1. TRANSFORMACIONES DEL
NITRÓGENO EN EL SUELO
MICROBIOLOGIA AGRICOLA y
AMBIENTAL
2012

2. DISTRIBUCIÓN DEL NITRÓGENO EN LA TIERRA
Pool de N Tg=1012 g) % de la masa total
ATMÓSFERA 3,9 x 109 1.9
OCÉANOS 2.2 x 107 0.01
BIOSFERA 2.4 x 107 0.01
ROCAS
ÍGNEAS 1.9 x 1011 97.8
SEDIMENTARIAS 4.0 x 108 0.2
TOTAL 1.94 x 1011 100

3. Nitrato
(NO3)
Nitrito (NO2)
Amonio (NH4)
Materia Orgánica
(R-NH2)
Precipitación
Pérdida gaseosa
(N2, NOx)
Desnitrificación
Nitrificación
Nitrificación
Lixiviación Arcilla
Fertilizantes
industriales
Absorción
Restos vegetales y animales
Adsorción
Mineralización
Ciclo del N
Fijación
biológica
del N
N2

4. Flujos de nitrógeno en un suelo
agrícola
1Mineralización
Materia
Orgánica del
Suelo (MOS)
4.000
Biomasa
Microbiana
160
N
Mineral
80
Fertilizante
200
Cosecha
200
Lixiviación
20-40?
Volatilización
50
Kg/ha
Desnitrificación
10-50?
Atmósfera
Suelo
FBN2
10-350

5. MINERALIZACION
AMINIZACION
AMONIFICACION
1

6. AMINIZACION:
NUMEROSOS ORGANISMOS principalmente por
hongos y bacterias
PROTEASAS Y PEPTIDASAS
Hidrólisis
de proteínas

7. R: péptido
O
║
R2-C-N-R1 + H+ + Enzima R2-C OH + Enzima +R1-NH2
O
║
AMINIZACION Hidrólisis de uniones peptídicas
AMINOÁCIDOS

8. AMONIFICACIÓN
- Liberación del N de los compuestos aminados
- Numerosos organismos heterótrofos

9. Reacción de la deshidrogenasa:
Amino ácido NAD+ NADH + H+
R -CH-COOH R-C-COOH
| ?
NH2 NH
H2O
R-C-COOH + NH3
?
O
Cetoácido
AMONIFICACION
║
║

10. Reacción de la oxidasa:
H2O2 H2O
R-CH-COOH + O2 R-C-COOH R-C-COOH + NH3
|
NH2 NH O
Cetoácido
Amino azúcares Previa hidrólisis a
monosacáridos
(derivados de quitina, peptidoglicanos)
║ ║

11. Urea: excretas animales y fertilización
HIDROLISIS DE LA UREA:
- ENZIMA EXTRACELULAR
bacterias
hongos
actinomicetes
vegetales
UREASAS
O
H2N-C-NH2 + H2O 2 NH3 + CO2
Urea

12. DESTINO DEL NH4
+ LIBERADO:
•absorbido por las raíces
•reasimilado por los microorganismos del suelo
•oxidado a NO2
- y NO3
- (nitrificación)
•fijado en forma inmóvil sobre las arcillas
•volatilización

13. Flujos de nitrógeno en un suelo
agrícola
Materia
Orgánica del
Suelo (MOS)
4.000
Biomasa
Microbiana
160
N
Mineral
80
Fertilizante
200
Cosecha
200
Lixiviación
20-40?
Volatilización
50
Kg/ha
Desnitrificación
10-50?
Atmósfera
Suelo
2
FBN2
10-350

