Fertilizantes y Fertilización. La interacción entre el suelo y los nutrientes vegetales.

Fertilizantes para obtener mayores y mejores producciones agrícolas. El suelo como almacén y distribuidor de los fertilizantes

El uso de los fertilizantes debería ser parte de un programa integrado de buenas prácticas agrícolas con el objetivo de mejorar la producción de los cultivos.

Es difícil estimar con exactitud cuál es la contribución de los fertilizantes minerales al aumento de la producción agrícola, debido a la dependencia que tiene este componente con respecto a otros factores importantes. Sin embargo, si se puede asegurar que los fertilizantes tienen un papel decisivo en la productividad agraria, incluso considerando el importante papel que el desarrollo de nuevas tecnologías, la mecanización agraria y las mejoras en la gestión integrada de los agroecosistemas tienen en este sentido.

Los nutrientes que necesitan las plantas se toman del aire y del suelo, aunque la inmensa mayoría de ellos proceden del suelo. Si uno solo de los nutrientes necesarios para la planta es escaso, el crecimiento de las plantas y el rendimiento del cultivo se reducen. Para obtener un buen rendimiento del cultivo es muy importante proporcionar los nutrientes suficientes en las cantidades que las plantas precisan.

Fertilización, materia orgánica y manejo del suelo.

Antes de pensar en realizar ninguna aplicación de fertilizantes para un cultivo es muy conveniente conocer cuáles son las fuentes de nutrientes accesibles y disponibles en el suelo. Los nutrientes necesarios pueden estar disponibles en el suelo pero en formas inaccesibles para el cultivo, debido a causas físicas, químicas o biológicas. A modo de ejemplo para cada uno de estos motivos:

  1. Una causa física que hace que los nutrientes no estén disponibles en el suelo puede ser la compactación del perfil del suelo por diferentes circunstancias de manejo del suelo (paso de maquinaria, elevada concentración de sales, falta de humedad superficial,….)
  2. Un motivo químico como puede ser un nivel de PH bajo (ácido) que modifica el equilibrio químico del suelo transformando determinados nutrientes esenciales en formas no asimilables por las plantas
  3. Y un motivo biológico puede ser la ausencia de determinados microorganismos fijadores de nitrógeno que viven en simbiosis con algunos cultivos, principalmente de la familia de las leguminosas (trébol, veza, arveja, guisante, haba, lupino, …)

Excepto en el último ejemplo en el que puede ser necesaria la inoculación del microorganismo fijador de nitrógeno junto con la semilla, el mantenimiento de un contenido saludable de materia orgánica en el suelo puede ayudar en gran medida a corregir las deficiencias en el acceso a los nutrientes esenciales. Además, la aportación de materia orgánica es una fuente de nutrientes muy interesante que puede estar muy próxima o accesible al cultivo y que se puede obtener de los excrementos de animales, restos vegetales u otras materias orgánicas como pueden ser las procedentes de la industria alimentaria, industrial y urbana.

Fotografía 1: Imagen de cultivo de Habas (Vicia Faba) que se asocia con bacterias del genero Rhizobium para fijar nitrógeno atmosférico

Aunque la aportación de materia orgánica habitualmente beneficia al cultivo, también es cierto que pueden aparecer problemas de inmovilización de nutrientes esenciales y contaminación ambiental como consecuencia de su uso. Ciertos restos vegetales, como la paja del maíz y de otros cereales, causan una inmovilización de nutrientes tras su incorporación al suelo, desplazando la disponibilidad de nutrientes esenciales hacia el cultivo posterior, simplemente porque los microorganismos del suelo consumen esta materia orgánica y la incorpora a su biomasa. La utilización de estiércoles, purines y otros restos de origen animal, ocasiona efectos no deseados sobre el terreno de cultivo como la dispersión de semillas de malas hierbas, la contaminación de las aguas subterráneas, cambios en el PH del suelo, modificación de la composición de la biota (fauna y flora) del suelo o la dispersión de plagas y enfermedades de las plantas o los animales. La incorporación de restos vegetales contaminados al suelo con elementos de propagación de patógenos, plagas y enfermedades (esporas, semillas,…), favorece la dispersión desde focos puntuales a otras zonas del cultivo.

