INTRODUCCION El nitrógeno es uno de los elementos más impor- tantes y esenciales para todo ser vivo ya que forma par- te de los aminoácidos que componen las proteínas re- queridas por todos los organismos. El nitrógeno es también uno de los elementos más abundantes de la tierra. Las formas más importantes en que se encuentra en la naturaleza son: nitrato (NO3 -), nitrito (NO2 -), óxido nítrico (NO), óxido nitroso (N2O), amonio (NH4 +), amoníaco (NH3 +) y nitrógeno elemen- tal (N2) (Follett 2001). Este último comprende el 78% AGRONOMÍA MESOAMERICANA 17(1): 69-77. 2006 ISSN: 1021-7444 EL NITRÓGENO EN LOS SISTEMAS GANADEROS DE LECHE1 RESUMEN El nitrógeno en los sistemas ganaderos de leche. El ni- trógeno es un elemento muy importante para todo organismo. Se encuentra en: la atmósfera, el suelo y el agua. Se aplica en todo el mundo para producir alimentos. El nitrógeno para la agricultura incluye: el proveniente de fertilizantes inorgá- nicos, aquel fijado biológicamente, el proveniente de estiér- coles de animales, el de residuos de cosechas y el que se mi- neraliza en el suelo. Hoy en día, los fertilizantes nitrogenados son la mayor fuente de nitrógeno para la pro- ducción agrícola y el nitrógeno presente en el estiércol animal se está utilizando ineficientemente. Además, el nitrógeno es- tá siendo aplicado en cantidades mayores que las que el eco- sistema puede tolerar, ocasionando problemas de olores y contaminación de las aguas, lo que ha provocado intoxicacio- nes tanto en personas como en animales y otra serie de efec- tos negativos en los ecosistemas tanto terrestres como acuáti- cos. El presente trabajo tiene como objetivo hacer un breve repaso sobre la importancia del nitrógeno en los organismos, conocer los efectos negativos que el exceso de nitrógeno pue- de ocasionar en el ambiente y reconocer alternativas viables y económicas que permitan disminuir la excreción de este elemento en los sistemas ganaderos de leche. Palabras clave: Nitrógeno, nutrición animal, ganado de leche, contaminación ambiental, proteína metabolizable. 1 Recibido: 12 de noviembre, 2004. Aceptado: 3 de febrero, 2006. Parte del Proyecto inscrito en Vicerrectoría de Investigación No. 737-A4-049. 2 Estación Experimental Alfredo Volio Mata. Facultad de Ciencias Agroalimentarias. Universidad de Costa Rica. E-mail: jaelizon@cariari. ucr.ac.cr. ABSTRACT Nitrogen in dairy farm systems. Nitrogen is a very important element for all living organisms. It is present in the atmosphere, soil and water. It is applied all over the world to produce food. Nitrogen for agriculture can be supplied by inorganic fertilizer, bacterial fixation, animal manure, crop residues, and mineralization. Currently, nitrogen fertilizer is the major source of nitrogen for agriculture while N from animal manure is used inefficiently. Moreover nitrogen is being applied at higher rates than the ecosystem can handle, causing odor nuisance and water pollution, which has led to animal and human intoxication. It has also impacted water and terrestrial ecosystems. The objective of this study is to provide a brief commentary on the importance of N in the organism, understand that excess N can be an important threat to the environment and acknowledge viable and economical ways to reduce N excretion in dairy farm systems. Key words: Nitrogen, animal nutrition, dairy cattle, environmental pollution, metabolizable protein. Jorge Elizondo Salazar2 INFORMACIÓN TÉCNICA de la atmósfera terrestre, es inerte, no tiene efecto sobre la calidad del ambiente y no puede ser utilizado direc- tamente por las plantas (Tisdale et al. 1993). El nitrógeno es el nutriente más ampliamente utili- zado en la fertilización agrícola, ya que las formas más disponibles en el suelo son generalmente insuficientes para satisfacer los requerimientos de las cosechas y cul- tivos (Follett 2001; Keeney y Hatfield 2001). Es además el elemento encontrado en mayores can- tidades en el estiércol (Keeney y Hatfield 2001), el cual durante muchos años ha sido utilizado como una forma para