Ciclo del NitrógenoFertilización GlobalFertilización Global

ESTADOS DE OXIDACIÓN DEL N

NO3-

NO2

NO2-

CIC

LO L

OC

AL

NO

N2O

N2

NH3, -NH2

CIC

LO L

OC

AL

NH4+

Amonificación InmovilizaciónAsimilación

N orgánico N2

Fijación

Volatilización

NH �

NH4+

intercambio

CICNH4+

fijado

Retrogradación

CIC

LO L

OC

AL

Incendio

Asimilación

Lixiviado

N2O �

Desnitrificación

NO � N2�

+5 +3 +2 +1 0 -3

Volatilización

NH3�

NO3-

(NO2-)

Nitrificación

CIC

LO L

OC

AL

CICLO LOCALCICLO LOCAL

FIJACIÓN DE N2FIJACIÓN DE N

PiADPHNHanitrogenasATPHN 16162321682 ++++++ →

cofactores enzimáticos (Mo, Fe)�N ó �P:N

�O2

Medio acuáticos - Fijación de N2 cianobacterias si N/P<16

(hasta 82% aportes de N)

Fijación industrial (síntesis de Haber): 250 atm, 400ºC!

energía

P

NH4+

Amonificación Inmovilización

N orgánico N2

FijaciónC

ICLO

LO

CA

LIncendio

Lixiviado+5 +3 +2 +1 0 -3

NO3-

(NO2-)

Nitrificación

CIC

LO L

OC

AL

MIN

ERA

LIZA

CIÓ

N D

E N 1. Eficiencia en el uso del C

C en biomasa descomponedores generadapor unidad de C de material descompuesto

2. Relación C:N

Bacterias

Eficiencia C 5-20 %

C:N 5-7

Hongos

Eficiencia C 30-50 %

C:N 7-25

MIN

ERA

LIZA

CIÓ

N D

E N

PRINCIPALES DESCOMPONEDORES

MIN

ERA

LIZA

CIÓ

N D

E N

C/N = 50 = 50/1

MO

C:N 50

Descomponedores

Eficiencia C 10 %

C:N 10

C = 5

Eficiencia 10%

MIN

ERA

LIZA

CIÓ

N D

E N

C/N = 50 = 50/1 C = 5

Si C/N = 10

Necesitan 5/N=10 � 0,5 NN disponible 1

‘Sobra’ 1-0,5 = 0,5 N : Mineralización Neta 0,5 N

PES

O R

EMA

NEN

TE

% BIOMASA DESCOMPONEDORES (VIVOS + MUERTOS)

TOTAL

% BIOMASA DESCOMPONEDORES VIVOS

N

TIEMPO

PES

O R

EMA

NEN

TE

C:N 75 C:N 30 C:N 30

INMOVILIZACIÓN NETA MINERALIZACIÓN NETA

NH4+

Amonificación InmovilizaciónAsimilación

N orgánico N2

FijaciónC

ICLO

LO

CA

LIncendio

Asimilación

Lixiviado+5 +3 +2 +1 0 -3

NO3-

(NO2-)

Nitrificación

CIC

LO L

OC

AL

RETRANSLOCACIÓNRETRANSLOCACIÓN

RET

RA

NSL

OC

AC

IÓN

• Se retransloca 50% de N y P de la hoja/acícula, peroestas cantidades pueden llegar al 90%

• No se ha descrito a retranslocación de Ca

• La tasa de retranslocación de N y P es inversamente

RET

RA

NSL

OC

AC

IÓN

• La tasa de retranslocación de N y P es inversamenteproporcional a la disponibilidad de estos elementos

• La tasa de retranslocación también está regulada por dinámica fuente-sumidero en diferentes zonas de la planta

CIC

LO L

OC

AL

CICLO GEOQUÍMICO

CICLO BIOQUÍMICO

CIC

LO L

OC

AL

CICLO BIOGEOQUÍMICO

Hub

bard B

rook (N

H, E

EU

U)

80

100

120

140

160

180

REQUERIMIENTO ANUAL QUE PODRÍA SER APORTADO POR LOS DIFERENTES CICLOS (%)

biogeoquímico

bioquímico

geoquímico

CICLO LOCAL

0 20 40 60 80

NP

KC

aM

g

REQUERIMIENTO ANUAL QUE PODRÍA SER APORTADO POR LOS DIFERENTES CICLOS (%)

CICLO LOCAL

Pseudotsuga menziesii - 3 years

CIC

LO IN

TER

NO

-TER

RES

TRE

50

55 10

N

P

Van den Driessche et al. 1988CIC

LO IN

TER

NO

100

15

50K

Ca

Mg

S

Redfield Afloramientos

106

161

C

N

P 800

161

C

N

P

CIC

LO IN

TER

NO

-MA

RIN

O

Redfield CaCO3

120

15

1

40

C

N

P

Ca

800

15

1

3200

C

N

P

Ca

Afloramientos CaCO3

CIC

LO IN

TER

NO

NH4+

Amonificación InmovilizaciónAsimilación

N orgánico N2

Fijación

Volatilización

NH �

NH4+

intercambio

CICNH4+

fijado

Retrogradación

CIC

LO L

OC

AL

Incendio

Asimilación

Lixiviado

N2O �

Desnitrificación

NO � N2�

+5 +3 +2 +1 0 -3

Volatilización

NH3�

NO3-

(NO2-)

Nitrificación

CIC

LO L

OC

AL

• Respiración aerobia: reducción O2

0,812 mV; plantas, animales,...

