Fertilizante

Esparcimiento estiércol, abono orgánico

Fertilizantes ( También fertilizantes escanda) son compuestos químicos dadas a las plantas para promover el crecimiento; por lo general se aplican ya sea a través del suelo, para la absorción por las raíces de las plantas, o por alimentación foliar, para la absorción a través de las hojas. Los fertilizantes pueden ser orgánica (compuesta de materia orgánica), o inorgánica (hechos de sustancias químicas simples, inorgánicos o minerales). Pueden ser compuestos naturales tales como turba o minerales depósitos, o están fabricados mediante procesos naturales (por ejemplo, compostaje) o químicos (tales como los procesos de la Proceso de Haber). Estos compuestos químicos dejan césped, jardines y terrenos que buscan hermosos como se dan distintos nutrientes esenciales que estimulan el crecimiento de las plantas.

Suelen proporcionar, en mayor o menor proporciones, los tres nutrientes principales de las plantas ( nitrógeno , fósforo , potasio : NPK), la nutrientes vegetales secundarias ( calcio , azufre , magnesio ) y algunas veces oligoelementos (o micronutrientes) con un papel en la nutrición vegetal o animal: boro , cloro , manganeso , hierro , zinc , cobre , molibdeno y (en algunos países) selenio .

Tanto los fertilizantes orgánicos e inorgánicos fueron llamados "abonos" derivadas de la expresión francesa para el manual labranza, pero este término se restringe sobre todo a la producción orgánica estiércol.

Aunque el nitrógeno es abundante en la atmósfera de la Tierra, relativamente pocas plantas participan en la fijación de nitrógeno (conversión del nitrógeno atmosférico a una forma biológicamente útil). Así la mayoría de las plantas requieren compuestos de nitrógeno a estar presente en el suelo en el que crecen.

Historia

Mientras que el estiércol, ceniza y de fabricación de hierro escoria se han utilizado para mejorar los cultivos durante siglos, el uso de fertilizantes es sin duda una de las grandes novedades de la Revolución agrícola del siglo 19.

Personas clave

En la década de 1730, Vizconde Charles Townshend (1674-1738) estudió por primera vez los efectos de mejora de los cuatro rotación de cultivos que se había observado en el uso en Flandes. Para ello se ganó el apodo de nabo Townshend.

Químico Justus von Liebig (1803-1883) contribuyó en gran medida al avance en la comprensión de la nutrición de las plantas. Sus obras influyentes primero denunciaron la teoría vitalista de humus, argumentando primero la importancia de amoniaco , y más tarde la importancia de los minerales inorgánicos. Principalmente su obra tuvo éxito al establecer preguntas para la ciencia agrícola para hacer frente en los próximos 50 años. En Inglaterra trató de poner en práctica sus teorías en el mercado a través de un fertilizante creado por el tratamiento de fosfato de cal en la harina de huesos con ácido sulfúrico. Aunque era mucho menos caro que el guano que se utilizó en el momento, fracasó porque no fue capaz de ser absorbida correctamente por los cultivos.

En ese tiempo en Inglaterra, Sir John Bennet Lawes (1814-1900) estaba experimentando con cultivos y abonos en su granja en Harpenden y fue capaz de producir una práctica superfosfato en 1842 a partir de los fosfatos en el rock y coprolitos. Alentó, empleó Sir Joseph Henry Gilbert, que había estudiado con Liebig en el Universidad de Giessen, como director de la investigación. A día de hoy, la Estación de investigación Rothamsted que fundaron aún investiga el impacto de los fertilizantes inorgánicos y orgánicos en los rendimientos de los cultivos.

En Francia, Jean Baptiste Boussingault (1802-1887) señaló que la cantidad de nitrógeno en diversos tipos de fertilizantes es importante.

Metalúrgicos Percy Gilchrist (1851-1935) y Sidney Gilchrist Thomas (1850-1885) inventó el Convertidor Thomas-Gilchrist, que permitió el uso de alta fósforo minerales Continental ácidas para fabricación de acero. El revestimiento de cal dolomita de la convertidor volvió a tiempo en fosfato de calcio, que podría ser utilizado como fertilizante conocido como Thomas-fosfato.

En las primeras décadas del siglo 20, la Nobel químicos premiados Carl Bosch de IG Farben y Fritz Haber desarrollado la proceso que activar de nitrógeno que se forma barata sintetiza en amoniaco , para la posterior oxidación en nitratos y nitritos.

