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MANUAL INTERNACIONAL DE FERTILIDAD DE SUELOS (Instituto de la Potasa y el Fósforo AC INPOFOS)

SUMARIO INTRODUCCIÓN EL FACTOR CLIMA COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA FACTORES PRINCIPALES DE LA ATMÓSFERA QUE INTERESAN CON FINES AGRONÓMICOS . TEMAS INTRODUCTORIOS LA FOTOSINTESIS – MILAGRO DE LA NATURALEZA CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO: PARTICULAS DE ARCILLA Y DE MATAERIA ORGANICA CAL EL NITROGENO - FORMADOR DE PROTEINA EL FERTILIZANTE MEJORA EL USO DEL AGUA FOSFORO EL NITROGENO MEJORA LA ABSORCION DE FOSFORO LA DISPONIBILIDAD DEL FOSFOR VARIA CON EL pH DEL SUELO COLOCACION Y MOVIMIENTO DE NPK EL POTASIO EL NITRÓGENO INCREMENTA LA ABSORCIÓNDE OTROS NUTRIENTES POR LA PLANTA EL FERTILIZANTE ACELERA LA MADUREZ CAPÍTULO I CONCEPTOS DE FERTILIDAD Y PRODUCTIVIDAD DEL SUELO INTRODUCCION NUTRIENTES ESENCIALES PARA LA PLANTA TEXTURA Y ESTRUCTURA DEL SUELO COLOIDES DEL SUELO Y RETENCION DE IONES CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO RETENCION DE ANIONES EN EL SUELO MATERIA ORGANICA EN EL SUELO OTROS FACTORES QUE AFECTAN LA PRODUCTIVIDAD DEL SUELO RESUMEN CAPÍTULO 2 REACCION Y ENCALADO DEL SUELO ¿QUE ES PH DEL SUELO? FACTORES QUE AFECTAN EL PH COMO SE MIDE EL PH Y COMO SE DETERMINAN LOS REQUERIMIENTOS DE CAL PORQUE SE DEBEN ENCALAR LOS SUELOS ACIDOS EL PH ADECUADO DEL SUELO VARIA CON EL CULTIVO COMO LA CAL REDUCE LA ACIDEZ DEL SUELO EPOCA Y FRECUENCIA DE LAS APLICACIONES DE CAL SELECCION DEL MATERIAL DE ENCALADO -- ASPECTOS DE CALIDAD FORMA DE APLICACION DE LA CAL MATERIALES DE ENCALADO SUELOS DE ALTO PH: CALCAREOS, SALINOS Y SODICOS

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CAPÍTULO 3 NITROGENO UN NUTRIENTE ESENCIAL PARA LA PLANTA EL NITRÓGENO JUEGA VARIOS PAPELES DENTRO DE LA PLANTA SINTOMAS DE DEFICIENCIA EN LA PLANTA EL NITROGENO Y LA EFICIENCIA DE USO DEL AGUA (EUA) EL NITROGENO EN EL SUELO Y EN EL AIRE MINERALIZACION E INMOVILIZACION DEL NITROGENO NITRIFICACION Y DENITRIFICACION ESTABILIZACION DEL NITROGENO EN EL SUELO FIJACION DE NITROGENO PERDIDAS DE NITROGENO COMO AFECTA EL NITROGENO LA ACIDEZ DEL SUELO FUENTES DE NITROGENO CAPÍTULO 4 FOSFORO UN NUTRIENTE ESENCIAL PARA LAS PLANTAS FUNCIONES DEL FOSFORO EN LA PLANTA SINTOMAS DE DEFICIENCIA EN LA PLANTA FUENTES DE FOSFORO Y CANTIDADES EN EL SUELO MOVIMIENTO DEL FOSFORO EN EL SUELO FACTORES QUE AFECTAN LADISPONIBILIDAD DEL FOSFORO METODOS DE APLICACION DE FERTI LIZANTES FOSFATADOS FUENTES DE FOSFORO TERMINOLOGIA DE LOS FERTILIZANTES FOSFATADOS RESUMEN CAPÍTULO 5 POTASIO UN NUTRIENTE ESENCIAL PARA LA PLANTA PAPEL DEL POTASIO EN LA PLANTA SINTOMAS DE DEFICIENCIA DE POTASIO FORMAS DE POTASIO EN EL SUELO MOVIMIENTO DEL POTASIO EN EL SUELO FERTILIZANTE POTASICO EN EL SUELO ABSORCION DE POTASIO POR LAS PLANTAS... FACTORES DEL SUELO QUE LA AFECTAN METODOS DE APLICACION DE POTASIO FUENTES DE POTASIO RECURSOS DE POTASIO EN EL MUNDO CAPÍTULO 6 NUTRIENTES SECUNDARIOS NUTRIENTES ESENCIALES PARA LA PLANTA CALCIO PAPEL DEL CALCIO EN LA PLANTA SINTOMAS DE DEFICIENCIA EN LA PLANTA CALCIO EN EL SUELO 2

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FUENTES DE CALCIO MAGNESIO PAPEL DEL MAGNESIO EN LAS PLANTAS SINTOMAS DE DEFICIENCIA EN LA PLANTA MAGNESIO EN EL SUELO FUENTES DE MAGNESIO AZUFRE PAPEL DEL AZUFRE EN LAS PLANTAS SINTOMAS DE DEFICIENCIA EN LA PLANTA AZUFRE Y NITROGENO AZUFRE EN EL SUELO FUENTES DE AZUFRE FUENTES COMUNES DE AZUFRE. CAPÍTULO 7 MICRONUTRIENTES LOS MICRONUTRIENTES SON ESENCIALES PARA EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS LOS MICRONUTRIENTES NO HACEN MILAGROS RELACIONES SUELO-PLANTA BORO CLORO COBALTO COBRE HIERRO MANGANESO MOLIBDENO ZINC CAPÍTULO 8 ANALISIS DE SUELO, ANALISIS FOLIAR Y TECNICAS DE DIAGNOSTICO ANALISIS DE SUELO ELECCION DEL LABORATORIO TOMA DE MUESTRAS DE SUELO COMO SE ANALIZA EL SUELO INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS ANALISIS FOLIAR DRIS SINTOMAS DE DEFICIENCIA EN LA PLANTA COMO REALIZAR UN DIAGNOSTICO COMPLETO DEL ESTADO NUTRICIONAL DE LOS CULTIVOS IMPORTANCIA DE LAS PRÁCTICAS CULTURALES OTRAS FUENTES DE INFORMACION COMO USAR TODA LA INFORMACION RESUMEN

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CAPÍTULO 9 FERTILIZANTES Y RENTABILIDAD INTRODUCCION LOS FERTILIZANTES Y LA RENTABILIDAD DEL AGRICULTOR BUSQUEDA DE RENDIMIENTOS MÁS ALTOS ESTABLECIMIENTO DE LAS METAS DE RENDIMIENTO RENDIMIENTOS MÁS ALTOS: PROTECCION AMBIENTAL, MENORES COSTOS POR UNIDAD DE AREAY MAYOR RENTABILIDAD EL PRECIO DEL CULTIVO O EL PRECIO DEL FERTILIZANTE TIENEN POCO EFECTO EN LA DOSIS OPTIMA DE FERTILIZANTE INCREMENTO DE LA FERTILIDAD DEL SUELO: UNA INVERSION A LARGO PLAZO EFECTOS A LARGO PLAZO DEL USO DE FERTILIZANTES LAS INTERACCIONES Y LA EFICIENCIA DE LOS FERTILIZANTES FERTILIZAR PARA LOGRAR UN RENDIMIENTO ECONOMICO MAXIMO OTROS ASPECTOS DE LA FERTILIZACION FERTILIZANTES ORGANICOS EL FERTILIZANTE DENTRO DEL ESQUEMA ECONOMICO DE LA FINCA RESUMEN CAPÍTULO 10 LOS NUTRIENTES Y EL AMBIENTE NITROGENO POTASIO, MAGNESIO Y AZUFRE MICRONUTRIENTES DOS OBJETIVOS PRINCIPALES PARA PRODUCCION RENTABLE Y SEGURIDAD AMBIENTAL ADOPCION DE PLANES DE MANEJO PARA LOGRAR METAS DE RENDIMIENTO Y METAS AMBIENTALES