mejorar la fertilidad del suelo y la producción de los cultivos. Esta práctica, junto con la fijación de nitróge- no por parte de las leguminosas, eran los únicos medios de suplir nitrógeno y otros nutrientes al suelo. En la ac- tualidad, la industria química provee fertilizantes inorgá- nicos concentrados que son fácilmente distribuidos y uti- lizados y que pueden suplir la necesidad de cualquier elemento por parte de los cultivos (Avnimelech 1986). Esto ha generado una disminución en el uso de fertilizan- tes orgánicos hasta un punto en el que en algunos luga- res del mundo, la aplicación de fertilizantes inorgánicos, se han llegado a convertir en un problema ambiental. Si bien es cierto la introducción y desarrollo de los fertilizantes inorgánicos ha permitido una mayor producción de alimento tanto para animales como para humanos, ha contribuido también con el aumento los niveles de nitrógeno en el ambiente, lo que ha creado una serie de disturbios o desbalances en el ciclo natural de este importante elemento. El presente trabajo tiene como objetivo hacer un breve repaso sobre la importancia del nitrógeno en el organismo, conocer los efectos negativos que el exceso de nitrógeno puede ocasionar en el ambiente y recono- cer alternativas viables y económicas que permitan dis- minuir la excreción de este elemento en los sistemas ga- naderos de leche. EL CICLO DEL NITRÓGENO El ciclo del nitrógeno es particularmente complejo y dinámico, ya que en él se dan una serie de cambios y transformaciones, de las cuales un gran número de ellas dependen netamente de procesos microbiales, que a su vez se ven afectados por diferentes factores como: tem- peratura, humedad, aireación y pH del suelo entre otros. En la Figura 1, se muestra esquemáticamente el ci- clo del nitrógeno. En ella se puede observar el grado de complejidad y dinamismo que presenta. ELIZONDO: EL NITRÓGENO EN LOS SISTEMAS GANADEROS DE LECHE70 ISSN: 1021-7444 AGRONOMÍA MESOAMERICANA 17(1): 69-77. 2006 Figura 1. Ciclo del nitrógeno. Adaptado de Beegle 2004. EL NITRÓGENO EN EL SUELO El nitrógeno en el suelo se encuentra en forma or- gánica e inorgánica, con 95% o más del nitrógeno total presente en forma orgánica. El nitrógeno inorgánico está disponible para ser tomado por las plantas, mien- tras que el orgánico debe ser primero mineralizado (convertido a N inorgánico) antes de que las plantas lo puedan utilizar. La cantidad de N orgánico que se mi- neralizará el primer año, es el N orgánico multiplicado por un factor de mineralización que oscila entre 0,25 y 0,35. Este es un proceso microbiano que toma tiempo, y estimaciones tanto del contenido de N orgánico como inorgánico, datos que son necesarios para determinar el efecto inmediato y residual de la aplicación de estiércol (Van y Reeves 2000). Compuestos inorgánicos de nitrógeno Las formas inorgánicas de nitrógeno presentes en el suelo incluyen amonio (NH4 +), nitrito (NO2 -), nitra- to (NO3 -), óxido nitroso (N2O), óxido nítrico (NO) y nitrógeno elemental (N2), el cuál es inerte excepto para aquellos microorganismos fijadores de nitrógeno (Fo- llett 2001). Desde el punto de vista de fertilidad del suelo, NH4 +, NO2 -, y NO3 - son los más importantes y son pro- ducidos a partir de la descomposición de la materia or- gánica del suelo o de la adición de fertilizantes nitroge- nados. Estas tres formas representan entre 2 y 5% del nitrógeno total del suelo (Engels y Marschner 1995). Compuestos orgánicos de nitrógeno Materia orgánica del suelo es un término utilizado para describir los materiales orgánicos en todas las eta- pas de descomposición, que en términos muy generales se puede dividir en dos categorías: la primera es un ma- terial relativamente estable llamado humus, que de al- guna manera es resistente a una pronta descomposición. La segunda incluye aquellos materiales orgánicos que están sujetos a una pronta descomposición. Las formas orgánicas de nitrógeno en el suelo se encuentran como proteínas, aminoácidos, amino azúca- res y otros compuestos nitrogenados complejos (Broad- bent 