En 1927 Erling Johnson desarrolló un método industrial para la producción de nitrofosfato, también conocido como el Proceso de Odda después de su Odda Smelteverk de Noruega . El proceso seguido acidificantes roca de fosfato (de Nauru y Islas Banaba en el sur del Océano Pacífico ) con ácido nítrico para producir ácido fosfórico y que el nitrato de calcio, una vez neutralizado, podría ser utilizado como un fertilizante de nitrógeno.

Industria

Los ingleses James Fison, Edward Packard, Thomas Hadfield y el Prentice hermanos cada una de las empresas fundadas en el siglo 19 para crear fertilizantes de harina de huesos. Las ciencias en desarrollo de la química y la Paleontología , combinados con el descubrimiento de coprolitos en cantidades comerciales en East Anglia, llevó Fisons y Packard para desarrollar ácido sulfúrico plantas y fertilizantes en Bramford, y Snape, Suffolk, en la década de 1850 para crear superfosfatos, que fueron enviados en todo el mundo desde el puerto de Ipswich . En 1870 había alrededor de 80 fábricas de superfosfato. Después de la Primera Guerra Mundial estos negocios se vieron presionados financiera a través de la nueva competencia de guano, que se encuentra principalmente en las del Pacífico las islas, ya que su extracción y distribución se habían vuelto económicamente atractiva.

El período de entreguerras vio la competencia innovadora de Imperial Chemical Industries que desarrollaron sintética sulfato de amonio en 1923, Nitro-tiza en 1927, y un fertilizante llamado CCF más concentrado y económico basado en fosfato de amonio en 1931. La competencia se limitaba como ICI asegura que controlaba la mayor parte del mundo suministros de sulfato de amonio. Otras compañías europeas y norteamericanas fertilizantes desarrollaron su cuota de mercado, obligando a las empresas pioneras en inglés fusionarse, convirtiéndose Fisons, Packard, y Prentice Ltd. en 1929. Juntos estaban produciendo 85.000 toneladas de superfosfato por año para el 1934 de su nueva fábrica y profundo muelles -Agua en Ipswich . Por la Segunda Guerra Mundial que habían adquirido cerca de 40 empresas, entre ellas Hadfields en 1935, y dos años más tarde los grandes Anglo-Continental Guano Works, fundada en 1917.

El ambiente de la posguerra se caracterizó por niveles de producción mucho más altos como resultado de la " Revolución Verde "y los nuevos tipos de semillas con mayor potencial de absorción de nitrógeno, en particular el variedades de alta respuesta de maíz, trigo y arroz. Esto ha acompañado el desarrollo de una fuerte competencia nacional, las acusaciones de los cárteles y monopolios de suministro, y en última instancia, una nueva ola de fusiones y adquisiciones. Los nombres originales ya no existen aparte de las sociedades de cartera o nombres de marca: Fisons e ICI agroquímicos son parte de hoy Yara International y Compañías AstraZeneca.

Los fertilizantes inorgánicos (fertilizante mineral)

De origen natural fertilizantes inorgánicos incluyen chilena nitrato de sodio, extraído fosfato de roca, y piedra caliza (una fuente de calcio).

Los macronutrientes y micronutrientes

Los fertilizantes pueden ser divididos en macronutrientes o micronutrientes en función de sus concentraciones en materia seca de la planta. Hay seis macronutrientes: nitrógeno, fósforo y potasio, a menudo denominados "macronutrientes primarios" porque su disponibilidad es usualmente administrado con fertilizantes NPK, y los "macronutrientes secundarios" - calcio, magnesio y azufre - que se requieren cantidades más o menos similares, pero cuya disponibilidad es a menudo gestionado como parte de las prácticas de encalado y de abono en lugar de fertilizantes. Los macronutrientes se consumen en grandes cantidades y normalmente está presente como un número entero o décimas de porcentajes en los tejidos vegetales (sobre una base en peso de materia seca). Hay muchos micronutrientes requeridos, en concentraciones que van de 5 a 100 partes por millón (ppm) en masa. Micronutrientes vegetales incluyen hierro (Fe), manganeso (Mn), boro (B), cobre (Cu), molibdeno (Mo), níquel (Ni), cloro (Cl), y zinc (Zn).

Autoridad del Valle de Tennessee: "Los resultados de Fertilizantes" demostración 1942.