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INTRODUCCIÓN Conservar el agua y la tierra es utilizar estos recursos de manera que el hombre se beneficie permanentemente con ellos. Utilizar significa intervenir, y a menudo alterar el curso natural de los acontecimientos que confieren al suelo y al agua sus benéficas propiedades. El uso irreflexivo deteriora, mengua o extingue estos recursos; la utilización juiciosa de ellos mejora su aptitud natural, preserva su capacidad productiva y asegura su permanencia. Conservar es entonces, usar adecuadamente. La ingeniería conservacionista es la que consigue derivar beneficios de las tierras y aguas manteniendo un balance positivo entre las tendencias contrapuestas que generan el uso y el abuso. En la Agricultura, la conservación de la tierra depende estrechamente de cómo se usa el agua; y la conservación del agua, de cómo se usa la tierra. La erosión natural o provocada y la salinización del suelo por el riego son ejemplos típicos de lo primero. La contaminación del agua por pesticidas y fertilizantes es un ejemplo bien conocido de lo segundo. Pero, no sólo el abuso indebido de los recursos renovables sino también la ineficiente utilización de ellos, es una forma negativa de la conservación. Si el agua se usa ineficientemente, se hace también ineficiente el uso del suelo. Si la tierra no se utiliza con eficiencia, tampoco resulta eficiente la utilización del agua. Si la tierra es fértil, la aplicación de mucha o de muy poca agua, significa perder los minerales que podían aprovechar los cultivos. Si el agua es abundante, la aplicación de insuficiente abono o la defensa inoportuna de plagas o peste, significa desperdiciar al aporte del riego a la productividad vegetal. Es una consecuencia del principio de los elementos limitantes. No utilizar cabalmente la tierra y el agua según su capacidad es también un despilfarro, como lo es el usarlos a una intensidad superior a su capacidad. A menudo se insiste en Conservación que lo que se usa intensa y exhaustivamente se pierde con rapidez, y a menudo con catastróficas consecuencias agroecológicas. Lo anterior es verdad, pero no siempre se advierte que lo que no se usa adecuada y oportunamente también es una pérdida; imperceptible por cierto y menos dramática que las profundas cárcavas de la tierra, las manchas salitrosas sobre el suelo o la turbidez o suciedad de las aguas. Pero, es una pérdida crónica y sus resultados finales son los mismos: la creciente incapacidad del recurso de responder a las necesidades del hombre. La Agricultura consume enormes cantidades de agua por la vía de la evapotransportación. El suelo almacena el agua, la vegetación la consume, y la atmósfera la extrae. Las plantas, aún las llamadas terrestres, son organismos fisiológicamente acuáticos: su máximo rendimiento biológico lo mantienen por una permanente hidratación. La transpiración, impulsada por el poder desecante de la atmósfera, hace fluir agua del suelo a las raíces y crea sí internamente en la planta el ambiente acuático necesario a su fisiología. Además, por transpiración se desprende una parte considerable de la exagerada carga energética que la vegetación recibe del sol y del calor del aire. Por eso, la transpiración es una evaporación productiva. En cambio, la evaporación de agua directamente del suelo, es improductiva. Usar eficientemente el agua y la tierra en agricultura es, en este caso, hacer que el tránsito del agua del suelo, a través de la planta, hacia la atmósfera sea lo más productivo posible. El riego es la práctica de ingeniería más obvia para elevar la eficiencia del agua y la tierra. Con él se regulariza el suministro de agua según las exigencias de los cultivos. El conocimiento de la intensidad de evaporación y transpiración de los terrenos cultivados es básico en la formulación de proyectos y ejecución de obras y prácticas de riego. Es por eso que interesa a la agronomía conservacionista adecuar la agricultura de lluvia a los ciclos pluviométricos, de modo que las exigencias de agua de los cultivos sean satisfechas en la mayor proporción posible con estos irregulares aportes naturales. La diferencia entre la oferta de agua (precipitación) y la demanda de la vegetación (evaportranspiración) debe dejar el mejor saldo. En este balance, el suelo juega un importante rol mediador, porque posee una limitada capacidad de retener agua y la que almacena es cedida gradualmente a las plantas. Su efecto es, por consiguiente,

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amortiguar las abruptas transiciones de humedad de los periodos de lluvia y sequía . Suelo, plantas y atmósfera forman así un sistema integrado y unitario que el agrónomo (―Hombre de Campo‖) debe comprender si pretende derivar de él un sostenido beneficio.

EL FACTOR CLIMA Conceptos Fundamentales en relación con la Atmósfera y el Clima

1.1

Conceptos básicos para el estudio de la Atmósfera

A) METEOROLOGÍA: Es la ciencia que estudia las propiedades de la atmósfera y los fenómeno físico y dinámicos que en ella tienen lugar. B) CLIMATOLOGÍA: Es la ciencia que se ocupa del estudio de los climas: Clasificación, Distribución y Variaciones etc. C) METEOROLOGÍA VS CLIMATOLOGÍA: Meteorología recurre a observaciones aisladas prefijas de un mes, un trimestre, un año, etc. La climatología se basa en observaciones efectuadas regularmente durante un periodo de varios años. D) TIEMPO: Es el estado momentáneo de la atmósfera ( es la suma total de la propiedades físicas de la atmósfera en un periodo cronológico corto) E) CLIMA: Estado medio de la atmósfera en un lugar determinado, conociendose después de una larga serie de observaciones (como mínimo 10 años) F) TIEMPO VS CLIMA: El tiempo varia de un momento a otro, y el clima varia de un lugar a otro. ELEMENTOS DEL TIEMPO: Son los diversos fenómeno meteorológicos que integrados constituyen y caracteriza el estado del tiempo ellos son: A) RADIACIÓN SOLAR B) TEMPERATURA C) PRESIÓN ATMOSFÉRICA D) EVAPORACIÓN E) PRECIPITACIÓN F) HUMEDAD ATMOSFÉRICA G) NUBOSIDAD H) VIENTO I) FENÓMENOS DIVERSOS: Eléctricos, Ópticos, Acústicos, etc. ELEMENTOS DEL CLIMA: Los mismos que los del Tiempo, solo que para calcular su valores, se requiere el estudio de observaciones regulares efectuadas durante varios años. FACTORES DEL CLIMA: Son aquellos que hacen variar de un lugar a otro y de una estación a otra, a los elementos del clima: A) LATITUD 6

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B) LONGITUD C) RELIEVE D) DISTRIBUCIÓN DE TIERRAS Y AGUAS E) CORRIENTES MARINAS F) CIRCULACIÓN GENERAL DE LA ATMÓSFERA * (Los factores al actuar en diferentes intensidades y combinaciones sobre los elementos, originan los distintos tipos de clima)

COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA El aire está compuesto de una mezcla de nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono además de vestigios de otros gases. GAS

SÍMBOLO

VOLUMEN PORCENTAJ E

PAPEL

NITRÓGENO

N2

78.08

Reciclado mediante las actividades humanas y por la acción de los microorganismos sobre los desperdicios animales.

OXÍGENO

O2

20.94

Reciclado principalmente por medio de la respiración de animales y plantas mediante la acción de la fotosíntesis.

CO2

0.03

Reciclado mediante la respiración y la fotosíntesis en la dirección opuesta al oxígeno; también es un producto de la combustión de los combustibles fósiles.

