Ciclo Del Potasio

CICLO 2011DEL POTASIO

INTRODUCCIÓN El potasio (K) es un elemento esencial para las plantas, los animales y los huma humano noss porq porque ue inte interv rvie iene ne en proc proces esos os de la foto fotosí sínt ntes esis is,, en proc proces esos os químicos dentro de las células, y contribuye en mantener el agua en las células; también es importante en las aguas continentales ya que indican la fertilidad del agua o si esta tiene un grado de contaminación. Es por esto que el potasio, junto con el nitrógeno y el fósforo, son elementos esenciales para los seres vivos. El ciclo del potasio consiste en los siguientes pasos: · El potasio se encuentra en forma natural en el suelo, especialmente en los suelos ricos en arcillas, que contienen hasta un 3%. En los suelos pantanosos y los pobres en arcilla el contenido de compuestos de potasio es menor y puede ser deficitario, originando problemas en los cultivos. · Los compuestos de potasio del suelo son lavados (lixiviados) con facilidad en las zonas de altas precipitaciones y, en consecuencia, deben ser restituidos a los campos por fertilización, añadiendo cloruro de potasio o sulfato de potasio. Ciertos cultivos (alfalfa, zanahorias, pepinos y coles) son muy exigentes en potasio y no prosperan en suelos pobres en dicho elemento. · La deficiencia de potasio en las plantas se detecta porque éstas tienen apariencia decaída o marchita, ya que la falta de potasio favorece la pérdida de agua en las células. · La existencia de potasio en cantidades adecuadas en aguas continentales  junto a otros componentes como fósforo, nitrógeno nos indica un ambiente con aguas fértiles para el desarrollo de plancton y por lo consiguiente un ambiente adecuado para el desarrollo de un ambiente rico en elementos bióticos. · Así mismo el exceso de potasio en un ambiente de aguas continentales, ya sea por excesiva fertilización del suelo con potasio y luego arrastrado a los ríos, lagos, lagunas, etc. indican un grado de contaminación afectando al adecuado desarrollo de plancton.

CICLO 2011DEL POTASIO

POTASIO El potasio se encuentra en todo nuestro alrededor. Después del calcio y el fósforo es el nutriente mineral más abundante en el cuerpo humano. Es vital para el funcionamiento de los órganos mayores y tejidos incluyendo los músculos, la piel y el tracto digestivo. La naturaleza nos provee de potasio por  medio de los alimentos, tales como carne, productos lácteos, frutas, nueces y vegetales. Una dieta balanceada es nuestra mejor defensa contra enfermedades y otros factores que puedan ocasionar falta de potasio. El potasio es indispensable para obtener buenas cosechas y calidad en las frutas y verduras, y con respecto al agua está presente en mínimas cantidades y de esto depende el grado de fertilidad de un cuerpo de agua. El contenido de K en la litosfera es del orden del 1.58%, pero existen variaciones según la clase de rocas presentes. En los suelos, el contenido de K está estrechamente relacionado con el tipo de material parental y la pedogénesis. Los análisis químicos muestran que el contenido de K total del suelo no es un índice de fertilidad para los cultivos y que los suelos contienen K en diferentes formas. Una parte extraíble por reactivos muy suaves, tales como el agua o soluciones salinas diluidas; otra parte puede extraerse solamente con reactivos fuertes tales como ácido nítrico hirviente. Numerosas investigaciones demostraron que estas formas extremas difieren en la facilidad con las que las plantas pueden extraerlas.

CICLO 2011DEL POTASIO

CICLO DEL POTASIO POTASIO EN LA SOLUCIÓN DE SUELO El K de la solución de suelo está inmediatamente disponible y puede ser absorbido por  las plantas en forma inmediata, pero las cantidades presentes son muy pequeñas, apenas una mínima porción del K total del suelo se encuentra en esta forma. Las plantas en crecimiento rápidamente extraen el K de la solución del suelo, pero a medida que el K es absorbido y extraído, su concentración es renovada y restituida inmediatamente por la cesión de formas menos fácilmente accesibles ubicadas en las zonas de adsorción de los coloides minerales y orgánicos del suelo. El proceso de adsorción-desorción es el que repone y equilibra la concentración de K de la solución del suelo.