Para reducir los posibles inconvenientes que supone la utilización de residuos orgánicos “en bruto”, tradicionalmente y a lo largo de los muchos de los siglos en que existe la agricultura, se han establecido rutinas y procesos que mejoran la disponibilidad y accesibilidad a los nutrientes. Entre otros sistemas, que no vamos a describir en el este artículo, se encuentra el compostado de residuos orgánicos de todo tipo, la “maduración” de los estiércoles (utilización diferida), los abonos verdes, fermentación anaerobia de residuos orgánicos diluidos, etc.

Fotografía 2: Detalle de aportación de compost (materia orgánica fermentada y digerida por la biota del suelo) sobre suelo

La incorporación de residuos de cosecha o abonos verdes (cultivos específicamente introducidos en la rotación para incorporar materia orgánica al suelo) y los abonos de origen animal contribuyen a la acumulación de materia orgánica en el suelo. Sin embargo, los efectos sobre el suelo son distintos dependiendo de si la materia orgánica que se incorpora es de origen vegetal o animal, aún en cada caso para iguales tasas de incorporación al suelo.

La utilización de materia orgánica “madurada” o “procesada” mejora la disponibilidad de nutrientes para el cultivo y reduce los inconvenientes

A pesar de estos inconvenientes, lo cierto es que la aportación de materia orgánica al cultivo también proporciona algunas ventajas entre las que destacan:

  • Mejora de la estructura e incrementa la porosidad del suelo.
  • Reducción de la erosión, tanto del agua como del viento, mediante el incremento del tamaño de las partículas, el aumento de la estabilidad de los agregados al agua y la disminución de la compactación.
  • Proporciona recursos energéticos a los organismos del suelo que participan activamente en los ciclos de muchos nutrientes que de esta forma se vuelven disponibles para las plantas, además de participar en la formación y estabilización de la estructura y porosidad del suelo.
  • Mejora la retención de agua y su infiltración hacia capas más profundas del suelo.

Y tiene mucho que ver con la fertilidad porque mejora una propiedad clave del suelo denominada Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC).

La CIC es la capacidad que tiene el suelo para retener y liberar iones positivos, gracias a su contenido en arcillas y materia orgánica. Es una propiedad química del suelo, vinculada a la fertilidad, que tiene una componente fija y otra variable que depende del PH. La CIC fija proviene de los coloides inorgánicos (arcillas cristalinas, geles amorfos, óxidos y sesquióxidos de hierro y aluminio), mientras que la CIC variable depende, sobre todo, de coloides orgánicos y sustancias húmicas presentes en la materia orgánica. Cuanto mayor es la fracción de materia orgánica del suelo, mayor es la capacidad de retención de nutrientes, en su mayoría de carga positiva, en el suelo y no solo eso, también la retención de estos nutrientes es más intensa y más accesible para el cultivo.

Un nivel de CIC elevado, implica una mayor capacidad de almacenamiento de nutrientes y mayor accesibilidad para el cultivo.

Ha quedado claro que la aportación de materia orgánica al suelo, a pesar de los inconvenientes, es beneficiosa para la productividad de los cultivos. Sin embargo, lo más interesante de un contenido saludable de materia orgánica en el suelo es como puede ayudar a una gestión sostenible y sustentable de los agroecosistemas.

La materia orgánica del suelo (MOS) es el conjunto de residuos orgánicos del suelo que se encuentra en diferentes fases de descomposición y que se acumula tanto en la superficie como en el propio perfil del suelo. Dentro de la materia orgánica del suelo se suele incluir una fracción viva o biota que participa activamente en los procesos de descomposición y trasformación de los residuos orgánicos, pero no es la única fracción relevante en el suelo. En la mayoría de los suelos es posible distinguir en la materia orgánica dos fracciones:

  • La fracción lábil, compuesta por una serie de residuos orgánicos que son una fuente de energía para la biota presente en el suelo y que mantienen las características químicas de su material de origen (hidratos de carbono, ligninas, proteínas, taninos, ácidos grasos, exudados vegetales, etc). Constituye la mayor parte de la MOS.
  • La fracción húmica, compuesta por residuos orgánicos transformados y más estables que se encuentra constituida por ácidos fúlvicos, ácidos húmicos y huminas. Supone una pequeña parte de la MOS, aunque es mucho más estable y tiene efectos colaterales que mejoran la capacidad de retención de nutrientes en el suelo.