ARGÓN

Ar

0.093

NEÓN

Ne

0.0018

HELIO

He

0.0005

KRIPTÓN

Kr

trazas

XENON

Xe

trazas

OZONO

O3

0.00006

Producto de la escisión de la molécula de oxígeno en átomos individuales por la acción de la radiación solar, y que se une a moléculas intactas.

HIDROGENO

H2

0.00005

Sin Importancia

DIÓXIDO DE CARBONO

Inertes y carentes de Importancia

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FACTORES PRINCIPALES DE LA ATMÓSFERA QUE INTERESAN CON FINES AGRONÓMICOS .

3.1 Radiación solar A) RADIACIÓN SOLAR : Son las Radiaciones Luminosas y Caloríficas procedentes del Sol; Las Radiaciones Solares que llegan a la Tierra son absorbidas por la atmósfera y el suelo, y una parte considerable de ellas se reflejan y pierden en el espacio. *Las radiaciones solares son la principal fuente de energía y luz en el mundo: -El 42% de las Radiaciones Solares se reflejan y vuelven al espacio -El 15% de las Radiaciones Solares son absorbidos por la atmósfera -El 43% de las Radiaciones Solares son absorbidos por la superficie terrestre La unidad de calor con que se mide la radiación se denomina caloría-gramo, la cual se define como la cantidad de calor que se requiera agregar a 1cm3 de agua ( 1 gramo de agua) para aumentar su temperatura en 1 C, el agua se considera como sustancia patrón y se expresa en calorías-gramo 1 C. A.1) CONSTANTE SOLAR- Número de calorías-gramo por minuto que recibe la tierra en su conjunto por centímetro cuadrado de su superficie (X=1.94) y varia según la mayor o menor actividad solar. A.2) ALBEDO- Es la fracción de la radiación solar que se refleja por la Tierra y se ha estimado como valor promedio de 0.34 a 0.45 (entre un tercio y casi la mitad de la radiación incidente) en la Luna, el porcentaje de la luz reflejada varia entre 7 y 10%. El número de calorías-gramo que se reciben diariamente en la Tierra/cm2 varia entre o y 1.150 según la latitud y época del año.

3.2 Temperatura A) LA TEMPERATURA : Es el grado sensible de calor de un cuerpo o una substancia. * La unidad de calor es la caloría-gramo/ C * Siendo la temperatura del aire el objetivo a medir (para el caso concreto de climatología), es necesario el empleo y uso de Termómetros ( Termo= temperatura Metros= Medición) * En 1742 el alemán Celsius, considerando que se pueden establecer de manera muy definida como puntos de referencia dos temperaturas fijas que ofrece la naturaleza: una, la del Hielo que se esta fundiendo y otra, la del vapor de agua destilada, cuando la ebullición se realiza al nivel del mar, dividio este intervalo en 100 partes iguales y llamo 0 al punto de fusión del Hielo y 100 al de ebullición del agua, en la escala Centígrada.

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B) PRINCIPALES ESCALAS TERMOMÉTRICAS MAS EMPLEADAS ( A 1 atmósfera de presión= Al nivel del mar) Símbolo

B.1) CELSIUS O CENTÍGRADO B.2) FAHRENHEIT B.3) REAUMUR B.4) KELVIN

Punto congelamiento agua 0

ºC

ºF ºR ºK(Cero Absoluto) 273.2 ºC *Cero Absoluto= Es la temperatura en la cual todo su calor.

de Punto de ebullición del del agua

32 0 73.2 K=100 ºC 273.2

100 212 80 (R=100 ºC)

cesa el movimiento molecular, y los cuerpos ha perdido

C) FORMULAS DE CONVERSIÓN DE LAS ESCALAS TERMOMÉTRICAS C.1)

ºC = (ºF - 32) 5/9

C.2)

ºF = (9/5 ºC) + 32 = 1.8ºC+32

C.3)

ºK = ºC + 273.2

Y

ºC = ºK - 273.2

D) UTILIZACIÓN DE LA TEMPERATURA EN LA AGRICULTURA D.1

GENERALIDADES

Todos los procesos fisiológicos y funciones de las plantas se llevan a cabo dentro de ciertos límites de temperatura relativamente estrechos. En general, la vida activa de las plantas superiores se localiza entre 0 y 50 C, aun cuando estos límites verían mucho de una especie a otra. Los procesos fisiológicos que se efectúan dentro de una planta, tales como la fotosíntesis, la respiración y el crecimiento responden con frecuencia en forma diferente a la temperatura, así es que la temperatura, óptima para cada función, si no son limitantes otros factores, puede ser muy diferente. Toda la planta para completar su ciclo vegetativo debe acumular cierto número de grados de temperatura, por lo que se han ideado varios métodos para llevar el control de la acumulación progresiva de grados a partir de la fase inicial. El método más sencillo es el de Suma de Temperaturas medias diarias, propuesto por Reamur, y consiste en sumar las temperaturas medias diarias ( C) ya sea entre dos fases o durante todo el ciclo; sin embargo este método no ha dado los resultados esperados debido posiblemente a que los demás factores que intervienen en el desarrollo vegetal constituyen una variable no considerada en este método. Las Temperaturas bajo 0 C no se consideran en el mismo. Otro método es el llamado ―Crecimiento grados días‖ cuyo procedimiento se basa en que toda la planta comienza a crecer por encima de una temperatura mínima llamada punto crítico (PC), Los grados de temperatura que diariamente se registran por encima del punto crítico se irán acumulando hasta alcanzar, al completarse el ciclo vegetativo, una temperatura constante. Por ejemplo, algunas variedades de maíz tienen una temperatura constante de 2 500 C, desde la germinación hasta la madurez, los cuales se cubrirán en diferente cantidad de tiempo dependiendo de los diferentes climas. Fuera de ciertos límites de temperatura la planta ya no trabaja normalmente y se puede llegar al extremo de que la planta muera. Los vegetales carecen de temperatura alta del cuerpo, lo que es 9

característico de los animales superiores, y la temperatura de la mayoría de las plantas sigue muy de cerca a la del ambiente: ellas absorben el calor o lo pierden conforme el ambiente se hace más calido o más frío con ligeras variaciones debidas a la transpiración y otras causas. Es conveniente conocer, además de los valores medios de temperatura de una zona agrícola, las temperaturas máximas y mínimas, las oscilaciones diurnas y anuales, etcétera, las cuales actúan marcadamente sobre las plantas, constituyendo factores limitantes de la extensión geográfica de los cultivos. Las experiencias demuestran que las pérdidas de cosecha bajas, son considerables. Existen en la vida de las plantas periodos afectadas por esas temperaturas. Así vemos cómo las altas evaporaciones de la humedad del suelo y hacen transpirar provocándoles una deshidratación, marchitez o muerte.

a cauda de temperaturas altas o críticos en que sensiblemente son temperaturas provocan grandes abundantemente a las plantas,

Las bajas temperaturas son perjudiciales a los cultivos, sobre todo cuando sus valores son iguales o inferiores a ºC, denominandose entonces ―helada‖. Según la fecha en que se presentan las heladas pueden ser de tres tipos: a) Invernales. Que producen poco daño a las plantas, pues éstas se encuentran en estado de reposo. b) Otoñales. Las cuales afectan a algunos cultivos, principalmente a los que se encuentran ―tiernos‖ en ese tiempo. c) Primaverales. Las cuales son las MAS DAÑINAS, que afectan a las plantas durante su periodo de plena actividad. Para cultivos perennes o arbustivos son muy peligrosas las heladas de primavera u otoño porque sus efectos pueden afectar varias cosechas sucesivas. El daño por helada en plantas consiste en lo siguiente: Entre las células del vegetal existe agua casi pura, pero dentro de las células, en el protoplasma, ela gua posee solutos por lo que se congela a temperaturas inferiores a 0 C. Cuando la temperatura baja a 0 C se forman cristales de hielo del agua existente entre las células. EL protoplasma de las células expuestas a temperaturas heladas está sujeto a varios tipos de daños, entre los que están la gradual deshidratación del protoplasma, reduciendo el volumen de la célula y aumentando la concentración de sales en el líquido que permanece en al célula, para evitar la congelación de los líquidos protoplásmicos; sin embargo, la célula puede no enfermarse y volver a su condición y forma originales, pero al derretirse el hielo ocasionando la difusión del agua, el protoplasma se rehidrata rápidamente y se puede ocasionar la ruptura de ectoplasma y de la membrana celular, o por otra parte, la concentración de sales en el protoplasma pudo llegar a ser tan alta que tuvo efectos tóxicos. La planta es dañada también cuando atraviesa un periodo más o menos largo con una temperatura de unos 4 C, pues disminuye grandemente su absorción de agua del suelo y sigue transpirando, por lo que puede llegar a morir por deshidratación si el periodo bajo esta temperatura es largo.