CICLO 2011DEL POTASIO

EL POTASIO INTERCAMBIABLE Es la forma iónica del potasio (K+) unido electrostáticamente a los materiales que componen la fase sólida coloidal mineral y orgánica. A medida que la concentración del K de la solución desciende, el K adsorbido es liberado a la solución del suelo. A la inversa, si la concentración de K de la solución del suelo aumenta por la aplicación de fertilizantes potásicos, parte de éste dejará la solución y se unirá electrostáticamente al material coloidal de la fase sólida. Existe un equilibrio entre las dos fracciones que puede ser representado por (1) en la Figura 1. El proceso es instantáneo: K+ en la solución del suelo



(inmediatamente disponible)

K+ sorbido (intercambiable)

El K de la solución más el intercambiable, es comúnmente denominado K "disponible" y medido en los análisis convencionales para evaluar la fertilidad del suelo.

EL POTASIO DE RESERVA Existen formas de K que están fuertemente unidas a la fase sólida mineral, las cuales se denominan "K fijado" y "K estructural". Ambas constituyen el K de reserva o de reposición de los suelos. El K fijado es el que se ubica en el espacio hexagonal de las láminas de silicio y el K estructural que es el que está químicamente combinado con los elementos en la estructura de los minerales del suelo. Ambas formas son denominadas no-intercambiables. Se produce un equilibrio entre el K intercambiable y estas formas nointercambiables. El proceso para alcanzar el estado de equilibrio es mucho más lento que el de K de la solución del suelo-K intercambiable. El mecanismo de reposición y equilibrio entre las formas, se muestra en la Figura 1 con los números (2) y (3): (rápido) K+ en Solución



K + Adsorbido

intercambiable

(lento)

(muy lento)



K fijad  o

K  estructural 

no-intercambiable

La fuente inmediata de K para las plantas es el que está disuelto en la solución del suelo; la reposición que mantiene su nivel estable es en primer lugar, la forma intercambiable y luego el K de reserva. El suministro a la planta durante un período determinado dependerá de la cantidad de K de cada fuente y de la velocidad con que se establece la reposición y el equilibrio entre las fuentes. La cantidad de K en la solución del suelo es siempre baja, el K intercambiable, mucho más abundante, restablece rápidamente la concentración en la solución.

CICLO 2011DEL POTASIO

El K no intercambiable, fundamentalmente el fijado, es la fracción que regula el abastecimiento al K disponible del sistema en períodos de alta demanda.

LA

VELOCIDAD DE REPOSICIÓN DEL POTASIO La velocidad a la cual el K se vuelve disponible para las raíces es afectada por  la cantidad de intercambiable, no intercambiable y por la velocidad de movimiento del K a través del suelo. A medida que la raíz absorbe K, el intercambiable próximo a las raíces disminuirá ó se agotará. Al disminuir la concentración de K intercambiable, éste se moverá desde zonas más enriquecidas y distantes de la raíz hasta restablecer nuevamente el equilibrio. La velocidad con que se moviliza o difunde el K, dependerá de los materiales constituyentes del suelo y las condiciones ambientales, siendo más alta en suelos húmedos.

LAS ARCILLAS La reserva de K intercambiable y no-intercambiable depende fundamentalmente de la cantidad y calidad de arcillas presentes en el suelo. El término arcilla se refiere a las partículas minerales más pequeñas del suelo (menos de 2 micrones de diámetro). Se forman en el proceso de pedogénesis a partir de las alteraciones químicas de los minerales de las rocas que originan los suelos. Las arcillas son cristalinas y están formadas por capas en arreglos laminares de varios elementos químicos, fundamentalmente el oxígeno, el silicio y el aluminio en forma de capas de tetraedros de silicio y de octaedros de aluminio.

