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El "alimento vegetal" vuelve a dirigir aquí. Para conocer el término de fármaco, consulte Sales de baño (fármaco) .

Un esparcidor de fertilizante grande y moderno
Un esparcidor de cal y fertilizante Lite-Trac Agri-Spread en una feria agrícola

Un fertilizante ( inglés americano ) o fertilizante ( inglés británico ; consulte las diferencias de ortografía ) es cualquier material de origen natural o sintético que se aplica al suelo o a los tejidos de las plantas para suministrar nutrientes a las plantas . Los fertilizantes pueden ser distintos de los materiales de encalado u otras enmiendas del suelo no nutritivas . Existen muchas fuentes de fertilizantes, tanto naturales como producidos industrialmente. [1] Para la mayoría de las prácticas agrícolas modernas, la fertilización se centra en tres macronutrientes principales: nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio.(K) con la adición ocasional de suplementos como polvo de roca para micronutrientes. Los agricultores aplican estos fertilizantes de diversas formas: mediante procesos de aplicación en seco, granulados o líquidos, utilizando grandes equipos agrícolas o métodos de herramientas manuales.

Históricamente fertilización vino a partir de fuentes naturales u orgánicos: abono , estiércol animal , estiércol humano , minerales cosechados, la rotación de cultivos y subproductos de las industrias de la naturaleza humana (es decir, residuos de procesamiento de pescado , o harina de sangre de masacre animal). Sin embargo, a partir del siglo XIX, después de las innovaciones en la nutrición de las plantas , se desarrolló una industria agrícola en torno a los fertilizantes creados sintéticamente. Esta transición fue importante para transformar el sistema alimentario mundial , lo que permitió una agricultura industrial a mayor escala con grandes cosechas. En particular, los procesos químicos de fijación de nitrógeno como elEl proceso de Haber a principios del siglo XX, amplificado por la capacidad de producción creada durante la Segunda Guerra Mundial, provocó un auge en el uso de fertilizantes nitrogenados. En la segunda mitad del siglo XX, el aumento del uso de fertilizantes nitrogenados (aumento del 800% entre 1961 y 2019) ha sido un componente crucial del aumento de la productividad de los sistemas alimentarios convencionales (más del 30% per cápita) como parte del llamado " Revolución Verde ". [2]

Los fertilizantes sintéticos utilizados en la agricultura tienen consecuencias ambientales de gran alcance . Según el Informe especial del IPCC sobre el cambio climático y la tierra , la producción de estos fertilizantes y las prácticas asociadas de uso de la tierra son impulsores clave del calentamiento global . [2] El uso de fertilizantes también ha tenido una serie de consecuencias ambientales directas: escorrentía agrícola que conduce a efectos aguas abajo como zonas muertas del océano y contaminación de las vías fluviales, degradación del microbioma del suelo , [3]y acumulación de toxinas en los ecosistemas. Además, el uso de fertilizantes sintéticos también puede tener impactos ambientales indirectos significativos: por ejemplo, los impactos ambientales del fracking para gas natural utilizado en el proceso Haber , el auge agrícola es parcialmente responsable del rápido crecimiento de la población humana y la industria a gran escala. Las prácticas agrícolas están asociadas con la destrucción del hábitat , la presión sobre la biodiversidad y la pérdida de suelos agrícolas.

Para mitigar las preocupaciones ambientales y de seguridad alimentaria , la comunidad internacional ha incluido los sistemas alimentarios en el Objetivo de Desarrollo Sostenible 2, que se centra en la creación de un sistema de producción de alimentos sostenible y respetuoso con el clima . [4] La mayoría de los enfoques normativos y reglamentarios para abordar estos problemas se centran en girar las prácticas agrícolas hacia prácticas agrícolas sostenibles o regenerativas que utilizan menos fertilizantes sintéticos, una mejor gestión del suelo (es decir , agricultura sin labranza ) y utilizan más fertilizantes orgánicos.

Historia [ editar ]

Artículo principal: Historia de los fertilizantes.
Producción total de fertilizantes por tipo. [5]
Población mundial sustentada con y sin fertilizantes nitrogenados sintéticos. [6]
Fundada en 1812, Mirat , productora de abonos y fertilizantes, se dice que es la empresa industrial más antigua de Salamanca (España).

El manejo de la fertilidad del suelo ha preocupado a los agricultores durante miles de años. Se registra que los egipcios, romanos, babilonios y los primeros alemanes utilizaron minerales o estiércol para mejorar la productividad de sus granjas. [1] La ciencia de la nutrición vegetal comenzó mucho antes del trabajo del químico alemán Justus von Liebig, aunque su nombre es más mencionado. Nicolas Théodore de Saussure y sus colegas científicos de la época se apresuraron a refutar las simplificaciones de Justus von Liebig . Había una comprensión científica compleja de la nutrición vegetal, en la que el papel del humus y las interacciones órgano-minerales eran fundamentales, y que estaba en consonancia con los descubrimientos más recientes de 1990 en adelante. [7]Los científicos destacados en los que se basó Justus von Liebig fueron Carl Ludwig Sprenger y Hermann Hellriegel . En este campo, se produjo una "erosión del conocimiento" [8] , impulsada en parte por una mezcla de economía e investigación. [9] John Bennet Lawes , un empresario inglés , comenzó a experimentar los efectos de varios abonos en plantas que crecían en macetas en 1837, y uno o dos años más tarde los experimentos se extendieron a cultivos en el campo. Una consecuencia inmediata fue que en 1842 patentó un abono formado mediante el tratamiento de fosfatos con ácido sulfúrico, y así fue el primero en crear la industria del abono artificial. En el año siguiente contrató los servicios deJoseph Henry Gilbert ; juntos realizaron experimentos de cultivos en el Instituto de Investigación de Cultivos Arables . [10]

