Lixiviación de nitratos en agricultura


Introducción

El nitrógeno se pierde de los sistemas agrícolas por diversas vías, el presente artículo está enfocado a las pérdidas de nitratos por lixiviación. Teniendo en cuenta que el ion NO3 es un anión y por tanto no puede ser retenido por las arcillas como ocurre con los cationes, es fácilmente transportado por el agua. Por tal razón, las láminas de agua excesivas o lluvias abundantes favorecen el arrastre de NO3 hacia estratos inferiores del perfil del suelo, fuera del alcance de las raíces. La lixiviación puede presentar las mayores pérdidas de N, principalmente en climas húmedos, aún por encima de las pérdidas por volatilización amoniacal.

Las mayores pérdidas de nitratos, ocurren cuando hay una alta concentración de nitratos en el suelo y un elevado movimiento descendente de agua en el perfil del suelo, desplazamiento que está condicionado por efectos estacionales de las precipitaciones y el riego, que a su vez determinan el volumen de drenaje.

Este movimiento hacia abajo del soluto no se produce en forma homogénea, sino que siempre existe cierta dispersión de nitratos en el agua del suelo. Aunque al comienzo todo el NO3 estuviera concentrado a la misma profundidad, por ejemplo en la superficie del suelo, al ser arrastrado por el agua tiende a dispersarse en la misma. Sería de esperar, entonces, que cantidades relativamente pequeñas de NO3 se aprovecharan en la zona radical de un cultivo antes que el pico de concentración se hubiera movido suficientemente dentro de esta zona.

Consecuencias ambientales y a la salud

 Lluvias torrenciales

Fig. 1. Lluvias torrenciales y riegos pesados promueven la lixiviación de nitratos en el suelo

Evidentemente, las pérdidas de nitratos por lavado hacia aguas subterráneas, representan pérdidas económicas para el agricultor, no sólo por el desperdicio de nutrimentos que no se absorben por las raíces sino también por la disminución del rendimiento. Adicionalmente, la lixiviación de nitratos tiene mayores consecuencias negativas, generando daños a la salud y contaminación de acuíferos.

Consumo de agua contaminada con nitratos. Debido a daños observados por consumo de agua con contenido excesivo de nitratos, la OMS ha establecido el nivel crítico en el agua para consumo humano de 44 ppm como NO3 y 100 ppm para consumo animal. Cabe señalar que el efecto tóxico lo produce en realidad el nitrito (NO2). La reducción de la molécula ocurre en el estómago de algunos animales, especialmente en los rumiantes y humanos bebés. En el adulto normal el estómago y la primera parte del intestino delgado son prácticamente estériles debido al bajo pH y el NO3 se absorbe antes de ser reducido a NO2. Sin embargo, en los lactantes, el pH del estómago es más básico y permite el desarrollo de una microflora más abundante que es capaz de reducir los nitratos. Los nitritos formados son absorbidos y transportados al torrente sanguíneo, donde oxidan el Fe2+ de la hemoglobina a Fe3+, formando de esta manera metahemoglobina, la cual ya no puede concretar su función principal, transportar oxígeno (O2). Debido a la falta de O2, la piel del bebe adquiere una coloración azul (cianosis), por ello, esta enfermedad se conoció como el síndrome de “blue baby”. Los rumiantes son más susceptibles a la intoxicación con NO3 que los humanos adultos debido a que en el rumen tienen microflora particularmente hábil para reducir el NO3 a NO2.


Nitratos en hortalizas. En los seres humanos también se han reportado casos de toxicidad por NO3 por consumo de cultivos de hoja, tales como espinacas, lechugas o acelgas. Estas verduras pueden acumular grandes cantidades de nitratos (hasta 10,000 mg.kg-1 de N-NO3) y el efecto tóxico de su consumo es también particularmente grave en los bebes; debido al proceso explicado en párrafos anteriores. Los nitratos que absorben los vegetales se deben transformar a compuestos orgánicos, una razón para que esto no ocurra a una tasa adecuada, puede ser una deficiencia de molibdeno en la fertilización, puesto que provoca baja actividad de la enzima nitrato-reductasa. Cuando existan probabilidades de que dichas hortalizas tengan niveles altos de nitratos, una estrategia es realizar la cosecha durante las horas de la tarde, pues habrá menor concentración de nitratos debido a que durante el día se pudo efectuar la metabolización de la molécula en la fase luminosa.