CICLO 2011DEL POTASIO

Los iones potasio (K+) se presentan en distintas posiciones en las arcillas (Figura 2). Pueden ser mantenidos electrostáticamente por las cargas eléctricas negativas situadas en la superficie o en los bordes de las láminas. La fuerza con que los iones K son mantenidos, varía con el tipo de arcilla y la posición del ion en la misma. Las posiciones planares de cambio (p) no son lugares de enlace específico para K +, las posiciones de borde ( e) son más selectivas y las interlaminares (i) presentan la mayor selectividad para este catión.

Cuanto más débilmente estén retenidos, más fácilmente serán "intercambiables" y podrán ser liberados a la solución de suelo. La dinámica de las condiciones en el suelo puede provocar que los iones K que están mantenidos fuertemente entre las capas de arcilla (fijado), se liberen al separarse las mismas por ensanchamiento y expansión. De esta manera, estos K pueden ser liberados y equilibrar a los intercambiables y a los de la solución del suelo. También puede pasar que al penetrar los iones K+ en el espacio interlaminar , este cierre nuevamente las laminillas, dejando así los iones en una condición difícilmente accesible, llamada K fijado. Existen muchos tipos diferentes de arcillas, pero en general pueden definirse cuatro grupos que muestran diferencias importantes con respecto al K. Los tres primeros grupos son cristalinas- laminares y el último es no cristalino o paracristalino. El primer grupo, mineral caolinítico (bilaminar 1:1, no expandente), puede adsorber K solamente en su superficie y en sus bordes rotos o quebrados, ellos no adsorben K con mucha fuerza. Los minerales caoliníticos no tienen posiciones de cambio interlaminares para sorber K y además tienen una reducida capacidad de cambio, por lo tanto contienen muy poco K intercambiable, comportándose casi como la arena o la materia orgánica en lo referente a la dinámica de este nutriente. Si bien no fijan K, como tampoco lo retienen, son muy sensibles a las pérdidas por lixiviación. En este sentido, los suelos caoliníticos se comportan aproximadamente igual a los arenosos, suelos pobres y sin poder de reposición del K. El segundo grupo, los minerales illíticos (trilaminar 2:1, no expandente) son las arcillas con mayor contenido de K. Contienen K en su superficie, en sus bordes, y entre las capas de los cristales. Estas arcillas mantienen el K mucho más fuertemente que las arcillas caoliníticas, conteniendo gran proporción en forma intercambiable.

CICLO 2011DEL POTASIO

El tercer grupo de minerales de arcilla es el de las esmectitas (trilaminar 2:1 expandente). Este grupo mantiene el K en forma intercambiable en superficie y también profundamente entre las capas expansibles cuando el suelo está húmedo. Cuando estas capas se cierran, al volverse las condiciones ambientales más secas, el espacio intercapas se contrae, atrapando y "fijando" el K que es dificultosamente liberado nuevamente a la solución del suelo. La mayoría de los suelos de pradera contienen principalmente estos minerales de arcilla; y sus proporciones indican el comportamiento del suelo con respecto al K. Los minerales arcillosos no cristalinos o paracristalinos, como el alofano, se presentan en suelos derivados de cenizas volcánicas. Están constituidos por  partículas esféricas muy pequeñas (100-500 Å), que generalmente se aglomeran para formar agregados de mayor tamaño. Los alofanos contienen cantidades muy variables de K pero generalmente presentan muy bajo contenido. Si bien ha sido determinada la adsorción de K, no ha sido registrado como importante el fenómeno de fijación. Dependiendo del grado de saturación o de agotamiento de K, los minerales arcillosos lo liberarán hacia la solución del suelo o lo adsorberán de ésta. También hay que tener en cuenta que algunos minerales arcillosos trilaminares como illita, vermiculita y tetralaminares como clorita, adsorben K+ selectivamente. La montmorillonita presenta una selectividad intermedia, menor que la illita.