• Desnitrificación: reducción N+5�No

0,747 mV; Pseudomonas

• Reducción de Mn4+ �Mn2+

0,526 mV; Bacillus

OHNeHNO 223 610122 +⇔++ −+−

OHMneHMnO 22

2 224 +⇔++ +−+

OHeHO 22 244 ⇔++ −+

DES

NIT

RIF

ICA

CIÓ

N

0,526 mV; Bacillus

• Reducción de Fe3+ �Fe2+

-0,047 mV; Pseudomonas

• Reducción de S6+ �S-2

-0,221 mV; Desulfovibrio

• Metanogénesis: C4+ �C-4

-0,244 mV: Metanobacterium

OHFeeHOHFe 22

3 33)( +⇔++ +−+

OHSHeHSO 2224 4810 +⇔++ −+−

OHCHeHCO 242 288 +⇔++ −+

DES

NIT

RIF

ICA

CIÓ

N

Atmósfera

Océanos

Terrestre

Océanos

Terrestre

3.870,000.00099,999

476.000

CO

MPA

RTI

MEN

TOS En Teragramos (Tg) = 1012 g

Terrestre

26,348.000

83% N2 disuelto0,002% Biomasa

CO

MPA

RTI

MEN

TOS

1.9 · 1011 LITOSFERA(20 ppm N costra)

FLUJOSFLUJOS

FLUJOS ANTROPOGÉNICOSFLUJOS ANTROPOGÉNICOS

FLUJOS ANTROPOGÉNICOSFLUJOS ANTROPOGÉNICOS

FLUJOS ANTROPOGÉNICOSFLUJOS ANTROPOGÉNICOS

FLU

JOS

AN

TRO

PO

GÉN

ICO

S

EEA: http://www.eea.europa.eu/publications/european-waters-assessment-2012

FLU

JOS

AN

TRO

PO

GÉN

ICO

S

FLU

JOS

AN

TRO

PO

GÉN

ICO

SFL

UJO

S A

NTR

OP

OG

ÉNIC

OS

2000 - Global N deposition in mg reactive N m-2 y-1

y = -0.2153x + 39.591

R2 = 0.3462

20

30

40

50

60

NO

3- (m

eq

L-1

)

FLU

JOS

AN

TRO

PO

GÉN

ICO

S

0

10

0 20 40 60 80

DISTANCIA (km)

FLU

JOS

AN

TRO

PO

GÉN

ICO

S

Carratalá, 1994

FLUJOS ANTROPOGÉNICOSFLUJOS ANTROPOGÉNICOS

LIMITACIÓN DE LA PPNLIMITACIÓN DE LA PPN

An

nu

alcrop

N d

eman

d

LIM

ITA

CIÓ

N D

E LA

PP

N

LeBauer, D & Treseder, K.K. (2008). Ecology 89

LIM

ITA

CIÓ

N D

E LA

PP

N

LIMITACIÓN DE LA PPNLIMITACIÓN DE LA PPN

FLUJOS ANTROPOGÉNICOSFLUJOS ANTROPOGÉNICOS

EFECTO

IN

VER

NA

DER

O

Nancy Rabalais (Louisiana Univ. Marine Consortium), Eugene Turner (Louisiana State Univ.)

FLU

JOS

AN

TRO

PO

GÉN

ICO

S

http://www.gulfhypoxia.net

FLU

JOS

AN

TRO

PO

GÉN

ICO

S

UN PROBLEMA GLOBALUN PROBLEMA GLOBAL

RECURSOS

• Schlesinger, W.H. (2000). Biogeoquímica. Un análisis del cambio global. Ariel Ciencia.• Galloway, J.N. (2005). The global Nitrogen cycle. In W.H. Schlesinger (ed.). Biogeochemistry. Pp.

557-583. Elsevier.• Butcher, S. et al. (1992). Global biogeochemical cycles. Academic Press.

http://www.esa.org/science_resources/issues/FileSpanish/issue1.pdfhttp://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/kling/nitrogen_cycle/nitrogen_http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/kling/nitrogen_cycle/nitrogen_cycle.htmhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1247398/