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D.2 UNIDADES CALOR Y HORAS FRÍO Entre los métodos existentes para calcular las unidades calor y horas frío, los más usados por la facilidad de cálculo y por el grado de precisión son: A) UNIDADES CALOR PARA GERMINACIÓN: Se asume que una ―unidad de calor‖ ( en grados día), es constante para este estado de desarrollo particular y se puede calcular multiplicando la diferencia entre temperatura media menos punto crítico por el periodo de emergencia (D) en días, o sea: U c G = ( T - PC) D Este concepto de unidades de calor para germinación se puede aplicar bao condiciones naturales, aunque el cálculo depende de la profundidad a la que se toma la temperatura del suelo y de las condiciones prevalecientes de humedad.

B) UNIDADES CALOR DE EMERGENCIA A MADUREZ: Después de la germinación y e forma gradual, la temperatura del aire se vuelve de gran importancia para las etapas vegetativas y generativa. Es muy importante tener en consideración que el punto crítico es variable para diferentes cultivos, generalmente es una temperatura cercana a 6 C o 7 C, a partir de la cual entra en actividad (crecimiento) la planta, por lo que en primer lugar debe determinarse ese PC para el cultivo de interés y posteriormente correlacionar las unidades calor con cada etapa del cultivo, con la formación de nudos, etcétera. Las unidades calor se han usado también en la predicción de épocas de cosecha. En las zonas templadas, la intensidad de luz es frecuentemente el principal factor limitante para el crecimiento. En tal caso, una evaluación basada en la radiación total, puede resultar mejor que las unidades de calor. El método residual es el que más se ha utilizado para la estimación de unidades calor y consiste en: Uc = (TM - PC) Donde: Uc = Unidades calor para un día (grados calor día) TM = Temperatura media = ( T máx T mín)

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del del

la

ESTE MODELO demuestra como una planta usa agua y nutrientes suelo y oxígeno aire para producir carbohidratos (S), grasas (F) y proteínas (P). A medida que la planta acumule más productos de fotosíntesis, mayores serán los rendimientos de alimentos o fibras.

El a la

ser humano ayuda naturaleza de tres formas: (1) contribuye con más nitrógeno, fósforo, potasio y otros nutrientes y enmiendas necesarios para asegurar un adecuado suplemento para una producción óptima; (2) controla el agua mediante riego y/o drenaje o con prácticas de manejo de suelo que mejoran el uso del agua; (3) promueve el uso de buenas prácticas de labranza del suelo y manejo del cultivo que busquen entregar a la planta el mejor ambiente posible de crecimiento.

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Utilidad para el manejo del suelo y la adición de nutrientes CATIONES son los nutrientes, iones y moléculas cargados positivamente. Los principales cationes en el suelo son: calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K), sodio (Na), hidrógeno (H) y amonio (NH4). LAS PARTICULAS DE ARCILLA son los constituyentes del suelo cargados negativamente. Estas partículas cargadas negativamente (arcillas), retienen y liberan nutrientes cargados positivamente (cationes). Las partículas de materia orgánica también están cargadas negativamente y también atraen cationes. Las partículas de arena son inertes (sin carga) y no reaccionan. LA CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO (CIC) es la capacidad que tiene el suelo de retener e intercambiar cationes. La fuerza de la carga positiva varía dependiendo del catión, permitiendo que un catión reemplace a otro en una partícula de suelo cargada negativamente.

ALGUNAS APLICACIONES PRATICAS

 

Suelos con CIC de 11 a 50 Alto contenido de arcilla Requieren más cal para corregir acidez

 



Mayor capacidad de retener nutrientes





Conducta física asociada a contenidos  altos de arcilla Alta capacidad de retener agua 



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Suelos con CIC de 1 a 10 Alto contenido de arena Mayor probabilidad de pérdidas de nitrógeno y potasio por lixiviación Conducta física asociada a contenidos altos de arena. Requieren menos cal para corregir acidez Baja capacidad de retener agua

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Textura del suelo Arena Franca Franco Arenoso Franco Limoso Franco Arcillo Limoso Franco Arcilloso Arcilloso

Porcentaje de arcilla 5% 10% 20% 30% 35% 45%

PARA ENTENDER EL COMPORTAMIENTO DE LOS NUTRIENTES en el suelo, se debe primero entender el papel que juegan las partículas de arcilla y materia orgánica en este proceso. Todos los suelos agrícolas contienen algo de arcilla y materia orgánica. El contenido de arcilla de las principales clases texturales de suelo se presenta en esta página. EL DIAGRAMA PRESENTADO A CONTINUACION EXPLICA LOS SIGUIENTES ASEPCTOS: (1) Como los cationes son retenidos por las arcillas y la materia orgánica para resistir la lixiviación. (2) Como el calcio de la cal agrícola añadida se adhiere a las arcillas y materia orgánica reemplazando al hidrógeno (H) y al aluminio (Al) en suelos ácidos. (3) Como funciona la capacidad de intercambio catiónico del suelo para intercambiar cationes de y hacia las arcillas, materia orgánica y agua del suelo para proveer de nutrientes a las raíces en crecimiento. (4) Como son repelidos los aniones.

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Cuando se aplica para lograr un pH óptimo, la cal hace mucho más que solamente elevar el pH del suelo... • • • • • • •

LA CAL reduce la toxicidad de aluminio y otros metales. LA CAL mejora las condiciones físicas del suelo. LA CAL estimula la actividad microbiana en el suelo. LA CAL incrementa la CIC en suelos de carga variable. LA CAL incrementa la disponibilidad de varios nutrientes. LA CAL proporciona calcio y magnesio para las plantas. LA CAL mejora la fijación simbiótica de nitrógeno por parte de las leguminosas.

Sin embargo, en suelos tropicales con alto contenido de óxidos de hierro y aluminio, el ―sobre encalar‖ el suelo buscando llegar a valores de pH mayores que 6.0 puede reducir drásticamente la producción, causar deterioro estructural del suelo, reducir la disponibilidad de P e inducir deficiencias de zinc, boro y manganeso. En suelos dominados por arcillas de tipo 2:1, prevalentes en las zonas templadas del mundo, la producción de los cultivos puede incrementarse significativamente cuando se encala el suelo para obtener un pH cercano a la neutralidad. En el ejemplo de la figura adjunta, la cal produjo un incremento de 2 t/ha en el rendimiento de maíz, en años secos y un incremento de 0.8 t/ha en años húmedos. En todos los casos, el maíz fue adecuadamente fertilizado. La cal y el fertilizante interaccionan efectivamente para obtener altos rendimientos de excelente rentabilidad. En suelos tropicales ácidos, de bajo contenido nutricional, el utilizar cantidades de cal mayores a las necesarias para neutralizar el aluminio intercambiable o para eliminar la toxicidad de manganeso puede reducir el rendimiento como se observa en el ejemplo de maíz cultivado en un Ultisol en Hawai presentado en la Figura adjunta.