a. Poder regulador  En general, cuanto mayor sea el contenido de arcilla en el suelo más grande será su capacidad para adsorber el K y mayor será su habilidad para reponerlo a la solución de suelo cuando éste disminuye en su concentración. Se dice que tales suelos están bien regulados, pudiendo

CICLO 2011DEL POTASIO

mantener la concentración de K de la solución de suelo en un nivel estable. La diferencia entre un suelo bien regulado y otro pobremente regulado, puede ser descripta por la "relación Q/I" (Beckett, 1967). La forma de la "relación Q/I" es característica de cada suelo. La Figura 6 muestra la representación típica de la capacidad de regulación de un suelo "relación Q/I", con sus parámetros relacionados. ARK es la relación de actividad en equilibrio, cuando el suelo no gana ni pierde K. Representa la intensidad del K lábil en el suelo y constituye la

medida de su disponibilidad inmediata PBCK es la capacidad de regulación potencial del suelo . Representa

la cantidad de K intercambiable que puede pasar a la solución del suelo para equilibrarla. Está representada por la pendiente de la recta . ΔKL representa la cantidad total de K intercambiable incluyendo, las fracciones lábiles fácilmente intercambiables y las posiciones más específicas como la de los bordes de las partículas de arcillas, ( ΔK0) y(ΔKx), respectivamente. Las investigaciones demostraron que en los suelos bien regulados, el poder de suministro de K no es sensiblemente afectado por la extracción de los cultivos y que el K en solución es mantenido regularmente constante a lo largo de todo el ciclo del cultivo, de un año al otro. La desventaja de estos suelos es que, si se los maneja de una manera deficiente, aplicando menos K que el extraído por los cultivos, volverlos a la condición original requiere aplicaciones más elevadas de K, debido a que debe satisfacer las uniones específicas. Solo después de esta saturación, el K ocupará los lugares más lábiles. Es muy difícil mejorar de manera permanente los niveles de K en los suelos arenosos o con bajo porcentaje de arcillas. En estos casos, el manejo recomendado debería enfatizar la aplicación de K sistemática para satisfacer los requerimientos del cultivo actual, inclusive se puede considerar el realizar aplicaciones fraccionadas para mantener el suministro de K a través de todo el ciclo de cultivo. En los suelos pesados, por otro lado, es posible efectuar mejoras de largo plazo. Si el K del suelo es bajo, el manejo sugerido apunta a aumentar el contenido de K del suelo a través de la aplicación de generosas cantidades iniciales, y luego asegurarse que todos los cultivos reciben suficiente fertilizante potásico para mantener los niveles en el rango adecuado.

b. Fijación y efecto residual de la fertilización potásica Como hemos visto, durante su período de crecimiento los cultivos absorben gran cantidad de K que está disponible bajo las formas intercambiable y no intercambiable. Las raíces de las plantas en crecimiento, producen una rápida disminución en la concentración de K de la solución del suelo cercana a ellas. Esto genera un proceso de difusión, con liberación del K intercambiable adsorbido por las cargas de las arcillas y de la materia orgánica. Cuando la concentración potásica