Fertilizantes macronutrientes

Materiales sintetizados también se llaman artificial, y pueden ser descritas como recta, si el producto contiene predominantemente los tres ingredientes principales de nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K), que son conocidos como fertilizantes o fertilizantes NPK compuesto cuando se elementos se mezclan intencionadamente. Ellos llevan el nombre o etiquetados de acuerdo con el contenido de estos tres elementos, que son los macronutrientes. La fracción de masa (por ciento) de nitrógeno se reporta directamente. Sin embargo, el fósforo se reporta como pentóxido de fósforo (P ₂ O _5), el anhídrido de ácido fosfórico , y el potasio se reporta como óxido de potasio (K ₂ O), que es el anhídrido de hidróxido de potasio. Composición fertilizante se expresa de esta manera por razones históricas en la forma en que se analizó (conversión a la ceniza para P y K); esta práctica se remonta a Justus von Liebig (ver más abajo). En consecuencia, un fertilizante 18-51-20 tendría 18% de nitrógeno como N, 51% de fósforo como P ₂ O _5, y 20% de potasio como K ₂ O, El otro 11% se conoce como lastre y puede o no puede ser valioso a las plantas, en función de lo que se utiliza como lastre. Aunque los análisis ya no se realizan por primera incineración, la convención de nombres sigue siendo. Si el nitrógeno es el elemento principal, que se describen a menudo como los fertilizantes nitrogenados.

En general, la fracción de masa (porcentaje) de fósforo elemental, [P] = 0,436 x [P ₂ O _5]

y la fracción de masa (porcentaje) de elemental potasio, [K] = 0,83 x [K ₂ O]

(Estos factores de conversión son obligatorios por las regulaciones de fertilizantes de etiquetado del Reino Unido si los valores elementales se declaran además de la declaración de NPK.)

Por tanto, un fertilizante 18-51-20 contiene, en peso, 18% de nitrógeno elemental (N), 22% de fósforo elemental (P) y 16% de potasio elemental (K).

Fertilizantes B5A es un fertilizante macronutritient.

Agrícola frente hortícola

En general, los fertilizantes agrícolas contienen sólo 1 o 2 macronutrientes. Los fertilizantes agrícolas están destinados a ser aplicada con poca frecuencia y normalmente antes de o junto con la siembra. Ejemplos de fertilizantes agrícolas son granulares superfosfato triple, cloruro de potasio, urea y amoníaco anhidro . La naturaleza de los productos básicos de los fertilizantes, combinado con el alto costo de envío, conduce a la utilización de materiales locales o los de la / fuente más barata más cercano, que puede variar en función de los factores que afectan el transporte por ferrocarril, barco o camión. En otras palabras, un particular, nitrógeno fuente puede ser muy popular en una parte del país mientras que otro es muy popular en otra región geográfica solamente debido a factores no relacionados con las preocupaciones agronómicas.

Fertilizantes hortícolas o de la especialidad, por otro lado, se formulan a partir de muchos de los mismos compuestos y algunos otros para producir fertilizantes bien balanceadas que también contienen micronutrientes. Algunos materiales, tales como nitrato de amonio, se usan mínimamente en la agricultura la producción a gran escala. El ejemplo anterior 18-51-20 es un fertilizante de horticultura formulado con alta fósforo para promover el desarrollo en la floración flores ornamentales. Fertilizantes hortícolas pueden ser solubles en agua (liberación inmediata) o relativamente insoluble (liberación controlada). Fertilizantes de liberación controlada también se les conoce como liberación sostenida o liberación programada. Muchos fertilizantes de liberación controlada están destinadas a ser aplicadas aproximadamente cada 3-6 meses, dependiendo de riego, las tasas de crecimiento, y otras condiciones, mientras que los fertilizantes solubles en agua se debe aplicar por lo menos cada 1-2 semanas y pueden aplicarse con la frecuencia que cada riego si es lo suficientemente diluidas. A diferencia de los fertilizantes agrícolas, fertilizantes hortícolas se comercializan directamente a los consumidores y se convierten en parte de las líneas de distribución de productos al por menor.

El fertilizante nitrogenado

El fertilizante de nitrógeno a menudo se sintetizó usando el Proceso Haber-Bosch, que produce amoniaco . Este amoníaco se aplica directamente al suelo o se utiliza para producir otros compuestos, en particular nitrato de amonio y urea , tanto productos secos, concentrados que se pueden utilizar como materiales fertilizantes o mezclado con agua para formar un fertilizante de nitrógeno líquido concentrado, UAN. El amoníaco también se puede utilizar en el Proceso Odda en combinación con fosfato de roca y el fertilizante de potasio para producir fertilizantes compuestos tales como 10-10-10 o 15-15-15.