14. Table 1: Cumulative NH3 volatilization (% of N applied) from soil columns in a
controlled environment 8 days after application of urea, ammonium sulfate and
ammonium nitrate to the surface of five soils (Wiezler, 1998).
Soil properties Urea Ammonium sulfate Ammonium nitrate
CaCO3 CEC
NH3-N
loss
NH3-N
loss
NH3-N
lossSoil
pH
(%)
(mmol
100g-1
)
(%N
applied)
pH
after
24 hs. (%N
applied)
pH
after 24
hs. (%N
applied)
pH
after 24
hs.
1 3.7 0.0 19.4 <1 4.0 <1 3.7 <1 3.5
2 5.5 0.0 12.8 24 7.5 1 5.8 <1 5.5
3 6.1 0.6 7.4 38 7.9 4 6.1 <1 5.9
4 7.1 1.8 15.6 27 8.0 32 7.8 9 7.5
5 7.4 75.0 11.6 43 8.2 49 7.7 8 7.4
2 Volatilización

15. Flujos de nitrógeno en un suelo
agrícola
Materia
Orgánica del
Suelo (MOS)
4.000
Biomasa
Microbiana
160
N
Mineral
80
Fertilizante
200
Cosecha
200
Lixiviación
20-40?
Volatilización
50
Kg/ha
Desnitrificación
10-50?
Atmósfera
Suelo
3Nitrificación
FBN2
10-350

16. NITRIFICACION
BACTERIAS Quimioautótrofas
Gram neativas
Aerobias estrictas
Familia Nitrobacteriaceae
Nitrosomonas,
Nitrosococcus,
Nitrosospira,
Nitrosolobus,
Nitrosovibrio
Nitrosomonas
3

17. 2e-
2e-
2e-
, 2H+
NH4+ + 1/2O2 NH2OH [HNO] NO2-
(-3) (-1) (+1) H2O (+3)
Obtienen energía de la oxidación de
compuestos de amonio

18. Nitrobacter,Nitrococcus y Nitrospira
2e-
NO2- + 1/2O2 NO 3-
(+3) (+5)

19. FACTORES QUE AFECTAN LA NITRIFICACIÓN:
•Presencia de oxígeno (es aeróbica)
•Presencia de amonio (sustrato)
•Agua
•pH óptimo entre 6,6 a 8,0

20. El contenido de humedad y la nitrificación:
Proceso aerobio
Exceso de
agua
Falta de agua
óptimo
insuficiente
agua

22. DESTINO DEL NITRATO:
•absorbido por las raíces
•reasimilado por los microorganismos del suelo
•Reducido a N2 o N2O (Desnitrificación)
•Lixiviación

23. Flujos de nitrógeno en un suelo
agrícola
Materia
Orgánica del
Suelo (MOS)
4.000
Biomasa
Microbiana
160
N
Mineral
80
Fertilizante
200
Cosecha
200
Lixiviación
20-40?
Volatilización
50
Kg/ha
Denitrificación
10-50?
Atmósfera
Suelo
4
FBN2
10-350

24. 4

25. Flujos de nitrógeno en un suelo
agrícola
Materia
Orgánica del
Suelo (MOS)
4.000
Biomasa
Microbiana
160
N
Mineral
80
Fertilizante
200
Cosecha
200
Lixiviación
20-40?
Volatilización
50
Kg/ha
Desnitrificación
10-50?
Atmósfera
Suelo
5
FBN2
10-350

26. DESNITRIFICACION5
•AEROBIOS FACULTATIVOS
•La mayoría son heterótrofos.
•En ausencia de O2, el NO3 sirve como aceptor final de e-
transportados por la cadena respiratoria durante la oxidación de
esqueletos carbonados. REDUCCIÓN DISIMILATORIA DEL
NITRATO
•> 20 géneros pertenecientes a distintas familias

27. 2e- 2e-
(+5) 4 H+ (+3) 4 H+ (+1)
2 NO3- 2 HNO2 H2N2O2
-2H2O -2 H2O
nitrato ac. nitroso ac. hiponitroso
2H+ (0)
N2
-2 H2O
1
-H2O (+1) -H2O
N2O N2
óxido nitroso
2

28. FACTORES QUE AFECTAN LA DESNITRIFICACION:
1. Concentración O2
Anaerobiosis induce la actividad de desnitrificadores
2. Contenido hídrico
60% de c. Hídrico ---muy baja
Aumenta c. Hídrico --- > incrementa