CICLO 2011DEL POTASIO

de la solución ha disminuido hasta un mínimo (K intercambiable mínimo), el mismo es liberado de las interláminas de las arcillas (K fijado) para reponer el K de la solución del suelo. La principal fuente natural de reposición ante las intensivas extracciones realizadas por los cultivos, es el K fijado ubicado en las interláminas de arcillas del grupo de la illita y minerales del grupo de las esmectitas. De esta manera, el K no intercambiable, contribuye significativamente a la nutrición potásica cuando la forma intercambiable es insuficiente, pero con mucha menor  velocidad de pasaje a la solución del suelo. Es por eso que una agricultura intensiva requiere una gran velocidad de reposición de K a la solución del suelo y ello está ligado solo a grandes cantidades de K lábil o intercambiable, (posiciones p y e de la Figura 2.). Los aportes de K por  el uso de fertilizantes son necesarios para reponer estas posiciones en especial en aquellos suelos con baja saturación y baja regulación potásica, sometidos a agricultura continua. El agregado de fertilizante al suelo trae cambios en la dinámica del K. En los suelos que poseen en su composición mineralógica un predominio de arcillas del tipo de las illitas y esmectitas, se favorece el proceso de fijación de K, ocupando el fertilizante los lugares interlaminares en primer lugar. Si los sitios de fijación se encuentran poco saturados, el ingreso de K al sistema puede implicar una disminución de la disponibilidad actual del nutriente para el cultivo, pero una fuente de reserva futura, poder residual de K. La fijación de K para algunos suelos, puede estar relacionada no sólo con la mineralogía de la fracción arcilla, sino también a factores térmicos, que producen la apertura de las estructuras de los minerales micáceos, favoreciendo la liberación de este elemento y la saturación potásica del suelo. De esta manera, la disponibilidad de K producida por la fertilización se ve afectada por la cantidad, naturaleza de las arcillas y saturación potásica, que provocan una redistribución del K agregado en las formas intercambiables y fijadas. La Figura 9 nos presenta los porcentajes de fijación potásica de distintas dosis agregadas a suelos con porcentajes y clases de arcillas distintas (Argiudol Típico 25% illita; Paleohumult 55% caolinita-óxidos; Andisol 8% arcilla alofan-caolinita; Argiudol Acuico 20 % esmectita) (Gonzalez et al., 1999).

CICLO 2011DEL POTASIO

En este ensayo, el grado de saturación potásica fue uno de los factores que más afectó el valor de fijación de los suelos. Es por eso que los mayores valores se dan en suelos muy desaturados como el Argiudol Acuico . Los valores de K fijado aumentan con el contenido agregado hasta un nivel máximo, por encima del cual los valores de fijación se modifican poco debido a la saturación de los sitios del complejo de intercambio. Por esta razón, es importante estudiar los mecanismos responsables de la fijación- liberación de cada suelo para poder desarrollar estrategias de manejo de la fertilidad en las que se aumente la eficiencia de la fertilización potásica tomando en consideración todos los componentes que actúan en el mismo. La posibilidad de que el K residual de la fertilización pase a formas aprovechables, es un proceso que además de las variables comentadas anteriormente, involucra el poder regulador del suelo y el consumo efectuado por el cultivo. Experiencias realizadas demostraron incrementos en el rendimiento de los cultivos por acción del K fijado o residual de anteriores fertilizaciones potásicas. Para determinar el efecto residual de distintas dosis de fertilizante potásico y su cinética de liberación, se calcula el valor B (índice de residualidad) que es un estimador del poder de residualidad potásica de los suelos. El valor B es una metodología que determina la relación entre el K fijado y el intercambiable mas el soluble, después de adicionar  fertilizante potásico al suelo (Karpinets, 1993). Presupone que la fijación - liberación es una reacción reversible entre el K presente en el complejo de intercambio y el fijado en los espacios interlaminares de los minerales arcillosos. El valor B es una propiedad fija de los suelos dependiente de su naturaleza arcillosa.

POTASIO EN LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE AGUAS SUBTERRÁNEAS.

CICLO 2011DEL POTASIO

Procede de la meteorización de feldespatos y ocasionalmente de la solubilizarían de dep6sitos de evaporitas. en particular de sales tipo silvina (KCI) o carnalita (KCI Mg CI, 6H20). El potasio tiende a ser fijado irreversiblemente en procesos de formación de arcillas y de adsorción en las superficies de minerales con alta capacidad de intercambio iónico: por ello su concentración en aguas subterráneas naturales es generalmente mucho menor que la del Na' a pesar de que su contenido en las rocas es por lo común ligeramente inferior a la del Naturaleza. En aguas subterráneas el contenido K' no suele sobrepasar 10 mg/l. aunque en casos excepcionales pueden alcanzarse 100,000 mg/l. (salmueras). Cantidades de K' por encima de 1 O mg/l. pueden. en ocasiones, ser indicio de contaminación por vertidos de aguas residuales.

