Tema 10 - Las relaciones entre los nutrientes - 22/10-24/10

Clase del 22/10 Presentación

Clase del 24/10

Orden de los nutrientes mas importantes en suelo:

1. Nitrogeno o N
2. Fosforo o P
3. Potasio o K

Proporcion calcio fosforo

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Concentraciones típicas de elementos

Elemento	En suelo (% DM)	En planta (% DM)	Relación Planta:Suelo	En animal (% DM)	Relación Animal:Planta
N	0.28	2.80	x10	3.20	x9
P	0.20	0.40	x2	2.66	x13
S	0.10	0.35	x3.5	0.50	x5
K	1.50	2.50	x1.7	0.67	x0.67
Na	0.25	0.25	x1	0.50	x2
Ca	1.80	0.60	x0.33	4.66	x7.8
Mg	0.80	0.20	x0.25	0.15	x0.75

Animal : Suelo

• N → x32
• P → x13
• S → x5
• Ca → x3

Nota: La acumulación relativa de C, N y P es muy grande en los seres vivos.
N₂ de átomos → 100 : 14 : 1 en organismos.

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Ciclo del Carbono

Fuente: IPCC (2014), Fifth Assessment Report
Unidades: Miles de millones de toneladas de CO₂/año

Componentes:

• Combustibles fósiles
• Vegetación
• Océanos
• Suelos
• Tierra

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Nitrógeno

Interrelación entre Atmósfera – Plantas – Animales

Procesos:

• NO₃⁻ → NH₄⁺ → Proteína
• NO₂⁻ → NO → NH₄⁺ → Proteína
• NH₄⁺ → Proteína vegetal → Proteína animal
• N₂ atmosférico → Clorofila

Riesgos:

• Intoxicación por nitratos/nitritos (NO₃⁻, NO₂⁻)
• Meteorismo por desequilibrio proteína/fibra

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Ciclo del Nitrógeno en el suelo

Componentes del suelo:

• Materia orgánica
• Bacterias: Rhizobium, Azotobacter
• Solución del suelo
• Complejo adsorbente

Procesos principales:

• Fijación (simbiótica y no simbiótica)
• Nitrificación
• Desnitrificación
• Mineralización
• Inmovilización
• Lixiviación
• Volatilización

Adsorción:

• NO₃⁻ → adsorbido débilmente (lavable)
• NH₄⁺ → adsorbido con mayor fuerza (difícilmente lavable)

Consecuencias:
Eutrofización de aguas — Pérdidas gaseosas (N₂, N₂O, NH₃)

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Reservas y flujos globales de N

• Reserva atmosférica: 3.800.000 millones t
• Incorporaciones anuales:
  • Fijación industrial: 30·10⁶ t/año
  • Fijación biológica: 44·10⁶ t/año
  • Fijación electroquímica y fotoquímica: 8·10⁶ t/año
• Extracciones:
  • Por cultivos: 27·10⁶ t/año
  • Por vegetación natural: 12·10⁶ t/año
• Pérdidas: lixiviación, desnitrificación, volatilización

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Factores de riesgo — Intoxicación por nitratos/nitritos

• Agua de bebida contaminada
• Consumo de plantas ruderales o nitrófilas (Rumex, etc.)
• Abonado reciente con nitratos
• Suelos encharcados (anaerobiosis)
• Condiciones frías o de poca luz
• Hierba demasiado joven

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Fósforo

Atmósfera – Plantas – Animales

Componentes principales:

• ADP, ATP
• ADN, ARN
• Fosfolípidos
• Ácido fosfoglicérico
• Fitina

Funciones:

• Crecimiento y formación de huesos
• Actividad microbiana del rumen
• Producción de leche

Deficiencia:

• Raquitismo
• Esterilidad
• “Pica” o apetito depravado (osteofagia)

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Fósforo en el suelo

Fuentes:

• Apatito (Ca(H₂PO₄)₂)
• Fosforita
• Abonos fosfatados

Formas:

• H₂PO₄⁻ y HPO₄²⁻ (solubles)
• Fosfatos de Al y Fe (suelos ácidos)
• Fosfatos de Ca y Mg (suelos alcalinos)

Pérdidas:

• Por lixiviación (menor que nitratos)

Adsorción:

• Adsorbido a cargas + del complejo coloidal (Ca²⁺ como puente catiónico)

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Disrupción del ciclo del fósforo

Referencia visual (imagen incluida):

“Human perturbation of the global phosphorus cycle: Changes and consequences”
Yuan et al. (2018). Nanjing University.

