El nitrógeno en la nutrición vegetal
El nitrógeno (N) es un elemento esencial en la nutrición vegetal, ya que es el nutriente principal que compone las proteínas, los aminoácidos, los ácidos nucleicos y la clorofila; es por ello que es un elemento que se asocia con el crecimiento vegetativo de las plantas (Figura 1).
A pesar de que el nitrógeno (N2) es uno de los elementos más comunes en el planeta, en la producción agrícola es el nutriente más limitante y el que más se aplica como fertilizante. Lo anterior se debe a que las plantas sólo son capaces de asimilar el nitrógeno en dos formas químicas, es decir, es un elemento que es absorbido por las plantas solo como nitrato (NO3-) y amonio (NH4+). El nitrato es la especie de nitrógeno preferida por los cultivos, a excepción del cultivo de arándano que tiene preferencia por el amonio.
La deficiencia nutrimental de nitrógeno en la planta se manifiesta en las hojas, las cuales se tornan a un color verde pálido y en deficiencias severas se amarillean incluyendo las nervaduras, además las hojas inferiores suelen caer (Figura 2).
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Figura 1. Exceso de vigor en planta de tomate por exceso de nitrógeno. |
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Figura 2. Deficiencia de N en maíz. Fuente: Chad Lee, Universidad de Kentucky. |
Los fertilizantes nitrogenados en la nutrición de los cultivos
Los fertilizantes nitrogenados son los fertilizantes químicos más utilizados a nivel mundial, debido a que existe una deficiencia generalizada del nitrógeno en los suelos agrícolas del mundo. De acuerdo a la FAO, los fertilizantes nitrogenados representan aproximadamente el 59 % del consumo mundial total de fertilizantes minerales. En este año 2018 se estima que la demanda mundial de fertilizantes nitrogenados será de 119 millones de toneladas, la cual representa un crecimiento anual de 1.4 % respecto al año anterior. Sin embargo, sólo el 40 % de N aplicado es utilizado por los cultivos, y el restante es lixiviado a aguas subterráneas, se traslada a aguas superficiales o se pierde a la atmosfera como emisiones gaseosas (volatilización).
Por otra parte, con el aumento en el costo de fertilizantes nitrogenados (N) y las preocupaciones sobre los impactos negativos al ambiente por las diferentes perdidas del N, existe gran interés en lograr una mejor eficiencia en el uso del nitrógeno (EUN). La EUN tiene un gran impacto en la reducción de los costos de producción y la mitigación de las consecuencias ambientales perjudiciales asociadas con la pérdida y el transporte de fertilizantes nitrogenados al ambiente. Sin embargo, lograr la eficiencia requiere forzosamente una comprensión de las propiedades básicas de las principales fuentes de fertilizantes nitrogenados (Cuadro 1).
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Cuadro 1. Fórmula química, concentración, índice salino e índice de acidez de los principales fertilizantes nitrogenados. Fuente: SAGARPA. |
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Fertilizante |
Fórmula química |
Contenido % |
Índice salino1 |
Índice básico2 |
Índice ácido2 |
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Amoníaco anhidro |
NH3 |
82-0-0 |
0.572 |
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148 |
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Urea |
CO(NH2)2 |
46-0-0 |
1.618 |
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71 |
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Sulfato de amonio |
(NH4)2SO4 |
20.5-0-0-24 |
3.253 |
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110 |
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Nitrato de amonio |
NH4NO |
35-0-0 |
2.990 |
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62 |
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Fosfonitrato de Amonio |
NH4NO |
31-03-0 |
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Fosfato monoamónico (MAP) |
NH4H2PO4 |
12-61-0 |
2.453 |
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58 |
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Fosfato diamónico (DAP) |
(NH4)HPO4 |
18-46-0 |
1.614 |
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70 |
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Nitrato de potasio |
KNO3 |
13-14-0 |
5.336 |
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Nitrato de sodio |
NaNO3 |
16-0-0 |
6.060 |
29 |
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Ácido nítrico |
HNO3 |
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Urea-Nitrato de Amonio (UAN-32) |
NH4NO3*CO(NH2)2 |
32-0-0 |
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Los principales fertilizantes nitrogenados usados en la agricultura son: urea, sulfato de amonio, nitrato de amonio, MAP y DAP. La urea destaca como el fertilizante nitrogenado más utilizado en el mundo, aunque es la fuente que mayores pérdidas de N puede tener antes de ser absorbido por el cultivo (Figura 4). Las principales pérdidas del N del suelo ocurren mediante las siguientes vías: lixiviación, desnitrificación, volatilización y fijación de amonio.
