En agricultura , la lixiviación es la pérdida de nutrientes vegetales solubles en agua del suelo , debido a la lluvia y el riego . Se tienen en cuenta la estructura del suelo , la plantación de cultivos, el tipo y las tasas de aplicación de fertilizantes y otros factores para evitar una pérdida excesiva de nutrientes. La lixiviación también puede referirse a la práctica de aplicar una pequeña cantidad de exceso de riego donde el agua tiene un alto contenido de sal para evitar que las sales se acumulen en el suelo ( control de salinidad ). Cuando se practica esto, normalmente también se debe emplear drenaje para eliminar el exceso de agua.
La lixiviación es una preocupación para el medio ambiente natural cuando contribuye a la contaminación del agua subterránea . A medida que el agua de la lluvia, las inundaciones u otras fuentes se filtra en el suelo, puede disolver productos químicos y transportarlos al suministro de agua subterránea. De particular preocupación son los vertederos y vertederos de desechos peligrosos y, en la agricultura, el exceso de fertilizantes , estiércol animal almacenado incorrectamente y biocidas (por ejemplo, pesticidas , fungicidas , insecticidas y herbicidas ).
El nitrógeno es un elemento común en la naturaleza y un nutriente esencial para las plantas. Aproximadamente el 78% de la atmósfera de la Tierra es nitrógeno (N 2 ). El fuerte enlace entre los átomos de N 2 hace que este gas sea bastante inerte y no sea directamente utilizable por plantas y animales. A medida que el nitrógeno circula naturalmente por el aire, el agua y el suelo, sufre diversas transformaciones químicas y biológicas. El nitrógeno promueve el crecimiento de las plantas. Luego, el ganado come los cultivos produciendo estiércol, que regresa al suelo, agregando formas orgánicas y minerales de nitrógeno. El ciclo se completa cuando el siguiente cultivo utiliza el suelo modificado. [1] Para aumentar la producción de alimentos, se introducen en la zona de las raíces de las plantas fertilizantes, como nitrato (NO 3 – ) y amonio (NH 4 + ), que las plantas absorben fácilmente. Sin embargo, los suelos no absorben el exceso de iones NO 3 – , que luego se mueven libremente hacia abajo con el agua de drenaje y se lixivian a las aguas subterráneas, arroyos y océanos. [2] El grado de lixiviación se ve afectado por:
El nivel de óxido nitroso (N 2 O) en la atmósfera terrestre aumenta a un ritmo del 0,2 al 0,3% anual. Las fuentes antropogénicas de nitrógeno son un 50% mayores que las fuentes naturales, como los suelos y los océanos. Los insumos agrícolas lixiviados, es decir, fertilizantes y estiércol, representan el 75% de la fuente antropogénica de nitrógeno. [4] La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) estima que la demanda mundial de fertilizantes nitrogenados aumentará un 1,7% anual entre 2011 y 2015. Un aumento de 7,5 millones de toneladas. Se espera que los aumentos regionales en el uso de fertilizantes nitrogenados sean del 67% en Asia, el 18% en América, el 10% en Europa, el 3% en África y el 1% en Oceanía. [5]
El fósforo (P) es un nutriente clave en relación con la eutrofización de las aguas superficiales y se ha demostrado que limita el crecimiento de algas en ambientes lacustres. Desde hace tiempo se reconoce que la pérdida de P en los campos agrícolas es una de las principales amenazas a la calidad del agua superficial. [6] La lixiviación es una vía de transporte importante para las pérdidas de P de los campos agrícolas en áreas predominantemente planas con suelos arenosos o suelos propensos a flujo preferencial. [7] A diferencia del nitrógeno, el fósforo interactúa con las partículas del suelo mediante adsorción y desorción . Sitios potenciales importantes de adsorción de P en los suelos son superficies de óxidos o hidróxidos de hierro y aluminio como la gibbsita o la ferrihidrita . Por lo tanto, los suelos, especialmente aquellos ricos en dichos minerales, tienen potencial para almacenar P añadido con fertilizantes o estiércol. El P adsorbido se encuentra en un equilibrio complejo con el P en la solución del suelo que está controlado por una multitud de factores diferentes, tales como:
El fósforo se lixiviará cuando este equilibrio se cambie de modo que el P previamente adsorbido se libere en la solución del suelo o ya no se pueda adsorber P adicional. Muchos suelos cultivados han estado recibiendo fertilizantes o estiércol P en cantidades que frecuentemente exceden la demanda de los cultivos y esto a menudo durante décadas. El fósforo agregado a tales suelos se lixivia simplemente porque la mayoría de los sitios potenciales de adsorción están ocupados por aportes de P del pasado, el llamado "fósforo heredado". [9] [10] La lixiviación de P también puede ser causada por cambios en las condiciones químicas del suelo. Una disminución en el potencial redox del suelo debido a una saturación prolongada de agua puede conducir a una disolución reductora de minerales de hierro férrico que son importantes sitios de sorción de P. En consecuencia, el fósforo adsorbido por estos minerales también se libera en la solución del suelo y puede lixiviarse. Este proceso es de especial preocupación en la restauración de humedales naturales que previamente han sido drenados para la producción agrícola. [11] [12]
Los altos niveles de NO 3 en el agua pueden afectar negativamente los niveles de oxígeno tanto para los seres humanos como para los sistemas acuáticos. Los problemas de salud humana incluyen la metahemoglobinemia y la anoxia , comúnmente conocidas como síndrome del bebé azul . Como resultado de estos efectos tóxicos, las agencias reguladoras limitan la cantidad de NO 3 permitida en el agua potable a 45 a 50 mg por litro. La eutrofización , una disminución del contenido de oxígeno del agua, de los sistemas acuáticos puede provocar la muerte de peces y otras especies marinas. Finalmente, la lixiviación de NO 3 de fuentes ácidas puede aumentar la pérdida de calcio y otros nutrientes del suelo, reduciendo así la productividad de un ecosistema . [2]