en los suelos chernozem y cultivados podzolicos procede más rápidamente que en los suelos ácidos podzolicos. El amoníaco acuoso sintético sufre una nitrificación más rápida que el amoníaco de coque, ya que las impurezas contenidas en este último inhiben la actividad de las bacterias nitrificantes.

Cuando se aplican correctamente, los fertilizantes de amoníaco líquido son tan eficaces como el nitrato de amonio.

Amoníaco líquido

El amoníaco líquido, NH3, es el abono nitrogenado sin lastre más concentrado, ya que contiene un 82,3% de nitrógeno. Se produce al licuar el amoníaco gaseoso bajo presión. Es un líquido incoloro con una densidad de 0,61 kg/m3 a 20 °C. Punto de congelación -77,7 °C, punto de ebullición -33 °C. A temperatura normal se convierte rápidamente en gas. Cuando se almacena en recipientes abiertos, el amoníaco se evapora rápidamente con un enfriamiento intenso. Elasticidad del vapor de amoníaco líquido:

Presión de vapor del amoníaco, Pa
192⋅103
293⋅103
424⋅103
616⋅103
859⋅103
116⋅104
178⋅104
Temperatura, °C
-20
-10
0
10
20
30
40

Para evitar que el amoníaco líquido se escape, se almacena y transporta en tanques de acero especiales diseñados para presiones de 2,5-3,0 MPa. A 20-40 °C su presión de vapor es de 9-18 atm. La presión de vapor, la densidad y el contenido de nitrógeno en 1 m3 dependen de la temperatura. Cuando el amoníaco se almacena en recipientes cerrados a presión, se separa en dos fases: líquida y gaseosa. Debido a la gran elasticidad de los vapores, los depósitos de almacenamiento y transporte no se llenan completamente. El amoníaco líquido corroe el cobre, el zinc y sus aleaciones, no reacciona con el hierro, la fundición y el acero.

El amoníaco líquido es una sustancia altamente tóxica; las mezclas con aire con una concentración de amoníaco del 15-27% son explosivas. Puede producirse una explosión por una chispa o por cualquier fuente de fuego abierta. El contacto con la piel provoca quemaduras y congelación por evaporación.

El amoníaco líquido se convierte en gas en el suelo, es adsorbido por los coloides del suelo y es absorbido por la humedad del mismo. Bien soluble en agua: en condiciones normales (a 20 °C y presión atmosférica) en 1 volumen de agua se disuelven 702 volúmenes de amoníaco.

La tasa y el grado de adsorción de amoníaco por parte del suelo están determinados por la capacidad de absorción y la humedad, el método y la profundidad de la aplicación. En suelos pesados con un alto contenido de materia orgánica y un contenido de humedad normal, la absorción es mayor que en suelos ligeros y pobres en humus. En suelos ligeros o secos, el amoníaco permanece en estado gaseoso durante mucho tiempo, lo que provoca pérdidas por volatilización.

Tras la aplicación de amoníaco líquido, la reacción del suelo pasa a un pH alcalino de 9 durante los primeros días. En la zona de fertilización el suelo se esteriliza temporalmente, lo que detiene la nitrificación del nitrógeno amoniacal. Después de 1-2 semanas se restablece la actividad microbiológica. En condiciones óptimas, la nitrificación completa del amoníaco se produce en un mes.

El amoníaco líquido es comparable a los abonos nitrogenados sólidos en términos de rendimiento adicional, y los supera en suelos ligeros, en condiciones de regadío o de exceso de riego.

Agua amoniacal

Una solución acuosa de amoníaco, o agua amoniacal, NH3 + H2O. Es un líquido claro, a veces con un tinte amarillento. En una solución acuosa de amoníaco existe siempre un equilibrio entre el amoníaco absorbido por el agua y el gaseado sobre la superficie de la solución, lo que provoca su pérdida cuando se almacena en recipientes abiertos.

Se producen dos grados de solución de amoníaco: el primero con 20,5 % de nitrógeno, o 25 % de amoníaco, y el segundo con 16,4 % de nitrógeno, o 20 % de amoníaco. El agua de coquería contiene impurezas de sulfuro de hidrógeno, fenoles, rodanuros y cianuros.

El agua amoniacal tiene una pequeña elasticidad del vapor de amoníaco (solución al 25% — 0,15 kgf/cm2 a 40 °C), no corroe los metales ferrosos, se congela a temperaturas: 25% — a -56 °C, 20% — a -33 °C). La densidad a 15 °C del primer grado — 0,910 kg/m3, el segundo — 0,927 kg/m3.

Se almacena y transporta en tanques sellados de acero al carbono diseñados para una presión de hasta 0,4 kgf/cm2. El agua amoniacal corroe los metales no ferrosos (cobre, zinc, estaño) y sus aleaciones (bronce, latón), por lo que todas las unidades tecnológicas deben ser de metales ferrosos. Inerte contra el aluminio y el caucho.

Cuando se aplica al suelo, el amoníaco es adsorbido por los coloides del suelo y, por tanto, migra débilmente. Con el tiempo, el nitrógeno amoniacal se nitrifica y aumenta su movilidad. La aplicación de agua amoniacal es técnicamente más fácil y segura que el amoníaco líquido. La intensidad de la absorción de amoníaco en el suelo está influida por la composición granulométrica, el contenido de humus, el contenido de humedad y la profundidad de incorporación. En suelos pesados, bien cultivados y con alto contenido en materia orgánica, la absorción de amoníaco es mayor que en suelos ligeros y secos pobres en humus, donde las pérdidas por volatilización son mucho mayores.

La desventaja del agua amoniacal es su bajo contenido en nitrógeno, que conlleva mayores costes de transporte, almacenamiento y aplicación. Por lo tanto, su uso es aconsejable en las explotaciones que están cerca de los lugares de producción de fertilizantes.

Abonos amidados

Urea

La urea, CO(NH2)2, contiene un 46,7% de nitrógeno, uno de los abonos nitrogenados sólidos más concentrados. El nitrógeno de la urea se encuentra en la forma amida del ácido carbámico. Se obtiene a partir de amoníaco y dióxido de carbono a una presión de 30,3⋅105 a 202⋅105 Pa y una temperatura de 150-220 °C. Durante la primera etapa del proceso se produce carbamato de amonio:

2NH3 + CO2 → NH4COONH3,

seguido de la urea durante su deshidratación:

NH4COONH2 → CO(NH2)2 + H2O.

La urea es una sustancia cristalina blanca o amarillenta, bien soluble en agua: 51,8 g de urea se disuelven en 100 cm3 de agua a 20 °C. Tiene una higroscopicidad relativamente baja; a 20°C la higroscopicidad es similar a la del sulfato de amonio, mientras que a temperaturas más altas absorbe más humedad. Puede congelarse durante el almacenamiento.

Está disponible en forma de gránulos de 1 a 3 mm. Durante la granulación se puede recubrir con aditivos hidrofóbicos. La urea granulada tiene buenas propiedades físicas y mecánicas, prácticamente no se apelmaza, conserva la fluidez y la dispersabilidad.

En el proceso de granulación, bajo la influencia de temperaturas elevadas, se forma una impureza: el biuret:

2CO(NH2)2 → (CONH2)2HN + NH3.

Cuando su contenido supera el 3 % se vuelve tóxico para las plantas.

El biuret se descompone en el suelo en 10-15 días. Por lo tanto, la aplicación de urea con alto contenido de biuretano 1 mes antes de la siembra no tiene un efecto negativo en las plantas. En la actualidad, se dispone de urea granulada con un contenido de biuretano no superior al 1%, que no tiene un efecto depresivo sobre las plantas, independientemente del periodo de aplicación.

En el suelo, la urea es disuelta por la humedad del suelo, bajo la influencia de la enzima ureasa los residuos vegetales y la microflora se someten a la amonificación, convirtiéndose en carbonato de amonio:

CO(NH2)2 + 2H2O = (NH4)2CO3.

En condiciones favorables en suelos cultivados, la conversión se produce en 1-3 días. En suelos arenosos poco fértiles y demasiado húmedos, el proceso dura hasta 3 semanas. La urea disuelta en la solución del suelo puede lavarse antes de la amonificación.

El carbonato de amonio resultante es inestable y se descompone en el aire para formar bicarbonato de amonio y gas amoníaco:

(NH4)2CO3 → NH4HCO3 + NH3.

Por lo tanto, cuando la urea se aplica en la superficie sin incorporación y con un contenido de humedad insuficiente, pueden producirse pérdidas de amoníaco. Las pérdidas son mayores en suelos con reacciones neutras y alcalinas. El carbonato de amonio sufre una hidrólisis para formar hidrogenocarbonato de amonio, NH3 y agua, lo que da lugar a un entorno alcalino:

(NH4)2CO3 + H2O = NH4HCO3 + NH3 + H2O.

Con el tiempo, el amonio se nitrifica y la reacción del suelo se desplaza hacia el lado ácido. Al ser absorbido el nitrógeno por las plantas, no quedan residuos alcalinos y ácidos del abono en el suelo y se restablece la reacción del medio.

La urea se utiliza como abono principal en todo tipo de suelos y para todos los cultivos. En condiciones de secano su eficacia es igual a la del nitrato de amonio, en condiciones de regadío — al sulfato de amonio. En condiciones de régimen hídrico de lixiviación del suelo la urea es más eficaz que el nitrato de amonio debido a que el nitrógeno amídico que se convierte rápidamente en nitrógeno amoniacal es absorbido por el suelo sin que se produzca un lavado de la capa radicular.

