INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE PROGRESO
Ing. En Gestión Empresarial
Mtra. Elsy María Rosales Uc
Desarrollo Sustentable
Patricia Escalante Naal Jos !uis García "oba#illa $#ri%n Puerto Pac&eco
Relación 'arbono ( Nitrógeno
Introducción !a relación 'arbono)Nitrógeno es un *alor numrico +ue #etermina la proporción #e 'arbono)Nitrógeno +ue po#emos encontrar en un suelo. El carbono y el nitrógeno son #os elementos in#ispensables para el #esarrollo #e la *i#a ya +ue a,ectan #irecta o in#irectamente a to#os los procesos biológicos. El carbono ,i-a#o por la biomasa pro*iene #el ' / atmos,rico0 re#uci#o #urante el proceso #e ,otosíntesis por las plantas0 y suele oscilar en torno a un 12(324 #e la materia org%nica. Sin embargo0 el porcenta-e #e nitrógeno es muc&ísimo menor +ue el porcenta-e #e carbono. Debi#o a este y a la competencia +ue e-ercen los #istintos seres *i*os para la obtención #el elemento0 pue#e ser un ,actor limitante. !a relación ')N se utili5a para me#ir la biomasa y la e*olución #e la materia org%nica en los estu#ios #e ,ertili#a# #el suelo. !a concentraciones atmos,rica #e '/0 '67 y N/ se est%n incrementan#o en tasas #e 8.10 9 y 2.: ppm*)a;o respecti*amente0 #ebi#o a acti*i#a#es antrópicas como la utili5ación #e combustibles ,ósiles y los cambios en el uso #el terreno< lo +ue &a pro*oca#o un aumento en la temperatura prome#io global con una tasa #e calentamiento #e 2.89=')#ca#a0 +ue e>ce#e la tasa crítica ?2.82=')#ca#a@ en la +ue los ecosistemas son capaces #e a#aptarse a cambios clim%ticos ?!al0 /227b@. Globalmente los suelos a un metro #e pro,un#i#a# contienen 8122 Gt #e carbono org%nico0 #e las +ue se estima +ue el 774 est% locali5a#o en los suelos #e los trópicos0 los cuales a su *e5 poseen los menores tiempos #e resi#encia #e la materia org%nica #ebi#o a la mayor temperatura y precipitación0 lo +ue &ace +ue los #epósitos #e carbono respon#an con mayor rapi#e5 a cambios ambientales como la sustitución #e usos y coberturas *egetales #el terreno
Relación Nitrógeno – Carbono !a mayoría #el carbono entra a los ecosistemas *ía ,otosíntesis0 sien#o m%s e*i#ente el almacenamiento cuan#o se #a en la biomasa super,icial< sin embargo los suelos son los +ue poseen la mayor canti#a# #e este elemento0 ya +ue m%s #e la mita# #el +ue es asimila#o ,inalmente llega a la parte subterr%nea por me#io #el crecimiento0 el mo*imiento y los e>u#a#os #e las raíces #e las plantas0 a#em%s #e la #escomposición #e &o-arasca ?Montagnini y Aair0 /227@. Por otra parte0 los #epósitos #e carbono org%nico en el suelo representan un e+uilibrio #in%mico #e pr#i#as y ganancias +ue se a,ectan por procesos erosi*os0 o>i#ación0 &umi,icación y escorrentía ?Aigura 8@0 ra5ón por la cual0 el secuestro #e carbono se #a principalmente en a+uellos sistemas +ue aportan altas canti#a#es #e biomasa0 me-oran la estructura #el suelo0 aumentan la acti*i#a# y la #i*ersi#a# #e ,auna e#%,ica y propician mecanismos #e cicla-e ?!al0 /227a@ Globalmente se encuentra entre 8.1 y B *eces m%s carbono en los suelos +ue en la *egetación0 por lo +ue son consi#era#os los mayores #epósitos #el carbono terrestre0 #el cual el 8B4 est% conteni#o en los suelos tropicales ?Di>on0 8CC1 y oung0 8CC90 cita#os por Montagnini y Aair0 /227@. Sin embargo0 el almacenamiento #e este elemento en el suelo es sensible a cambios en el uso #e la tierra y las pr%cticas #e mane-o. !as pr#i#as #e carbono e#%,ico se #an por la con*ersión #e ecosistemas naturales a sistemas agrícolas0 #ebi#o a la re#ucción en los aportes #e materia org%nica y la protección ,ísica #el suelo0 y a la #isminución #e materiales no solubles en los resi#uos #e cosec&a0 #e manera +ue estas con*ersiones pue#en re#ucir el carbono #el suelo m%s #el 124 a una pro,un#i#a# #e /2 cm y entre /1(B24 a 822 cm #urante un perio#o #e agricultura #e B2 a 12 a;os ?an y !al0 /221@.