1986), que deben mineralizarse para que las plan- tas los puedan utilizar. Transformaciones de nitrógeno en el suelo Las plantas absorben nitrógeno en forma de NH4 + y NO3 -. El NO3 - generalmente se encuentra en mayores concentraciones y se puede movilizar hacia las raíces (Tisdale et al. 1993; Fenton y Helyar 2000). Además por ser tan soluble se lixivia y/o es arrastrado fácilmen- te por el agua de escorrentía y eventualmente puede lle- gar a aguas subterráneas o a aguas superficiales (Tamin- ga 1992; Nelson 1999; Fenton y Helyar 2000). Las cantidades de NH4 + y NO3 - disponibles para las plantas dependen grandemente de la cantidad de nitróge- no aplicado como fertilizante y de la cantidad de nitró- geno mineralizado del nitrógeno orgánico del suelo. Los procesos microbiales que tienen que ver con el reciclaje de residuos frescos y humus son la mineraliza- ción, la inmovilización y la nitrificación. Mineralización Es la conversión de nitrógeno orgánico a amonio (NH4 +) a través de la actividad de microorganismos no específicos, bajo condiciones aeróbicas y anaeróbicas. Este proceso se acelera con un incremento en la tempe- ratura y aumenta con una adecuada humedad y una bue- na disponibilidad de oxígeno (Jarvis et al. 1995). Inmovilización Es la conversión de nitrógeno inorgánico (NH4 + y NO3 -) a nitrógeno orgánico. La tasa de mineralización depende de una serie de factores, uno de ellos es la re- lación N:C. Cuanto más bajo sea el contenido de nitró- geno en la materia orgánica en descomposición con relación al contenido de carbono, mayor será la inmo- vilización de N en el suelo por parte de los microorga- nismos (Tisdale et al. 1993). Nitrificación Se refiere a la conversión de amonio (NH4 +) a ni- trato (NO3 -). El nitrato es la forma más común como las plantas absorben el nitrógeno. Este proceso es la fuente acidificante más grande en los suelos agrícolas y se representa con la siguiente ecuación (Follett 2001): 2 NH4 + + 4 O2 2 NO3 - + 4 H+ + 2 H2O ELIZONDO: EL NITRÓGENO EN LOS SISTEMAS GANADEROS DE LECHE 71 ISSN: 1021-7444 AGRONOMÍA MESOAMERICANA 17(1): 69-77. 2006 Pérdidas de nitrógeno Las mayores pérdidas de nitrógeno del suelo se de- ben a la remoción por cosechas y a la lixiviación. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, algunas formas inorgánicas de nitrógeno se pueden convertir a gases y perderse hacia la atmósfera. Las principales rutas son la denitrificación y la volatilización. Denitrificación Cuando los suelos se saturan de agua, el oxígeno es excluido del suelo y se comienza a dar una descompo- sición anaeróbica. Algunos organismos aeróbicos tie- nen la capacidad de obtener el oxígeno del NO2 - y NO3 - con la liberación de N2 y N2O. El flujo combinado de estos gases representa una gran pérdida económica de nitrógeno para los sistemas ganaderos. Este proceso depende de: la temperatura, contenido de humedad del suelo, oxigenación, concentración de carbono, pH y concentración de NO3 -. Existe una gran población de organismos denitrificantes en los suelos arables y se en- cuentran en grandes cantidades en la vecindad de las raíces. Sin embargo, las condiciones deben ser muy fa- vorables para que estos microorganismos cambien de una forma de respiración aeróbica a un tipo de metabo- lismo denitrificante (Follett 2001). Volatilización La volatilización es un mecanismo de pérdida de nitrógeno en forma de amoníaco (NH3) que ocurre na- turalmente en el suelo. Dadas las condiciones adecua- das, la volatilización ocurre cuando hay un exceso de NH3 en la solución del suelo. Debido al equilibrio exis- tente, la volatilización es mayor en suelos con pH ele- vados y baja capacidad de intercambio catiónico (Oe- nema et al. 2001). NH4 + (absorbido) NH4 + (solución) + H2O NH3 (solución)+ H2O + H+ NH3 (gas) EL PROBLEMA DEL EXCESO DE NITRÓGENO EN EL AMBIENTE Antes de la segunda guerra mundial las fincas ga- naderas eran relativamente autosuficientes en el abaste- cimiento de alimento para los animales. La mayor fuente de nitrógeno era aquel fijado por las