La urea se utiliza para fertilizar los cultivos de invierno a principios de la primavera, con incorporación inmediata mediante grada. Los experimentos han demostrado que incluso 1,5 cm de urea pueden reducir drásticamente las pérdidas de amoníaco. La urea se utiliza para fertilizar los cultivos en hilera y los cultivos hortícolas con alimentadores de cultivo. Sin embargo, en los campos de heno y en los pastos, la aplicación superficial de urea muestra una eficacia entre un 15 y un 20% inferior a la del nitrato de amonio, debido a las importantes pérdidas de amoníaco derivadas de la amonificación de la urea.

La urea es la mejor forma para la fertilización foliar de las plantas, especialmente del trigo, sobre todo para aumentar el contenido proteínico del grano, debido a que incluso en alta concentración (solución al 1%) no produce quemaduras en las hojas y es bien absorbida por las plantas. La urea es absorbida por las células de las hojas como una molécula completa y es asimilada por las plantas tanto en forma de amoníaco tras la amonificación como por su participación directa en el ciclo del nitrógeno. Para la fertilización foliar es conveniente utilizar la forma cristalina, ya que su contenido de biuretano es inferior al 0,2 — 0,3%.

El uso de urea como fertilizante antes de la siembra (en las hileras) puede provocar un retraso en la germinación de las semillas debido al efecto inhibidor del exceso de amoníaco libre.

Debido a la elevada concentración de nitrógeno, es esencial aplicar la urea de forma uniforme en el suelo. Se mezcla a fondo con otros fertilizantes inmediatamente antes de su aplicación para garantizar una distribución uniforme.

La cuota de la urea en la mezcla mundial de abonos nitrogenados aumenta constantemente. Las tecnologías de producción de urea también están mejorando, lo que permite producir urea de mayor calidad a costes de producción más bajos.

La urea se utiliza en la producción de abonos nitrogenados complejos y de acción lenta. Debido a la mayor rentabilidad de la urea y otros abonos nitrogenados muy concentrados, los fertilizantes con bajo contenido en nitrógeno están perdiendo importancia en el balance de consumo de abonos nitrogenados.

Cianamida cálcica

La cianamida de calcio, CaCN2, contiene un 20-21% de nitrógeno. Es un polvo ligero de color negro o gris oscuro, polvoriento cuando se dispersa, puede causar inflamación si entra en contacto con los ojos y las vías respiratorias. Es un abono fisiológicamente alcalino, ya que contiene hasta un 20-28% de CaO. La cianamida técnica de fábrica contiene impurezas de carbono — 9-12%, ácido silícico, óxidos de hierro y aluminio.

Su uso sistemático en suelos ácidos permite mejorar sus propiedades físico-químicas gracias a su acidez neutralizante y a su enriquecimiento en calcio. Se aplica entre 7 y 10 días antes de la siembra o en otoño bajo el laboreo de invierno. No se recomienda su uso como aderezo superior porque la cianamida cálcica sufre una hidrólisis en el suelo e interactúa con el complejo absorbente para formar cianamida H2CN2, que es tóxica para las plantas.

Apenas se utiliza como fertilizante y es más común su uso para la eliminación de las hojas antes de la cosecha en el algodón y los girasoles cuando se cosechan para las semillas.

Abonos mixtos nitrogenados

Amoniacados

El amoniacados es un fertilizante nitrogenado que es una solución acuosa de amoníaco y nitrato de amonio, nitrato de amonio y calcio, urea o nitrato de amonio y urea. Contienen del 30 al 50% de nitrógeno. Los amoniacados se producen en mezcladores especiales introduciendo una solución caliente de nitrato de amonio (urea o nitrato de calcio) en una solución de amoníaco al 10-15%.

El amoniacados es un líquido de color amarillo claro; dependiendo de la composición, la presión de vapor del amoniaco a 32 °C oscila entre 0,2 y 3,6 atm. Según la presión de vapor, los compuestos de amoniacados se dividen en dos grupos:

con una elasticidad de vapor moderada — 0,2-0,7 atm, con un 35-40% de nitrógeno;
con una mayor presión de vapor entre 0,7-3,6 atm y un 40-50% de nitrógeno.
Los amoniacados se diferencian por la temperatura de inicio de la cristalización: de 14 a 70 ° C. En invierno, el amoniacados se produce con una temperatura baja y en verano con una temperatura de cristalización más alta para su almacenamiento.

El amoniacados puede corroer el cobre y las aleaciones de metales ferrosos, por lo que se utilizan tanques y equipos de acero aleado, aluminio y sus aleaciones, o tanques de acero con revestimiento protector anticorrosión (resinas epoxi), así como tanques de materiales poliméricos. Se transporta y almacena en tanques especiales y sellados diseñados para baja presión. El 20-40% del nitrógeno del amoniacados está en forma de amoníaco y el 60-80% en forma de sal de amonio o urea.

La aplicación de amoniacados requiere las mismas condiciones de aplicación que los abonos líquidos amoniacales, es decir, mantener la profundidad de incrustación en función de la composición granulométrica. La difusión del amoníaco en el suelo no suele ser superior a 8-10 cm, por lo que la distancia entre las rejas al aplicar el amoniacados no debe ser superior a 20-25 cm. Cuando se aplica amoniacados como fertilizante para los cultivos en hilera, la distancia entre rejas se establece igual a la anchura de la separación entre hileras.

El efecto del amoniacados en los cultivos es igual al de los abonos nitrogenados sólidos. En Rusia, los carbonatos de amoniacados son los más utilizados: soluciones amoniacales de carbonato e hidrocarbonato de amonio y urea, que contienen entre un 4 y un 7% de amoníaco y entre un 18 y un 35% del nitrógeno total.

Nitrato de amonio de urea (UAN)

El UAN es un abono nitrogenado que es una solución acuosa de urea y nitrato de amonio.

Las soluciones de urea y nitrato de amonio con un contenido de nitrógeno del 28-32% tienen varias ventajas sobre los fertilizantes de nitrógeno sólido y líquido: no contienen amoníaco libre y, por lo tanto, son más avanzadas tecnológicamente y cómodas de utilizar; pueden almacenarse en depósitos abiertos sin pérdida de nitrógeno. La urea y el nitrato de amonio en solución crean el efecto de disolución mutua, lo que permite obtener abonos más concentrados sin riesgo de cristalización. Las soluciones de UAN son líquidos transparentes o amarillentos con una densidad de 1,26-1,33 g/cm3 y una reacción neutra o ligeramente alcalina.

Las soluciones de UAN se preparan en condiciones industriales a partir de fundidos de urea y nitrato de amonio no evaporados. Al eliminar las etapas de evaporación, granulación, acondicionamiento y envasado, se reduce el coste de su producción.

La modificación de la proporción de urea y nitrato de amonio permite regular la temperatura de cristalización (desalación), lo que hace posible su utilización en diferentes regiones, plazos y temporadas.

Los grados de solución de UAN se seleccionan en función de las temperaturas de almacenamiento y uso para evitar la cristalización.

Tabla. Composición y propiedades de diferentes soluciones de UAN[ref]Yagodin B.A., Zhukov U.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/ Editado por B.A. Yagodin. - Moscú: Kolos, 2002. - 584 págs.: ilustración[/ref].

Composición y propiedades de las soluciones
UAN-28
UAN-30
UAN-32
Composición en peso, %:
NH4NO3
40,1
42,2
43,3
CO(NH2)2
30,0
32,7
36,4
H2O
29,9
25,1
20,3
Densidad a 15,6 °C, t/m3
1,28
1,30
1,33
Temperatura de precipitación de los cristales, °C
-18
-10
-2

Las soluciones de UAN pueden utilizarse como base para fertilizantes complejos con macro y microelementos, por ejemplo, sales de cobalto, boro, cobre, molibdeno, herbicidas, retardantes.

Las soluciones de UAN se transportan en vagones cisterna de acero al carbono o en camiones cisterna con inhibidores de corrosión. El UAN-32 contiene 1,3 veces más nitrógeno que la urea granulada y 1,5 veces más que el nitrato de amonio, lo que reduce los costes de transporte y almacenamiento. Para el transporte en la explotación y la aplicación de UAN al suelo, se puede utilizar la misma técnica que para otros fertilizantes líquidos, agua amoniacal o herbicidas.

Las soluciones de UAN se utilizan como fertilizante principal y como aderezo. Para la aplicación principal, puede utilizarse directamente en el suelo o aplicarse por vía tópica, seguida de la incorporación. Pueden utilizarse para el tratamiento radicular de los cultivos en hilera y para el tratamiento foliar de los cereales. Las soluciones UAN pueden aplicarse junto con el agua de riego mediante sistemas de aspersión.

Abonos nitrogenados de acción lenta

La producción de fertilizantes de acción lenta se está desarrollando de diferentes maneras, por ejemplo:

  • la producción de compuestos con solubilidad limitada en agua (ureaformas);
  • recubrimiento de las partículas de abono con sustancias que ralentizan la disolución (cera, parafina, aceites, resinas, polímeros);
  • introducir inhibidores de la nitrificación en el abono.

Ventajas de los fertilizantes de acción lenta:

  • reducción de las pérdidas de nutrientes desde la aplicación hasta la absorción por parte de las plantas;
  • mayor tasa de uso de fertilizantes;
  • reducción del impacto negativo en el medio ambiente;
  • mayor calidad del producto gracias a su menor contenido en nitratos;
  • reducción de los costes de mano de obra al sustituir la aplicación fraccionada por una única aplicación;
  • conservación de la calidad del abono durante el almacenamiento y el transporte.

Los mayores productores de fertilizantes de liberación lenta son Estados Unidos y Japón.