En cuanto al nitrógeno0 el ciclo est% con,orma#o por los procesos #e i@ asimilación por algunas plantas0 ii@ intercambio o atracción #e amonio ?N67 F @ &acia la super,icie #el suelo0 iii@ nitri,icación o con*ersión #el amonio en nitritos ?N/ ( @ y nitratos ?NB ( @ ?en presencia #e o>ígeno@ i*@ #esnitri,icación0 paso #e nitratos a nitrógeno gaseoso ?N/@ ?en con#iciones anaeróbicas@0 *@ *olatili5ación0 +ue es la pr#i#a #e amoniaco ?N6B@ en ,orma gaseosa ?en con#iciones #e p6 alto@0 *i@ minerali5ación0 #on#e se libera amonio a partir #e la #escomposición microbial #e la materia org%nica0 *ii@ inmo*ili5ación0 con*ersión #e nitrógeno inorg%nico ?NB ( o N67 F @ en org%nico0 *iii@ Ai-ación #e nitrógeno gaseoso por algunos organismos y i>@ ,iltración0 mo*imiento #el nitrógeno en el suelo por la acción #el agua ?Aigura /@ ?Jones y Jacobsen0 /221@. !a &abili#a# #e algunos sistemas para retener nitrógeno atmos,rico0 se asocia con el tipo #e *egetación0 el esta#o sucesional0 la &istoria #el uso #e la tierra0 la topogra,ía y las con#iciones e#%,icas ?Small y Mc'art&y0 /221@. Sin embargo las acti*i#a#es antrópicas +ue &an mo#i,ica#o el paisa-e a gran escala0 entre las cuales se encuentra la agricultura y la gana#ería0 &an aumenta#o el nitrógeno al interior #e los ecosistemas0 generan#o pr#i#as #e aniones y cationes #el suelo0 procesos #e aci#i,icación e incremento en la sali#a #e nitrógeno a sistemas acu%ticos ?"aer et al.0 /223@. Segn En+uete ?8CC70 cita#o por $&lgrimm0 8CC3@0 la ,ertili5ación mineral0 la aplicación #e estircol0 la ,i-ación biológica #e nitrógeno y la #eposición #e N atmos,rico0 genera e>cesos #e este elemento en el suelo0 +ue se pier#en principalmente por in,iltración a las aguas subterr%neas en ,orma #e nitratos0 otra canti#a# consi#erable escapa a la atmós,era en ,orma #e amoniaco y en menor proporción se pier#en por procesos #e #esnitri,icación ?N/ gaseoso@.