legumino- sas y el proveniente del estiércol. Las industrias pro- ductoras de fertilizantes no se usaron ampliamente has- ta que las plantas de fabricación de municiones de la Segunda Guerra Mundial se convirtieron en plantas pa- ra la producción de nitrato de amonio. La disponibili- dad de fertilizantes nitrogenados relativamente baratos marcó un cambio en la forma en que el nitrógeno era suplido para la agricultura. A partir de ahí, el uso de fertilizantes nitrogenados se convirtió en el pilar de la agricultura mundial moderna, ya que permitió la pro- ducción de granos y cosechas en lugares donde no se disponía de estiércol ni de leguminosas que suministra- ran el nitrógeno. Todo esto condujo a una mayor espe- cialización, permitiendo que ciertas fincas se dedicaran únicamente a la producción de granos y cosechas, y otras a la producción animal. Toda esta abundancia ha generado a lo largo de los años un exceso de nitrógeno, que además de ser tóxico para plantas y animales, causa problemas de calidad en los sistemas naturales de agua. El exceso de nitrógeno en los estuarios de los océanos por ejemplo, aumenta el crecimiento de organismos acuáticos, al punto que ellos afectan la calidad del agua y disminuyen los niveles de oxígeno. Esto afecta el metabolismo y crecimiento de otras especies que requieren oxígeno, causando una condición conocida como hipoxia (menos de 2 mg/l de N disuelto) (Díaz 2001). En ecosistemas terrestres, el exceso de nitrógeno atmosférico puede acelerar el cre- cimiento de especies exóticas o acelerar el crecimiento de árboles causando una ruptura o desbalance en el eco- sistema (Nadelhoffer 2001). Otro problema concerniente con la salud humana es la metahemoglobinemia, reconocida en 1945 cuando se relacionó la enfermedad con pozos de agua contami- nados con nitratos. La metahemoglobinemia está aso- ciada con altos niveles de metahemoglobina en el to- rrente sanguíneo. El nitrato cuando se ingiere, es absorbido y transportado al torrente sanguíneo desde el estómago e intestino delgado. La mayoría se excreta en la orina, pero cierta cantidad se puede reducir a nitrito, especialmente en el intestino delgado. El nitrito oxida el hierro en la molécula de hemoglobina para formar metahemoglobina. Si más de un 10% de la hemoglobi- na se convierte a metahemoglobina, la capacidad de la sangre para transportar oxígeno disminuye y se desa- rrollan síntomas de anoxia. Niveles altos de metahe- moglobina pueden causar daños cerebrales y hasta la muerte. En infantes menores de seis meses de edad, el riesgo es mayor ya que el sistema de actividad enzimá- tica que reduce la metahemoglobina es más bajo y el pH en el estómago e intestino es mayor que el de los adultos. Un pH mayor promueve la actividad bacteria- na que conlleva a una reducción de nitrato a nitrito. Es- ta enfermedad se conoce como Cianosis Infantil o Sín- drome del Bebé Azul (Keeney y Follett 1991; Keeney y Hatfield 2001; Brunato et al. 2003; Burkholder et al. 2004). En los Estados Unidos, el nivel máximo ELIZONDO: EL NITRÓGENO EN LOS SISTEMAS GANADEROS DE LECHE72 ISSN: 1021-7444 AGRONOMÍA MESOAMERICANA 17(1): 69-77. 2006 permitido en el agua para consumo humano es de 10 mg/l de NO3—N y fue establecido en 1977 como un resguardo contra la metahemoglobinemia infantil (Kee- ney y Follett 1991). EL NITRÓGENO EN EL GANADO DE LECHE Las proteínas son las macromoléculas más abun- dantes presentes en todas las células y en todos sus componentes. Se encuentran en gran variedad de for- mas, tipos y tamaños. Exhiben además una gran diver- sidad de funciones biológicas. Lo curioso es que sim- ples unidades proveen la estructura de estas importantes moléculas. Todas las proteínas, desde la más simple hasta la más compleja, están formadas por diferente número y combinaciones de un grupo de 20 aminoácidos, los cuáles poseen en su estructura al me- nos un átomo de nitrógeno (Nelson y Cox 2000). A la proteína de la dieta generalmente se le refiere como proteína cruda, la cual para las materias primas y alimentos se define como el