Los aldehídos utilizados para producir fertilizantes de liberación lenta son el formaldehído, el acetaldehído, el aldehído de croton, el isomaldehído, etc. En este caso se obtienen, respectivamente, el abono de urea-formaldehído (MFU), o ureaform, con un contenido de nitrógeno del 38-40%, del que el 28-32% es insoluble en agua, la crotonilidendimourea (KDM), con un contenido de nitrógeno del 32% aproximadamente, la isobutilendimourea (IBDM), con un 31% de nitrógeno poco soluble, y la urea-formacetaldehído (MFAA).

El uso de las formas solubles de abonos nitrogenados es prometedor en condiciones de humedad y riego excesivos, también cuando se aplica a los cultivos de hortalizas, a las hierbas de los prados, a las hierbas de los campos deportivos y a los céspedes, para los que el nitrógeno se aplica en grandes dosis y en varias aplicaciones.

En dosis normales, durante el primer año tras la aplicación, estos fertilizantes son menos eficaces que la urea. Sin embargo, a altas dosis no crean una concentración excesivamente alta, el nitrógeno casi no se lava, está menos sometido a la desnitrificación, al descomponerse es utilizado por las plantas durante un largo periodo. Los abonos nitrogenados de acción lenta pueden aplicarse en dosis elevadas una vez cada 2-3 años sin temor a la pérdida de nitrógeno.

Las desventajas de los fertilizantes de acción lenta son el alto coste en comparación con los abonos nitrogenados tradicionales, la tasa de liberación de nitrógeno no siempre coincide con la tasa de absorción de la mayoría de los cultivos durante la temporada de crecimiento, lo que resulta en una menor eficiencia en comparación con la urea en el primer año después de la aplicación.

Abonos nitrogenados encapsulados

El desarrollo de abonos nitrogenados encapsulados es prometedor. Los abonos encapsulados son formas hidrosolubles convencionales, pero sus gránulos están recubiertos de películas que ralentizan la disolución. Los fertilizantes encapsulados tienen buenas propiedades físicas y mecánicas: son menos higroscópicos, los gránulos son más duraderos y no se apelmazan. Cuando se libera en el suelo desde los gránulos, el nitrógeno se libera gradualmente y es asimilado por las plantas a medida que las cápsulas se descomponen. En función de la composición y el grosor de las cápsulas, es posible ajustar la velocidad de disolución del abono según las necesidades biológicas de los cultivos y la frecuencia de alimentación.

Para la encapsulación se utilizan parafina, emulsión de polietileno, compuestos de azufre, resina acrílica y ácido poliacrílico.

Los experimentos demuestran que el uso de abonos nitrogenados encapsulados es prometedor para el arroz, las praderas y los pastos de larga duración, para los cultivos hortícolas, especialmente en zonas con exceso de humedad y bajo riego. En los cultivos de cereales, las ventajas de los fertilizantes encapsulados sobre los convencionales son prácticamente inexistentes. La principal desventaja es su elevado coste, por lo que su uso en la agricultura es limitado.

Abonos inhibidores de la nitrificación

Entre los inhibidores de la nitrificación utilizados se encuentran la cianguanidina (diciandiamida), el fármaco estadounidense N-serve, o la nitripirina (2-cloro-6-triclorometil)piridina o el fármaco japonés AM (2-amino-4-cloro-6-metilpirimidina). Los inhibidores picochlor y jacos, derivados de la nitripirina, se producen en Rusia. La aplicación de estos inhibidores en mezclas con fertilizantes amoniacales sólidos o líquidos en dosis de N-serve 0,5-1%, AM 1-3% del contenido de nitrógeno inhibe el proceso de nitrificación hasta 1,5-2 meses, es decir, durante el período de consumo intensivo de nitrógeno por las plantas.

La velocidad de descomposición de los inhibidores en el suelo y, en consecuencia, su duración de acción se ven afectadas por la composición granulométrica del suelo, la humedad, la reacción ambiental, la temperatura y el contenido de humus.

Al ralentizar la nitrificación, los inhibidores reducen las pérdidas de nitrógeno en forma gaseosa, el lavado con la escorrentía superficial y la lixiviación. Esto conduce a un mayor rendimiento, especialmente en el caso del algodón, el arroz, los cultivos hortícolas, el maíz para grano y ensilado, los cultivos en hileras y los cultivos forrajeros cultivados en condiciones de riego o de exceso de riego.

El uso de inhibidores tiene un efecto positivo en la calidad del producto, ya que evita la acumulación de nitratos y reduce la incidencia de algunas enfermedades. Debido al aumento del coeficiente de utilización del nitrógeno, se reducen las dosis de abono nitrogenado y se sustituye la aplicación fraccionada por la aplicación de toda la dosis de una sola vez.

Tabla. Efecto del inhibidor de la nitrificación N-Serve sobre la eficiencia de los abonos nitrogenados y la acumulación de nitratos en la masa verde de la colza de invierno (Instituto Panruso de Fertilizantes y Ciencias del Suelo)

Opción de la experiencia
Urea
Sulfato de amonio
Rendimiento, t/ha
Aumento, t/ha
Contenido de N-NO3 en la colza, %
Rendimiento, t/ha
Aumento, t/ha
Contenido de N-NO3 en la colza, %
от азота
от ингибитора
от азота
от ингибитора
Sin nitrógeno
26,2
-
-
0,017
26,2
-
-
0,017
N45
37,0
10,8
-
0,026
38,4
12,2
-
0,026
N45 + inhibidor
38,4
12,2
1,4
0,027
40,0
13,8
1,6
0,028
N90
45,9
19,7
-
0,103
47,3
21,1
-
0,105
N90 + inhibidor
48,0
21,8
2,1
0,073
50,0
23,8
2,7
0,082
N135
53,0
26,8
-
0,226
53,8
27,6
-
0,243
N135 + inhibidor
58,2
32,0
5,2
0,156
59,2
33,0
5,4
0,165

Abono de urea-formaldehído (MFU)

Los abonos de urea-formaldehído (MFU), o ureaform, son productos de la condensación química de la urea CO(NH2)2 y el formaldehído (CH2O). La condensación tiene lugar en soluciones concentradas a proporciones equivalentes de urea y formaldehído en un medio acidificado a pH 3, a una temperatura de 30-60°. Esto produce CONHCH2NH2OH monometilurea, que reacciona de nuevo con la urea y se convierte en NH2CONHCH2NHCONH2 metilendiurea, liberando agua. El condensado resultante se filtra, se seca, se tritura y, si es necesario, se granula. El producto de la reacción suele ser un polvo blanco y desmenuzable que no se apelmaza y conserva su fluidez incluso con una humedad elevada.

El contenido de nitrógeno de la MFU es del 38-40%, la parte soluble en agua representa el 8-10% y la parte insoluble queda disponible para las plantas.

Uno de los principales indicadores de la MFU es el índice de asimilación, es decir, la cantidad de nitrógeno insoluble en agua que se disuelve al hervir durante 1 hora. Se expresa en porcentaje de nitrógeno soluble en agua. El índice de digestibilidad depende de la reacción, de la temperatura, de la relación molar entre la urea y el formaldehído y de la duración de la condensación. Varía del 15 al 55%.

En algunos países extranjeros, el índice de digestibilidad se considera convencionalmente igual a la cantidad de nitrógeno que se nitrifica durante 6 meses de presencia del fertilizante en el suelo. El grado de nitrificación de los MFU, una medida de su eficacia, depende del índice de digestibilidad y de las propiedades del suelo. Los MFU con un alto índice de digestibilidad corresponden a una mayor y más rápida acumulación de nitrógeno nítrico en el suelo.

Una reacción ácida del suelo reduce la tasa de conversión de MFU, por lo que el encalado aumenta la tasa de nitrificación. Las dosis elevadas de MFU alcalinizan el suelo, produciéndose una acidificación gradual a medida que se mineralizan.

En determinadas condiciones de la reacción de condensación, por ejemplo, a una temperatura de 30-40°, se obtienen MFU con un alto contenido de nitrógeno disponible para las plantas, acercándose a los abonos nitrogenados solubles. En este caso, pierden su propósito como fertilizante de acción lenta.

La producción de MFU es prometedora porque todos los abonos nitrogenados son altamente solubles, pero su aplicación en dosis elevadas crea una alta concentración y presión osmótica de la solución del suelo, lo que afecta negativamente a las plantas en las fases iniciales de crecimiento, especialmente a los cultivos sensibles a las altas concentraciones de sal, como el maíz y el lino. Además, en zonas con suficiente humedad, especialmente en suelos ligeros, y con riego, pueden producirse pérdidas de nitrógeno por lixiviación.

En suelos de tepes-podzol con diferentes grados de cultivo y diferentes enlaces de rotaciones de cultivos de campo no se revelaron las ventajas de la MFU sobre los abonos nitrogenados solubles en términos de rendimiento y calidad del producto. En los suelos pesados y podológicos, la eficacia de la MFU sobre el rendimiento de la masa verde del maíz resultó ser menor.

Coeficientes de uso de nitrógeno de los fertilizantes

El uso eficiente de los abonos nitrogenados sólo es posible si se tienen en cuenta sus propiedades y las peculiaridades de la transformación del nitrógeno en los suelos. Todos los abonos nitrogenados, a excepción de las formas de acción lenta, son solubles en agua. Los abonos nitrogenados migran en el suelo con la humedad del mismo y, salvo por la absorción biológica, no están ligados a ningún tipo de absorción. La absorción biológica sólo se produce durante la estación cálida. Por lo tanto, los nitratos pueden ser lixiviados en las condiciones del régimen hídrico del suelo, especialmente en los suelos ligeros. A dosis más altas en suelos de composición granulométrica ligera en campos de barbecho en condiciones de humedad excesiva o de riego las pérdidas de nitrógeno nítrico pueden alcanzar el 10-25% de lo aplicado.