Daños al ganado. Existen también numerosos reportes de intoxicación por NO3 de animales cuando consumen algunos cultivos como maíz, avena o sorgo. Estos cultivos también pueden acumular cantidades muy altas de este anión, especialmente luego de períodos de sequía, que es cuando se favorecen las condiciones de acumulación de NO3 en el suelo. Al reiniciarse el crecimiento, la velocidad de absorción de nitratos por las plantas es más rápida que la tasa de producción de materia seca, lo que produce que el nitrato se acumule. En Sudamérica, en algunos años se han registrado numerosos casos de muerte de vacunos causada por intoxicación con NO3, especialmente a principios de otoño, después de períodos de sequía.

El peligro de las nitrosaminas. Particularmente bajo fertilización deficiente en azufre, y excesiva en nitratos, los vegetales pueden contener alto contenido de aminoácidos (como asparagina), cuando se combinan con nitrito presente en el organismo humano, se pueden formar nitrosaminas, compuestos carcinogénicos y mutagénicos que, además, pueden disminuir la reserva hepática de tocoferol y carotenos. Las nitrosaminas se forman por la combinación de NO2 y aminas, el pH óptimo para la formación de estos compuestos es ácido, de 3.5 a 4. Se especula que en el ser humano estas reacciones podrían ocurrir en el estómago; por ejemplo cuando se ingieren conjuntamente carne y sustancias con elevado contenido de NO3.

Eutrofización. Los altos contenidos de nitratos en los sistemas acuáticos provocan el crecimiento excesivo de algas y otras especies acuáticas como lirio acuático, que provocan una reducción en la concentración de oxígeno en el agua con el consiguiente perjuicio para la vida acuática. Numerosos estudios han demostrado que el aumento de las cantidades de nitrógeno provoca una pérdida de la biodiversidad del ecosistema acuático.

 Cuerpos de agua

Fig. 2. Cuerpos de agua con eutrofización por exceso de fósforo y nitratos.

 

Factores que afectan la lixiviación de nitratos

a) Textura del suelo. Los suelos ligeros (arenosos) presentan la mayor lixiviación. Es muy importante también considerar el horizonte B del perfil del suelo, cuando se tiene por ejemplo un horizonte Bt (argílico), aunque en la superficie haya arena, la cantidad de arcilla del segundo horizonte puede reducir la velocidad de pasaje de agua a través del perfil a casi cero, lo que reduce la posibilidad de lavado de NO3.

b) Humedad del suelo. Podría pensarse que, para la misma cantidad de riego o lluvia, el lavado sea mayor en un suelo previamente húmedo que en uno seco. Sin embargo, esta relación puede no ser tan clara, ya que en suelos de textura fina la velocidad de infiltración y percolación del agua disminuye a medida que el contenido de agua del suelo aumenta. Por lo tanto, es posible que en algunas condiciones las pérdidas por lavado en un evento de lluvia fuerte o riego pesado, sean mayores en suelos que previamente estaban relativamente secos, donde además es más probable que existan cantidades importantes de NO3 acumulado.

 Factores que afectan

Fig. 3. Un horizonte Bt, característico por su alto contenido de arcilla, impide el paso del agua y nitratos al subsuelo.

c) Presencia de rastrojo en superficie. La presencia de rastrojo en superficie es otro factor importante, pues aumenta la cantidad de agua que infiltra en relación con la que escurre, por lo que aumenta la probabilidad de lavado.

d) Cultivo en crecimiento activo. La presencia de un cultivo creciendo activamente es un factor que reduce las pérdidas por desnitrificación, debido, por un lado, a que el cultivo absorbe NO3, disminuyendo así la concentración del soluto, y debido también a que absorbe agua, lo que provoca que menos agua pase a través del suelo.

e) Tipo de laboreo. En estudios realizados en Sudamérica, se ha observado que en los suelos bajo siembra directa (labranza de conservación) se incrementa el porcentaje de macroporos. Esto ocasiona un mayor lavado preferencial, y la lixiviación de NO3 tiende a aumentar con respecto a condiciones bajo laboreo convencional.