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Calcio (Ca)

Funciones

• Formación de huesos y cáscaras (huevos)
• Coagulación sanguínea
• Producción de leche
• Regulación del pH de la savia
• Parte de las paredes celulares

Patologías:

• Hipocalcemia crónica
• Hipocalcemia aguda (“fiebre vitularia”)

Especies:

• Calcícolas (básicas)
• Calcífugas (ácidas)

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En el suelo

Fuentes:

• Caliza (CaCO₃)
• Yeso (CaSO₄·2H₂O)
• Silicatos de Ca

Retención:

• Ca²⁺ fuertemente adsorbido
  Pérdidas: por lavado (difícil)

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Magnesio (Mg)

Funciones

• Núcleo de la molécula de clorofila
• Catalizador del metabolismo del fósforo
• Formación de huesos
• Actividad de flora ruminal

Deficiencia:

• Hipomagnesemia crónica o aguda (“tetania de la hierba”)

Fuentes del suelo:

• Dolomía ((Ca, Mg)CO₃)
• Silicatos de Mg

Adsorción:

• Mg²⁺ retenido con fuerza → pérdida por lavado difícil

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Potasio (K)

Funciones

• Osmosis celular
• Permeabilidad de membranas
• Actividad enzimática
• Excitabilidad neuromuscular

Fuentes:

• Feldespatos
• Filosilicatos

Adsorción:

• K⁺ retenido débilmente → lavado fácil

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Azufre (S)

Funciones

• Síntesis de aminoácidos azufrados (cisteína, metionina)
• Formación de proteínas, clorofila y queratina
• Actividad enzimática reductora (NO₃⁻ → NH₄⁺)
• Actividad simbiótica de Rhizobium
• Formación de lana y faneras

Fuentes:

• Yeso (CaSO₄·2H₂O)
• Sulfatos en la solución del suelo
• Materia orgánica

Adsorción:

• SO₄²⁻ adsorbido a cargas + del complejo coloidal

Pérdidas:

• Lavado moderado (intermedio entre nitratos y fosfatos)

[Texto en imagen:]

“Abonos: Sulfato, Superfosfato”
“https://www.youtube.com/watch?v=WEJRASWbBXQ8&t=342s”

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Comparativa general de elementos en alimentos

Producto	N	P	Ca	Mg
Cereales (grano)	Altos	Bajos	—	—
Co-productos de cereales (salvado de trigo)	Altos	Bajos	Altos	—
Oleaginosas y tortas	Altos	Bajos	Altos	—
Leguminosas grano	Altos	Bajos	Altos	—
Pastos y forrajes	Bajos	Altos	Altos	Altos
Especies con azúcares (patata, remolacha, caña, plátano)	Altos	—	—	—
Harinas de huesos/pescado	Altos	Altos	—	—

Relación Ca:P

• 1:2
• 2:1

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Problemas ambientales globales

• Eutrofización (aguas y suelos)
• Cambio climático
• Alteración de ciclos biogeoquímicos (N, P)
• Pérdida de integridad de la biosfera
• Uso excesivo de fertilizantes

[Texto de imagen:]

“Current status of the control variables for seven planetary boundaries (Steffen et al., 2015, Science 347).”

• En riesgo: Flujos bioquímicos (N, P)
• Dentro de límites: Ozono estratosférico, aerosoles, agua dulce

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[Imagen final del documento:]

“Our Nutrient World — UN Environment Assembly (Colombo, Sri Lanka, 2019)”
“United Nations Global Campaign on Sustainable Nitrogen Management: Nitrogen for Life”
“Problema global: eutrofización, contaminación de aguas de boca, disponibilidad de nutrientes.”