El complejo de absorción del suelo absorbe el amonio y sus formas. En esta forma pierden su movilidad, pero siguen estando disponibles para las plantas y no se lixivian, excepto en suelos ligeros con baja capacidad de absorción. En condiciones favorables, como resultado de la nitrificación, se transforman en nitratos, adquiriendo sus propiedades. La urea se comporta de forma similar en los suelos una vez que es convertida en formas de amonio por las urobacterias.

Todos los abonos nitrogenados, inicialmente o durante la nitrificación, se acumulan como nitratos en el suelo. Los nitratos están sujetos a procesos de desnitrificación, que son comunes a casi todos los suelos, y las principales pérdidas de nitrógeno están relacionadas con ellos. Según los experimentos, las pérdidas de nitrógeno por desnitrificación para las formas de amonio y amida son de alrededor del 20%, para las formas de nitrato hasta el 30% de la cantidad aplicada. En el barbecho puro y con dosis crecientes, las pérdidas de nitrógeno aumentan hasta el 50%.

Desde el punto de vista ecológico, la desnitrificación tiene un valor positivo, ya que «libera» al suelo de un exceso de nitratos no utilizados, evitando su entrada en las aguas subterráneas y en las masas de agua.

En el suelo, una parte del nitrógeno de los fertilizantes se transforma en formas orgánicas inaccesibles para las plantas como resultado de la actividad de los microorganismos. Como resultado de la inmovilización, aproximadamente el 10-12% del nitrógeno nítrico y el 30-40% de los fertilizantes amoniacales y amidas se fijan en forma orgánica. La intensidad de la inmovilización aumenta con la aplicación de abonos orgánicos con bajo contenido en nitrógeno y alto contenido en carbono (rastrojos, paja, estiércol de paja).

Anteriormente se asumía que las plantas en el primer año de aplicación de abonos nitrogenados utilizarían el 60-70% del aporte de nitrógeno. Estos datos se obtuvieron en experimentos de campo mediante el método de la diferencia, comparando la exportación de nitrógeno en las variantes de control (sin abono) y en las variantes con abono. Investigaciones posteriores con átomos de nitrógeno etiquetados demostraron que, en condiciones de campo, las plantas absorben entre un 30 y un 50% del nitrógeno procedente de los fertilizantes, pero al mismo tiempo el uso del nitrógeno del suelo por parte de las plantas se incrementaba en un 20-30% en las variantes fertilizadas. Como resultado, la exportación total de nitrógeno en las variantes fertilizadas aumenta en un 20-30%, y como resultado los ratios de uso de nitrógeno calculados por el método de la diferencia están sobreestimados en un 20-30% respecto a los reales.

No obstante, a efectos prácticos, por ejemplo, el cálculo del balance de nitrógeno y de las dosis de abonos nitrogenados, se utiliza el factor de utilización del nitrógeno obtenido por el método de la diferencia, porque caracteriza el consumo total de nitrógeno por parte de las plantas. Los cálculos de balance realizados en experimentos plurianuales con varias rotaciones del cultivo confirman estas conclusiones. Los coeficientes de utilización de nitrógeno de los fertilizantes según el método de equilibrio son del 60-70%.

La mayor parte del nitrógeno fertilizante aplicado al suelo se gasta durante la temporada de crecimiento para el consumo de las plantas, la inmovilización, la desnitrificación, la lixiviación y la erosión. Por lo tanto, generalmente no se tienen en cuenta los efectos de los abonos nitrogenados.

Eficiencia de los abonos nitrogenados

La eficiencia de los abonos nitrogenados está relacionada con el aumento del uso del nitrógeno por parte de las plantas y con la disminución de las pérdidas irrecuperables. Una solución común es optimizar las condiciones y los regímenes de nutrición de nitrógeno, mejorar el nivel de las técnicas agrícolas y las medidas de recuperación.

La optimización de las condiciones de nutrición de nitrógeno para las plantas incluye:

1. Aplicación de dosis y formas óptimas de abonos nitrogenados teniendo en cuenta las características biológicas de los cultivos y las propiedades de los fertilizantes, las condiciones edafológicas y climáticas, los resultados de los diagnósticos de nutrición vegetal.

Los resultados de los experimentos de campo realizados en distintas zonas edafoclimáticas constituyen la base para determinar las dosis óptimas de abonos nitrogenados. Estos datos se comparan con los resultados de los diagnósticos del suelo y de las plantas, a partir de los cuales se preparan las recomendaciones para el uso de fertilizantes, los métodos y las formas de ajustar las dosis en función de las condiciones específicas.

Los métodos de optimización de las dosis de abono nitrogenado basados en el contenido de nitrógeno mineral del suelo son ampliamente utilizados. Las dosis efectivas para los diferentes cultivos dependen de las condiciones del suelo y del clima.

Tabla. Rendimiento del grano de trigo de invierno y eficacia de los abonos nitrogenados en función del contenido de nitrógeno mineral en el suelo (según el Instituto Panruso de Fertilizantes y Ciencias del Suelo)

Grupo de disponibilidad de N en el suelo
Contenido de Nmin en la capa del suelo de 0 a 40 cm, en kg/ha
Rendimiento medio, t/ha (control)
Aumento del rendimiento (t/ha) con la aplicación de nitrógeno, kg/ha
0+45
30
30+45
45
45+45
60
60+45
90
90+45
120
120+45
I
0-60
2,38
0,86
0,93
1,33
0,93
1,04
1,15
1,47
1,13
1,37
1,06
1,18
II
60-80
2,94
0,72
0,76
1,32
1,02
1,39
1,10
1,28
1,13
1,26
1,26
1,26
III
80-100
4,06
0,40
0,27
0,57
0,44
0,58
0,42
0,47
0,52
0,52
0,38
0,36
IV
100-130
4,32
-0,02
-0,06
0,05
0,11
0,06
-0,02
-0,02
-0,07
-0,08
-2,3
-2,7
V
> 130
5,00
-0,18
-0,12
-0,36
-0,08
-0,19
-0,35
-0,45
-0,45
-0,47
-0,41
-0,49

En función de la aportación de nitrógeno mineral los suelos se dividen en 5 grupos: desde muy bajo — grupo I, hasta alto — grupo V. La aportación de nitrógeno mineral a los suelos afecta a la eficacia de los abonos nitrogenados: muy alta en suelos con un contenido de nitrógeno inferior a 80 kg/ha, baja en suelos con un contenido superior a 130 kg/ha. Los mayores incrementos en el rendimiento del grano se observaron cuando los fertilizantes se aplicaron en dos ocasiones: la primera aplicación en primavera y la segunda en la fase de emergencia del tubo.

Se elaboró una escala de necesidades de abonos nitrogenados para los cultivos de cereales en las zonas de Siberia Occidental en función del contenido en la capa del suelo de 0 a 40 cm.

Tabla. Demanda de abono nitrogenado de los cultivos de cereales en función del contenido de N-NO3 en la capa de suelo de 0-40 cm en otoño o primavera (según Kochergin)

N-NO3
Suministro de nitrógeno del suelo a las plantas
Necesidad de abono nitrogenado
Dosis indicativas de abono nitrogenado, kg/ha de sustancia activa
mg/kg de suelo
кг/га
Para niveles de fósforo bajos o medios (hasta 100 mg P2O5 por kg de suelo, según Franzesson)
0-5
0-25
Muy bajo
Muy fuerte
60
5-10
25-50
Bajo
Fuerte
45
10-15
50-75
Medio
Medio
30
> 15
> 75
Alta
No disponible
0
Si la planta tiene un alto suministro de fósforo (150-200 mg de P2O5 por kg de suelo, según Franzesson)
0-10
0-50
Muy bajo
Muy bajo
80
10-15
50-75
Bajo
Fuerte
60
15-20
75-100
Medio
Medio
45
> 20
> 100
Alta
No disponible
0

Los mismos métodos, con modificaciones y cambios, se aplican en otras regiones del país.

Para optimizar las dosis de abonos nitrogenados, también se utilizan métodos de cálculo de balance, que se basan en la eliminación de nitrógeno con el rendimiento previsto.

2. El cambio máximo en el momento de la aplicación de fertilizantes al período de consumo intensivo de nitrógeno por las plantas, la aplicación fraccionada de la dosis total de fertilizante en varios pasos.

Tabla. Utilización del nitrógeno del sulfato de amonio en función del momento de su aplicación (según la Universidad Panrusa de la Ciencia del Suelo Agrícola)

Opción de la experiencia
Cantidad de nitrógeno, % del aplicado
bajo la cebada
bajo el mijo
usado
fijo
pérdidas
usado
fijo
pérdidas
РК + (15NH4)2SO4 antes de la siembra
58,2
22,4
19,4
54,8
28,9
16,3
РК + (15NH4)2SO4 fraccionadamente
68,2
16,9
14,9
63,2
25,4
10,4

Aproximar el momento de la aplicación de nitrógeno en primavera al trigo de invierno y a las gramíneas perennes al inicio del consumo intensivo de nitrógeno aumenta significativamente la eficacia de la aplicación. El periodo de consumo activo de nitrógeno tras la hibernación se produce entre 15 y 20 días después del deshielo, es decir, tras el calentamiento del suelo. Antes de este tiempo, los abonos nitrogenados no se absorben en cantidades significativas y pueden ser lavados y sometidos a desnitrificación. Por ejemplo, en los experimentos del Instituto Panruso de Fertilizantes y Ciencias del Suelo, el aumento medio del rendimiento del grano de trigo de invierno en 3 años fue 3 veces menor cuando los fertilizantes nitrogenados se aplicaron en la capa de nieve de 5-7 cm que cuando se aplicaron 10-15 días después del deshielo.