Ambas fracciones están muy relacionadas entre sí y proceden de aportaciones externas (abonos orgánicos) o internas (restos de cosecha, abonos verdes, descomposición de la biota, …). Las prácticas agrícolas son clave para una adecuada gestión del contenido de materia orgánica del suelo.

La labranza es una práctica que se introdujo para facilitar las labores agrícolas, entre las que destacan el control de malezas o malas hierbas, la formación de la cama de semillas que favorezca la germinación y establecimiento del cultivo, la incorporación de fertilizantes y pesticidas al suelo, la incorporación de residuos del cultivo precedente o la mejora en la retención de agua y nutrientes en la solución del suelo. Sin embargo, también es cierto que a pesar de las indudables ventajas que supone para el incremento de la producción de los cultivos, los sistemas de labranza más habituales exponen el suelo a los principales agentes erosivos (agua y viento) y facilitan la mineralización de la materia orgánica, reduciendo o, incluso, eliminando los efectos beneficiosos de un contenido saludable de materia orgánica.

Ciertas prácticas de labranza o laboreo aplicadas a los suelos ayudan a conservar y mejorar el contenido de materia orgánica, reduciendo la degradación, la erosión y la emisión de gases de efecto invernadero, fundamentalmente en forma de CO2 y CH4 (suelos con escasa aireación). Así por ejemplo, la práctica continuada de sistemas de labranza de “no laboreo” o “cero labranza” se ha comprobado que favorecen la acumulación y el mantenimiento de un contenido saludable de materia orgánica, principalmente en los primeros centímetros del perfil del suelo. Y cuando se utiliza un laboreo que no voltea o remueve el perfil del suelo (laboreo mínimo, laboreo de chisel,…), también se ha comprobado que se reduce la perdida de materia orgánica respecto a las practicas convencionales.

Un adecuado contenido de materia orgánica en el suelo mejora el acceso de las plantas a los nutrientes que necesitan, independientemente de si estos ya se encuentran en el suelo o proceden de aportaciones desde el exterior. En general, la aportación de abonos orgánicos no siempre es suficiente como para cubrir todas las necesidades de nutrientes de los cultivos, incluso donde se dispone de grandes cantidades. Hay que tener en cuenta que la falta de las cantidades necesarias de nutrientes, aunque solo sea de uno de ellos, puede afectar de manera significativa al rendimiento del cultivo. Y no todos los abonos orgánicos tienen todo lo que las plantas necesitan, por lo que siempre será necesario utilizar otras estrategias de fertilización adicionales para evitar una reducción de los rendimientos que incluyan la combinación de distintas fuentes de nutrientes.

Es necesaria una fertilización equilibrada que incorpore al suelo los nutrientes que el cultivo necesita, así como un adecuado manejo del suelo para que esos mismos nutrientes puedan almacenarse y se encuentren disponibles.

Los nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas.

Dieciséis son los elementos esenciales para el crecimiento y desarrollo de muchas plantas cultivadas. La mayor parte de estos elementos esenciales o nutrientes necesarios se encuentran en el aire y el suelo. En el suelo, el medio que contiene estos nutrientes es la solución del suelo de la que la capacidad de intercambio catiónico es una propiedad relevante.

Los elementos esenciales se encuentran localizados en distintas ubicaciones:

  1. Aire: carbono (C) como CO2 (dióxido de carbono);
  2. Agua: hidrógeno (H) y oxígeno (O) como H2O (agua);
  3. Suelo:
    1. Nitrógeno (N)
    2. Fósforo (P)
    3. Potasio (K)
    4. Calcio (Ca),
    5. Magnesio (Mg)
    6. Azufre (S)
    7. Hierro (Fe)
    8. Manganeso (Mn),
    9. Zinc (Zn)
    10. Cobre (Cu)
    11. Boro (B)
    12. Molibdeno (Mo)
    13. Cloro (Cl).
Diagrama 1: Diferentes nutrientes necesarios para el crecimiento y desarrollo de las plantas

En determinados cultivos, también puede ser necesario considerar la presencia de otros elementos químicos no esenciales para el crecimiento de todas las plantas pero si beneficiosos para ellas.