contenido de nitrógeno multiplicado por 6,25; basado en la presunción de que el contenido de nitrógeno en los ingredientes es de 16 gramos por cada 100 gramos de proteína (NRC 2001). Los requerimientos de proteína varían dramática- mente entre edades y especies. Los animales requieren proteína para mantenimiento y producción (preñez, cre- cimiento y lactación). Además, los microorganismos presentes en el rumen requieren también N para su cre- cimiento. El NRC en su última publicación (2001) incorporó la proteína metabolizable como una forma más precisa para estimar los requerimientos proteícos de los rumian- tes y la define como la proteína verdadera que es digeri- da posterior al rumen y los aminoácidos absorbidos en el intestino. La proteína cruda microbial sintetizada en el rumen, la proteína cruda del alimento no degradada en el rumen y la proteína cruda endógena, contribuyen al paso de la proteína metabolizable al intestino delga- do. En el Cuadro 1 se presentan los requerimientos de proteína metabolizable para diferentes niveles de pro- ducción láctea y concentración de proteína cruda. Durante la fermentación de los alimentos en el ru- men, el N suplido en exceso de lo requerido por los ani- males es excretado principalmente como urea en la ori- na. La urea en la orina es rápidamente convertida a amoníaco por actividad de la ureasa en el medio (Ta- minga 1992), con las consecuencias ambientales nega- tivas que han sido descritas anteriormente. La cantidad de nitrógeno excretado dependerá del consumo de materia seca, la concentración proteica y la digestibilidad de la dieta. Experimentos que miden la excreción del nitrógeno con concentraciones variables de este elemento en la ración, confirman que la excre- ción total de nitrógeno se puede predecir bastante bien al sustraer el contenido de nitrógeno en la leche de aquel consumido en la dieta (Van Horn et al. 1994). Así por ejemplo, una vaca que consume 21 kilogramos de materia seca con un contenido de proteína cruda de 16% y además produce 25 kilogramos de leche por día con 3,2% de proteína cruda, excretará 15,90 gramos de nitrógeno, basado en la siguiente ecuación: N excretado (g/d) = (kg MS x % PC x 6,25) - 100 (kg leche x % PCL x 6,38a) 100 Donde: N excretado: Nitrógeno total excretado en heces y ori- na (g/día). ELIZONDO: EL NITRÓGENO EN LOS SISTEMAS GANADEROS DE LECHE 73 ISSN: 1021-7444 AGRONOMÍA MESOAMERICANA 17(1): 69-77. 2006 Cuadro 1. Requerimientos de proteína metabolizable (g/día) para vacas de leche con diferentes niveles de producción y contenidos de proteína cruda (NRC 2001). Costa Rica. 2004. Producción Nivel de proteína cruda en la leche (%) láctea 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 (kg/día) 8 322,03 333,13 344,24 355,34 366,45 377,55 10 402,54 416,42 430,30 444,18 458,06 471,94 12 483,04 499,70 516,36 533,01 549,67 566,33 14 563,55 582,99 602,42 621,85 641,28 660,72 16 644,06 666,27 688,48 710,69 732,90 755,10 18 724,57 749,55 774,54 799,52 824,51 849,49 20 805,07 832,84 860,60 888,36 916,12 943,88 22 885,58 916,12 946,66 977,19 1007,73 1038,27 24 966,09 999,40 1032,72 1066,03 1099,34 1132,66 26 1046,60 1082,69 1118,78 1154,87 1190,96 1227,04 28 1127,10 1165,97 1204,84 1243,70 1282,57 1321,43 30 1207,61 1249,25 1290,90 1332,54 1374,18 1415,82 32 1288,12 1332,54 1376,96 1421,37 1465,79 1510,21 34 1368,63 1415,82 1463,01 1510,21 1557,40 1604,60 36 1449,13 1499,10 1549,07 1599,04 1649,01 1698,99 38 1529,64 1582,39 1635,13 1687,88 1740,63 1793,37 40 1610,15 1665,67 1721,19 1776,72 1832,24 1887,76 45 1811,42 1873,88 1936,34 1998,81 2061,27 2123,73 50 2012,69 2082,09 2151,49 2220,90 2290,30 2359,70 55 2213,96 2290,30 2366,64 2442,99 2519,33 2595,67 60 2415,22 2498,51 2581,79 2665,07 2748,36 2831,64 Kg MS: Cantidad de materia seca consumida (kg/día). % PC: Porcentaje de proteína cruda en la dieta. % PCL: Porcentaje de proteína cruda en la leche. a 6,38: El contenido de nitrógeno en la leche es de apro- ximadamente 15,67 gramos por cada 100 gramos de proteína (Moorby y Theobald 1999). Además de los efectos