Los experimentos realizados en suelos ligeros con una composición granulométrica en el distrito de Yegoryevsk, en la región de Moscú, mostraron un fuerte aumento de la eficacia de los abonos nitrogenados en las praderas cuando se aplican al principio del crecimiento activo de la hierba. La aplicación de nitrato amónico inmediatamente después de la nevada en un campo de heno seco con exceso de humedad temporal aumentó el rendimiento del heno en 2 veces. La fertilización en las mismas dosis 20-30 días después de la fusión de la nieve y el drenaje del exceso de humedad aumentó el rendimiento del heno en 4 veces. Al mismo tiempo, la recogida de proteínas de 1 ha aumentó 2 veces, el coeficiente de uso de nitrógeno de los fertilizantes aumentó 4 veces.

Tabla. Efecto del nitrato de amonio en el rendimiento del heno (heno de secano de humedad temporal excesiva) en función del momento de su aplicación (Instituto Panruso de Fertilizantes y Ciencias del Suelo, media de 3 años)

Opción de la experiencia
Rendimiento de heno, t/ha
Aumento del abono nitrogenado, t/ha
Pago de 1 kg de nitrógeno por heno, kg
Rendimiento proteico, kg/ha
Factor de utilización del nitrógeno, %.
P60K60
1,34
-
-
116,1
-
N90P60K90 después de que la nieve se haya derretido
2,49
1,15
12,7
231,1
18,3
N90P60K90 20-30 días después del deshielo
5,89
4,56
50,5
591,5
77,7

3. El uso de formas de liberación lenta y encapsulada de abonos nitrogenados con tasas controladas de liberación de nitrógeno.

4. El uso de inhibidores de la nitrificación, lo que supone un aumento del 10-15% en la eficiencia del uso del nitrógeno de los fertilizantes.

Las pérdidas improductivas de nitrógeno pueden reducirse mediante la introducción de cultivos intermedios y de rastrojos.

La aplicación de 1 kg de nitrógeno fertilizante mineral aumenta los rendimientos: 8-15 kg de grano, 50-70 kg de patatas, 20-30 kg de heno de hierba de pradera, 30-40 kg de cultivos de raíz de remolacha azucarera, unos 3 kg de fibra de lino.

En el aspecto zonal, la eficacia de los abonos nitrogenados depende de las condiciones de humedad y del nivel de fertilidad natural del suelo. La eficacia y el efecto estable de los abonos nitrogenados en la zona no chernozem son elevados en los suelos humífero-podzólicos, forestales grises, podzolizados y chernozems lixiviados, y cuanto más lixiviados, mayor es la eficacia. La alta eficiencia se muestra en suelos ligeros caracterizados por una deficiencia constante de nitrógeno.

Tabla. Efectos de los fertilizantes nitrogenados en el trigo de invierno por zona natural-agrícola (CINAO)

Zona agrícola natural
Número de experimentos
Dosis de abono mineral, kg/ha sustancia activa
Rendimiento, t/ha
Aumento del rendimiento del grano (t/ha) gracias a las dosis de abono nitrogenado, kg/ha
Precipitaciones por año, mm
fósforo
de potasa
sin abono
con el telón de fondo de la PK
30
60
90
120
Taiga y bosque del sur
114
61
53
1,98
2,30
0,37
0,62
0,84
1,06
500-800
Bosque-estepa
306
58
43
2,62
2,92
0,25
0,36
0,43
0,48
400-600
Estepa
259
60
37
2,78
3,14
0,18
0,25
0,31
0,36
350-500
Estepa seca
35
70
41
3,01
3,48
0,14
0,20
0,25
0,29
250-350
Zonas montañosas
47
64
59
1,83
2,09
0,32
0,54
0,74
0,93
300-600
Por término medio, en Rusia
-
60
43
2,55
2,88
0,24
0,36
0,46
0,54
-

En los suelos de turba drenados, su efecto se reduce, ya que el potasio y el fósforo están en un primer momento al mínimo. Sin embargo, en los primeros años de desarrollo de las turberas en las áreas centrales y noroccidentales de la Zona de Suelos No Negros, la eficiencia del nitrógeno aumenta.

A medida que se avanza de norte a sur y de oeste a este dentro de la parte europea de Rusia, aumenta la continentalidad del clima y disminuye la cantidad de precipitaciones, lo que afecta a la eficacia de los abonos nitrogenados. La disponibilidad de nitrógeno en el suelo también está cambiando.

La eficiencia aumenta en la serie suelos sod-podzólicos → bosque gris → chernozems. Se observa un descenso en las zonas esteparias, debido a una disminución de la disponibilidad de humedad y a unas condiciones de nutrición de nitrógeno más favorables.

Los abonos nitrogenados también son eficaces en las regiones orientales del país: es mayor en la estepa forestal del Trans-Ural y de Siberia Oriental, y menor en la estepa forestal de Siberia Occidental, con un clima más continental. En el Trans-Ural 1 kg de nitrógeno de fertilizante mineral da un aumento en el rendimiento del grano de trigo de primavera de 10 kg/ha, en Siberia Oriental — 11 kg/ha, en Siberia Occidental — 5 kg/ha.

En las regiones esteparias de la parte europea de Rusia, en los chernozems pesados, comunes y meridionales, debido al alto contenido de nitrógeno en los suelos y al déficit de humedad, la eficacia de los abonos nitrogenados disminuye y se vuelve inestable. Esto se observa en mayor medida en los suelos de castaño y castaño claro de las regiones áridas del sureste.

Medidas de acumulación, conservación de la humedad del suelo, así como en condiciones de riego, la eficacia de dosis bajas de abonos nitrogenados en estas zonas es bastante alta, y resulta ser más que los fertilizantes fosforados y potásicos.

Tabla. Aumento del rendimiento de las patatas gracias a los fertilizantes minerales en diferentes suelos (Instituto Panruso de Fertilizantes y Ciencias del Suelo)

Suelos
Rendimiento sin abono, t/ha
Aumento por aplicación de fertilizantes minerales, 100 kg/ha
fertilización completa
nitrogenados
fosfatados
potásicos
Arenosos podsólicos
11,7
6,0
3,5
1,3
1,6
Arcillosos podsólicos
15,4
6,9
3,9
1,8
2,8
Forestales grises
15,9
7,3
4,3
1,0
0,9
Chernozems lixiviados
20,3
5,6
3,1
2,0
1,3

La importancia de los abonos nitrogenados

Los abonos nitrogenados aumentan el rendimiento y la calidad de los productos agrícolas: el contenido en proteínas y gluten de los granos de cereales aumenta, lo que mejora la calidad de cocción de la harina.

La calidad del grano de trigo se evalúa en función de una serie de indicadores. Por ejemplo, se considera trigo blando el que tiene un contenido de proteína bruta de al menos el 14%, un contenido de gluten de al menos el 28%, una calidad de gluten no inferior al primer grupo, una fuerza de la harina de 200-300 c.u., un rendimiento de volumen de pan superior a 500 cm3/100 g de harina.

La fertilización tardía de los cultivos con abonos nitrogenados tiene poco efecto sobre el rendimiento del grano, pero aumenta el contenido de proteínas y gluten y mejora la calidad tecnológica.

Tabla. Efecto de los fertilizantes minerales en el rendimiento y la calidad del grano de la variedad de trigo de invierno Mironovskaya 808 (Estación Experimental Central del Instituto Panruso de Fertilizantes y Ciencias del Suelo)

Opción de la experiencia
Rendimiento, t/ha
Peso de 1000 granos, g
Proteína bruta, %.
Gluten, %
Fuerza de la harina, unidades estándar
Hinchabilidad de la harina, ml
Volumen del pan, cm3/100 g de harina
Sin abono
2,85
42,3
10,6
23,1
176
34
576
P90K90
2,91
43,1
11,1
23,7
191
34
530
N90P90K90
3,69
41,3
12,0
25,4
205
36
595
N180P90K90
3,65
39,9
12,8
28,8
213
44
658
N180P120K90
3,82
39,6
12,8
30,0
200
46
626
N90P120K90 + N90 en la primavera
3,81
39,5
13,1
32,4
206
50
641
N90P120K90 + N90 en la primavera + N60 en flor
3,83
40,0
14,3
34,4
260
56
723

Un uso equilibrado de abonos nitrogenados aumenta el contenido de vitaminas, ácido ascórbico, caroteno, tiamina, riboflavina y miosina. Las formas de nitrato promueven la acumulación de ácido ascórbico en las plantas más que las formas de amonio.

Los abonos nitrogenados afectan a la calidad de la remolacha azucarera. Así, la aplicación de N60 aumenta el contenido de azúcar de los cultivos de raíces en un 0,2-0,4%, la dosis de N120, por el contrario, lo reduce en un 0,1-0,2%. Las dosis de abono nitrogenado superiores a las óptimas aumentan el contenido de nitrógeno «perjudicial» en los cultivos de raíces.

El exceso de nitrógeno en el suelo con altas dosis de abono provoca la acumulación de nitratos y nitritos en las plantas.

Formas de mejorar la eficacia de los abonos nitrogenados

La eficacia de los abonos nitrogenados depende de:

  • peculiaridades zonales;
  • un conjunto de medidas agronómicas y de recuperación utilizadas en la rotación de cultivos y para cultivos específicos;
  • tecnología de aplicación de abonos nitrogenados (calendario y métodos de aplicación, dosis y formas);
  • métodos de diagnóstico de la nutrición vegetal.