29. 3. CONTENIDO DE NO3
-
< 20 Ug/ml NO3
- NO3
- DEPENDIENTE
> 20 Ug/ml NO3
- CARBONO DEPENDIENTE
4. DISPONIBILIDAD DE C
5. pH:
LENTAA pH 5.0
AUSENTE A pH 4.0
6. TEMPERATURA
MINIMA 5º C
MAXIMA 75ºC

30. Relación entre la disposibilidad de
Carbono soluble y la desnitrificación

31. Flujos de nitrógeno en un suelo
agrícola
Materia
Orgánica del
Suelo (MOS)
4.000
Biomasa
Microbiana
160
N
Mineral
80
Fertilizante
200
Cosecha
200
Lixiviación
20-40?
Volatilización
50
Kg/ha
Denitrificación
10-50?
Atmósfera
Suelo
6
FBN2
10-350

32. INMOVILIZACION:
Los microorganismos compiten con las plantas por el nitrógeno
mineral
INMOVILIZACION NETA
MINERALIZACION NETA
REL C/N
80
60
40
20
TIEMPO
NO3-
CO2
C
A
N
T
I
D
A
D
6
Efecto de la
relación C/N
sobre la
inmovilización
del N

33. Mineralización o Inmovilización de N
Depende de la relación C/N o del % de N de los residuos
C
N
C org. Biomasa
microbiana
N org.
NH4+ suelo
CO2
gas a la
atmósfera
Mineralización
Sustrato rico en N, con relación C/N baja < ó = a 25

34. Mineralización o Inmovilización de N
Depende de la relación C/N o del % de N de los residuos
C
N
C org. Biomasa
microbiana
CO2
+ gas a la
atmósfera
N org.
CO2
C org.
N org.
NH4+
suelo
NO3- y NH4+
suelo
N org.
Inmovilización
Sustrato pobre en N, con relación C/N alta

36. Bibliografía
• Alexander, M. 1980. Introducción a la microbiología del suelo. AGT Editor, S.A. México.
• Freney, J.R., Black, A.S. 1988. Importance of ammonia volatilization as a loss process. In
"Advances in nitrogen cycling in agricultural ecosystems".J.R. Wilson, Ed. CAB Intenat.,
Wallingford. pp 156- 173.
• Haynes, R.J. 1986. Origin, distribution, and cycling of nitrogen in terrestrial ecosystems" In
"Mineral nitrogen in the Plant Soil system, R.J. Haynes, Ed. Academic Press, Inc. Orlando, Fla.
pp. 1-51,
• Haynes, R.J. 1986. The decomposition process: mineralization, inmobilization, humus
formation, and degradation. In "Mineral nitrogen in the Plant Soil system", R.J. Haynes, Ed.
Academic Press, Inc. Orlando, Fla. pp. 52-126,
• Haynes, R.J. 1986. Nitrification. In "Mineral nitrogen in the Plant Soil system", R.J. Haynes,
Ed. Academic Press, Inc. Orlando, Fla. pp. 127-165,
• Haynes, R.J, Sherlock, R.R. 1986. Gaseous Losses of nitrogen. In "Mineral nitrogen in the
Plant Soil system", R.J. Haynes, Ed. Academic Press, Inc. Orlando, Fla. pp. 242-302.
• Leininger, S., Urich, T., Schloter, M., Schwark, L., Qi, J., Nicol, G. W., Prosser J. I., Schuster,
S. C. Schleper, C. 2006. Archaea predominate among ammonia-oxidizing prokaryotes in soils.
Nature, vol. 442: 806-809.
• Paul, E.A. 2007. Soil Microbiology, Ecology, and Biochemistry. Third Edition. Ed American
Press, Elsevier, Burlington, USA. pp. 532.
• Powlson, D.S. 1993. Understanding the soil nitrogen cycle. Soil Use and Management, 9:86-94.