El proceso Birkeland-Eyde fue uno de los procesos industriales en competencia en el comienzo de la producción de fertilizantes a base de nitrógeno. [11] Este proceso se utilizó para fijar nitrógeno atmosférico (N 2 ) en ácido nítrico (HNO 3 ), uno de varios procesos químicos generalmente conocidos como fijación de nitrógeno . El ácido nítrico resultante se utilizó luego como fuente de nitrato (NO 3 - ). Se construyó una fábrica basada en el proceso en Rjukan y Notodden en Noruega, combinada con la construcción de grandes instalaciones de energía hidroeléctrica .[12]

Las décadas de 1910 y 1920 fueron testigos del auge del proceso Haber y el proceso Ostwald . El proceso Haber produce amoniaco (NH 3 ) a partir de gas metano (CH 4 ) y nitrógeno molecular (N 2 ). El amoníaco del proceso Haber se convierte luego en ácido nítrico (HNO 3 ) en el proceso Ostwald . [13] Después de la Segunda Guerra Mundial, las plantas de producción de nitrógeno que se habían incrementado para la fabricación de bombas en tiempos de guerra se orientaron hacia usos agrícolas. [14]El uso de fertilizantes nitrogenados sintéticos ha aumentado constantemente en los últimos 50 años, casi 20 veces hasta la tasa actual de 100 millones de toneladas de nitrógeno por año. [15]

El desarrollo de fertilizantes nitrogenados sintéticos ha apoyado significativamente el crecimiento de la población mundial  ; se ha estimado que casi la mitad de las personas en la Tierra se alimentan actualmente como resultado del uso de fertilizantes nitrogenados sintéticos. [16] El uso de fertilizantes fosfatados también ha aumentado de 9 millones de toneladas por año en 1960 a 40 millones de toneladas por año en 2000. Una cosecha de maíz que rinde de 6 a 9 toneladas de grano por hectárea (2,5 acres) requiere de 31 a 50 kilogramos ( 68-110 lb) de fertilizante fosfatado para aplicar; Los cultivos de soja requieren aproximadamente la mitad, como 20-25 kg por hectárea. [17] Yara International es el mayor productor mundial de fertilizantes nitrogenados. [18]

Mecanismo [ editar ]

Seis plantas de tomate cultivadas con y sin fertilizante de nitrato en suelo arenoso / arcilloso pobre en nutrientes. Una de las plantas del suelo pobre en nutrientes ha muerto.

Los fertilizantes mejoran el crecimiento de las plantas. Este objetivo se cumple de dos formas, la tradicional son los aditivos que aportan nutrientes. El segundo modo por el que actúan algunos fertilizantes es mejorar la eficacia del suelo modificando su retención de agua y aireación. Este artículo, como muchos sobre fertilizantes, enfatiza el aspecto nutricional. Los fertilizantes suelen proporcionar, en proporciones variables : [19]

  • tres macronutrientes principales:
    • Nitrógeno (N): crecimiento foliar
    • Fósforo (P): Desarrollo de raíces, flores, semillas, frutos;
    • Potasio (K): Fuerte crecimiento del tallo, movimiento del agua en las plantas, promoción de la floración y fructificación;
  • tres macronutrientes secundarios: calcio (Ca), magnesio (Mg) y azufre (S);
  • micronutrientes: cobre (Cu), hierro (Fe), manganeso (Mn), molibdeno (Mo), zinc (Zn), boro (B). De importancia ocasional son el silicio (Si), el cobalto (Co) y el vanadio (V).

Los nutrientes necesarios para una vida vegetal sana se clasifican según los elementos, pero los elementos no se utilizan como fertilizantes. En cambio, los compuestos que contienen estos elementos son la base de los fertilizantes. Los macronutrientes se consumen en mayores cantidades y están presentes en el tejido vegetal en cantidades de 0,15% a 6,0% sobre una base de materia seca (MS) (0% de humedad). Las plantas se componen de cuatro elementos principales: hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno. El carbono, el hidrógeno y el oxígeno están ampliamente disponibles como agua y dióxido de carbono. Aunque el nitrógeno constituye la mayor parte de la atmósfera, se encuentra en una forma que no está disponible para las plantas. El nitrógeno es el fertilizante más importante ya que el nitrógeno está presente en las proteínas , el ADN y otros componentes (p. Ej.,clorofila ). Para ser nutritivo para las plantas, el nitrógeno debe estar disponible en forma "fija". Solo algunas bacterias y sus plantas hospedadoras (especialmente las leguminosas ) pueden fijar el nitrógeno atmosférico (N 2 ) convirtiéndolo en amoníaco . El fosfato es necesario para la producción de ADN y ATP , el principal portador de energía en las células, así como para ciertos lípidos.

Consideraciones microbiológicas [ editar ]

Dos conjuntos de reacciones enzimáticas son muy relevantes para la eficiencia de los fertilizantes nitrogenados.

Ureasa

La primera es la hidrólisis (reacción con agua) de la urea. Muchas bacterias del suelo poseen la enzima ureasa , que cataliza la conversión de urea en ión amonio (NH 4 + ) e ión bicarbonato (HCO 3 - ).

Oxidación del amoniaco

Las bacterias oxidantes del amoníaco (AOB), como las especies de Nitrosomonas , oxidan el amoníaco a nitrito , un proceso denominado nitrificación . [20] Las bacterias oxidantes de nitritos , especialmente Nitrobacter , oxidan el nitrito a nitrato, que es extremadamente móvil y es una de las principales causas de eutrofización .