En Rusia se ha desarrollado un conjunto de métodos agroquímicos para aumentar la eficacia de los abonos nitrogenados:

  1. Cumplimiento de la tecnología agronómica de aplicación de abonos nitrogenados en cuanto a dosis, formas, tiempos y métodos de aplicación.
  2. Proporción óptima de nitrógeno y otros macro y microelementos teniendo en cuenta la fertilidad del suelo y las características biológicas del cultivo.
  3. Optimización de la nutrición nitrogenada de los cultivos durante el periodo de crecimiento. Considera el efecto directo de los fertilizantes como fuente de nutrición, y el indirecto asociado a la movilización de nitrógeno debido a la activación de los procesos de mineralización de la materia orgánica del suelo.
  4. Esto es importante ya que la cantidad de nitrógeno generada por la mineralización es la más difícil de contabilizar por los métodos existentes. El nitrógeno procedente de la mineralización de la materia orgánica puede crear un exceso de nitrógeno en el suelo, lo que provoca el encamado de los cultivos, el deterioro de la calidad de los productos y un impacto negativo en las aguas subterráneas.
  5. Aplicación de inhibidores de la nitrificación. Aunque esta técnica es temporal, la inhibición de la nitrificación puede ayudar a reducir las pérdidas de nitrógeno cuando se desarrollan medidas de eficiencia integradas.
  6. Mejora de las formas de acción lenta de los abonos nitrogenados: tecnología de las formas de urea-formaldehído (MFU) y de los fertilizantes nitrogenados encapsulados, así como la búsqueda de nuevas formas de fertilizantes minerales con transferencia gradual de los nutrientes del fertilizante al suelo.
  7. Aplicación de cal en la rotación en la aplicación sistemática de abonos nitrogenados en suelos ácidos, especialmente en los suelos podológicos.

Aplicación de prácticas agronómicas destinadas a regular los procesos de movilización e inmovilización del nitrógeno y los procesos de humificación.
La mineralización del nitrógeno del suelo bajo la aplicación de abonos nitrogenados está influenciada por:

  • el grado de cultivo de los suelos podológicos: en los suelos cultivados prevalecen los compuestos de humus fácilmente hidrolizables;
  • actividad de los microorganismos del suelo;
  • aumento de la capacidad de absorción del sistema radicular de la planta;
  • la forma del abono nitrogenado, por ejemplo, las formas de amonio favorecen una mejor absorción del nitrógeno que las formas de nitrato;
  • encalado;
  • la aplicación de fertilizantes orgánicos, que aumentan la cantidad de microflora.

Las formas de nitrato y amonio del nitrógeno pueden ser inmovilizadas por la interacción con la materia orgánica del suelo, la fijación por los microorganismos del suelo y la fijación de las formas de amonio por los minerales de la arcilla. La inmovilización absorbe el 20-60% del nitrógeno aplicado, su valor depende de:

  • formas de abono nitrogenado: las formas de amida y amonio se fijan 1,5-2 veces más que las formas de nitrato;
  • dosis de abono: al aumentar la dosis de abono, la cantidad absoluta de nitrógeno inmovilizado aumenta y la cantidad relativa -la parte de nitrógeno aplicado- disminuye;
  • la cantidad de nitrógeno fijado: en los suelos con un alto contenido de humus el contenido de nitrógeno es mayor que en los suelos con un bajo contenido de humus;
  • el contenido de material energético, que simultáneamente con los fertilizantes minerales aumenta la inmovilización del nitrógeno fertilizante;
  • relación C : N en el suelo: cuanto más carbono y menos nitrógeno, más se inmoviliza.

Características zonales

En las zonas con una alta eficacia de los abonos nitrogenados se producen entre 10 y 15 toneladas de cereales, entre 30 y 40 toneladas de cultivos de raíz de remolacha azucarera, entre 5 y 6 toneladas de algodón en rama, unas 2 toneladas de fibra de lino y entre 20 y 30 toneladas de heno de pradera por cada tonelada de fertilizante nitrogenado aplicado.

El efecto de los abonos nitrogenados puede manifestarse de forma diferente en las grandes regiones agrícolas del país. Por ejemplo, en la zona de Nonchernozem 1 kg de nitrógeno en dosis óptimas produce 8-15 kg de grano, 50-70 kg de patatas, 3,5 kg de fibra de lino, 70-100 kg de maíz para ensilar. El elevado efecto de los fertilizantes nitrogenados en esta zona se manifiesta en los suelos franco-arenosos y arenosos, en los que casi siempre se observa una deficiencia de nitrógeno. En condiciones de régimen hídrico lavado debido a las pérdidas de nitrógeno en el período otoño-invierno-primavera, la aplicación en primavera es mucho más eficaz que en otoño.

En la zona de la estepa forestal de Chernozem podzolizada y lixiviada de Ucrania la recuperación de los abonos nitrogenados es mayor que en la estepa forestal de la margen derecha, pero menor que en la margen izquierda.

En diferentes regiones de la zona esteparia, por ejemplo, en Moldavia, se obtienen grandes aumentos de rendimiento por la aplicación de abonos nitrogenados en suelos negros típicos, y aumentos menores, en suelos ordinarios y carbonatados. Por 1 kg de abono nitrogenado se producen 6 kg adicionales de grano de trigo de invierno, hasta 7 kg de maíz, 2,5-3 kg de semillas de girasol, 40-60 kg de raíces de remolacha.

En las regiones esteparias de Ucrania, los abonos nitrogenados ordinarios son eficaces en los cultivos de trigo de invierno, remolacha azucarera y maíz. Su efecto se debilita de oeste a este. En la estepa de la parte europea de Rusia se observa un efecto positivo en los chernozems ordinarios y carbonatados de Kuban, en las estribaciones del Cáucaso Norte, en los chernozems del Norte-Priazov. El efecto de los abonos nitrogenados disminuye en los chernozems carbonatados de la región de Rostov y en los chernozems ordinarios de la región del Volga.

El efecto de los abonos nitrogenados en suelos de castaño con bajo contenido de humus se muestra en regiones con buen contenido de humedad, por ejemplo, en Ucrania, Transcaucasia, zonas montañosas del norte del Cáucaso. El efecto de los abonos nitrogenados en los suelos de castaño suele ser débil en las condiciones de clima muy árido de Stavropol, la región de Rostov, la región del Volga y el norte de Kazajstán. Lo mismo ocurre con los chernozems ordinarios y meridionales y con los suelos de castaño de la parte plana asiática de Rusia.

Influencia de las medidas de mejora agrícola en la eficacia de los abonos nitrogenados

La eficacia de los abonos nitrogenados está relacionada con la aplicación oportuna y de calidad de un conjunto de medidas agronómicas, de recuperación y de protección del suelo, con una alta cultura de la agricultura: ausencia de vegetación de malas hierbas, provisión de regímenes de suelo óptimos, siembra de variedades e híbridos altamente productivos, un sistema integral de protección de las plantas. Todas las medidas de reproducción de la fertilidad y el cultivo contribuyen a aumentar la eficacia de los fertilizantes nitrogenados y a una mayor rentabilidad. El balance de la materia orgánica del suelo debe ser positivo o libre de deficiencias.

Los fertilizantes orgánicos reducen los efectos negativos de las altas dosis de nitrógeno mineral y contribuyen a un uso más eficiente del mismo. El nitrógeno mineral debe estar en el suelo en una proporción óptima con otros nutrientes adecuados a las necesidades del cultivo que se realiza.

El encalado de los suelos ácidos aumenta significativamente la eficacia de los abonos nitrogenados gracias a un mejor aprovechamiento del nitrógeno, aumentando su movilización, y a una mejor nutrición del fósforo. En las zonas áridas de estepa y estepa seca, el efecto positivo de los abonos nitrogenados es posible en condiciones de dosis y regímenes de riego óptimos.

En condiciones de riesgo de procesos de erosión, la eficacia de los abonos nitrogenados depende del complejo de protección del suelo y del sistema de tratamiento del suelo contra la erosión, como el laboreo en contorno a través de la pendiente, el laboreo combinado, el ranurado de la pendiente, la formación de un terraplén, la formación de surcos que reducen la escorrentía de agua y el lavado del suelo.

Tasas de aplicación (dosis) de abonos nitrogenados

En el futuro aumentará la relevancia del nitrógeno en la agricultura y su participación en la composición de los fertilizantes minerales, lo que se asocia a la labilidad e incapacidad de ser fijado en el suelo. El aumento del contenido de otros nutrientes en el suelo, su fertilidad y su cultivo hace que el nitrógeno se convierta en un factor limitante del tamaño y la calidad de la cosecha. Esta tendencia se ha observado en varios países en los que se han utilizado durante décadas altas dosis de fósforo-potasio y otros fertilizantes minerales y se ha creado un suministro suficiente de estos elementos en el suelo.

La demanda agrícola de abonos nitrogenados, en función de las zonas naturales y económicas del país, es prevista por la Red Geográfica de Experimentos de Campo, así como por las instituciones científicas. A partir de estos estudios se han elaborado normas de aportación de abonos nitrogenados para aumentar el rendimiento de los cultivos. La moderna tecnología informática permite generalizar los datos de los experimentos de campo, realizar su análisis y desarrollar programas que permiten corregir la demanda óptima de nitrógeno en función de la disponibilidad de fertilizantes, los patrones de cultivo, los rendimientos previstos, las previsiones meteorológicas, etc.

La solución óptima para determinar la dosis óptima de abonos nitrogenados para un cultivo concreto se basa en los datos de los experimentos de campo realizados en las condiciones edafoclimáticas locales, así como en los resultados de los análisis agroquímicos de los suelos en cuanto al contenido de materia orgánica, las formas de nitrógeno orgánico fácilmente hidrolizables, la capacidad de nitrificación del suelo y el contenido de formas minerales de nitrógeno.

La optimización de las dosis de abono nitrogenado en función del contenido de nitrógeno mineral (nitrato y amoníaco) en el suelo (método NMIN) está muy extendida en la práctica de la agricultura mundial.