 

Considerando los factores anteriores, podemos decir que las zonas con más alto riesgo de y contaminación de mantos acuíferos por lixiviación de nitratos son aquellas que tengan las siguientes características: suelos arenosos (muy permeables y limitada capacidad de retención de agua), nivel freático poco profundo, y pendientes pronunciadas (superiores al 3%) donde se practica agricultura intensiva.

Reducción del lavado de nitratos

El contenido de nitratos en las aguas del subsuelo puede ser de origen geológico en algunos casos, sin embargo, se ha comprobado en distintas regiones del mundo que hay estrecha relación entre la presencia de nitratos y las zonas agrícolas donde se aplican altas dosis de N. Diversos estudios afirman que la lixiviación de nitratos en zonas agrícolas puede ser hasta de un 40%. Se puede asegurar entonces, que el aumento de nitratos en las masas de agua, tanto superficiales como subterráneas es debido, en la mayoría de los casos, por las aplicaciones de altas dosis de nitrógeno que superan las necesidades de los cultivos o de sistemas de riego con baja eficiencia. Considerando lo anterior, podemos enumerar las medidas que se pueden implementar para reducir la presencia de nitratos en cuerpos de agua por causas antropogénicas:

Dosificación correcta de fertilizante. No hay duda en que las aplicaciones de nitrógeno son indispensables para el buen desarrollo de los cultivos, sin embargo, por el exceso de pérdidas del nutrimento, hay una tendencia a sobredosificar N contribuyendo a los daños anteriormente descritos. Es indispensable contar con una metodología precisa para calcular la dosis adecuada de nitrógeno. Al estimar la dosis de fertilización nitrogenada, se deben considerar otros aportes de N, como la mineralización de la materia orgánica del suelo, efecto de los residuos del cultivo anterior, aplicación de abonos orgánicos y fijación biológica. Otro punto que se debe considerar es la extracción nutrimental de cada cultivo y los rendimientos alcanzables, para determinar la dosis adecuada. Se debe partir del contenido de nitrógeno del suelo y en su caso, del agua de riego; partiendo de análisis confiables, se puede calcular la dosis con mucha precisión utilizando la metodología que explica Intagri desde hace 15 años en su curso de interpretación de análisis para generar recomendaciones de fertilización; la cual ha sido probada con resultados convincentes.

Uniformidad y oportunidad. Una vez que se cuenta con la dosis adecuada para el ciclo agrícola, es necesario aplicarla de manera fraccionada y sincronizada en función de la demanda del cultivo en cada etapa. Hay que recordar que los nitratos no permanecen en el suelo, por lo que no es recomendable aplicar la dosis en un solo evento. Lo ideal es aplicarlo a lo largo del ciclo a través de sistemas de fertirriego; cuando esto no sea factible, se debe procurar hacer un fraccionamiento adecuado en varias etapas según el ciclo de cultivo. Cuando sólo se pueda hacer una aplicación se recomienda no aplicar directamente nitratos, sino urea, por ejemplo, y si se acompaña de inhibidores de la ureasa puede ser mejor. No aplicar riegos pesados en días posteriores a una aplicación de fertilizante nitrogenado, se sugiere que durante estos días los riegos sean ligeros para movilizar el nitrato. Las altas cantidades de NO3 sobre la superficie deben evitarse para que no se contaminen los cuerpos de agua por escorrentías o percolación.

Incrementar la eficiencia en el riego. Los sistemas de riego localizado son excelentes herramientas que ayudan a incrementar considerablemente la eficiencia en el uso del agua. En los suelos arenosos (de baja retención de agua) los riegos deben ser más frecuentes y con dosis menores. El diseño del sistema de riego deberá ser adecuado para obtener uniformidad en la aplicación. La pluviometría de los aspersores nunca deberá ser superior a la velocidad de infiltración del agua en el suelo para evitar escorrentía y erosión. Con la finalidad de reducir la percolación de agua por debajo de las raíces de los cultivos lo ideal es ajustar el intervalo de riego a la demanda hídrica del cultivo, teniendo en cuenta la necesidad de lavado que depende de la concentración salina del agua de riego, la tolerancia de cada especie y de la frecuencia del riego.