Tipo de !ateria org"nica # u contenido de Carbón $ Nitrógeno% Estas relaciones caracteri5an los #i*ersos materiales org%nicos bio#egra#ables ?M@0 orient%n#onos acerca #e cómo #isponer y)o combinarlos a los ,ines #e optimi5ar un composta-e apropia#o #e los mismos. Es sabi#o +ue para +ue ello ocurra se re+uiere +ue la M genera#a posea una relación #e B2 ?e*entualmente /1@ a 72 partes #e carbono ?'@ por ca#a una #e nitrógeno ?N@. De allí +ue los lombricultores mani,iesten inters en conocer estas relaciones en los materiales +ue pu#ieran integrar una #ieta para albergar y alimentar sus lombrices. Datos precisos sobre las relaciones resultan a partir #el an%lisis #el conteni#o #e carbono y nitrógeno totales #e la M. Estos an%lisis los reali5an generalmente laboratorios especiali5a#os pertenecientes al %mbito pblico ?#epartamentos)c%te#ras #e suelos@ y pri*a#o. !os costos #e los mismos en las Uni*ersi#a#es Nacionales suelen ser in,eriores a los #e la mayoría #e los laboratorios pri*a#os0 pero en ninguno #e los casos baratos. De allí +ue interese listar los materiales conoci#os sobre la base #e estas proporciones. De &ec&o circulan #atos sobre los mismos y seguramente m%s #e un lombricultor se &abr% #esconcerta#o ante las #iscor#ancias obser*a#as en los *alores para un mismo material.
$"!$. Di,erentes orígenes ?tipos@ #e materia org%nica ?M@ y su conteni#o apro>ima#o en carbono ?total@ respecto #el tenor #e nitrógeno ?total@. 'ompila#o segn #istintos autores ?Dal5ell0 y otros0 8CC8< !abra#or0 8CC9< Martine5('er#as0 8CC3< Ma55arino.
Tipo de &ateria Org"nica
Relación C'N
(EGET)L (Papel ('a;a #e maí5 (Pa-as ?trigo0 ceba#a0 a*ena0 centeno@ ('ascarilla #e arro5 (Hiruta0 aserrín ("ro5a ,orestal ?&o-as0 tallos0 ramas (c&ipea#as@ (Rastro-os0 rollos0 ,ar#os ?secos@ (6o-as ,rescas (Resi#uos #e ,rutos (Resi#uos culti*o c&i;ones
812(/22)8 812)8 822(32)8 C1)8 :2(C2)8?812)8@ 92(:2)8 31(:2)8 72(:2)8 72)8 B2(72)8
(Me5cla #e gramíneas ,olla-e abun#ante ,olla-e en plena ,loración ,olla-e ma#uro ($bono *er#e0 pra#os ?corte@ (Mosto (Rastro-o #e leguminosas ('%scaras #e ca, ($l,al,a &o-as in,erior a ,orra-e *er#e ,ar#o 6eno
82)8 /2)8 12)8 82(/2)8 83)8 82(81)8 :)8 82)8 8B)8 83)8 /8)8
)NI&)L Estircoles ("o*inos tor*a pan5a (E+uino (*ino (Porcino
B2(72)8 72(32)8 /2(B2)8 8:(/1)8 ?32)8@ /2(B2)8 83)8
(6umanos biosóli#os ?#epura#ora cloacal@ ($*iares in,erior a Sueros tambo0 &arina &uesos Hísceras #e ,rigorí,ico 6arina ?pesca#o0 carne@ 6arina #e sangre0 sangre rina in,erior a Resi#uos Sóli#os Urbanos ?RSU@
1(/2)8 8/)8 82)8 ?/2)8@ /2)8 81)8 81)8 B(82)8 8)8 88(B2)8 ?:2)8@