Las dosis efectivas de nitrógeno para determinados cultivos dependen de las características zonales, por lo que los métodos de diagnóstico de la nutrición nitrogenada tienen sus modificaciones zonales. Existen diferentes enfoques para determinar las dosis de abono nitrogenado en función del contenido de nitrógeno mineral del suelo mediante el método NMIN.

1. Se supone que las plantas consumen cantidades iguales de nitrógeno mineral del suelo y del abono. Conociendo las necesidades de nitrógeno de la planta para el rendimiento previsto y el contenido de nitrógeno mineral del suelo, se compensa la diferencia aplicando un abono nitrogenado.

Este método no tiene en cuenta

  • los efectos de los fertilizantes orgánicos y minerales;
  • movilización de nitrógeno adicional «extra» por la intensificación de la mineralización de la materia orgánica del suelo;
  • el efecto del cultivo precedente en la rotación de cultivos sobre el régimen de nitrógeno;
  • capacidad de nitrificación del suelo;
  • periodicidad de la nutrición de nitrógeno de las plantas;
  • profundidad de muestreo del suelo para el análisis agroquímico por cultivo y por zona;
  • el factor de uso del nitrógeno y de los fertilizantes en función del cultivo, las propiedades del suelo y las condiciones climáticas.

Por lo tanto, el método requiere ser perfeccionado.

Tabla. Dosis de abono nitrogenado necesarias para obtener los rendimientos previstos para el trigo de invierno en función de la disponibilidad de nitrógeno digerible en el suelo antes de la siembra (capa 0-60 cm) (Nikitishen, 1986)

Rendimiento previsto, 100 kg/ha
Eliminación media de nitrógeno del cultivo, kg/ha
Cantidad de nitrógeno nítrico y amoniacal, kg/ha
72-96
96-120
120-144
144-168
168-192
192-216
El típico chernozem
40
96
45
20
-
-
-
-
45
112
75
50
25
-
-
-
50
128
100
75
55
30
-
-
55
144
125
100
80
55
> 30
-
60
160
155
130
105
80
60
30
65
176
180
155
130
105
85
50
Suelo forestal gris
40
111
50
25
-
-
-
-
45
129
75
50
30
20
-
-
50
147
100
75
55
40
25
20
55
164
125
100
80
65
50
40
60
182
150
125
105
90
75
65
65
200
175
150
130
115
100
90

2. La segunda variante del método NMIN consiste en determinar los índices de disponibilidad de nitrógeno del suelo y establecer las necesidades y la dosis de nitrógeno del cultivo. Este método está bien establecido científicamente y ha recibido una amplia aplicación práctica en el diagnóstico de la nutrición de los cultivos para las zonas de Siberia. Por ejemplo, se ha elaborado una escala de necesidades de abonos nitrogenados para los cultivos de cereales en las regiones de Siberia Occidental.

La fórmula también se utiliza para calcular las dosis de fertilizante nitrogenado para el rendimiento previsto:

donde R — exportación de nitrógeno con el rendimiento planeado de productos principales y subproductos, kg/ha; Nin — nitrógeno nítrico en la capa del suelo 0-50 cm antes de la siembra, kg/ha; Ncurrent — nitrógeno de nitrificación actual durante la temporada de crecimiento, kg/ha; n — factor de uso de nitrógeno nítrico del suelo; K — factor de uso de nitrógeno de fertilizantes minerales por las plantas. Convencionalmente, n = 0,8 y K = 0,6; los coeficientes son diferentes para cada zona.

Tabla. Demanda de abono nitrogenado de los cultivos de cereales en función del contenido de N-NO3 en la capa de suelo de 0-40 cm en otoño o primavera (según Kochergin)

N-NO3
Suministro de nitrógeno del suelo a las plantas
Necesidad de abono nitrogenado
Dosis indicativas de abono nitrogenado, kg/ha de sustancia activa
mg/kg de suelo
кг/га
Para niveles de fósforo bajos o medios (hasta 100 mg P2O5 por kg de suelo, según Franzesson)
0-5
0-25
Muy bajo
Muy fuerte
60
5-10
25-50
Bajo
Fuerte
45
10-15
50-75
Medio
Medio
30
> 15
> 75
Alta
No disponible
0
Si la planta tiene un alto suministro de fósforo (150-200 mg de P2O5 por kg de suelo, según Franzesson)
0-10
0-50
Muy bajo
Muy bajo
80
10-15
50-75
Bajo
Fuerte
60
15-20
75-100
Medio
Medio
45
> 20
> 100
Alta
No disponible
0

Tabla. Contenido de nitrógeno móvil en el suelo en la capa de 0-40 cm antes de la siembra de cultivos de invierno y necesidad de abonos nitrogenados en chernozems[ref]Agroquímica. Libro de texto / V.G. Mineev, V.G. Sychev, G.P. Gamzikov y otros; ed. por V.G. Mineev. - Moscú: Instituto Panruso de Investigación Agroquímica que lleva el nombre de D.N. Pryanishnikov, 2017. - 854 p.[/ref]

N-NO3, mg/kg de suelo
Necesidad de abono nitrogenado
Dosis indicativas de abono, kg/ha
Contenido inicial de nitrato
Contenido de nitratos tras 7 días de compostaje (capacidad de nitrificación)
N
P
< 5
< 15*
fuerte
90
40
5-10
15-25
medio
60
40
10-15
25-30
débil
20-30
60
> 15
> 30
no disponible
30**
60-90

* Capacidad de nitrificación sin deducción del contenido inicial de nitrato

** Sólo como aderezo superior

3. La determinación de las necesidades de abono nitrogenado y de las dosis indicativas para determinados cultivos puede realizarse a partir del contenido de nitrógeno mineral en el suelo y del valor de la capacidad de nitrificación. El método se ha desarrollado para los distritos de la región del Volga y la región de Orenburgo y se recomienda su amplia aplicación en la práctica agrícola.

Estos métodos de diagnóstico se utilizan con diversas modificaciones en otras regiones de Rusia.

El cálculo de las dosis de abono nitrogenado puede realizarse por el método de la balanza. En nuestro país, A.V. Sokolov, Z.I. Zhurbitsky, I.S. Shatilov y N.K. Boldyrev contribuyeron al desarrollo y la mejora de estos métodos.

El cálculo de la cantidad de nitrógeno efectivo (Nef), que entra en las plantas desde el propio suelo durante el periodo de crecimiento, por el contenido de NMIN al principio del periodo de crecimiento se determina por la fórmula

y el cálculo de la dosis de nitrógeno para el rendimiento previsto o su aumento mediante la fórmula:

donde DN — dosis de nitrógeno para el rendimiento planeado, kg/ha; R — exportación de nitrógeno con el rendimiento planeado, kg/ha; NMIN — contenido de nitrógeno mineral (nitrato y amonio) en el suelo, mg/kg; Nef (kg/ha) — cantidad de nitrógeno efectivo que las plantas reciben del suelo (una cierta capa de suelo), teniendo en cuenta la capacidad actual de nitrificación, determinada por el indicador de factor de utilización, %; FNMIN — factor de uso de nitrógeno mineral para el suelo, % (para nitrógeno de nitrato en la capa de 0-30 cm del suelo chernozem es igual a 200%); Ffertilizer — factor de uso de nitrógeno de fertilizantes minerales; d — peso volumétrico de 1 cm3; h — profundidad de la capa de suelo (cm); dh/10 — masa de la capa de suelo, ml/kg, para convertir el nitrógeno mineral de mg/kg a kg/ha; 100 — conversión de FNMIN y Ffertilizer por ciento, %.

Por ejemplo. Cálculo de las dosis de fertilizante nitrogenado por el método de equilibrio: el contenido de nitrógeno nítrico en la capa de 0-30 cm de chernozem ordinario es de 10 mg/kg, h = 30 cm, d = 1,2 g/cm3; FNMIN = 200%, Ffertilizer N = 60%, R — excreción de nitrógeno en el rendimiento de grano de 40 c/ha es de 120 kg/ha.

 

entonces, según la fórmula:

Y = Nef / Ny,

donde Ny es el contenido de nitrógeno del grano, en kg/ha.

El rendimiento del trigo (Y) debido al nitrógeno del suelo será igual a:

72 (kg/ha) / 3 (kg/c) = 24 c/ha (1 c = 100 kg).

Y la dosis de nitrógeno según el método de equilibrio será

De los 80 kg de nitrógeno aplicados al trigo, las plantas utilizarán el 60%, es decir, 48 kg, lo que proporcionará un aumento del rendimiento igual al del trigo:

48 (kg/ha) / (3 kg/c) = 16 c/ha = 1.6 t/ha.

En consecuencia, el rendimiento previsto lo aportan el nitrógeno del suelo (24 kg/ha) y el abono (16 kg/ha).

Los datos experimentales permiten a algunos investigadores no tener en cuenta la FNMIN y la Ffertilizer del nitrógeno. En este caso, la fórmula para calcular las dosis de nitrógeno adopta la forma

 

Una desventaja del método de equilibrio es la necesidad de valores óptimos para los indicadores en la ecuación anterior.

Las modificaciones del método NMIN o de equilibrio permiten determinar con bastante precisión la dosis de abono nitrogenado para obtener el rendimiento previsto del trigo de invierno. El método de diagnóstico de plantas permite supervisar el nivel de nutrición nitrogenada de las plantas y corregir a tiempo la fertilización nitrogenada primaveral y tardía de los cultivos. La combinación del diagnóstico del suelo y de la planta permite ajustar el nivel de nutrición de nitrógeno en el trigo de invierno en función del suelo y de los factores climáticos y agrotécnicos.

En Checoslovaquia se ha desarrollado un sistema para controlar las condiciones nutricionales de los cultivos de cereales a partir de los datos del análisis de las plantas. Para ello, se toman muestras de plantas en la fase de trompeta (5 hojas) y se determina el contenido de nitrógeno, fósforo, potasio y otros elementos. La proporción de estos elementos se utiliza para determinar las necesidades de fertilizantes de los cultivos y las dosis óptimas para el abonado.