Clasificación [ editar ]

Los fertilizantes se clasifican de varias formas. Se clasifican de acuerdo con si proporcionan un solo nutriente (por ejemplo, K, P o N), en cuyo caso se clasifican como "fertilizantes simples". Los "fertilizantes multinutrientes" (o "fertilizantes complejos") proporcionan dos o más nutrientes, por ejemplo, N y P. Los fertilizantes a veces también se clasifican como inorgánicos (el tema de la mayor parte de este artículo) versus orgánicos. Los fertilizantes inorgánicos excluyen los materiales que contienen carbono, excepto las ureas . Los fertilizantes orgánicos suelen ser materias (recicladas) de origen vegetal o animal. Los fertilizantes inorgánicos a veces se denominan fertilizantes sintéticos ya que se requieren varios tratamientos químicos para su fabricación. [21]

Fertilizantes de un solo nutriente ("simples") [ editar ]

El principal fertilizante puro a base de nitrógeno es el amoníaco o sus soluciones. El nitrato de amonio (NH 4 NO 3 ) también se usa ampliamente. La urea es otra fuente popular de nitrógeno, que tiene la ventaja de que es sólida y no explosiva, a diferencia del amoníaco y el nitrato de amonio, respectivamente. Un pequeño porcentaje del mercado de fertilizantes nitrogenados (4% en 2007) [22] se ha cubierto con nitrato de calcio y amonio (Ca (NO 3 ) 2 • NH 4  • 10 H 2 O ).

Los principales fertilizantes fosfatados son los superfosfatos . El "superfosfato simple" (SSP) consta de 14-18% de P 2 O 5 , nuevamente en forma de Ca (H 2 PO 4 ) 2 , pero también de yeso fosforado (Ca SO 4  • 2H 2 O). El superfosfato triple (TSP) generalmente consta de 44 a 48% de P 2 O 5 y no contiene yeso. Una mezcla de superfosfato simple y superfosfato triple se llama superfosfato doble. Más del 90% de un fertilizante de superfosfato típico es soluble en agua.

El principal fertilizante puro a base de potasio es el muriato de potasio (MOP). El muriato de potasio consta de 95-99% de KCl y generalmente está disponible como fertilizante 0-0-60 o 0-0-62.

Fertilizantes multinutrientes [ editar ]

Estos fertilizantes son comunes. Consisten en dos o más componentes de nutrientes.

Fertilizantes binarios (NP, NK, PK)

Los principales fertilizantes de dos componentes proporcionan nitrógeno y fósforo a las plantas. Estos se denominan fertilizantes NP. Los principales fertilizantes NP son el fosfato monoamónico (MAP) y el fosfato diamónico (DAP). El ingrediente activo en MAP es NH 4 H 2 PO 4 . El ingrediente activo en DAP es (NH 4 ) 2 HPO 4 . Aproximadamente el 85% de los fertilizantes MAP y DAP son solubles en agua.

Fertilizantes NPK
Artículo principal: Etiquetado de fertilizantes

Los fertilizantes NPK son fertilizantes de tres componentes que proporcionan nitrógeno, fósforo y potasio. Existen dos tipos de fertilizantes NPK: compuestos y mezclas. Los fertilizantes NPK compuestos contienen ingredientes ligados químicamente, mientras que los fertilizantes NPK combinados son mezclas físicas de componentes de un solo nutriente.

La clasificación NPK es un sistema de clasificación que describe la cantidad de nitrógeno, fósforo y potasio en un fertilizante. Las clasificaciones NPK constan de tres números separados por guiones (p. Ej., 10-10-10 o 16-4-8) que describen el contenido químico de los fertilizantes. [23] [24] El primer número representa el porcentaje de nitrógeno en el producto; el segundo número, P 2 O 5 ; el tercero, K 2 O. Los fertilizantes en realidad no contienen P 2 O 5 o K 2O, pero el sistema es una abreviatura convencional de la cantidad de fósforo (P) o potasio (K) en un fertilizante. Una bolsa de 50 libras (23 kg) de fertilizante etiquetada como 16-4-8 contiene 8 libras (3,6 kg) de nitrógeno (16% de las 50 libras), una cantidad de fósforo equivalente a la de 2 libras de P 2 O 5 (4% de 50 libras) y 4 libras de K 2 O (8% de 50 libras). La mayoría de los fertilizantes están etiquetados de acuerdo con esta convención NPK, aunque la convención australiana, siguiendo un sistema NPKS, agrega un cuarto número para el azufre y utiliza valores elementales para todos los valores, incluidos P y K. [25]

Micronutrientes [ editar ]

Los micronutrientes se consumen en cantidades más pequeñas y están presentes en el tejido vegetal del orden de partes por millón (ppm), que van desde 0,15 a 400 ppm o menos del 0,04% de materia seca. [26] [27] Estos elementos suelen ser necesarios para las enzimas esenciales para el metabolismo de la planta. Debido a que estos elementos permiten catalizadores (enzimas), su impacto supera con creces su porcentaje en peso. Los micronutrientes típicos son boro, zinc, molibdeno, hierro y manganeso. [19] Estos elementos se proporcionan como sales solubles en agua. El hierro presenta problemas especiales porque se convierte en compuestos insolubles (biodisponibles) a concentraciones moderadas de fosfato y pH del suelo. Por esta razón, el hierro se administra a menudo como un complejo quelato , por ejemplo, elDerivados de EDTA o EDDHA . Las necesidades de micronutrientes dependen de la planta y el medio ambiente. Por ejemplo, la remolacha azucarera parece requerir boro y las legumbres requieren cobalto , [1] mientras que las condiciones ambientales como el calor o la sequía hacen que el boro esté menos disponible para las plantas. [28]

Producción [ editar ]

Fertilizantes nitrogenados [ editar ]

Consumo total de fertilizantes nitrogenados por región, medido en toneladas de nutrientes totales por año.

Principales usuarios de fertilizantes a base de nitrógeno [29]
PaísUso total de N
(Mt pa)		Amt. utilizado para
pienso / pasto
(Mt pa)
porcelana18,73,0
India11,9N / A [30]
nosotros9.14,7
Francia2.51.3
Alemania2.01.2
Brasil1,70,7
Canadá1,60,9
pavo1,50,3
Reino Unido1.30,9
México1.30,3
España1.20,5
Argentina0.40,1

Los fertilizantes nitrogenados están hechos de amoníaco (NH 3 ) producido por el proceso Haber-Bosch . [22] En este proceso de uso intensivo de energía, el gas natural (CH 4 ) generalmente suministra el hidrógeno y el nitrógeno (N 2 ) se deriva del aire . Este amoníaco se utiliza como materia prima para todos los demás fertilizantes nitrogenados, como el nitrato de amonio anhidro (NH 4 NO 3 ) y la urea (CO (NH 2 ) 2 ).