ambientales negativos, otro problema concerniente con el exceso de nitrógeno en el ganado de leche es el relacionado con aspectos repro- ductivos. Jordan et al. (1983) por ejemplo, observaron que la viabilidad del óvulo y los espermatozoides se re- dujo cuando se daban excesos de proteína en la dieta. Por otra parte, diversos estudios han reportado bajas ta- sas de concepción en vacas con altos niveles de urea en la sangre (Elrod y Butler 1993; Ferguson et al. 1993; Butler et al. 1995). Roseler et al. (1993) determinaron que la concentración de urea en la leche es proporcional a la concentración de urea en la sangre, por lo que un al- to nivel de urea en la leche, será indicativo de que los animales están siendo alimentados con niveles excesi- vos de proteína y por lo tanto la concentración de nitró- geno en heces y orina será mayor que aquel cuando se ofrecen dietas con niveles adecuados de este nutriente. Estrategias para reducir la excreción de nitrógeno La conservación de nitrógeno en la producción ani- mal debe comenzar mejorando la eficiencia en al utili- zación de nitrógeno por parte de los animales. Si se considera que solamente de 20 a 30% del nitrógeno en la dieta es incorporado al nitrógeno de la leche (Moorby y Theobald 1999), la primera estrategia para reducir la excreción de N, es eliminar la proteína dietaria en exce- so de los requerimientos (Wu et al. 2001). Mulligan et al. (2004) observaron relaciones lineales positivas sig- nificativas entre el consumo de nitrógeno y el nitróge- no excretado en orina, heces y leche (Figura 2). Igual- mente Wu y Satter (2000) demostraron que al reducir el contenido proteíco de la ración, se redujo la excreción total y urinaria de nitrógeno. La segunda estrategia in- mediata en mejorar la productividad animal. Conforme se produce más leche por animal, los requerimientos de proteína para mantenimiento se diluyen, es decir, la leche se puede producir con menor cantidad de nitróge- no consumido y excretado (Rotz 2004). Otros estudios han investigado una serie de aditi- vos y estrategias alimenticias para reducir la volatiliza- ción de amoníaco (McCrory y Hobbs 2001). De acuer- do a su modo de acción, dichos aditivos se pueden clasificar en: digestivos, acidificantes, adsorbentes, in- hibidores de ureasa y saponinas. En un ensayo Lef- court y Meisinger (2001) determinaron que la adición de 6,25% de zeolita (un tipo de material parental) o 2,5% de alum (Sulfato de aluminio; actúa como agente acidificante y agente ligante de P) al estiércol de gana- do bovino, redujo la emisión de amoníaco en 50 y 60% respectivamente. El tratamiento con alum disminuyó la emisión de amoniaco al reducir el pH del estiércol a 5 o menos, mientras que la zeolita, siendo un medio de intercambio catiónico, adsorbió el amonio y redujo la concentración de éste en disolución. En otro ensayo, Varel et al. (1999) concluyeron que el uso de inhibidores de ureasa controla las emisio- nes de amoníaco del estiércol bovino y que por lo tan- to el uso de estos compuestos ayuda a prevenir el dete- rioro ambiental causado por este gas. Por su parte, Burkholder et al. (2004) encontraron que alterando la fuente de almidones de la dieta para mejorar la digestibilidad de los nutrientes se podría re- ducir la excreción de nitrógeno en el estiércol y por lo tanto la emisión de amoníaco. BALANCE DEL NITRÓGENO En la Figura 3, se muestra de forma general, el flujo de nitrógeno en un sistema ganadero. El nitrógeno ingre- sa al sistema como productos comprados: fertilizantes, alimentos balanceados, suplementos proteícos, animales, etc. Estas entradas son el origen de todo el nitrógeno re- querido para la producción animal y de forraje. Existe dentro de los límites de la finca una serie de procesos microbiales que regulan las formas y flujos dentro del suelo. Luego hay una serie de interacciones entre el ambiente, el manejo y el impacto de los anima- les. Estos últimos modifican las características fisioló- gicas y de consumo de nutrientes del forraje debido al pastoreo y por lo tanto reducen lo que podría ser una gran fuente de salida de nitrógeno del sistema. Tam- bién afectan las características físicas del suelo debido ELIZONDO: EL NITRÓGENO EN LOS SISTEMAS GANADEROS DE LECHE74 ISSN: 1021-7444 AGRONOMÍA MESOAMERICANA 17(1): 69-77. 