In,ormación acerca #e la relación ')N #e otros alimentos pue#e #e#ucirse #e las tablas respecti*as0 basta +ue in,ormen sobre los conteni#os en proteína bruta ?P"@0 #e la ,ibra #etergente neutro ?ADN@0 #e la ,ibra #etergente %ci#o ?AD$@0 lignina #etergente %ci#o ?!D$@ y e>tracto etreo ?EE@. !a suma #e P"FADNFAD$F!D$FEE proporciona una ten#encia aceptable acerca #el conteni#o #e M. Si este *alor lo #i*i#imos por 809/7 obtenemos una apro>imación al ' org%nico utili5able como si ,uera el ' total. Aalta a&ora obtener el *alor #el N total0 +ue surge #el *alor #e P" #i*i#in#olo por 30/1. 'on estos *alores e,ectuamos el cociente ')N ?IN$0 Ra,aela0 8CC3@. Para a*an5ar en el terreno #e la con,ección #e me5clas #e resi#uos #e alimentos para compostarlos con #estino al *ermicomposta-e ulterior ?+ue suele acoplarse tras un perio#o #e 71 a 8/2 #ías conta#os #es#e la generación0 combinación0 #isposición y tratamiento apropia#o #e la M@0 po#emos partir #e los #atos e>puestos0 no obstante para ca#a
me5cla se impone el ser criterioso y e*aluar a#ecua#amente los ,actores +ue pue#en a,ectar las relaciones y #es*iarlas #e los *alores #e re,erencia. Heamos algunos e-emplos. !as a*es emiten estircoles con relaciones ')N en torno a 82)80 lo +ue en senti#o estricto es *ali#o para las pone#oras0 mientras +ue las #eyecciones #e los pollos parrilleros suelen caer sobre c%scaras ?arro50 girasol@ +ue aportan ' pu#ien#o llegar a *alores pró>imos a /2)8 ?*alores entre parntesis en la tabla@. Una *aca alimenta#a con pastura #e gramíneas ma#ura emitir% un estircol con una relación ele*a#a #e '0 mientras +ue la misma *aca con la #ieta #e un engor#e a corral pue#e tener #escensos marca#os #el cociente0 sien#o en #e,initi*a la ,ormulación #e la #ieta la +ue #eterminar% las relaciones en m%s o menos. 6ay #ietas #e engor#es con pre*alencia #e silo #e maí5 #on#e se pica la planta entera0 con to#o el tallo ?ca;a #e maí5 ')N 812)8@0 en ,ranco contraste con #ietas muy energticas #on#e el porcenta-e #e ,ibra es muy ba-o y #ominan los granos ?grano #e maí5 ')N apro>. 1)8@. $#em%s0 al margen #e la #ieta0 supongamos +ue nuestro animal en cuestión es sacri,ica#o en un ,rigorí,ico #el +ue retiramos el conteni#o #el tubo #igesti*o ?pan5a@. !a relación ')N se *er% muy in,lui#a por el gra#o #e la*a#o +ue e>perimenta el material &asta +ue llega al camión +ue nos trae la M0 #eterminan#o en #e,initi*a si #ebemos agregar ,ibra al material o bien incorporar alguna M m%s rica en N0 como sería el caso #e una pan5a muy la*a#a ?#e aspecto pa-oso o tor*a@. !os resi#uos sóli#os urbanos ?RSU@ presentan una composición tan *ariable como la #istribución geogr%,ica0 la cultura0 y el po#er a#+uisiti*o #e las poblaciones &umanas +ue lo generan0 *arian#o no solo el *olumen #e la generación ?#es#e 201 Kilos)#ía &asta B02 Kilos)#ía@ sino tambin la proporción relati*a #e los #istintos componentes0 +ue en el caso #e la ,racción org%nica bio#egra#able re,le-a el gra#o #e #esarrollo0 sien#o m%s importante en las regiones #e menor renta ?con m%s #el 924 #el *olumen #e M bio#egrable@. El conteni#o en papel es mayor en los bio#egra#ables #e países con m%s po#er a#+uisiti*o y ele*a la relación ')N pu#ien#o llegar a sesgos e>tremos como el *alor entre parntesis #e la tabla para el rubro ?:2)8L@. En la mayoría #e las regiones #e $rgentina no se re+uieren aportes importantes #e ,ibra para compostarlos ?Sc&ul#t y #e "elaustegui0 8CC3@.