Los depósitos de nitrato de sodio (NaNO 3 ) ( salitre chileno ) también se encuentran en el desierto de Atacama en Chile y fue uno de los fertilizantes ricos en nitrógeno originales (1830) utilizados. [31] Todavía se extrae como fertilizante. [32] Los nitratos también se producen a partir del amoníaco mediante el proceso de Ostwald .

Fertilizantes fosfatados [ editar ]

Una mina de apatita en Siilinjärvi , Finlandia.

Los fertilizantes fosfatados se obtienen por extracción de roca fosfórica , que contiene dos minerales principales que contienen fósforo, fluorapatita Ca 5 (PO 4 ) 3 F (CFA) e hidroxiapatita Ca 5 (PO 4 ) 3 OH. Estos minerales se convierten en sales de fosfato solubles en agua mediante el tratamiento con ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) o fosfórico (H 3 PO 4 ). La gran producción de ácido sulfúrico está motivada principalmente por esta aplicación. [33]En el proceso de nitrofosfato o proceso Odda (inventado en 1927), la roca de fosfato con hasta un 20% de contenido de fósforo (P) se disuelve con ácido nítrico (HNO 3 ) para producir una mezcla de ácido fosfórico (H 3 PO 4 ) y calcio. nitrato (Ca (NO 3 ) 2 ). Esta mezcla se puede combinar con un fertilizante de potasio para producir un fertilizante compuesto con los tres macronutrientes N, P y K en forma de fácil disolución. [34]

Fertilizantes de potasio [ editar ]

La potasa es una mezcla de minerales de potasio que se utiliza para hacer fertilizantes de potasio (símbolo químico: K). La potasa es soluble en agua, por lo que el esfuerzo principal para producir este nutriente a partir del mineral implica algunos pasos de purificación; por ejemplo, para eliminar el cloruro de sodio (NaCl) ( sal común ). A veces, la potasa se denomina K 2 O, por conveniencia para quienes describen el contenido de potasio. De hecho, abonos de potasio son generalmente cloruro de potasio , sulfato de potasio , carbonato de potasio , o nitrato de potasio . [35]

Fertilizantes NPK [ editar ]

Hay cuatro rutas principales para la fabricación de fertilizantes NPK: 1) granulación al vapor, 2) granulación química, 3) compactación, 4) mezcla a granel. Los primeros tres procesos se utilizan para producir NPK compuestos. Durante la granulación con vapor, las materias primas se mezclan y se granulan adicionalmente utilizando vapor como agente aglutinante. El proceso de granulación química se basa en reacciones químicas entre materias primas líquidas (como ácido fosfórico, ácido sulfúrico, amoniaco) y materias primas sólidas (como cloruro de potasio, material reciclado). La compactación implementa alta presión para aglomerar materiales en polvo seco. Por último, las mezclas a granel se producen mezclando fertilizantes simples.

Abonos orgánicos [ editar ]

Artículo principal: fertilizante orgánico
Contenedor de abono para la producción de abono orgánico a pequeña escala
Una gran operación comercial de compostaje.

Los “ fertilizantes orgánicos ” pueden describir aquellos fertilizantes de origen orgánico - biológico - es decir, fertilizantes derivados de materiales vivos o anteriormente vivos. Los fertilizantes orgánicos también pueden describir productos comercialmente disponibles y envasados ​​con frecuencia que se esfuerzan por seguir las expectativas y restricciones adoptadas por los sistemas de producción de alimentos y plantas relacionados con la " agricultura orgánica " y " respetuosos con el medio ambiente " que limitan significativamente o evitan estrictamente el uso de fertilizantes sintéticos y pesticidas. Los productos de "fertilizantes orgánicos" normalmente contienen tanto algunos materiales orgánicos como aditivos aceptables como polvos de roca nutritivos, conchas marinas molidas (cangrejos, ostras, etc.), otros productos preparados como harina de semillas o algas marinas y microorganismos cultivados y derivados.

Los fertilizantes de origen orgánico (la primera definición) incluyen desechos animales , desechos vegetales de la agricultura, compost y lodos de depuradora tratados ( biosólidos ). Más allá de los abonos, las fuentes animales pueden incluir productos de la matanza de animales: harina de sangre , harina de huesos , harina de plumas , pieles, pezuñas y cuernos, todos son componentes típicos. [19]Los materiales de origen orgánico disponibles para la industria, como los lodos de aguas residuales, pueden no ser componentes aceptables de la agricultura y la jardinería orgánicas, debido a factores que van desde los contaminantes residuales hasta la percepción pública. Por otro lado, los “fertilizantes orgánicos” comercializados pueden incluir y promover orgánicos procesados porque los materiales atraen al consumidor. Independientemente de la definición o composición, la mayoría de estos productos contienen nutrientes menos concentrados y los nutrientes no se cuantifican tan fácilmente. Pueden ofrecer ventajas para la construcción del suelo, así como ser atractivos para aquellos que están tratando de cultivar / cultivar un huerto de manera más “natural”. [36]

En términos de volumen, la turba es la enmienda orgánica empaquetada para suelos más utilizada. Es una forma inmadura de carbón y mejora el suelo por aireación y absorción de agua, pero no confiere valor nutricional a las plantas. Por lo tanto, no es un fertilizante como se define al principio del artículo, sino más bien una enmienda. Coco, (derivado de la cáscara de coco), la corteza y el aserrín cuando se agregan al suelo actúan de manera similar (pero no idéntica) a la turba y también se consideran enmiendas orgánicas del suelo, o texturizadores, debido a sus limitados aportes nutritivos. Algunos aditivos orgánicos pueden tener un efecto inverso sobre los nutrientes: el aserrín fresco puede consumir los nutrientes del suelo a medida que se descompone y puede reducir el pH del suelo, pero estos mismos texturizadores orgánicos (así como el abono, etc.) pueden aumentar la disponibilidad de nutrientes a través de mejoras intercambio de cationes, o mediante un mayor crecimiento de microorganismos que a su vez aumentan la disponibilidad de ciertos nutrientes de las plantas. Los fertilizantes orgánicos, como abonos y abonos, pueden distribuirse localmente sin entrar en la producción industrial, lo que dificulta la cuantificación del consumo real.