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La Agronomía es el mejor representante diplomático del mundo. ¿Por qué? Porque la práctica de una buena Ciencia Agronómica permite producir un adecuado abastecimiento de alimento, incluyendo las proteínas, que son vitales para la salud humana y animal. Asumiendo un consumo promedio de 40 gramos de proteína por persona y por día, el consumo anual de proteínas de la población mundial seria de aproximadamente 80 millones de toneladas. Esta proteína llega a la mesa de los consumidores en las plantas directamente, o por medio de los animales, aves o pescado que han consumido plantas que contienen proteína. Las cifras son claras. Vivimos en un mundo ávido por proteína. La clave para la producción de proteínas es la fertilización con N. El nitrógeno incrementa directamente el contenido de proteína en las plantas. Dosis adecuada potasio y fósforo mejoran la capacidad de la planta para utilizar dosis altas de N, para de esta forma acumular más proteína y mejorar la calidad del producto. LA FERTILIZACION CON N INCREMENTA EL CONTENIDO DE PROTEINAS Efecto en pasto Guinea, interactuando con K (2 años de producción) N-K2O

Materia seca

Proteína cruda

Kg/ha 0-0 0-291 362-0 770-0 753-750

T/ha 10.8 11.2 14.6 16.1 34.1

% 9.57 9.34 12.07 15.50 10.37

Proteína cruda T/ha 1.0 1.0 1.8 2.5 3.5

Nitrógeno Kg/ha 0 90 180

Rendimiento T/ha 7.3 10.0 11.5

Proteínas % 8.0 8.5 9.5

Proteína T/ha 0.6 0.8 1.1

Nitrógeno Kg/ha 0 34 67 100

Rendimiento de grano T/ha 2.4 2.9 3.0 3.3

En Maíz

En Trigo Proteína en el grano % 11.1 12.6 13.6 14.0

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LO MEJOR DESPUES DE LA LLUVIA... así es como se ha descrito al fertilizante. ¿Merece realmente el elogio? Definitivamente si, debido a las siguientes razones:      

El fertilizante ayuda a producir más cosecha por mm de agua, como se observa en el gráfico anterior; El fertilizante promueve el crecimiento profundo de las raíces lo que permite aprovechar la humedad del subsuelo; Promueve un sistema radicular robusto y profundo que absorbe más nutrientes y agua; El fertilizante permite un abundante crecimiento vegetativo que cubre el suelo y evita la evaporación de agua; Una buena cobertura vegetativa reduce la escorrentía superficial y permite que el suelo absorba agua; El fertilizante ayuda a los cultivos a crecer rápidamente eliminando las malezas que compiten por humedad. LOS MAYORES INCREMENTOS EN RENDIMIENTO, ATRIBUIDOS AL FERTILIZANTE, OCURREN FRECUENTEMENTE EN AÑOS DONDE EXISTE ESTRES POR FALTA DE AGUA

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La mayoría de los suelos no tienen suficiente... LA MAYORIA DE LOS CULTIVOS tienen problemas para conseguir suficiente P La deficiencia de P podría ser más limitante para la producción de cultivos en el mundo que otras deficiencias, toxicidades y enfermedades. Un reciente resumen de información sobre el contenido de nutrientes en el suelo indica que muchas áreas del mundo tienen un porcentaje significativo de suelos con contenidos medianos a bajos en P. A continuación unos ejemplos.

País y región Canadá E.U.

México Venezuela

Colombia

Ecuador Brasil

% de suelos con contenido De P medio o bajo Ontario Saskatchewan Nebraska Pennsylvania Alabama Bajío Sur tropical Sabana Oriental Sabana central Sabana Occidental Sierra volcánica alta Sabana oriental Valle del Cauca Sierra volcánica alta Planicie costanera Cerrado

42 86 60 54 46 85 70 95 90 57 80 95 73 80 63 91

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EL CRECIMIENTO INICIAL DE LA PLANTA debe ser vigoroso y rápido para que la planta se establezca bien antes de que se inicien los rigores del verano... los períodos de sequía, presión de insectos, malezas, etc. El P es vital para el crecimiento inicial de la planta y el N influye favorablemente en la absorción de P. El P es más disponible para la planta cuando se aplica con N que cuando se lo aplica sin este nutriente. La influencia de es muy clara durante algunos casos, hasta proviene del fertilizante en el ciclo del cultivo.

N sobre la absorción de P el crecimiento inicial. En 65% del P en la planta fosfórico aplicado temprano

El amonio (NH+4) afecta significativamente la disponibilidad y absorción de P. El NH+4 en altas concentraciones reduce las reacciones de fijación de P. De igual manera, la absorción de NH+4 ayuda a mantener una condición ácida en la superficie de la raíz, mejorando de esta forma la absorción de P.

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El pH del suelo influencia enormemente la solubilidad de los diferentes compuestos de P en suelos dominados por arcillas de tipo 2:1. Estos suelos están presentes principalmente en regiones temperadas del mundo, pero también están presentes en áreas tropicales y subtropicales. Un adecuado programa de encalado es esencial para reducir la fijación de P en este tipo de suelos. El fósforo es más disponible entre pH 6 y pH 7 La solubilidad del P indica que tan disponible es este nutriente para las plantas, o que tan insoluble o fijado está en el suelo. La relación entre el tipo de arcille y el pH del suelo es importante, ya que permite diferenciar entre los mecanismos involucrados en la fijación de P en el suelo. Las arcillas de los suelos dominados por esmectitas (arcillas de tipo 2:1) no tienen una superficie reactiva y retienen cantidades modestas de P. En estos suelos el pH tiene una gran influencia en la disponibilidad del P. La reducción del pH del suelo (acidez) permite la descomposición de los minerales arcillosos y la consecuente liberación del Al+3 y Fe+3. El P aplicado se precipite entonces como fosfatos de Al o Fe, que son compuestos insolubles, haciendo que el P sea menos disponible. En este caso, las formas más solubles o disponibles de P están presentes en el rango de pH de 6.0 a 7.0, y un buen programa de encalado es esencial para reducir la fijación de P. El gráfico anterior ilustra el efecto del pH en la fijación de P, en los suelos dominados por arcillas de tipo 2:1 como la montmorillonita, vermiculita, illita, etc.

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El nitrógeno se mueve en el suelo libremente durante el ciclo de crecimiento del cultivo. El localizar el N en la zona radicular no es generalmente un factor crítico para que las raíces intercepten este nutriente en sistemas de labranza convencional. Sin embargo, se ha demostrado que la localización en banda mejora significativamente la eficiencia del N en sistemas de labranza reducida. La localización del N en banda reduce también la velocidad de la nitrificación.

Es necesario prestar mucha más atención a la localización del fósforo. La ilustración a la derecha demuestra que el movimiento del P en el suelo es muy limitado. El P se debe localizar donde las raíces lo puedan interceptar La aplicación de P en banda es la forma agronómica más eficiente de localizar este nutriente en suelos de baja fertilidad. El aplicar P conjuntamente con amonio (NH+4) en la banda mejora la absorción de P.

La localización del potasio es también crítica. El K se mueve más lentamente que el N en el suelo. La aplicación al voleo es generalmente la forma más efectiva, en ocasiones en combinación con la aplicación en banda. En sistemas de labranza cero o labranza reducida la aplicación en banda de K puede mejorar significativamente su disponibilidad, probablemente como consecuencia de los diferentes patrones radiculares de la planta. Se ha demostrado que es importante la aplicación de K en banda profunda, en el cultivo del algodón, para evitar la deficiencia de K en el subsuelo.

