La administración del nitrógeno
Los compuestos orgánicos generados por las plantas y que consumen animales y el hombre como fuente de carbohidratos y energía, están constituidos en más del 98 % por cuatro elementos fundamentales: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Los tres primeros son tomados por las plantas directamente del aire y el agua, no se requiere la intervención del hombre para que las plantas se abastezcan de ellos, salvo en algunas explotaciones intensivas bajo invernadero donde se aplica CO2 para incrementar la actividad fotosintética.
El nitrógeno en la producción agrícola es el elemento de mayor relevancia. En estudios recientes hechos en por el Dr. Fred Below de la Universidad de Illinois se identificaron 7 factores que determinan el alto rendimiento del maíz: Clima, Nitrógeno, Híbrido, Cultivo Anterior, Densidad de Población, Labranza y Reguladores de Crecimiento; al nitrógeno lo identifica como un factor que contribuye con el 26 % (4.4 ton./ha) del rendimiento total que fue de 16.3 ton/ha.
El estudio referido no puede ser tomado como verdad absoluta y universal, pues los factores que determinan el rendimiento del maíz y el de cualquier otro cultivo dependen, sí de esos factores, pero de otros muchos más y sobre todo de la interrelación entre ellos; sin embargo, refleja la enorme importancia del nitrógeno en el rendimiento de la agricultura; por ello es conveniente referirnos al manejo de ese nutrimento en el proceso productivo agrícola.
Disponibilidad
El nitrógeno es uno de los elementos más ampliamente distribuidos en la naturaleza está presente en la atmósfera (78 % es nitrógeno), hidrosfera y litosfera
El suelo contiene solo una fracción minúscula del nitrógeno de la litosfera y de este solo una pequeña parte está disponible directamente para las plantas. Esta se da principalmente en forma de iones NO3- y NH4+ El nitrógeno es un elemento muy móvil que circula entre la atmosfera, el suelo y los organismos vivos.
Fijación
Para nutrir a la planta con este elemento existen 2 maneras, aplicar fertilizantes sintéticos que la industria produce a partir de un proceso llamado Haber-Bosch en el cual el N2 y el H2 reaccionan juntos en condiciones de temperatura y presión elevadas para producir amoniaco NH3 a partir de esta compuesto se elaboran la gran mayoría de los fertilizantes nitrogenados usados en la agricultura, las cantidades fijadas por este y otros medios químicos son muy inferiores a las cantidades totales fijadas naturalmente por los microorganismos, la fijación biológica total de nitrógeno a escala mundial, según CHATT (1976), es del orden de 172 millones de toneladas, que representan más del doble que la fijada por la industria química; con la ventaja de que esa fijación es gratuita, nos la da la naturaleza.
De las 47 familias de bacterias, 11 son capaces de reducir N2 a NH3 y de las 8 familias de cianobacterias, 6 puede efectuar esa función. Algunas de estas especies que fijan N2 viven libremente y otras en simbiosis, dentro de las que viven libremente destacan Azotobacter y Azospirillum las que han llegado a fijar hasta entre 60 y 90 kg/ha. En las leguminosas la fijación del nitrógeno se realiza por diversas especies de Rhizobium que viven en simbiosis. Buenas plantaciones de trébol y alfalfa pueden fijar entre 100 y 400 kg de nitrógeno por hectárea.
Amonificación
Gran parte del nitrógeno del suelo proviene de la descomposición de la materia orgánica y, por lo tanto, consiste en compuestos orgánicos complejos (proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos, etc.).
Estos compuestos suelen ser degradados a compuestos simples por los organismos que viven en el suelo (bacterias y hongos). Estos microorganismos utilizan las proteínas y aminoácidos para formar las proteínas que necesitan y liberar el exceso de nitrógeno como amoníaco (NH3) o amonio (NH4+). Este proceso se denomina amonificación.
Oxidación
La oxidación del amonio (NH4) y amoniaco (NH3) a nitrito (NO2-) es realizada principalmente por bacterias del género Nitrosomonas, Nitrosolobus y Nitrosospira, mientras que en la oxidación de nitrito (NO2-) a nitrato (NO3-) intervienen frecuentemente bacterias el género Nitrobacter. No se conoce hasta el presente de ninguna bacteria que puede oxidar el amoniaco directamente a nitrato. Aunque existen algunas bacterias y algunos hongos que pueden oxidar el amoniaco directamente a nitrato, la magnitud de dicha actividad se considera de escasa importancia ecológica.
Aprovechamiento
El aprovechamiento óptimo del nitrógeno que la naturaleza pone a disposición para la actividad agrícola depende en gran medida de las condiciones de fertilidad del suelo, si existe un buen contenido de materia orgánica, 2.5 % como mínimo; un pH entre 5.5 y 7.5; y capacidad de almacenamiento de agua de entre 100 y 140 mm, temperatura entre 19 y 22 oC y contenido de otros elementos como fósforo, potasio, azufre, cobre, etc., la actividad microbiana será muy eficiente
Del costo y beneficio
Restableciendo la función de los microorganismos en el suelo, se estima que sería posible disminuir entre un 20 y 50 % la fertilización química, lo que significa reducir costo hasta en un 20 a 30 % y reducir la emisión de CO2 hasta en un 60 %
En lo que corresponde al manejo de fertilizantes nitrogenados sintéticos es necesario eficientar las dosis y épocas de aplicación, dada la volatilidad del nitrógeno se requieren métodos de medición de contenido en plantas más dinámicos y precisos para hacer correcciones oportunas que reduzcan perdidas por lixiviación y volatilidad.
Investigaciones recientes
Científicos del John Innes Centre (Reino Unido) han descubierto un componente clave en el proceso de fijación de nitrógeno en las plantas. Han identificado la proteína que facilita el movimiento del calcio en las células vegetales. Este movimiento de calcio señala a la planta que las bacterias fijadoras de nitrógeno están cerca, por lo cual desencadena el desarrollo de nódulos en sus raíces para albergar a estas bacterias.