Aplicación [ editar ]

Aplicación de fertilizante de superfosfato a mano, Nueva Zelanda, 1938

Los fertilizantes se usan comúnmente para cultivar todos los cultivos, con tasas de aplicación que dependen de la fertilidad del suelo, generalmente medida mediante una prueba de suelo y de acuerdo con el cultivo en particular. Las legumbres, por ejemplo, fijan el nitrógeno de la atmósfera y generalmente no requieren fertilizantes nitrogenados.

Líquido vs sólido [ editar ]

Los fertilizantes se aplican a los cultivos tanto en forma sólida como líquida. Aproximadamente el 90% de los fertilizantes se aplican como sólidos. Los fertilizantes inorgánicos sólidos más utilizados son la urea , el fosfato de diamonio y el cloruro de potasio. [37] Los fertilizantes sólidos suelen ser granulados o en polvo. A menudo, los sólidos están disponibles como gránulos , un glóbulo sólido. Los fertilizantes líquidos comprenden amoníaco anhidro, soluciones acuosas de amoníaco, soluciones acuosas de nitrato de amonio o urea. Estos productos concentrados se pueden diluir con agua para formar un fertilizante líquido concentrado (por ejemplo, UAN ). Las ventajas del fertilizante líquido son su efecto más rápido y su cobertura más fácil. [19] La adición de fertilizantes al agua de riego se denomina "fertirrigación ". [35]

Urea [ editar ]

Artículo principal: urea

La urea es muy soluble en agua y, por lo tanto, también es muy adecuada para su uso en soluciones de fertilizantes (en combinación con nitrato de amonio: UAN), por ejemplo, en fertilizantes de "alimentación foliar". Para el uso de fertilizantes, se prefieren los gránulos a los gránulos debido a su distribución de tamaño de partícula más estrecha, lo cual es una ventaja para la aplicación mecánica.

La urea generalmente se esparce a tasas de entre 40 y 300 kg / ha (35 a 270 lbs / acre) pero las tasas varían. Las aplicaciones más pequeñas incurren en menores pérdidas debido a la lixiviación. Durante el verano, la urea a menudo se esparce justo antes o durante la lluvia para minimizar las pérdidas por volatilización (un proceso en el que el nitrógeno se pierde a la atmósfera como gas amoniaco).

Debido a la alta concentración de nitrógeno en la urea, es muy importante lograr una distribución uniforme. La perforación no debe ocurrir en contacto con o cerca de la semilla, debido al riesgo de daño por germinación. La urea se disuelve en agua para su aplicación en forma de spray o mediante sistemas de riego.

En los cultivos de cereales y algodón, la urea se aplica a menudo en el momento del último cultivo antes de la siembra. En áreas de alta precipitación y en suelos arenosos (donde el nitrógeno se puede perder por lixiviación) y donde se espera una buena lluvia durante la temporada, la urea se puede aplicar de forma lateral o superior durante la temporada de crecimiento. El aderezo también es popular en cultivos de pastos y forrajes. En el cultivo de la caña de azúcar, la urea se reviste después de la siembra y se aplica a cada cultivo de retoño .

Debido a que absorbe la humedad de la atmósfera, la urea a menudo se almacena en recipientes cerrados.

La sobredosis o la colocación de urea cerca de la semilla es dañina. [38]

Fertilizantes de liberación lenta y controlada [ editar ]

Esta sección es un extracto de Fertilizantes de liberación controlada [ editar ]
La metilendiurea (MDU) es un componente de los fertilizantes de liberación controlada más populares . [39]
Un fertilizante de liberación controlada (CRF) es un fertilizante granulado que libera nutrientes gradualmente en el suelo (es decir, con un período de liberación controlado ). [40] El fertilizante de liberación controlada también se conoce como fertilizante de disponibilidad controlada, fertilizante de liberación retardada, fertilizante de liberación medida o fertilizante de acción lenta. Por lo general, CRF se refiere a fertilizantes a base de nitrógeno. La liberación lenta y controlada involucra solo el 0.15% (562,000 toneladas) del mercado de fertilizantes (1995).

Aplicación foliar [ editar ]

Los fertilizantes foliares se aplican directamente a las hojas. Este método se usa casi invariablemente para aplicar fertilizantes nitrogenados simples solubles en agua y se usa especialmente para cultivos de alto valor como frutas. La urea es el fertilizante foliar más común. [19]

Quemadura de fertilizante

Productos químicos que afectan la absorción de nitrógeno [ editar ]

N-butiltiofosforiltriamida, un fertilizante de mayor eficacia.

Se utilizan varios productos químicos para mejorar la eficiencia de los fertilizantes a base de nitrógeno. De esta forma, los agricultores pueden limitar los efectos contaminantes de la escorrentía de nitrógeno. Los inhibidores de nitrificación (también conocidos como estabilizadores de nitrógeno) suprimen la conversión de amoníaco en nitrato, un anión que es más propenso a la lixiviación. El 1-carbamoil-3-metilpirazol (CMP), la diciandiamida , la nitrapirina (2-cloro-6-triclorometilpiridina) y el fosfato de 3,4-dimetilpirazol (DMPP) son populares. [41] Los inhibidores de ureasa se utilizan para retardar la conversión hidrolítica de urea en amoníaco, que es propenso a la evaporación y a la nitrificación. La conversión de urea en amoniaco catalizada por enzimas llamadas ureasas . Un inhibidor popular de las ureasas es la triamida N- (n-butil) tiofosfórica (NBPT).