2006 Figura 2. Patrón de excresión de nitrógeno en orina, heces y leche al variar el consumo de nitrógeno (Mulligan et al. 2004). al pisoteo. Sin embargo, el mayor efecto es a través del retorno de excretas, ya sea directamente en la pastura o después del almacenaje. Las cantidades de N directa- mente recicladas son considerables. El reciclaje de ex- cretas durante el pastoreo también impone un alto gra- do de heterogeneidad a un sistema de por sí heterogéneo. El N del estiércol es reciclado, al menos en parte, para la producción de forraje o algún otro cul- tivo que se tenga en la finca. El N en el forraje es en- tonces reciclado como alimento para los animales. El N sale del sistema preferiblemente como salidas esperadas, lo que incluye animales, leche, estiércol y posiblemente forraje o alguna cosecha. Alguna canti- dad sale del sistema como pérdidas al ambiente hacia aguas superficiales, aguas subterráneas o hacia el aire, en los procesos de volatilización, denitrificación y lixi- viación explicados anteriormente. El balance es la diferencia entre las entradas y las salidas esperadas. Los sistemas ganaderos con un des- balance significativo, donde las entradas son mayores que las salidas, están concentrando nutrientes resultan- do en un riesgo para la calidad del agua y el aire. En contraste, sistemas que han alcanzado un balance, re- presentan un sistema de producción potencialmente sustentable (Hart et al. 1997). CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El nitrógeno es un nutriente muy importante para la producción de cultivos y la alimentación del ganado de leche, pero también puede ser un contaminante del aire y del agua. El estiércol es una excelente fuente de nutrientes. Los suelos que regularmente reciben estiércol, requie- ren menos fertilizante químico, tienen mayor contenido de materia orgánica, experimentan menor escorrentía y erosión y además presentan mejores condiciones físicas y biológicas que aquellos que no lo reciben. Los sistemas productivos ganaderos deben mante- ner un balance entre los nutrientes que llegan a la finca como el alimento, fertilizante, suplementos proteícos y aquellos que salen de la finca como animales, cosechas, leche y otros derivados. Un exceso de nutrientes ingre- sando a la finca puede resultar en una acumulación, lo que representa una amenaza latente para el ambiente. Eliminar el exceso de N en la dieta es la forma más significativa de reducir la concentración de este ele- mento en el estiércol y esto se puede lograr con una for- mulación más precisa de las raciones. ELIZONDO: EL NITRÓGENO EN LOS SISTEMAS GANADEROS DE LECHE 75 ISSN: 1021-7444 AGRONOMÍA MESOAMERICANA 17(1): 69-77. 2006 Figura 3. Flujo del nitrógeno en un sistema ganadero de leche. Costa Rica, 2004. Con base en todo lo anterior, existe la necesidad de desarrollar e implementar estrategias para mejorar el balance del nitrógeno en las fincas y mantener la pro- ductividad animal mientras se minimiza el efecto del nitrógeno del estiércol sobre la calidad del agua y el ai- re. Llevar a cabo investigaciones que permitan cuanti- ficar el flujo del nitrógeno en estos sistemas, permitirá prevenir o detener el deterioro ambiental que se ha pre- sentado en otros lugares del mundo. LITERATURA CITADA AVNIMELECH, Y. 1986. Organic residues in modern agri- culture. In: Chen, Y.; Avnimelech, Y. eds. The role of organic matter in modern agriculture. Martinus Nijhoff Publishers. The Netherlands. p. 1-10. BEEGLE, D. 2004. Notas del curso "Nutrient management in agricultural systems (An Sc 418)". Department of Dairy and Animal Science. Penn State University. State College, PA. U.S.A. BROADBENT, F. 1986. Effects of organic matter on nitro- gen and phosphorus supply to plants. 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