Controlando la química del nitrógeno del suelo

La urea compuesta es actualmente el fertilizante de suelo de nitrógeno más popular. Es una forma de que las plantas obtengan el nitrógeno que necesitan para crecer. Solo hay un problema con la ureasa: ¡funciona demasiado bien! Una nueva investigación sugiere que los agricultores pueden elegir cómo disminuir la liberación de nitrógeno, dependiendo de la acidez de su suelo.

Haga un viaje al suelo debajo de un campo de cultivos. No encontrarás solo tierra, agua y bichos espeluznantes. También encontrará reacciones que le recuerdan el laboratorio de química de la escuela secundaria.

Muchos investigadores estudian las reacciones de los elementos y compuestos en el suelo, especialmente porque las plantas requieren algunas, como el nitrógeno, para crecer. El nitrógeno a menudo se agrega al suelo como un fertilizante. Sin embargo, no todo el nitrógeno agregado es utilizable por las plantas.

La urea compuesta es actualmente el fertilizante de suelo de nitrógeno más popular. Es una forma de que las plantas obtengan el nitrógeno que necesitan para crecer. Aunque el nitrógeno en la urea no es directamente utilizable por las plantas, una vez que la urea se encuentra en el suelo, se somete a una reacción química que produce amonio, un compuesto rico en nitrógeno que queda disponible para la nutrición de las plantas. El catalizador responsable de esta reacción es una enzima llamada ureasa. Esta enzima es producida por microorganismos en el suelo.

Solo hay un problema con la ureasa: ¡funciona demasiado bien!

“Las reacciones que sufre la urea son demasiado rápidas, debido a la acción de la ureasa”, dice Stefano Ciurli. Ciurli es profesor de química en el Departamento de Farmacia y Biotecnología de la Universidad de Bolonia, Italia. “La ureasa acelera la formación de compuestos que contienen nitrógeno que se disipan rápidamente en el ambiente en lugar de ser absorbidos por las plantas”.

Controlar qué tan rápido la ureasa acelera el proceso es importante para ayudar a las plantas a obtener la mayor cantidad de nitrógeno posible. Esto generalmente se hace modificando el fertilizante de urea para disminuir la actividad de la ureasa. Ciurli y su equipo estudian estas técnicas. Buscaron probar si recubrir los gránulos de fertilizante de urea con un compuesto específico, polímeros maleico-itacónicos (MIP), ayudaría con esto. Estudios previos habían argumentado que no tenía un efecto.

Lo que encontraron fue que, en algunos niveles de acidez del suelo, su compuesto era bueno para desacelerar la ureasa. Encontraron que su compuesto se comparaba bien con otro usado para este propósito, N- (n-butil) -tiofosfórico triamida (NBPT). Sin embargo, se ha demostrado que este segundo compuesto tiene algunos efectos negativos en los cultivos además de ser incorporado en plantas y organismos del suelo.

Los resultados de la investigación sugieren que los agricultores pueden tener una opción, dependiendo de la acidez de su suelo.

“Para los agricultores que ya usan el compuesto que probamos, este estudio les dice por qué el producto químico es eficaz”, dice Ciurli. “Aquellos que se han desalentado de usarlo porque no creían que funcionaba ahora pueden explorar los beneficios de este en comparación con otros productos químicos disponibles en el mercado”.

¿Qué impide que las plantas puedan absorber la urea en primer lugar? ¿Qué hace que un nutriente no esté disponible para la planta?

“Las plantas solo pueden absorber nutrientes a través de sus raíces si el producto químico es soluble en el agua contenida en el suelo”, explica Ciurli. “Las plantas no tienen dientes para masticar en el suelo, solo tienen raíces que casi pueden absorber pasivamente lo que ‘viene'”.

En el suelo, puede haber muchas formas de nitrógeno. Algunos son gases y se pierden fácilmente en el aire. Otros en el suelo pueden ser “pegajosos” o no pegajosos. Aquellos que no son pegajosos, como los nitratos, son fácilmente absorbidos por las plantas pero también son fácilmente arrastrados del suelo a los ríos y lagos. Su abundancia allí puede conducir a floraciones de algas y zonas muertas.

Ciurli dice que uno de los próximos pasos en su investigación es llevar a cabo estudios similares en el suelo, ya que este estudio se realizó en el laboratorio.

El trabajo tiene implicaciones para las plantas, así como la otra pasión de Ciurli, los productos farmacéuticos para objetivos biológicos basados ​​en metales.

“El conocimiento de cómo funciona la ureasa, a nivel molecular / atómico, es un primer paso para desarrollar inhibidores de ureasa tanto para la aplicación agrícola como para problemas médicos”, dice. “La ureasa es el factor de virulencia clave para una serie de microorganismos que causan resistencia a los antibióticos, cáncer, tuberculosis, peste y enfermedades cerebrales. Conocer la química de esta enzima contribuirá a la batalla de la raza humana para su supervivencia en este planeta”.

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