Sobrefertilización [ editar ]

El uso cuidadoso de las tecnologías de fertilización es importante porque el exceso de nutrientes puede ser perjudicial. [42] La quema de fertilizante puede ocurrir cuando se aplica demasiado fertilizante, lo que da como resultado daños o incluso la muerte de la planta. Los fertilizantes varían en su tendencia a quemarse aproximadamente de acuerdo con su índice de sal . [43] [44]

Estadísticas [ editar ]

Recientemente, los fertilizantes nitrogenados se han estancado en la mayoría de los países desarrollados. China, aunque se ha convertido en el mayor productor y consumidor de fertilizantes nitrogenados. [45] África depende poco de los fertilizantes nitrogenados. [46] Los minerales agrícolas y químicos son muy importantes en el uso industrial de fertilizantes, que está valorado en aproximadamente $ 200 mil millones. [47] El nitrógeno tiene un impacto significativo en el uso global de minerales, seguido por la potasa y el fosfato. La producción de nitrógeno ha aumentado drásticamente desde la década de 1960. El precio del fosfato y la potasa ha aumentado desde la década de 1960, lo que es mayor que el índice de precios al consumidor. [47] La potasa se produce en Canadá, Rusia y Bielorrusia, y juntos representan más de la mitad de la producción mundial.[47] La producción de potasa en Canadá aumentó en 2017 y 2018 en un 18,6%. [48] Según estimaciones conservadoras, entre el 30 y el 50% de los rendimientos de los cultivos se atribuyen a fertilizantes comerciales naturales o sintéticos. [35] [49] El consumo de fertilizantes ha superado la cantidad de tierras agrícolas en los Estados Unidos [47] . Es probable que el valor del mercado mundial aumente a más de 185 000 millones de dólares estadounidenses hasta 2019. [50] El mercado europeo de fertilizantes crecerá para generar ingresos de aprox. 15 300 millones de euros en 2018. [51]

El Banco Mundial publica los datos sobre el consumo de fertilizantes por hectárea de tierra cultivable en 2012 . [52] El siguiente diagrama muestra el consumo de fertilizantes de los países de la Unión Europea (UE) como kilogramos por hectárea (libras por acre). El consumo total de fertilizantes en la UE es de 15,9 millones de toneladas por 105 millones de hectáreas de tierra cultivable [53] (o 107 millones de hectáreas de tierra cultivable según otra estimación [54] ). Esta cifra equivale a 151 kg de fertilizantes consumidos por hectárea de tierra cultivable en promedio por los países de la UE.

Efectos ambientales [ editar ]

Escorrentía de suelo y fertilizante durante una tormenta de lluvia

El uso de fertilizantes es beneficioso para proporcionar nutrientes a las plantas, aunque tiene algunos efectos ambientales negativos. El gran consumo creciente de fertilizantes puede afectar el suelo, las aguas superficiales y subterráneas debido a la dispersión del uso de minerales. [47]

Ver también: Impacto ambiental de la agricultura , Impacto humano en el ciclo del nitrógeno , Fertilizantes nitrogenados § Problemas con los fertilizantes inorgánicos y Ciclo del nitrógeno
Gran montón de desechos de yeso fosforado cerca de Fort Meade, Florida .

Por cada tonelada de ácido fosfórico producido por el procesamiento de roca fosfórica, se generan cinco toneladas de residuos. Estos desechos toman la forma de un sólido radiactivo impuro e inútil llamado fosfoyeso . Las estimaciones oscilan entre 100.000.000 y 280.000.000 de toneladas de residuos de yeso fosforado que se producen anualmente en todo el mundo. [55]

Agua [ editar ]

Artículo principal: Eutrofización
Los círculos rojos muestran la ubicación y el tamaño de muchas zonas muertas .

Los fertilizantes de fósforo y nitrógeno, cuando se usan comúnmente, tienen importantes efectos ambientales. Esto se debe a las fuertes lluvias que hacen que los fertilizantes se laven a los cursos de agua. [56] La escorrentía agrícola es un factor importante que contribuye a la eutrofización de las masas de agua dulce. Por ejemplo, en los EE. UU., Aproximadamente la mitad de todos los lagos son eutróficos . El principal contribuyente a la eutrofización es el fosfato, que normalmente es un nutriente limitante; las altas concentraciones promueven el crecimiento de cianobacterias y algas, cuya desaparición consume oxígeno. [57] Las floraciones de cianobacterias (' floraciones de algas ') también pueden producir toxinas dañinas que pueden acumularse en la cadena alimentaria y pueden ser dañinas para los seres humanos. [58] [59]

Los compuestos ricos en nitrógeno que se encuentran en la escorrentía de fertilizantes son la causa principal del agotamiento grave de oxígeno en muchas partes de los océanos , especialmente en las zonas costeras, lagos y ríos . La falta resultante de oxígeno disuelto reduce en gran medida la capacidad de estas áreas para sustentar la fauna oceánica . [60] El número de zonas oceánicas muertas cerca de las costas habitadas está aumentando. [61] A partir de 2006, la aplicación de fertilizantes nitrogenados se está controlando cada vez más en el noroeste de Europa [62] y los Estados Unidos. [63] [64] Si se puede revertir la eutrofización , pueden pasar décadas[ cita requerida ] antes de que los nitratos acumulados en el agua subterránea puedan descomponerse mediante procesos naturales.