Como se puede observar en el cuadro 1, los fertilizantes nitrogenados varían en concentración de nitrógeno, así como en sus características físico-químicas. Por lo tanto, la elección del fertilizante dependerá de las características del suelo donde se va a aplicar (principalmente el pH), disponibilidad de fuentes, tipo de cultivo y costos por unidad de N. En este sentido, es sumamente importante que los productores conozcan las características de los fertilizantes nitrogenados con la finalidad de elegir el más adecuado a su condición y con ello lograr una mayor eficiencia en el uso del nitrógeno.
Principales fertilizantes nitrogenados disponibles en el mercado
Amoniaco anhidro. Es el fertilizante que tiene el más alto contenido de nitrógeno (82 %) y usualmente es la fuente de N más barata (costo por unidad de N). Es un líquido a alta presión que puede ser aplicado en bandas profundas antes, en o después de la siembra, siempre y cuanto no exista contacto directo con la semilla. El amoniaco debe inyectarse de 15 a 20 cm de profundidad en un suelo húmedo y mullido para limitar la pérdida de este, ya que el amoniaco líquido se convierte en gas cuando ya no está bajo presión. No se debe de aplicar en suelos con alto contenido de arena, ya que facilitaría la pérdida de este compuesto.
Urea. La urea es un fertilizante altamente soluble y seco. Es una fuente cuyo nitrógeno se vuelve disponible para la planta cuando se convierte en amonio (NH4+) y luego en nitrato (NO3-). La urea se puede utilizar sólo o en mezclas con otros fertilizantes (secos o líquidos). Es un fertilizante muy utilizado por tener un alto contenido de nitrógeno (45 a 46 %), su costo es relativamente bajo por unidad de N y rápidamente pasa a formas disponibles para las plantas. Cuando se aplica se debe tapar, ya que de lo contrario las pérdidas por volatilización en forma de amoniaco pueden ser muy altas, incluso alcanzando valores superiores al 40 % del aplicado. La principal desventaja de la urea es la tasa de pérdida que llega a tener antes de que los cultivos tengan la oportunidad de absorber el nitrógeno, ya que fácilmente se puede perder por diferentes vías como: volatilización, desnitrificación y lixiviación (Figura 4).
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Figura 3. Aplicación de amoniaco anhidro. Fuente: Michigan Farm News, 2017. |
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Figura 4. La urea es una fuente con alto contenido de nitrógeno, pero que fácilmente se puede perder antes de ser absorbido por los cultivos. |
Sulfato de amonio. Es una fuente soluble de fácil disponibilidad de nitrógeno y azufre (S). Las formas sólidas contienen 21 % de N y 24 % de S. El sulfato de amonio es un fertilizante acidificante, por lo que su uso es recomendable en suelos alcalinos. Su acción acidificante se debe a que el azufre en forma de sulfato (SO42-) es capaz de reaccionar rápidamente con el calcio del suelo, formando compuestos de sulfato de calcio (CaSO4) que rápidamente precipitan y pueden ser lixiviados por el agua de lluvia o riego.
Es uno de los fertilizantes más comunes para corregir deficiencias de azufre (suelos ácidos o bajos en MO), ya que es una fuente multi-elemento al aportar nitrógeno y azufre. La deficiencia de azufre suele presentarse en suelos ácidos o en suelos con bajo contenido de materia orgánica, así como en suelos con textura arenosa.
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Figura 5. La deficiencia de azufre en maíz se manifiesta en hojas jóvenes con un color amarillo pálido a amarillo y con nervaduras verdes. Fuente: Jeff Nagel (Izquierda) y Jasper Teboh (Derecha). |
Nitrato de amonio. El nitrato de amonio es un fertilizante muy conocido y contiene entre el 33 y 34 % de N. Su principal característica es ser un fertilizante que proporciona el nitrógeno en las dos formas en la que es absorbido por las plantas: nitrato (NO3-) y amonio (NH4+). Al ser un producto que contiene tanto amonio como nitrato, el riesgo de volatilización se ve reducido. Además, al contener una parte del nitrógeno como nitrato los cultivos pueden absorber rápidamente este compuesto y tener respuesta, mientras que la otra mitad en forma amonio es transformado gradualmente por los microorganismos del suelo y posteriormente absorbido por la planta. Debido a que contiene amonio, es un fertilizante de reacción acida, es decir, tiene la capacidad de reducir el pH del suelo.
En los últimos años su uso ha caído debido a que originalmente se fabricaba para la elaboración de explosivos, por lo que actualmente se tienen restricciones para su uso en muchas partes del mundo por la preocupación que sea utilizado con fines no agrícolas. Su lugar ha sido suplido principalmente por el fosfonitrato de amonio.