Los fertilizantes, abonos o residuos de cultivos aplicados al suelo aumentan la oferta de nutrientes de las plantas

Las funciones de los nutrientes.

Aparte del carbono, que es absorbido por la planta desde la atmosfera, las plantas cogen todos los nutrientes de la solución del suelo. Estos nutrientes extraídos del suelo pueden clasificarse en dos categorías:

  1. Macronutrientes, divididos en nutrientes primarios y secundarios; y
  2. Micronutrientes o microelementos.

Los macronutrientes se necesitan en grandes cantidades, y grandes cantidades tienen que ser aplicadas si el suelo es deficiente en uno o más de ellos. Los suelos pueden ser naturalmente pobres en nutrientes, o pueden llegar a ser deficientes debido a la extracción de los nutrientes por los cultivos a lo largo de los años, o cuando se utilizan variedades de rendimientos altos, las cuales son más demandantes en nutrientes que las variedades tradicionales.

Los micronutrientes, sin embargo, se necesitan en pequeñas cantidades para el crecimiento correcto de las plantas y solo se agregan cuando el suelo no dispone de ellos o se encuentran en formas no accesibles.

Dentro del grupo de los macronutrientes, necesarios para el crecimiento de las plantas en grandes cantidades, hay que destacar a los denominados nutrientes primarios que son el nitrógeno, fósforo y potasio.

El Nitrógeno (N) es el motor del crecimiento de la planta. Proporciona entre el uno a cuatro por ciento del extracto seco de la planta. Es absorbido del suelo bajo forma de nitrato (NO3-) o de amonio (NH4+) dependiendo del PH del suelo. En la planta se combina con componentes producidos por el metabolismo de carbohidratos para formar aminoácidos y proteínas. Como constituyente esencial de las proteínas, está involucrado en todos los procesos principales de desarrollo de las plantas y en el rendimiento del cultivo. Un suministro adecuado de nitrógeno facilita la absorción de los otros nutrientes.

El Fósforo (P), que proporciona entre el 0,1 y el 0,4 por ciento del extracto seco de la planta, juega un papel importante en la transferencia de energía. Es un nutriente esencial para la realización de la fotosíntesis y para otros procesos químico-fisiológicos. Es indispensable para la diferenciación de las células y para el desarrollo de los tejidos, que forman los puntos de crecimiento de la planta. En general, el fósforo suele ser deficiente en la mayoría de los suelos naturales o agrícolas o dónde la fijación limita su disponibilidad.

El Potasio (K), que proporciona entre el uno y el cuatro por ciento del extracto seco de la planta, tiene muchas funciones. Activa más de 60 enzimas (substancias químicas que regulan la vida) y juega un papel fundamental en la biosíntesis de carbohidratos y de proteínas. El K mejora el régimen hídrico de la planta y aumenta su tolerancia a la sequía, heladas y salinidad. Las plantas bien provistas con K sufren menos de enfermedades.

Los nutrientes secundarios son magnesio, azufre y calcio que las plantas también los absorben en cantidades considerables.

El Magnesio (Mg) es el constituyente central de la clorofila, el pigmento verde de las hojas que funciona como un aceptador de la energía que procede del sol. Este es el motivo por el que entre el 15 y el 20 por ciento del magnesio que contiene la planta se encuentra en las partes verdes. El Mg se incluye también en las reacciones enzimáticas relacionadas a la transferencia de energía de la planta.

El Azufre (S) es un constituyente esencial de algunos aminoácidos y de proteínas, estando también relacionado con la formación de la clorofila. En la mayoría de las plantas compone entre el 0,2 y el 0,3 (0,05 a 0,5) por ciento del extracto seco. Por ello, es tan importante en el crecimiento de la planta como el fósforo y el magnesio; pero su función es a menudo subestimada.