Tabla. Optimización de las dosis de nitrógeno para la fertilización del trigo de invierno durante la fase de trompeta en función del análisis químico de las plantas (según Bayer)

Datos de análisis de criterios y plantas
La medida en que las plantas necesitan nitrógeno
Dosis óptimas de nitrógeno para el abonado superior al inicio de la trompeta (con rendimientos > 4 t/ha), en kg/ha
Р, %
N : Р
(100xK) / N
> 0,30
< 7,5
-
muy alto
80-100
7,5-8,5
> 100
100 y menos
medio
alto
60-80
80-100
8,6-10,0
> 100
débil
40-60
10,1-12,5
100 y menos
> 100
medio
muy débil
60-80
30-40
> 12,5
100 y menos
> 100
débil
se proporcionan plantas para
40-60
No se necesita ningún abono suplementario
< 0,30
10,0 и ниже
100 y menos
> 100
muy débil
muy débil
30-40
30-40
10,1-12,5
100 y menos
> 100
débil
se proporcionan plantas para
40-60
No se necesita ningún abono suplementario
> 12,5
100 y menos
muy débil
30-40

Diagnóstico de la nutrición de las plantas con nitrógeno

La nutrición nitrogenada de las plantas, debido a la movilidad del nitrógeno en el suelo y a la necesidad de una nutrición periódica de las plantas, requiere una optimización durante la temporada de crecimiento mediante una aplicación fraccionada de fertilizantes. Es posible con el uso de diagnósticos complejos de suelo-vegetación de la nutrición del nitrógeno de las plantas. En nuestro país, los temas de diagnóstico de plantas y optimización de la nutrición mineral de los cultivos fueron tratados por K.P. Magnitsky, V.V. Tserling, N.K. Boldyrev, Y. I. Ermokhin.

V. V. Zerling propuso determinar la disponibilidad de nitrógeno de los cereales de invierno por el contenido de nitrato y de nitrógeno total en las plantas en las fases de ahijamiento y de trompeta.

Tabla. Disponibilidad de nitrógeno en los cereales de invierno por fase de desarrollo

Grado de seguridad
Formación de arbustos, 3 hojas
Surgiendo en un tubo, 4-5 hojas
N-NO3, mg/kg de materia prima
nitrógeno total, % de la materia seca
N-NO3, mg/kg de materia prima
nitrógeno total, % de la materia seca
Muy débil
0-100
2,5
0-50
2,0
Débil
101-200
2,5-3,0
51-100
2,0-2,8
Medio
220-710
5,0-5,5
101-220
2,9-3,7
Alta
> 710
> 5,5
> 220
3,8-4,4

Basándose en el contenido de nitrato y de nitrógeno total de las plantas después del periodo de hibernación y en el momento del muestreo, y teniendo en cuenta el rendimiento previsto, se determinan las dosis de abono nitrogenado para fertilizar los cultivos de invierno en la fase correspondiente.

Tabla. Aplicación de las dosis de abono nitrogenado para la fertilización de los cultivos de invierno en la fase de tubérculo (4-5 hojas) según los resultados del análisis de las plantas, kg/ha de sustancia activa[ref]Agroquímica. Libro de texto / V.G. Mineev, V.G. Sychev, G.P. Gamzikov y otros; ed. por V.G. Mineev. - Moscú: Instituto Panruso de Investigación Agroquímica que lleva el nombre de D.N. Pryanishnikov, 2017. - 854 p.[/ref]

Grado de seguridad
N-NO3, mg/kg de materia prima
nitrógeno total, % de la materia seca
Rendimiento previsto, 100 kg/ha
21-30
31-40
> 40
Muy débil
0-50
2,0
40-60
60-80
80-100
Débil
51-100
2,0-2,8
20-40
40-60
60-80
Medio
101-220
2,9-3,7
20
20-40
40-60
Alta
> 220
3,8-4,4
0
20
40

Para el diagnóstico de las plantas se utiliza toda la parte aérea o los órganos individuales (indicadores). Los laboratorios portátiles de campo se utilizan para el diagnóstico de las plantas. Se corta la parte inferior del tallo (1-2 mm) de las plantas seleccionadas, se coloca en un vaso, se exprime la savia con un mortero de vidrio y se le aplican 1-2 gotas de solución de difenilamina al 1% en ácido sulfúrico concentrado. La intensidad de la coloración se compara con una escala de comparación. Para una evaluación objetiva se llevan a cabo al menos 10-15 determinaciones, seguidas de una media de los resultados.

Formas, plazos y métodos de aplicación de los abonos nitrogenados

Formas

La eficacia de los abonos nitrogenados no sólo depende de la nutrición óptima del cultivo durante la temporada de crecimiento, sino también de las formas, el momento y la manera de aplicarlos. Actualmente, en Rusia se tiende a aumentar la proporción de aplicación de urea.

La urea tiene una serie de ventajas: es bien absorbida por el suelo, viaja poco por el perfil del suelo y su efecto es superior al del nitrato de amonio. Su eficacia aumenta cuando se aplica como abono principal en condiciones de riego, con suficiente humedad, especialmente en suelos ligeros, no siendo inferior al sulfato de amonio. La aplicación superficial de urea, por ejemplo, cuando se fertilizan los cultivos de invierno en primavera, en praderas y pastos, su eficacia es menor que la del nitrato de amonio debido a la pérdida de nitrógeno.

En la práctica, a menudo es necesario combinar la aplicación de varias formas de abono al mismo cultivo. Por ejemplo, para obtener rendimientos de algodón en bruto de alta calidad, el 30-50% de la dosis total de nitrógeno se aplica en forma de amonio y amida antes de la siembra, y el resto se aplica como nitrato de amonio en forma de abono. Esta combinación también es importante para los cultivos de invierno y en hilera. O bien, en condiciones de riego o de humedad excesiva, puede aplicar abonos nitrogenados de acción lenta como abono principal, y durante el periodo de crecimiento optimizar la nutrición nitrogenada mediante la alimentación con nitrato amónico durante el periodo de crecimiento.

Para la fertilización foliar del trigo de invierno con el fin de aumentar el contenido de proteínas en el grano se prefiere la urea porque la forma de amida es bien absorbida por las hojas de las plantas y no causa quemaduras incluso en altas concentraciones (20-30%).

Los abonos nitrogenados líquidos muestran una gran eficacia cuando se aplican principalmente a todos los cultivos y cuando se fertilizan los cultivos en hilera. El más eficaz es el amoníaco líquido.

Momento de la aplicación

En condiciones de campo, la tasa de utilización de nitrógeno de los fertilizantes minerales es, por término medio, del 40-50%. La mayor parte es fijada por el suelo en forma de compuestos orgánicos de difícil hidrólisis que son difícilmente accesibles para las plantas, o se pierde como resultado de la desnitrificación y la lixiviación. La magnitud de las pérdidas depende del momento y los métodos de aplicación, las características biológicas de los cultivos, el suelo y las condiciones climáticas. Por lo tanto, en el caso de los abonos nitrogenados es importante aplicarlos en períodos de consumo intensivo de nitrógeno.

Así, el periodo de consumo activo de nitrógeno por parte de los cultivos de invierno en primavera comienza unos 5-15 días después del deshielo. En este momento, los campos están libres de exceso de humedad y el suelo está suficientemente caliente. Lo mismo ocurre con los prados, que se abonan entre 1 y 3 semanas después de que se derrita la nieve y se drene el exceso de agua. La aplicación de abono nitrogenado inmediatamente después del deshielo en praderas secas con exceso de humedad reduce la eficacia del abono debido a las pérdidas de nitrógeno gaseoso.

Tabla. Influencia de la temperatura y la humedad en las pérdidas de nitrógeno gaseoso[ref]Agroquímica. Libro de texto / V.G. Mineev, V.G. Sychev, G.P. Gamzikov y otros; ed. por V.G. Mineev. - Moscú: Instituto Panruso de Investigación Agroquímica que lleva el nombre de D.N. Pryanishnikov, 2017. - 854 p.[/ref]

Humedad del suelo, % de la capacidad de humedad más baja
Pérdidas de nitrógeno a temperatura
28º
NH4NO3
(NH2)2CO
NH4NO3
(NH2)2CO
60
8,5
27,0
15,8
31,9
90
20,3
37,0
49,7
61,1

En el bosque-estepa, especialmente en el sur, y en la zona esteparia, el suelo se seca rápidamente en primavera, por lo que una fertilización tardía de los cultivos de invierno con nitrógeno reduce la eficacia de esta técnica. En estas regiones no hay flujo de agua a través del perfil del suelo. Por ello, en los campos llanos, los cultivos de invierno se abonan en cuanto se derrite la nieve. En las regiones esteparias más continentales con inviernos poco nevados, como la región del Volga, el Cáucaso Norte y Ucrania, el mismo efecto de la fertilización nitrogenada se observa a menudo en las tierras llanas a principios de la primavera y a finales del otoño, cuando hay una ola de frío constante, e incluso durante el invierno.

Literatura

Yagodin B.A., Zhukov U.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry / Editado por B.A. Yagodin. — Moscú: Kolos, 2002. — 584 p.: ill.

Agroquímica. Libro de texto / V.G. Mineev, V.G. Sychev, G.P. Gamzikov et al. — Moscú: Instituto Panruso de Investigación Agroquímica que lleva el nombre de D.N. Pryanishnikov, 2017. — 854 с.

Fundamentos de Agronomía: Tutorial/Y.V. Evtefeev, G.M. Kazantsev. — M.: FORO, 2013. — 368 p.: ill.