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Ayuda a los Cultivos a Resistir las Enfermedades Muchos trabajos de investigación han demostrado que el potasio juega un papel fundamental en la reducción de la incidencia, entre otras, de las siguientes enfermedades... Pitium y rizoctonia en maíz Fusarium y damping off en algodón Mildeu y mancha parda en la soya Piricularia y helmintosporium en arroz Marchitez por verticilium en algodón Roya y Helmintosporium en trigo Mancha negra del tubérculo y fusarium en papa Helmintosporium y esclerotinia en pastos En 1953, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA), en su libro anual de agricultura, presentó un segmento exclusivo sobre de enfermedades de las plantas. Una parte de este segmento dice: ―Se ha reducido más la incidencia de enfermedades que afectan las plantas con el uso de potasio que con cualquier otra substancia‖. Cuando el K ayuda a la planta a resistir el ataque de las enfermedades, no lo hace como un agente directo de control. La resistencia se produce porque el K fortalece los mecanismos naturales de resistencia de la planta. El K refuerza la epidermis de la célula permitiendo de esta manera tallos fuertes que resisten el ataque de patógenos y plagas... cutículas más gruesas en los cereales que protegen contra el ataque de hongos y otras infecciones.., células fuertes, menos susceptibles a invasiones de ciertas enfermedades después de lluvias abundantes. En la soya, el K ayuda a reducir la cantidad de semilla chupada, descolorida y con daños por ataque de hongos como se ilustra en el cuadro que se presenta a continuación. El uso de potasio fortalece las plantas y contrarresta las enfermedades

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¿CUALES SON LAS RAZONES DE ESTE COMPORTAMIENTO? EL N SE CONVIERTE en los bloques estructurales de crecimiento de la planta denominados aminoácidos. ESTOS BLOQUES DE CRECIMIENTO producen protoplasma que promueve células fuertes en la planta. ESTAS CELUL.AS FORMAN una planta vigorosa, con un sistema radicular fuerte, que explora el suelo por OTROS nutrientes satisfaciendo las necesidades nutricionales promovidas por la adición de N en un cultivo de alto rendimiento.

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LA MADUREZ DE LA PLANTA REPRESENTA RENTABILIDAD La madurez, al Igual que la rentabilidad, es un balance.., un balance de nutrientes. La planta crece y se reproduce... para producir semilla. Por esta razón, cuando las plantas dejan de recibir un nutriente esencial detienen su crecimiento, la madurez se retrasa y a menudo se reduce el rendimiento. La fertilización adecuada... BALANCEADA... acelera la madurez y asegura los mejores rendimientos y rentabilidad.

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INTRODUCCION EL SUELO ES EL MEDIO en el cual las plantas crecen para alimentar y vestir al mundo. El entender la fertilidad del suelo es entender una necesidad básica de la producción de cultivos.  

¿Cómo puede un agricultor producir cultivos en forma eficiente y competitiva sin suelos fértiles? ¿Cómo puede un extensionista proveer información que ayude al agricultor sin entender los conceptos básicos de la fertilidad del suelo?

La fertilidad es vital para que un suelo sea productivo. Al mismo tiempo, un suelo fértil no es necesariamente un suelo productivo. Factores como mal drenaje, insectos, sequía, etc. Pueden limitar la producción, aún cuando la fertilidad del suelo sea adecuada. Para entender completamente la fertilidad del suelo se deben conocer estos otros factores que mantienen o limitan la productividad. Para entender como funciona la productividad del suelo se deben reconocer las relaciones existentes entre el suelo y la planta. Ciertos factores externos controlan el crecimiento de la planta: aire, calor (temperatura), luz, nutrientes y agua. Con excepción de la luz, la planta depende del suelo (al menos parcialmente) para obtener estos factores. Cada uno afecta directamente el crecimiento de la planta y cada uno está relacionado con los otros. Debido a que el agua y el aire ocupan el espacio de los poros en el suelo, los factores que afectan las relaciones del agua necesariamente influencian el aire del suelo. Al mismo tiempo los cambios de humedad afectan la temperatura del suelo. La disponibilidad de nutrientes está influenciada por el balance entre el agua y el suelo así como por la temperatura. El crecimiento radicular también esta influenciado por la temperatura así como por el agua y el aire disponibles en el suelo. La fertilidad del suelo en la agricultura moderna es parte de un sistema dinámico. Los nutrientes son continuamente exportados en los productos vegetales y animales que salen de la finca. Desafortunadamente, algunos nutrientes pueden también perderse por lixiviación y erosión. Otros nutrientes como el fósforo (P) y el potasio (K), pueden ser retenidos por ciertas arcillas en el suelo. La materia orgánica y los organismos del suelo inmovilizan y luego liberan nutrientes todo el tiempo. Si la agricultura de producción fuese un sistema cerrado, el balance nutricional sería relativamente estable. Sin embargo, el balance no es estable y esta es la razón por la cual es esencial entender los principios de la fertilidad del suelo para lograr una producción eficiente de cultivos y protección ambiental.  

En las siguientes secciones de este capítulo se discuten los factores que influencian el crecimiento de la planta. También se presenta y categorizan los nutrientes esenciales para la planta. Los siguientes capítulos de este manual discuten características y comportamientos de los nutrientes esenciales para la planta... incluyendo las cantidades removidas por los cultivos, el papel que cada uno juega en el crecimiento de las plantas, síntomas de deficiencia, relaciones en el suelo, contenido en los fertilizantes e impacto en el ambiente.

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NUTRIENTES ESENCIALES PARA LA PLANTA Se conoce que 16 elementos químicos son esenciales para el crecimiento de la planta. Estos elementos están divididos en dos grandes grupos: minerales y no minerales. Los nutrientes no minerales son carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Estos nutrientes se encuentran en el agua y en la atmósfera y son usados en la fotosíntesis de la siguiente manera: 6CO2 + Dióxido De carbono

12H20 Luz  602 + Agua Oxígeno

6(CH20) + Carbohidratos

6H20 Agua

Los productos de la fotosíntesis son los responsables del incremento en el crecimiento de la planta. Cantidades insuficientes de dióxido de carbono, agua o luz reducen el crecimiento. Sin embargo, la cantidad de agua usada en la fotosíntesis es tan pequeña que las plantas mostrarían síntomas de estrés de humedad antes que el agua sea lo suficientemente baja para afectar a la fotosíntesis. (ver concepto de producción 1-1) Los 13 nutrientes minerales... aquellos provenientes del suelo están divididos en tres grupos: primarios, secundarios y micronutrientes:

Nutrientes Primarios

Micronutriente Nutrientes s Secundarios

Nitrógeno (N) Fósforo (P) Potasio (K)

Boro (B) Cloro (Cl) Cobre (Cu)

Calcio (Ca) Magnesio (Mg) Azufre (s) Hierro (Fe) Manganeso (Mn) Molibdeno (Mo) Zinc (Zn)

Generalmente los nutrientes primarios son los primeros en ser deficientes en el suelo, debido a que las plantas usan cantidades relativamente altas de estos nutrientes. Los nutrientes secundarios y los micronutrientes son en general menos deficientes en el suelo y las plantas los utilizan en pequeñas cantidades. Sin embargo éstos son tan importantes como os nutrientes primarios y la planta debe tenerlos a su alcance cuando los necesita.

TEXTURA Y ESTRUCTURA DEL SUELO La textura del suelo indica la cantidad de partículas individuales de arena, limo y arcilla presentes en el suelo. Cuando más pequeña es la partícula más se acera a la arcilla; cuando más grande es la partícula más se acera a arena, de esta manera:   

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Cuando están presentes pequeñas cantidades de limo y arcilla el suelo es ―franco arenoso‖ o ―arena franca‖. Los suelos compuestos principalmente por arcilla se denominan ―Arcillosos‖. Cuando la arena, limo y arcilla están presentes en cantidades iguales, el suelo se denomina ―franco‖.

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Las 12 clases texturales del suelo se presentan en la Figura 1-1

Figura 1-1 (Triángulo que identifica la clase textural del suelo de acuerdo al contenido de arena, limo y arcilla)

La textura y estructura del suelo influyen en la cantidad de agua y aire que la planta puede retener. El tamaño de las partículas es importante debido a que:  

Las pequeñas partículas de arcilla se encuentran más íntimamente unidas entre si que las partículas más grandes de arena. Esto significa poros más pequeños para retener agua y aire Las partículas más pequeñas poseen un área superficial mayor que las partículas más grandes. Por ejemplo, la partícula más grande de arcilla tiene aproximadamente 25 veces más área superficial que la partícula más pequeña de arena. A medida que el área superficial se incrementa, también la cantidad de agua absorbida (retenida).