El Calcio (Ca) es esencial para el crecimiento de las raíces y como un constituyente del tejido celular de las membranas. Aunque la mayoría de los suelos contienen suficiente disponibilidad de Ca para las plantas, la deficiencia puede darse en los suelos tropicales muy pobres en Ca. Es muy frecuente que este nutriente se utilice para facilitar la disponibilidad en el suelo de otros nutrientes, ya que su aplicación en cantidades suficientes puede ayudar a reducir la acidez del suelo (PH). En otras ocasiones, un exceso de este nutriente bloquea la disponibilidad de distintos nutrientes al incrementar el PH del suelo (PH básico).

El Calcio es un nutriente que tiene mucho que ver con el PH del suelo

Los micronutrientes o microelementos son el hierro (Fe), el manganeso (Mn), el zinc (Zn), el cobre (Cu), el molibdeno (Mo), el cloro (Cl) y el boro (B). Componen un grupo de nutrientes que son claves en el crecimiento de la planta, siendo comparables con las vitaminas en la nutrición animal. Se absorben en cantidades minúsculas y su disponibilidad en las plantas depende mucho del PH del suelo. En algunos casos, un exceso de suministro de alguno de estos nutrientes, como puede ser el caso del Boro, puede tener un efecto adverso o, incluso, toxico sobre el cultivo.

Además de todos estos nutrientes que se han descrito, existen algunos otros nutrientes benéficos que pueden ser importantes para algunos cultivos en concreto. Es el caso del Sodio (Na) para la remolacha azucarera, el Silicio (Si),
para los cereales, en los que fortalece el tallo para resistir el vuelco, o el Cobalto (Co) que es importante en el proceso de fijación de N en las leguminosas.

Algunos microelementos pueden ser tóxicos para las plantas a niveles sólo algo más elevados que lo normal. En la mayoría de los casos esto ocurre cuando el pH es de bajo a muy bajo. La toxicidad del aluminio y del manganeso es la más frecuente, en relación directa con suelos ácidos.

Es importante notar que todos los nutrientes, ya sean necesarios en pequeñas o grandes cantidades, cumplen una función específica en el crecimiento de la planta y en la producción alimentaria y que un nutriente no puede ser sustituido por otro.

Conclusiones.

La aportación de fertilizantes está muy relacionada con la productividad de los cultivos, pero un manejo inadecuado puede causar problemas de contaminación del medio ambiente y de perdida de fertilidad de los suelos.

Un manejo adecuado del suelo que incluya prácticas de laboreo que faciliten la conservación de un contenido saludable de materia orgánica es fundamental para mantener e, incluso, mejorar la fertilidad y reducir las necesidades de fertilizantes.

Los fertilizantes pueden ser necesarios para las plantas en mayores o menores cantidades, pero las cantidades que se precisan para cada cultivo están condicionadas por el propio cultivo, el suelo en el que se desarrolla y las condiciones climáticas en las que se desarrolla.

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2 opiniones en “Fertilizantes y Fertilización. La interacción entre el suelo y los nutrientes vegetales.”

  1. Buenas tardes
    Observó que en la caficultura la cual se encuentra en zona de ladera, no se incorpora en el suelo los fertilizantes dejándose el producto destapado. Que consecuencias puede traer esta práctica??

    1. la primera consecuencia es el arrastre del fertilizante, disuelto en el agua de lluvia o no, ladera abajo. Por otra parte, dependiendo del fertilizante de que se trate es muy recomendable “acercar” los nutrientes a las proximidades de la zona de absorción de las raíces de la planta. Teniendo en cuenta estas dos consideraciones, lo mas recomendable, para evitar consecuencias indeseables, seria enterrar los fertilizantes a diferentes profundidades en función de su grado de movilidad arrastrados por el agua que se infiltra hacia capas mas profundas del suelo.

      Por ejemplo, las aplicaciones de fertilizante con nutriente principal Nitrógeno deben aplicarse lo mas superficialmente posible para facilitar su transformación en compuestos químicos asimilables por las plantas y ralentizar su lavado hacia capas mas profundas. Sin embargo, otros nutrientes, como el Fósforo o el Potasio, son menos móviles y es mas difícil su lavado con el agua de lluvia, por lo que lo mas recomendable es acercarlos, enterrándolos, a las proximidades de las raíces de las plantas.

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