Fuentes:

Castellanos J. Z. et al. 2001 Factores que influyen en la concentración de N-NO3 en el cultivo de apio en fertirriego. México. Revista Terra.                 
Castellanos J. Z. 2000 Manual de interpretación de análisis de suelos y aguas. Ed. Intagri.          
Castellanos, J.Z. y J.J. Peña-Cabriales. 1990. Los nitratos provenientes de la agricultura: Una fuente de contaminación de los acuíferos. Terra 8: 113-126.          
Orús F et al. 2006. Fertilización nitrogenada, Guía de actualización. Departamento de Agricultura y Alimentación de Aragón. España.             
Perdomo, C. 1999. Nitrógeno. Facultad de Agronomía Montevideo. Universidad de la República de Uruguay.

Redes Sociales:

Se prohíbe la reproducción total o parcial de este documento sin previa autorización de Intagri, S.C.

Artículos Relacionados


¿Cuánto Contribuye la Agricultura al Calentamiento Global?

¿Cuánto Contribuye la Agricultura al Calentamiento Global?

¿Cuánto contribuye la actividad agrícola a las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI)? Es una pregunta importante, pero cuya respuesta varía según la fuente. Las estimaciones de la contribución total de GEI de todas las actividades agrícolas en el planeta pueden alcanzar hasta el 51 por ciento.

1800 Visitas
Comentarios

Compartir en Redes Sociales:


Importancia del Manejo Biorracional de Plagas y Enfermedades en la Agricultura Actual

Importancia del Manejo Biorracional de Plagas y Enfermedades en la Agricultura Actual

La presencia de plagas y enfermedades es uno de los factores que merman la productividad y calidad de los cultivos. Datos de la FAO sugieren que puede haber más de un 50% de pérdidas si estás no se controlan oportunamente. En búsqueda de nuevas alternativas que coadyuven a su control se ha retomado el uso de sustancias químicas naturales y microorganismos, los cuales forman parte del manejo biorracional.

2280 Visitas
Comentarios

Compartir en Redes Sociales:


El Riego Inteligente en la Agricultura de Regadío

El Riego Inteligente en la Agricultura de Regadío

El riego inteligente consiste en el diseño óptimo de las instalaciones de riego junto a la utilización de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TICs) para realizar una gestión optima del riego, utilizándose de forma más eficiente los recursos productivos agua, energía y fertilizante en las fincas de cultivo e incrementando las producciones por el uso más eficiente de estos recursos, es decir, se produce más con menos.

6575 Visitas
Comentarios

Compartir en Redes Sociales:


Comentarios

Anónimo comentó:
Publicado: 2015-11-19 08:35:48
es cierto esto contamina las aguas subterraneas sobre todo las aguas que son para consumo humano de los pozos tubulares que se extraen de una profundidad hasta de 60 metros a mas dependiende de las napas freaticas
Intagri S.C. - (Administrador Oficial) comentó:
Publicado: 2015-11-20 08:11:27
Es correcto. Hay que hacer fertilizaciones eficientes y racionales para evitar contaminación. Además está el tema de emisión de óxidos nitrosos a la atmósfera, otra pérdida de nitrógeno que trataremos posteriormente en otra nota técnica.
Anónimo comentó:
Publicado: 2016-03-28 17:42:19
Excelente información amigos, muy útil para nuestro desempeño en el campo. A producir alimentos!!!
amluis comentó:
Publicado: 2017-03-30 09:12:36
Muchas gracias por su comentario es grato saber que es de utilidad la información. Saludos
Anónimo comentó:
Publicado: 2017-03-29 13:01:49
Me encanta su página por no se como poder leer todos sus contenidos
amluis comentó:
Publicado: 2017-03-30 09:17:28
Hola muy bien día, te recomendamos que descargues los artículos de tu interés para que los puedas leer en los momentos de ocio a lo largo del día y puedas avanzar mas rápidamente en las lecturas de nuestros artículos que semanalmente se publican en la pagina. Saludos