Las arenas entonces, retienen pequeñas cantidades de agua debido a que sus poros de tamaño grande permiten que el agua drene libremente del suelo. Las arcillas absorben una cantidad relativamente alta de agua y sus poros pequeños retienen el agua contra las fuerzas gravitacionales. A pesar de que los suelos arcillosos poseen mayor capacidad de retención de agua que los suelos arenosos, no toda la humedad es disponible para las plantas. Los suelos arcillosos (y aquellos ricos en materia orgánica) retienen agua con más fuerza que los suelos arenosos, pero la mayor parte de esa agua no es disponible para la planta.

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El término capacidad de campo define la cantidad de agua que permanece en el suelo después que se ha detenido el flujo gravitacional. Esta condición se expresa como porcentaje del peso. La cantidad de agua presente en el suelo después de que las plantas llegan a marchitez permanentemente se denomina punto de marchitez permanente. En este punto todavía existe agua en el suelo, pero se encuentra retenida tan fuertemente que las plantas no la pueden utilizar. El agua disponible para la planta es aquella que se encuentra entre la capacidad de campo y el punto de marchitez permanente. El diagrama que se presenta a continuación muestra como varía la disponibilidad del agua con la textura del suelo. Los suelos arenosos no pueden almacenar la cantidad de agua que almacenan los suelos arcillosos. Sin embargo, un alto porcentaje del agua presente en suelos arenosos es disponible. Concluyendo, no existe una relación muy constante entre la textura del suelo y el agua disponible, como se demuestra en la figura 1-2 Los suelos de textura fina (arcillosos) se compactan fácilmente. Esto reduce el espacio poroso, lo cual limita el movimiento de agua y de aire en el suelo, dificultando el ingreso del agua de lluvia en el suelo y facilitando la escorrentía superficial. Esta condición puede causar estrés de humedad aun cuando exista una alta cantidad de lluvia. Las arcillas son pegajosas cuando están húmedas y forman terrones duros cuando están secos. Por esta razón, es extremadamente importante el mantener un contenido apropiado de humedad cuando se realizan labores de labranza en suelos arcillosos. Los suelos arenosos son por naturaleza secos debido a que retienen poca cantidad de agua.

Figura 1-2 Relación entre la textura del suelo y la disponibilidad de agua.

Estos suelos son sueltos, con menor posibilidad de compactarse y son fáciles de trabajar. Sin embargo, los suelos que contienen un alto porcentaje de arena muy fina se pueden también compactar fácilmente. Los suelos con alto contenido de limo son a menudo los más difíciles de todos, en términos de estructura. Las partículas se juntan estrechamente y se compactan muy fácilmente. El buen manejo ayuda a mantener o desarrollar una buena estructura en el suelo. La estructura del suelo no es más que la agregación de las partículas individuales (arena, limo y arcilla) en gránulos de mayor tamaño, que permiten el flujo libre de aire y agua. El tamaño y la forma de los gránulos determinan la calidad de la estructura. La mejor estructura es la de tipo bloque y la granular. La estructura del suelo tiene una influencia marcada en el crecimiento de las raíces y de la parte aérea de la planta. A medida que el suelo se compacta, la proporción de espacios porosos grandes 30

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disminuye, el crecimiento radicular se detiene y la producción se reduce. producción agrícola tiene las siguientes características.    

Un suelo ideal para la

Textura media y buen contenido de materia orgánica que permitan el movimiento de agua y aire. Suficiente cantidad de arcilla para retener la humedad del suelo. Subsuelo profundo y permeable con niveles adecuados de fertilidad. Un ambiente que promueva el crecimiento profundo de las raíces en búsqueda de humedad y nutrientes.

COLOIDES DEL SUELO Y RETENCION DE IONES Los suelos se forman mediante los cambios producidos por el efecto de la temperatura y humedad en las rocas (procesos de meteorización). Algunos minerales y la materia orgánica se descomponen hasta llegar a formar partículas extremadamente pequeñas. Las reacciones químicas que ocurren a continuación reducen el tamaño de estas partículas hasta que no se pueden ver a simple vista. Las partículas más pequeñas se llaman coloides. Estudios científicos han determinado que los coloides arcillosos son cristales que se agrupan en forma de placas. En la mayoría de los suelos los coloides de minerales arcillosos son más numerosos que los coloides orgánicos. Los coloides son los responsables de la reactividad química del suelo. El tipo de material parental (roca madre) y el grado de meteorización determinan el tipo de arcilla presente en el suelo. Unas arcillas son más reactivas que otras y esta característica depende del material parental y de los procesos de meteorización. Cada coloide (arcilloso u orgánico) tiene carga negativa (-) que se desarrolla durante los procesos de formación. Esto significa que los coloides pueden atraer y retener partículas cargadas positivamente (+), de igual forma como los polos opuestos de un imán se atraen entre si. Los coloides repelen a otras partículas cargadas negativamente, como también lo hacen los polos iguales de un imán. Un elemento químico que posee cargas eléctricas se denomina ion. El potasio, sodio (Na), hidrogeno (H), Ca y Mg tienen carga positiva y se denominan cationes. Se pueden representar en forma iónica como se demuestra en la tabla 1-1. Nótese que algunos cationes poseen más de una carga positiva. Tabla 1-1 Cationes comunes en el suelo, símbolos químicos y forma iónica.

Catión Potasio Sodio Hidrógeno Calcio Magnesio

Símbolo químico K Na H Ca Mg

Forma iónica K+ Na+ H+ Ca++ Mg++

Los iones con carga negativa, como el nitrato y el sulfato, se denominan aniones. La tabla 1-2 muestra los aniones más comunes. Los coloides cargados negativamente atraen cationes y los retienen como un imán retiene pequeños pedazos de metal. Esta característica explica porque el nitrato (NO-3) se lixivia más fácilmente del suelo que el amonio (NH+4). El N0-3 tiene una carga negativa, igual que los coloides del suelo. Por esta razón el N0-3 no es retenido en el suelo y se mantiene como un ión libre que puede ser

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lixiviado a través del perfil en algunos suelos y bajo ciertas condiciones de humedad. El concepto se demuestra en la figura 1-3

Figura 1-3 Los cationes son atraídos por las arcillas y la materia orgánica del suelo; Los aniones en cambio son repelidos. Tabla 1-2 Aniones comunes en el suelo, símbolos químicos y formas iónicas

Anión Cloruro Nitrato Sulfato Fosfato

Símbolo químico Cl N S P

Forma ClNO3SO4= H2PO4-

CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO (Ver el concepto de producción 1-2 y 1-3) Los cationes retenidos por el suelo pueden ser reemplazados por otros cationes. Esto significa que son intercambiables. Por ejemplo, el Ca++ puede ser intercambiado por H+ y/o K+ y viceversa. El número total de cationes intercambiables que un suelo puede retener (la cantidad permitida por su carga negativa) se denomina capacidad de intercambio catiónico o CIC. Mientras mayor sea la CIC más cationes puede retener el suelo. Los suelos difieren en su capacidad de retener cationes intercambiables. La CIC depende de la cantidad y tipo de arcillas y del contenido de materia orgánica presentes en el suelo. Un suelo que tiene alto contenido de arcillas puede retener más cationes intercambiables que un suelo con bajo contenido de arcillas. La CIC se incrementa también a medida que la materia orgánica se incrementa. La CIC de un suelo se expresa en términos de miliequivalentes por 100 gramos de suelo y se escribe meq/100 g. Los minerales arcillosos tienen una CIC que generalmente varía entre 10 y 150 meq/100 g. La materia orgánica tiene valores que van de 200 a 400 meq/100 g. En consecuencia, el tipo y la cantidad de arcillas y materia orgánica influencian apreciablemente la CIC de los suelos.