Interacción entre el uo de tierra # e!iione de gae tipo in*ernadero en el uelo% En el cambio #el uso #el suelo se generan emisiones cuan#o la biomasa se e>trae #e las sel*as0 se +uema o se #e-a #escomponer en el sitio #e e>tracción. Si por el contrario0 ocurren sucesiones naturales en terrenos #e#ica#os a culti*os o pasti5ales0 se ,a*orece la captura #e '/ ?'&aparro et al.0/228@. Por lo tanto0 la #e,orestación se &a con*erti#o en uno #e los principales promotores #e la alteración #e los ciclos #el carbono y el nitrógeno0 y por en#e #e las altas concentraciones #e gases #e e,ecto in*erna#ero en la atmós,era. !as concentraciones atmos,ricas #e '/0 '67 y N/ se &an incrementa#o tambin como consecuencia #e las acti*i#a#es agrícolas y el #esarrollo in#ustrial0 pro*ocan#o cambios en el clima a ni*el global y e,ectos en la #istribución0 la estructura y el ,uncionamiento #e los ecosistemas ?$n#erson0 8CC/@. El #ió>i#o #e carbono ?'/@0 el ó>i#o nitroso ?N/@ y el metano ?'67@ son gases pro*enientes #e emisiones biognicas0 los cuales se con*ierten en in#ica#ores #e la acti*i#a# biológica y el cicla-e #e nitrógeno y carbono en el suelo ?Gregoric& et al.0 /223@. $l respecto0 Inubus&i et al. ?/22B@ a,irman +ue las emisiones #e '67 y N/ est%n estrec&amente relaciona#as con la &ume#a# #el suelo0 y *arían con las tempora#as #el a;o0 e*i#encian#o una correlación alta con la precipitación.
En con#iciones estrictamente anaerobias0 los metanógenos pue#en trans,ormar parte #e la materia org%nica a metano0 utili5an#o principalmente #os rutas para la pro#ucción #el gas< i@ '6B'6 '67 F '/ y ii@ '/ F 76/ '67 F /6/. $#em%s0 se &a encontra#o alta correlación entre las emisiones y la temperatura #el suelo0 ra5ón por la cual las tasas #e pro#ucción aumentan a temperaturas entre 81 y 72='0 al igual +ue cuan#o aumenta la temperatura #el aire0 la cual a,ecta la respiración y transpiración #e las plantas ?6uang et al.0 /221@.
Por otro la#o0 $&lgrimm ?8CC3@ a,irma +ue el N/ se pue#e ,ormar por me#io #e la nitri,icación y la #esnitri,icación #e ,ertili5antes nitrogena#os< ra5ón por la cual0 el uso #e ,ertili5antes amoniacales pro#ucen m%s ó>i#o nitroso +ue a+uellos a base #e nitratos0 por+ue en estos ltimos0 nicamente se #a la reacción #e #esnitri,icación0 pro*ocan#o +ue solo 2.74 y B./4 #el nitrógeno +ue se a#iciona al suelo0 escape en ,orma #e N/. Sin embargo0 las emisiones #e N/ no siempre son problema0 por+ue es la ,orma en procesos #e nitri,icación y #esnitri,icación0 los protones +ue est%n asocia#os con los aportes #e nitrógeno inorg%nico0 y se consi#eran responsables #e aci#e5 en el suelo ?'urtis et al.0 /223@. De esta manera se #emuestra +ue e>isten ciertos procesos naturales +ue pue#en generar
impactos ambientales o prestar ser*icios ecosistmicos0 #epen#ien#o #e la intensi#a# y la ,recuencia con +ue se lle*e a cabo el proceso0 por lo tanto0 para el N/ sería necesario #eterminar las canti#a#es a partir #e la cuales comien5a a ser un contribuyente a la problem%tica #e la acumulación #e gases #e e,ecto in*erna#ero.