Fosfonitrato de Amonio. Es el nitrato de amonio anteriormente mencionado, pero ahora con un contenido de 33 % de nitrógeno y estabilizado con 3 % de fósforo. El nitrógeno se encuentra disponible en un 50 % en forma amoniacal y la otra mitad en forma nítrica.
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Figura 6. El arándano prefiere absorber el N en forma de amonio. Fuente: Intagri, 2016. |
Cabe destacar que el amonio se retiene por más tiempo en el suelo en comparación con el nitrato debido a que las cargas eléctricas del amonio interactúan con las arcillas del suelo, por lo que es una fuente de nitrógeno muy usada cuando se necesitan corregir deficiencias, además de tener disponible una parte del N por más tiempo.
Fosfato monoamónico. Comúnmente conocido entre los productores como MAP, es un fertilizante multi-elemento que proporciona nitrógeno (11 %) y fósforo (52 %). Es un fertilizante granular que se aplica a menudo sólo o con otras fuentes. La alta solubilidad del fosfato que contiene hace de este fertilizante apto para diferentes suelos, especialmente indicado para suelos con pH alto por su reacción, sin embargo, en estos suelos suele reaccionar con el calcio y precipitar, disminuyendo su eficiencia. De los fertilizantes sólidos fuentes de fósforo es el que contiene mayor riqueza de este nutriente. También, debido a su contenido nutrimental es una fuente excelente como fertilizante arrancador (starters). Los fertilizantes arrancadores suelen colocarse cerca o con la semilla al momento de la siembra con el objetivo de que la planta al emerger se encuentre con el fertilizante y así utilizarlo para formar sus primeros tejidos.
Fosfato diamónico. Usualmente llamado DAP, es un fertilizante sólido altamente soluble que contiene nitrógeno (18 %) y fósforo (46 %) fácilmente disponibles.
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Figura 7. El MAP se puede utilizar como un fertilizante arrancador. |
El DAP se caracteriza por tener una reacción alcalina en un inicio, aunque su efecto residual es usualmente ácido, por lo que es muy recomendado para suelos con pH neutro a alcalinos. Es una excelente fuente de N y P, por lo que se puede usar como fertilizante arrancador.
Nitrato de potasio. El nitrato de potasio es un fertilizante de alta solubilidad que aporta dos nutrientes: nitrógeno y potasio. Es considerado un fertilizante de especialidad, por lo que se usa principalmente para cultivos de alto valor. Tiene un 14 % de N y un 46 % de K. Es una fuente que no afecta el pH del suelo. Usualmente es aplicado vía riego, es decir, mediante fertirrigación (Figura 8).
Nitrato de sodio. Comúnmente llamado nitrato chileno, es una fuente natural de nitrógeno en forma de nitrato. Su contenido es de 16 % de nitrógeno. Su gran desventaja es su contenido de sodio (Na) que puede ser perjudicial para muchos cultivos. Incluso en algunos países está permitido su uso en la agricultura orgánica, debido a que es un fertilizante que se encuentra de forma natural en yacimientos desérticos de Chile. Actualmente es posible encontrar nitrato de sodio de síntesis.
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Figura 8. El nitrato de potasio es un fertilizante de especialidad. |
Ácido nítrico. El ácido nítrico (HNO3) además de ser una fuente de nitrógeno es un excelente producto que sirve para ajustar el pH de las soluciones nutritivas utilizadas en fertirriego o hidroponia. Tanto en fertirriego con en hidroponia se usa con doble propósito y la cantidad de ácido nítrico a utilizar depende de la cantidad de bicarbonatos y carbonatos que se desean neutralizar en el agua de riego (ver más en: El Uso de Ácidos para Mejorar la Calidad del Agua de Riego). En el mercado es posible encontrar diferentes concentraciones de ácido nítrico, por lo tanto, para calcular la cantidad de N adicionado es necesario conocer los datos de densidad y concentración del ácido nítrico.
Urea-Nitrato de amonio (UAN). El UAN es un fertilizante nitrogenado líquido muy utilizado y consiste en una solución de urea [CO(NH2)2] y nitrato de amonio [NH4NO3] con un contenido de nitrógeno que va de 28 a 32 %. Es un fertilizante que contiene 25 % de N en forma de nitrato y 25 % en forma de amonio, y el restante 50 % se encuentra como urea. Generalmente el UAN se usa para aplicaciones (inyecciones) debajo del suelo o por medio del sistema de riego. Requiere de un manejo adecuado para evitar la volatilización de urea, por lo que no se recomienda aplicar en banda sobre la superficie del suelo.