Contaminación por nitratos [ editar ]

Solo una fracción de los fertilizantes a base de nitrógeno se convierte en materia vegetal. El resto se acumula en el suelo o se pierde como escorrentía. [65] Las altas tasas de aplicación de fertilizantes que contienen nitrógeno, combinadas con la alta solubilidad en agua del nitrato, conducen a un aumento de la escorrentía hacia las aguas superficiales , así como la lixiviación hacia las aguas subterráneas, lo que provoca la contaminación de las aguas subterráneas . [66] [67] [68] El uso excesivo de fertilizantes nitrogenados (sintéticos o naturales) es particularmente dañino, ya que gran parte del nitrógeno que no es absorbido por las plantas se transforma en nitrato que se lixivia fácilmente. [69]

Los niveles de nitrato por encima de 10 mg / L (10 ppm) en el agua subterránea pueden causar el " síndrome del bebé azul " ( metahemoglobinemia adquirida ). [70] Los nutrientes, especialmente los nitratos, en los fertilizantes pueden causar problemas para los hábitats naturales y para la salud humana si son arrastrados por el suelo a cursos de agua o lixiviados a través del suelo hacia las aguas subterráneas. [ cita requerida ]

Suelo [ editar ]

Acidificación [ editar ]

Ver también: pH del suelo y acidificación del suelo

Los fertilizantes que contienen nitrógeno pueden provocar la acidificación del suelo cuando se agregan. [71] [72] Esto puede conducir a una disminución en la disponibilidad de nutrientes que puede compensarse con el encalado .

Acumulación de elementos tóxicos [ editar ]

Cadmio [ editar ]

La concentración de cadmio en fertilizantes que contienen fósforo varía considerablemente y puede ser problemática. [73] Por ejemplo, el fertilizante de fosfato monoamónico puede tener un contenido de cadmio tan bajo como 0,14 mg / kg o tan alto como 50,9 mg / kg. [74] La roca de fosfato utilizada en su fabricación puede contener hasta 188 mg / kg de cadmio [75] (ejemplos son los depósitos en Nauru [76] y las islas de Navidad [77] ). El uso continuo de fertilizantes con alto contenido de cadmio puede contaminar el suelo (como se muestra en Nueva Zelanda) [78] y las plantas. [79] La Comisión ha examinado los límites del contenido de cadmio de los fertilizantes fosfatados.Comisión Europea . [80] [81] [82] Los productores de fertilizantes que contienen fósforo ahora seleccionan la roca fosfórica en función del contenido de cadmio. [57]

Fluoruro [ editar ]

Las rocas de fosfato contienen altos niveles de fluoruro. En consecuencia, el uso generalizado de fertilizantes fosfatados ha aumentado las concentraciones de fluoruro en el suelo. [79] Se ha encontrado que la contaminación de los alimentos por fertilizantes es de poca preocupación ya que las plantas acumulan poco fluoruro del suelo; Más preocupante es la posibilidad de toxicidad por fluoruro para el ganado que ingiere suelos contaminados. [83] [84] También son de posible preocupación los efectos del fluoruro en los microorganismos del suelo. [83] [84] [85]

Elementos radiactivos [ editar ]

El contenido radiactivo de los fertilizantes varía considerablemente y depende tanto de sus concentraciones en el mineral original como del proceso de producción del fertilizante. [79] [86] Las concentraciones de uranio-238 pueden oscilar entre 7 y 100 pCi / g en roca fosfórica [87] y entre 1 y 67 pCi / g en fertilizantes fosfatados. [88] [89] [90] Cuando se utilizan altas tasas anuales de fertilizante de fósforo, esto puede resultar en concentraciones de uranio-238 en suelos y aguas de drenaje que son varias veces mayores que las que normalmente están presentes. [89] [91] Sin embargo, el impacto de estos aumentos en el riesgo para la salud humana de la contaminación de los alimentos con radinucleidos es muy pequeño (menos de 0,05 mSv / a). [89] [92] [93]

Otros metales [ editar ]

Los desechos de la industria del acero, reciclados en fertilizantes por sus altos niveles de zinc (esencial para el crecimiento de las plantas), pueden incluir los siguientes metales tóxicos: plomo [94] arsénico , cadmio , [94] cromo y níquel. Los elementos tóxicos más comunes en este tipo de fertilizantes son el mercurio, el plomo y el arsénico. [95] [96] [97] Estas impurezas potencialmente dañinas pueden eliminarse; sin embargo, esto aumenta significativamente el costo. Los fertilizantes de alta pureza están ampliamente disponibles y quizás sean más conocidos como los fertilizantes altamente solubles en agua que contienen tintes azules que se usan en los hogares, como Miracle-Gro.. Estos fertilizantes altamente solubles en agua se utilizan en el negocio de los viveros de plantas y están disponibles en paquetes más grandes a un costo significativamente menor que las cantidades minoristas. Algunos fertilizantes granulares de jardín al por menor de bajo costo están hechos con ingredientes de alta pureza.

Agotamiento de minerales traza [ editar ]

Se ha prestado atención a las concentraciones decrecientes de elementos como hierro, zinc, cobre y magnesio en muchos alimentos durante los últimos 50 a 60 años. [98] [99] Las prácticas agrícolas intensivas , incluido el uso de fertilizantes sintéticos, se sugieren con frecuencia como razones de estas disminuciones y la agricultura orgánica a menudo se sugiere como una solución. [99] Aunque se sabe que los rendimientos mejorados de los cultivos resultantes de los fertilizantes NPK diluyen las concentraciones de otros nutrientes en las plantas, [98] [100] gran parte de la disminución medida se puede atribuir al uso de variedades de cultivos de mayor rendimiento progresivo que producen alimentos. con concentraciones de minerales más bajas que sus ancestros menos productivos. [98] [101][102] Por lo tanto, es poco probable que la agricultura orgánica o el uso reducido de fertilizantes resuelvan el problema; Se postula que los alimentos con alta densidad de nutrientes se logran utilizando variedades más antiguas y de menor rendimiento o el desarrollo de nuevas variedades de alto rendimiento y densas en nutrientes. [98] [103]