Din"!ica de la !ateria org"nica en el uelo% En 5onas #on#e an e>iste *egetación natural +ue no &a si#o altera#a0 los conteni#os #e materia org%nica son relati*amente constantes y las entra#as #e carbono en ,orma #e materia en #escomposición son similares a las sali#as en ,orma #e '/. Sin embargo0 los cambios en el clima0 la cobertura *egetal y los aportes #e biomasa0 alteran los tiempos #e resi#encia #e la materia org%nica en el suelo ?$n#erson0 8CC/@.
!os resi#uos #e las plantas0 la biota #el suelo y los metabolitos asocia#os a ellos con,orman la ,racción acti*a #el carbono org%nico #el suelo0 la cual posee perio#os #e resi#encia en meses< la ,racción pasi*a0 +ue pue#e persistir por a;os o #ca#as0 y la ,racción resistente0 +ue persiste #urante siglos y milenios. Estas ,racciones contienen carbono0 nitrógeno0 ,ós,oro y a5u,re0 pero la acti*a y la pasi*a son las +ue controlan la liberación #e nutrientes0 cumplien#o #e esta manera un papel importante en el ,uncionamiento #e los ecosistemas y la sostenibili#a# #e la agricultura. !a ,orma #e e*aluar estas #os ,racciones #el carbono org%nico #el suelo es por me#io #e la cuanti,icación #e elementos tra5a como el 87'0 8B' y 81N ?Paul et al.0 /228@.
Determinar los conteni#os #e 8B' en una secuencia cronológica #e plantas 'B y '70 es una tcnica til para me#ir in situ los cambios #e la materia org%nica #el suelo a tra*s #el tiempo. En lugares con plantas 'B0 la intro#ucción #e plantas '70 *a a pro#ucir aumento en el 8B'0 cuyo *alor es utili5a#o para monitorear la pr#i#a #e carbono #eri*a#o #e plantas 'B y reali5ar los c%lculos #e las tasas #e recambio #e la materia org%nica #el suelo ?Dignac et al.0 /221@.
De otra parte0 la e*aluación #el 81N pue#e proporcionar in,ormación sobre los principales procesos #e trans,ormación y las pr#i#as #e nitrógeno en los ecosistemas ?at5Ka et al.0 /221@< #ebi#o a +ue en a+uellos en los +ue se presentan mayores pr#i#as #e nitrógeno0 aumentan los conteni#os #e 81N0 contrario a lo +ue suce#e en los +ue poseen ciclos #e N relati*amente cerra#os
?no su-etos a a#iciones signi,icati*as #e N #e la atmós,era o por ,ertili5antes@ ?Es&etu0 /227@. En la $ma5onía brasile;a0 Escobar y oriatti Dematt ?8CC8@0 e*aluaron la #istribución #e la materia org%nica y #e 8B' en suelos #e sel*a &me#a tropical y pasti5al #e 81 a;os ?Paspalum notatum@0 concluyen#o +ue los pasti5ales &abían ocasiona#o #urante este tiempo una #isminución #e 19.1 t')&a0 representa#a en una pr#i#a #el /14 #el carbono total en relación con el bos+ue natural. $#em%s0 se encontró +ue en los suelos #e los pasti5ales entre 87 y B2 cm #e pro,un#i#a#0 m%s #el 924 #el carbono era pro*eniente #e la sel*a0 in#ican#o la posibili#a# #e +ue en estos suelos no se &ubiera alcan5a#o un nue*o e+uilibrio en la mo*ili5ación #e carbono.
Re+eregncia
• •
•
&ttp)).agromatica.es)relacion(cn(en(el(compost) &ttp))repositorio.utp.e#u.co)#space)bitstream)&an#le)8821C)8738)3B87'BB8 .p#,<-sessioni#O3'7$31E897AED3B/A:':D7B$:781C823Lse+uenceO8 &ttp)).manual#elombricultura.com)boar#)messages/)//9/.&tml