La producción de amoníaco consume actualmente alrededor del 5% del consumo mundial de gas natural, que es algo menos del 2% de la producción mundial de energía. El gas natural se utiliza mayoritariamente para la producción de amoniaco, pero otras fuentes de energía, junto con una fuente de hidrógeno, se puede utilizar para la producción de compuestos de nitrógeno adecuados para fertilizantes. El costo de gas natural constituye alrededor del 90% del coste de producir amoníaco. Los aumentos de los precios del gas natural en la última década, entre otros factores, como el aumento de la demanda, han contribuido a un aumento de precio de los fertilizantes.

Fertilizantes nitrogenados son los más comúnmente utilizados para tratar campos utilizados para el cultivo de maíz , seguido por la cebada , sorgo , colza, soja y girasol .

Las cuestiones de salud y de sostenibilidad

Los fertilizantes inorgánicos a veces no reemplazan elementos minerales traza en el suelo que se agotan poco a poco por los cultivos producidos allí. Esto ha sido vinculado a los estudios que han mostrado una caída marcada (hasta 75%) en las cantidades de tales minerales presentes en frutas y verduras. Una excepción a esto es en Australia Occidental, donde las deficiencias de zinc , cobre , manganeso , hierro y molibdeno fueron identificados como limitar el crecimiento de los cultivos y pastos en los años 1940 y 1950. Los suelos en el oeste de Australia son muy antiguos, altamente degradado y deficiente en muchos de los principales nutrientes y oligoelementos. Desde entonces estos elementos traza se añaden habitualmente a los fertilizantes inorgánicos utilizados en la agricultura en este estado.

En muchos países existe la percepción pública de que los fertilizantes inorgánicos "envenenan el suelo" y dar lugar a productos de "baja calidad". Sin embargo, hay muy poca (o ninguna) evidencia científica para apoyar estos puntos de vista. Cuando se usa apropiadamente, los fertilizantes inorgánicos mejorar el crecimiento de la planta, la acumulación de materia orgánica y la actividad biológica del suelo, evitando el sobrepastoreo y la erosión del suelo. El valor nutricional de las plantas para el consumo humano y animal es normalmente mejora cuando se utilizan fertilizantes inorgánicos adecuadamente.

Hay preocupaciones aunque sobre el arsénico , el cadmio y el uranio que se acumulan en los campos tratados con fertilizantes fosfatados. Los minerales de fosfato contienen trazas de estos elementos y si no se aplica una etapa de limpieza después de la minería el uso continuo de fertilizantes de fosfato conduce hacia una acumulación de estos elementos en el suelo. Con el tiempo estos pueden acumularse hasta niveles inaceptables y entrar en el producto. (Ver envenenamiento por cadmio.)

Otro problema con los fertilizantes inorgánicos es que están actualmente produzcan de manera que no puede continuar indefinidamente. El potasio y el fósforo provienen de minas (o de los lagos salinos, como el Mar Muerto en el caso de fertilizantes de potasio) y los recursos son limitados. El nitrógeno es ilimitado, pero los fertilizantes nitrogenados están actualmente hace uso de combustibles fósiles , como el gas natural . Fertilizantes teóricamente podría hacerse de agua de mar o el nitrógeno atmosférico mediante energías renovables , pero hacerlo requeriría una enorme inversión y no es competitivo con los métodos insostenibles de hoy. Innovador esquemas de biocombustibles despolimerización térmica están probando la producción de subproductos con 9% de fertilizante de nitrógeno provenientes de los residuos orgánicos

Los fertilizantes orgánicos

Un cubo de compostaje

De origen natural fertilizantes orgánicos incluyen estiércol, suspensión, humus de lombriz, turba, algas, alcantarillado y guano. Cultivos de abonos verdes también se cultivan para agregar nutrientes al suelo . Minerales de origen natural tal como el fosfato de roca de la mina, sulfato de potasa y la piedra caliza también se consideran fertilizantes orgánicos.

Fertilizantes orgánicos fabricados incluyen composta, harina de sangre, harina de huesos y extractos de algas marinas. Otros ejemplos son las proteínas digeridas enzima natural, harina de pescado y harina de plumas.

La descomposición residuo de la cosecha de años anteriores es otra fuente de la fertilidad. Aunque no se considera estrictamente "fertilizante", la distinción parece más una cuestión de palabras que de la realidad.