IMPORTANCIA DEL POTASIO EN MEDIO ACUÁTICO Hace falta una gran cantidad de elementos para el crecimiento del fitoplancton. La mayoría de las especies requieren al menos carbón, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, sulfuro, fósforo, cloro, bromo, molibdeno, calcio, magnesio, sodio, potasio, zinc, cobre, hierro y manganeso.

FERTILIZANTE DEL AGUA DE CULTIVO Los fertilizantes químicos son generalmente empleados para mejorar la fertilidad del suelo y aumentar la producción agrícola. En estanques de peces éstos estimulan la producción del fitoplancton, el cual a su vez, incrementa la producción de peces. Los fertilizantes químicos están compuestos de tres minerales esenciales, el nitrógeno (N), el fósforo (P) (como P2O5) y el potasio (K) (como K2O o potasa), mezclados con un material de relleno inerte. En estanques piscícolas estos tres minerales son necesarios para el fitoplancton. El 12-24-12 (N-P-K) es un fertilizante químico comúnmente disponible. Este contiene 12 por ciento de nitrógeno, 24 por ciento de fósforo y 12 por ciento de potasio.

 – ¿Cómo llega el Potasio naturalmente a los ríos, lagos, etc?

CICLO 2011DEL POTASIO

El potasio concentrado en el medio terrestre, ya sea de forma natural o por una fertilización, es llevado por las precipitaciones hacia los ríos, y este a su vez lo distribuye a los diferentes tipos de aguas continentales. Pero si la concentración es muy pobre se recurren a fertilizar el agua artificialmente por medio e abonos tanto orgánicos, como inorgánicos.

 – ¿Por qué se fertilizan los estanques? Las plantas microscópicas llamadas algas o "fitoplancton" son la base de la cadena alimenticia para los peces. Todas las plantas verdes para crecer necesitan luz, nutrientes y una temperatura adecuada . Suficiente luz y una temperatura apropiada son requeridas para que los nutrientes en los fertilizantes químicos (nitrógeno, fósforo y potasio) sean asimilados rapidamente por el fitoplancton aumentando su abundancia. El estiércol también contiene los mismos nutrientes, los cuales son liberados durante y después de su descomposición para ser utilizados por el fitoplancton. En la medida en que el fitoplancton va asimilando los nutrientes del fertilizante y se va reproduciendo para formar  comunidades densas, el agua del estanque va adquiriendo un color café o verde. A esto se le llama un florecimiento (bloom) del fitoplancton.

 – ¿Cuándo se debe aplicar? El mejor índice de la eficiencia de un tratamiento con abono no es el efecto en el plancton o la fauna del fondo, pero si el crecimiento en la producción sobre los valores considerados normales.  – ¿Cómo actúan los fertilizantes orgánicos? Los fertilizantes orgánicos al descomponerse liberan nitrógeno, fósforo y potasio que son usados por el fitoplancton para su crecimiento y reproducción. De esta forma, se producen más organismos naturales que pueden ser utilizados por los peces como fuente de alimento.

CICLO 2011DEL POTASIO

Los fertilizantes orgánicos, especialmente los estiércoles de animales, proveen de nutrientes y un sustrato para el crecimiento de bacterias y otros organismos microscópicos que sirven de alimento a los peces.

CONCLUSIÓN El potasio es importante para el desarrollo del plancton, esto beneficia y nutre el agua de un medio de cultivo para la crianza de peces, también está presente en las aguas marinas pero su cantidad es mínima. El exceso de potasio en un medio acuático nos indica que existe contaminación.