De hecho, es más probable que los fertilizantes resuelvan los problemas de deficiencia de oligoelementos que los causen: en Australia Occidental, las deficiencias de zinc , cobre, manganeso , hierro y molibdeno se identificaron como una limitación del crecimiento de cultivos y pastizales de gran extensión en los años cuarenta y cincuenta . [104] Los suelos en Australia Occidental son muy viejos, muy degradados y deficientes en muchos de los principales nutrientes y oligoelementos. [104] Desde entonces, estos oligoelementos se agregan de forma rutinaria a los fertilizantes utilizados en la agricultura en este estado. [104] Muchos otros suelos en todo el mundo tienen deficiencia de zinc, lo que conduce a una deficiencia tanto en plantas como en humanos, y los fertilizantes de zinc se utilizan ampliamente para resolver este problema.[105]

Cambios en la biología del suelo [ editar ]

Más información: biología del suelo

Los altos niveles de fertilizante pueden causar la ruptura de las relaciones simbióticas entre las raíces de las plantas y los hongos micorrízicos . [106]

Consumo de energía y sostenibilidad [ editar ]

En los EE. UU. En 2004, se consumieron 317 mil millones de pies cúbicos de gas natural en la producción industrial de amoníaco , menos del 1,5% del consumo anual total de gas natural en EE. UU . [107] Un informe de 2002 sugirió que la producción de amoníaco consume alrededor del 5% del consumo mundial de gas natural, que es algo menos del 2% de la producción mundial de energía. [108]

El amoníaco se produce a partir del gas natural y el aire. [109] El costo del gas natural representa aproximadamente el 90% del costo de producción de amoníaco. [110] El aumento del precio de los gases naturales durante la última década, junto con otros factores como el aumento de la demanda, han contribuido a un aumento del precio de los fertilizantes. [111]

Contribución al cambio climático [ editar ]

Los gases de efecto invernadero dióxido de carbono , metano y óxido nitroso se producen durante la fabricación de fertilizantes nitrogenados. Los efectos se pueden combinar en una cantidad equivalente de dióxido de carbono. La cantidad varía según la eficiencia del proceso. La cifra para el Reino Unido es de más de 2 kilogramos de dióxido de carbono equivalente por cada kilogramo de nitrato de amonio. [112] Las bacterias del suelo pueden convertir los fertilizantes nitrogenados en óxido nitroso , un gas de efecto invernadero . [113]Las emisiones de óxido nitroso por parte de los seres humanos, la mayoría de las cuales provienen de fertilizantes, entre 2007 y 2016 se han estimado en 7 millones de toneladas por año, [114] lo que es incompatible con limitar el calentamiento global a menos de 2ºC. [115]

Atmósfera [ editar ]

Concentraciones globales de metano (superficial y atmosférico) para 2005; tenga en cuenta las plumas distintas

Mediante el uso cada vez mayor de fertilizantes nitrogenados, que se utilizaron a razón de unos 110 millones de toneladas (de N) por año en 2012, [116] [117] añadiendo a la cantidad ya existente de nitrógeno reactivo, el óxido nitroso (N 2 O ) se ha convertido en el tercer gas de efecto invernadero más importante después del dióxido de carbono y el metano. Tiene un potencial de calentamiento global 296 veces mayor que una masa igual de dióxido de carbono y también contribuye al agotamiento del ozono estratosférico. [118] Al cambiar los procesos y procedimientos, es posible mitigar algunos, pero no todos, estos efectos sobre el cambio climático antropogénico . [119]

Las emisiones de metano de los campos de cultivo (especialmente los arrozales ) aumentan con la aplicación de fertilizantes a base de amonio. Estas emisiones contribuyen al cambio climático global, ya que el metano es un potente gas de efecto invernadero. [120] [121]

Política [ editar ]

Reglamento [ editar ]

En Europa, los problemas de altas concentraciones de nitratos en la escorrentía están siendo abordados por la Directiva de Nitratos de la Unión Europea. [122] En Gran Bretaña, se anima a los agricultores a gestionar sus tierras de forma más sostenible en una "agricultura sensible a la captación". [123] En los Estados Unidos, las altas concentraciones de nitrato y fósforo en el agua de escorrentía y drenaje se clasifican como contaminantes de fuente difusa debido a su origen difuso; esta contaminación está regulada a nivel estatal. [124] Oregon y Washington, ambos en los Estados Unidos, tienen programas de registro de fertilizantes con bases de datos en línea que enumeran los análisis químicos de los fertilizantes. [125] [126]

En China, se han implementado regulaciones para controlar el uso de fertilizantes nitrogenados en la agricultura. En 2008, los gobiernos chinos comenzaron a retirar parcialmente los subsidios a los fertilizantes, incluidos los subsidios al transporte de fertilizantes y al uso de electricidad y gas natural en la industria. En consecuencia, el precio de los fertilizantes ha subido y las granjas a gran escala han comenzado a utilizar menos fertilizantes. Si las granjas a gran escala continúan reduciendo el uso de subsidios a los fertilizantes, no tienen más remedio que optimizar el fertilizante que tienen, lo que, por lo tanto, obtendría un aumento tanto en el rendimiento de grano como en las ganancias. [127]

Dos tipos de prácticas de manejo agrícola incluyen la agricultura orgánica y la agricultura convencional. El primero fomenta la fertilidad del suelo utilizando recursos locales para maximizar la eficiencia. La agricultura orgánica evita los agroquímicos sintéticos. La agricultura convencional usa todos los componentes que la agricultura orgánica no usa. [128]

Ver también [ editar ]

  • Agroecologia
  • Circulus (teoría)
  • Fertirrigación
  • Organización de Comida y Agricultura
  • Historia de la agricultura ecológica
  • Milorganita
  • Recuperación y reutilización de nutrientes
  • Yeso fosforado
  • Desfertilización del suelo

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Enlaces externos [ editar ]

  • Nitrógeno para alimentar nuestros alimentos, su origen terrenal, proceso Haber
  • Asociación Internacional de la Industria de Fertilizantes (IFA)
  • Guía de agricultura, guía completa de fertilizantes y fertilización
  • Valores de nitrógeno-fósforo-potasio de fertilizantes orgánicos