La elección del fertilizante nitrogenado
Los productores deben estar conscientes que la elección del fertilizante está condicionado por diferentes elementos como: características físicas, químicas y biológicas del suelo, características ambientales (temperatura, precipitación, etc.), cultivo, equipo de aplicación del fertilizante, disponibilidad de la fuente, nutrientes que aporta el fertilizante, propiedades físico-químicas de la fuente, compatibilidad entre fertilizantes y costo por unidad de nitrógeno. Por lo tanto, cada agricultor debe evaluar cuál es la fuente de nitrógeno que mejor se adapte a las condiciones del predio, siempre buscando minimizar las pérdidas del nitrógeno por las diferentes vías.
Cálculo de las dosis de fertilizante nitrogenado
El cálculo de las dosis del fertilizante es un procedimiento que requiere saber el aporte del suelo, mismo que se conoce mediante un análisis de suelo. Otro dato necesario es la demanda nutrimental del cultivo para lograr una determinada meta de rendimiento. ¿Deseas aprender a hacer el cálculo de la dosis de fertilización para tu cultivo? Asiste al Curso-Taller para la Formulación de Programas de Fertilización de Cultivos y aprende una metodología práctica para la definición de programas de fertilización en diferentes cultivos, donde se involucre el análisis de fertilidad del suelo. Mayores informes en: intagri.com
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Cuadro 2. Características de los ácidos nítricos más usados en la agricultura. |
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Densidad (g/ml) |
Pureza (%) |
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1.10 |
18 |
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1.15 |
25 |
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1.20 |
33 |
|
1.25 |
40 |
|
1.30 |
48 |
|
1.35 |
56 |
|
1.40 |
65 |
|
1.45 |
77 |
|
1.50 |
95 |
|
1.55 |
99 |
Cita correcta de este artículo:
INTAGRI. 2017. Guía de Fertilizantes Nitrogenados para Cultivos. Serie Nutrición Vegetal Núm. 106. Artículos Técnicos de INTAGRI. México. 8 p.
Literatura consultada
- Castellanos, J.; Rodriguez, N. F. 2017. Nitrógeno: Diagnóstico, definición de dosis, fuentes y épocas de aplicación. Curso de Evaluación de la Fertilidad del Suelo para Formular Recomendaciones de Fertilización. Intagri. México.
- Cakmak, I. 2017. Curso Internacional sobre Nutrición de Cultivos. Intagri. México.
- Gavi, R. F. s/f. Uso de Fertilizantes. Secretaria de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA). México.
- IPNI. Principales Productos Fertilizantes Comerciales y su Concentración de Nutrientes.
- Verhulst, N.; Francois, I.; Grahmann, K.; Cox, R.; Govaerts, B. 2015. Eficiencia del Uso del Nitrógeno y Optimización de la Fertilización Nitrogenada en la Agricultura de Conservación. Centro Internacional de Mejoramiento del Maíz y Trigo (CIMMYT). México.
-Weiss, J.; Bruulsema, T.; Hunter, M.; Czymmek, K.; Laurence, J.; Ketterings, Q. 2009. Nitrogen Fertilizers for Field Crops. Hoja informativa Núm. 44. Cornell University Cooperative Extension.
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Excelente artículo, gracias intagri. Saludos cordiales.
Gracias por el comentario, te invitamos a continuar visitando nuestros artículos publicados.
Saludos.
yo desconozco el tipo de suelo y componentess del mismo...por tanto no se que tipo de fertilizacion emplear....a quien debo recurrir para un analisis de suelo? Vivo en el ejido Felipe Angeles, mpio. las cHoapas, veracruz.
Hola... para poder conocer la fertilidad de tu suelo es necesario un análisis, el cual puedes mandarlo a realizar a nuestros amigos de Fertilab. Te dejo el link de su página web, en la que podrás encontrar sus datos de contacto: https://www.fertilab.com.mx/
Saludos hasta Veracruz.
Buen articulo
Gracias por el comentario.
Saludos.
Que tal buen día, la información que publican es buena y muy conocida pero que me dicen de los fertilizantes nitrogenados estabilizados, esos que tienen una eficiencia de 90-95% de absorción, evitando con ello la contaminación de suelos, atmósfera y mantos freaticos?
Saludos
Son un producto emergente dentro del agro. Por supuesto que es una fuente fertilizante nitrogenada a tomar en cuenta dado el mecanismo de liberación lenta del nutrimento. Sin embargo, su elevado costo es algo que aún permanece y que condiciona su empleo en los distintos cultivos. Estaremos considerando este tema para un artículo futuro. Muchas gracias por el aporte.
Saludos.
Seria tan gentil de informarnos cuantos kilos por tonelada de DAP (FOSFATO DIAMONICO) se pueden usar para fertilizar el tomate??
agradecemos anticipadamente su gentileza y estamos pendientes.
saludos.
Buen día.
Respondiendo a la pregunta son: 1.52 Kg de DAP por tonelada de fruto.
Saludos.