Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han probado en el campo una nueva y prometedora forma de fertilizante de fosfato de amonio.
por Lauren Quinn, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
El fertilizante estruvita ofrece una triple ventaja para la sostenibilidad y la producción de cultivos, ya que recicla los nutrientes de las corrientes de aguas residuales, reduce la lixiviación de fósforo y nitrógeno en los suelos agrícolas y mantiene o mejora el rendimiento de la soja en comparación con los fertilizantes de fósforo convencionales.
«Ha habido algunos proyectos de laboratorio y de invernadero que muestran el potencial de la estruvita, pero esta es la primera evaluación a escala de campo de la pérdida de nutrientes y los beneficios del rendimiento juntos», dijo el investigador principal Andrew Margenot, profesor asociado y especialista en extensión docente del Departamento de Cultivos. Ciencias, parte de la Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales (ACES) de la U. de I. «Descubrimos que la estruvita puede ser un sustituto completo del fosfato monoamónico (MAP) o del fosfato diamónico (DAP) para la soja en cuanto al rendimiento, y reduce las pérdidas de nutrientes de fuentes difusas en comparación con las opciones de fertilizantes convencionales».
Los resultados de su equipo se publican en el Journal of Environmental Quality .
La aplicación de MAP o DAP en otoño como fuente de fósforo para los cultivos es una práctica común para la producción de maíz y soja en gran parte del Medio Oeste. Pero debido a que el fósforo en MAP y DAP es altamente soluble en agua, gran parte del nutriente se pierde durante los siguientes meses de invierno y principios de primavera. Esto no sólo puede contribuir a la contaminación de nutrientes aguas abajo, sino que también significa que puede haber menos fósforo disponible en el suelo cuando se plantan los cultivos en primavera.
Es importante destacar que MAP y DAP también contienen formas solubles de nitrógeno, un hecho pasado por alto que, según Margenot, está contribuyendo al problema de la pérdida de nitrato en todo el Medio Oeste.
«Existe un importante punto ciego en el ciclo del nitrógeno «, afirmó Margenot. «Específicamente en los EE. UU. y el Medio Oeste, la abrumadora mayoría de nuestros fertilizantes de fósforo son amoníacos. Cuando los agricultores compran una fuente de fósforo para aplicarla en el otoño, sus opciones generalmente se limitan a MAP o DAP, por lo que no pueden evitar la aplicación conjunta. nitrógeno.»
Hizo los cálculos en un artículo complementario publicado en Agriculture & Environmental Letters y descubrió que el DAP aplicado a la dosis típica (200 libras por acre) agrega 36 libras de nitrógeno por acre que la mayoría de los agricultores (y las recomendaciones de concesión de tierras) no tienen en cuenta. Sumando esto en todo Illinois, Margenot estimó que cada otoño se agregan 198 millones de libras de nitrógeno en forma de MAP o DAP.
«Esa cifra es un 11% mayor que nuestro objetivo de reducción de pérdidas de nitrato en todo el estado de 178 millones de libras», dijo. «La gestión de este nitrógeno aplicado en el otoño que se pasa por alto es una tarea fácil que podría reducir en gran medida las pérdidas de nitrato en Illinois y otros estados de la cuenca del río Mississippi, y podríamos hacerlo sin cambiar las tasas de aplicación de fósforo».
La estruvita también contiene nitrógeno, pero es menos soluble en agua que el MAP. Eso explica por qué el equipo de Margenot descubrió que la lixiviación de fósforo y nitrógeno era significativamente menor con estruvita que con MAP, comparable a la lixiviación natural medida en suelos no fertilizados.
Pero si los nutrientes son menos solubles, ¿eso significa que a las plantas les resulta más difícil acceder a ellos? No según el estudio del Journal of Environmental Quality . Los rendimientos de la soja no fueron significativamente diferentes con ninguno de los fertilizantes. Y en el sitio del estudio en el sur de Illinois, la estruvita, pero no el MAP, en realidad aumentó el rendimiento de la soja en comparación con las parcelas de control sin fertilizantes. Margenot cree que el aumento del rendimiento podría deberse al magnesio presente en la estruvita.
La estruvita (fosfato de magnesio y amonio, una fuente de 5-22-0 [10 Mg]) se forma cuando se agrega magnesio a las aguas residuales, donde reacciona con el fósforo y el nitrógeno y extrae esos nutrientes de la corriente residual. Chicago y St. Louis han arrendado partes de sus corrientes de aguas residuales a una empresa para fabricar el fertilizante reciclado, pero Margenot dice que la industria de fabricación de estruvita es actualmente demasiado pequeña para satisfacer las necesidades de fósforo de todo el cinturón del maíz.
«La estruvita no es escalable en este momento, pero estamos demostrando la eficacia de una solución que algún día estará disponible. Nuestros resultados apuntan a los beneficios de aumentar la producción y el uso de estruvita en la granja», afirmó.
Aunque la estruvita disminuyó las pérdidas de nutrientes en relación con el MAP, Margenot señala que la pérdida de nutrientes ocurre incluso sin fertilizante agregado, y recomienda cultivos de cobertura para mitigar estas pérdidas «de fondo» que ocurren independientemente de la fertilización.
«Cuando no agregamos fertilizante , ya sea MAP o estruvita, todavía vimos pérdidas sustanciales, especialmente en los molisoles [suelos de pradera negra] con mayor contenido de materia orgánica de nuestro sitio en el centro de Illinois», dijo. «Nuestros suelos son muy ricos; contienen una gran cantidad de nitrógeno orgánico y fósforo. Si hace suficiente calor, estos nutrientes se mineralizarán y se convertirán en nitrato y fosfato. Si no hay ningún cultivo que los aproveche, como un cultivo de cobertura o trigo, entonces esos Los nutrientes se lixiviarán».
Más información: Patricia Leon et al, Evaluación a escala de campo de la lixiviación de nitrógeno y fósforo de estruvita en relación con el fosfato monoamónico, Journal of Environmental Quality (2023). DOI: 10.1002/jeq2.20522
Andrew J. Margenot et al, El destino del nitrógeno de los fertilizantes de fosfato de amonio: un punto ciego, Agriculture & Environmental Letters (2023). DOI: 10.1002/ael2.20116