Gestión biomineral suelo, un mineral total y el concepto biológico desarrollado por la empresa Geomite de Australia del Sur, utiliza la interacción de una base de minerales "insolubles" con microorganismos específicos para proporcionar la nutrición, la estructura y la biología mejorada en los suelos. Propone que las plantas se alimentan por la liberación de exudados de las raíces de la composición química precisa para activar los hongos y bacterias del suelo que se disolverá elementos requeridos por la planta en ese momento. La composición exudado varía a lo largo de la vida de la planta, y cualquier tensión que le incumben como resultado más cambios compensatorios - en esencia, la planta practica la automedicación. 'Mezcla heterogénea de la naturaleza "El término fue acuñado para explicar este proceso. Se proporciona una posible explicación de la prevalencia de plagas y ataque de la enfermedad en los cultivos fertilizados por medios químicos - aplicar máscaras de fertilizantes solubles el proceso de 'mezcla heterogénea', eliminando la nutrición correcta.

Existe cierta ambigüedad en el uso del término "orgánico" porque algunos de los fertilizantes sintéticos, tales como urea y urea formaldehído, son totalmente orgánica en el sentido de la química orgánica . De hecho, sería difícil distinguir químicamente entre urea de origen biológico y el producido sintéticamente. Por otro lado, algunos materiales fertilizantes comúnmente aprobados para la agricultura orgánica, tal como en forma de polvo piedra caliza, extraído fosfato de roca y Salitre chileno, son inorgánico en el uso del término por la química.

Riesgos del uso de fertilizantes

El problema de la sobre-fertilización se asocia principalmente con el uso de fertilizantes artificiales, debido a las enormes cantidades aplicadas y la naturaleza destructiva de fertilizantes químicos en estructuras de retención de nutrientes del suelo. Las altas solubilidades de fertilizantes químicos también exacerban su tendencia a degradarse los ecosistemas, en particular mediante eutrofización.

Almacenamiento y aplicación de algunos fertilizantes de nitrógeno en algunas meteorológicas o las condiciones del suelo pueden causar emisiones del gas de efecto invernadero el óxido nitroso (N ₂ O). El amoníaco gas (NH ₃₎ puede ser emitida después de la aplicación de fertilizantes inorgánicos, o estiércol o purines. Además de suministrar nitrógeno, amoníaco también puede aumentar suelo acidez (inferior pH, o "acidificación"). Aplicaciones de fertilizantes de nitrógeno en exceso también puede conducir a problemas de plagas mediante el aumento de la tasa de natalidad, la longevidad y la condición física general de ciertas plagas.

La concentración de hasta 100 mg / kg de cadmio en minerales de fosfato (por ejemplo, minerales de Nauru y las islas de Navidad ) aumenta la contaminación del suelo con cadmio, por ejemplo, en Nueva Zelanda . El uranio es otro ejemplo de un contaminante a menudo se encuentran en los fertilizantes fosfatados.

Por estas razones, se recomienda que el conocimiento del contenido de nutrientes de los requisitos de suelo y de nutrientes del cultivo son cuidadosamente equilibrada con la aplicación de los nutrientes en los fertilizantes inorgánicos especialmente. Este proceso se llama presupuestación de nutrientes. Por un cuidadoso monitoreo de las condiciones del suelo, los agricultores pueden evitar el desperdicio de fertilizantes caros, y también evitar los posibles costos de la limpieza de cualquier contaminación generada como subproducto de su actividad agrícola.

También es posible sobre-aplicar fertilizantes orgánicos; sin embargo, su contenido de nutrientes, su solubilidad, y sus velocidades de liberación son típicamente mucho más baja que los fertilizantes químicos. Por su naturaleza, la mayoría de los fertilizantes orgánicos también proporcionar mayores mecanismos de almacenamiento físico y biológico de los suelos, que tienden a mitigar sus riesgos.

Asuntos globales

El crecimiento de la población del mundo a su cifra actual sólo ha sido posible mediante la intensificación de la agricultura asociado con el uso de fertilizantes. Hay un impacto en el consumo sostenible de otros recursos globales como consecuencia.

El uso de fertilizantes a nivel mundial emite cantidades significativas de gases de efecto invernadero a la atmósfera. Las emisiones se producen mediante el uso de:

• animal abonos y urea , que liberan metano , óxido nitroso, amoniaco y dióxido de carbono en cantidades variables en función de su forma (sólido o líquido) y gestión (recogida, almacenamiento, difusión)
• fertilizantes que utilizan ácido nítrico o bicarbonato de amonio, la producción y la aplicación de lo que resulta en emisiones de oxido de nitrógeno, óxido nitroso, amoniaco y dióxido de carbono a la atmósfera.

Al cambiar los procesos y procedimientos, es posible mitigar algunos, pero no todos, de estos efectos sobre el cambio climático antropogénico .