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Los valores de CIC son bajos en los lugares donde los suelos son muy meteorizados y tienen contenidos también bajos de materia orgánica. En los sitios donde el suelo es menos meteorizado, con niveles de materia orgánica a menudo altos, los valores de CIC pueden ser notablemente altos. Los suelos arcillosos con una alta CIC pueden retener una gran cantidad de cationes y prevenir la pérdida potencial por lixiviación (percolación). Los suelos arenosos, con baja CIC retienen cantidades más pequeñas de cationes. Esto hace que la época y las dosis de aplicación sean importantes consideraciones al planificar un programa de fertilización. Por ejemplo, no es muy aconsejable aplicar K en suelos muy arenosos en medio de la estación lluviosa cuando las precipitaciones pueden ser altas e intensas. Las aplicaciones de K se deben fraccionar (dividir) para prevenir pérdidas de lixiviación y erosión, especialmente en los trópicos húmedos. También es importante el fraccionar las aplicaciones de N para poder reducir notablemente las pérdidas por lixiviación y al mismo tiempo entregar este nutriente a las plantas en las épocas de mayor demanda. Esta práctica debe ser común en suelos arenosos así como en suelos de textura más fina. El porcentaje de saturación de bases... es el porcentaje de la CIC que está ocupado por los cationes principales... Este parámetro se utilizó en el pasado para desarrollar programas de fertilización con la idea de que ciertas ―relaciones‖ o balances son necesarios para asegurar la absorción adecuada de nutrientes por los cultivos para obtener rendimientos óptimos. Sin embargo, investigación científica ha demostrado que las relaciones entre cationes tienen poca utilidad en la gran mayoría de los suelos agrícolas. En condiciones de campo, las relaciones entre nutrientes pueden variar ampliamente sin efectos negativos, si los nutrientes están presentes individualmente en el suelo a niveles suficientes para soportar un crecimiento óptimo de la planta.

RETENCION DE ANIONES EN EL SUELO No existe un mecanismo exacto de retención de aniones en el suelo. Por ejemplo, el nitrato (NO3-) es completamente móvil y se desplaza libremente en el agua del suelo. Cuando llueve abundantemente se mueve hacia abajo en el perfil del suelo con el exceso de agua. En condiciones climáticas extremadamente secas se mueve hacia arriba con el agua, produciendo acumulaciones de NO-3 en la superficie. El ion sulfato (SO4=) puede ser retenido con poca fuerza en algunos suelos y bajo ciertas condiciones. A pH bajo se pueden desarrollar cargas positivas en los extremos rotos de algunas arcillas donde se retiene SO=4. Los suelos que contienen óxidos de hierro (Fe) y aluminio (AI) hidratados, sea en la capa superficial o en el subsuelo, retienen algo de SO4= en las cargas positivas desarrolladas en la superficie de estos coloides. Esta retención es mínima cuando el pH es mayor que 6.0. La materia orgánica en algunas ocasiones también desarrolla cargas positivas que atraen SO4=. Además de la retención electrostática en los sitios con carga positiva, el SO=4 puede ser retenido al reaccionar con metales que también están retenidos (absorbidos) en la superficie de los coloides del suelo. Por otro lado, grandes cantidades de SO4= se pueden retener por acumulación de yeso (sulfato de calcio) en regiones áridas y semiáridas.

MATERIA ORGANICA EN EL SUELO La materia orgánica del suelo está constituida por residuos de plantas y animales en varios estados de descomposición. Un nivel adecuado de materia orgánica beneficia al suelo de varias formas: (1) mejorando las condiciones físicas, (2) incrementa la infiltración de agua, (3) facilita la labranza del suelo, (4) reduce las pérdidas por erosión y (5) proporciona nutrientes a las plantas. La mayoría de

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estos beneficios se derivan de la acumulación en el suelo de los productos resultantes de la descomposición de los residuos orgánicos. La materia orgánica contiene alrededor de 5% de N total, por lo tanto, es una bodega que acumula reservas de N. Pero el N en la materia orgánica se encuentra formando parte de compuestos orgánicos y no está inmediatamente disponible para el uso de las plantas, debido a que la descomposición ocurre lentamente. Aun cuando u suelo contenga abundante materia orgánica, es necesario el uso de fertilizantes nitrogenados para asegurar a los cultivos (a excepción de las leguminosas) una fuente adecuada de N disponible, especialmente en cultivos que requieren de altas cantidades de N. En la materia orgánica también están contenidos otros elementos esenciales para la planta. Los residuos vegetales y animales contienen cantidades variables de nutrientes como P, Mg, Ca, S y micronutrientes. A medida que la materia orgánica se descompone, estos nutrientes pasan a ser disponibles para la planta en crecimiento. La descomposición de la materia orgánica tiende a liberar nutrientes. Sin embargo, el N y el S pueden ser temporalmente inmovilizados durante el proceso. Los microorganismos que descomponen la materia orgánica requieren de N para construir los bloques de proteínas en sus cuerpos. Si la materia orgánica en descomposición tiene una alta relación C/N es decir una baja cantidad de N los microorganismos a cargo de la descomposición utilizan el N nativo del suelo y el N de los fertilizantes para formar las proteínas, inmovilizando en esta forma este nutriente. Cuando se incorporan al suelo residuos de algodón, maíz arroz o trigo, se debe aplicar una cantidad adicional de N si se va a sembrar inmediatamente otro cultivo en ese suelo. Si no se aplica esta cantidad extra de N, los cultivos podrían sufrir una deficiencia temporal de N. Eventualmente, el N inmovilizado en los cuerpos de los organismos mueren y se descomponen. Con labranza cero o labranza reducida y cuando el incremento en rendimientos produce abundantes residuos, se debe presentar mucha atención al manejo del N hasta que se logre un nuevo equilibrio en el suelo. En estos casos se deben prevenir deficiencias causadas por la adición de muy poco N. Al mismo tiempo, las cantidades aplicadas no deben rebasar las necesidades del cultivo para de este modo minimizar el potencial de lixiviación de NO-3. El capítulo 10 discute con detalle el manejo de N. Algunos suelos tienen muy poca materia orgánica. En áreas tropicales, la mayoría de los suelos tienen contenidos bajos de materia orgánica debidos a las altas temperaturas y a la abundante precipitación que aceleran el proceso de descomposición. Sin embargo, investigación científica está demostrando que se pueden incrementar los niveles de materia orgánica en estos suelos con un buen manejo, lo cual permite producir mayores rendimientos y más residuos por hectárea. En áreas más frías, donde la descomposición toma mas tiempo, el contenido de materia orgánica puede ser considerablemente alto. Es interesante el indicar que con una adecuada fertilización y buenas prácticas de manejo, los cultivos producen más residuos. Así, en lotes de buena producción de maíz, después de la cosecha del grano, se dejan en el campo aproximadamente 8 toneladas de residuos. Los residuos ayudan a incrementar, o por lo menos mantener, los niveles de materia orgánica, beneficiando las propiedades físicas, químicas y microbiológicas del suelo. Los residuos deben añadirse regularmente para sostener la producción de cultivos. Lo importante es mantener una suficiente cantidad de residuos circulando por el suelo.

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OTROS FACTORES QUE AFECTAN LA PRODUCTIVIDAD DEL SUELO PROFUNDIDAD DEL SUELO Se puede definir a la profundidad del suelo como aquellas profundidades donde se acumula el material favorable para la penetración de las raíces de la planta. Los suelos favorables para la producción de cultivos son los suelos profundos, de buen drenaje y con estructura y textura adecuadas. Las plantas necesitan suficiente profundidad para que las raíces crezcan y aseguren nutrientes y agua. Las raíces se extienden hasta más de 2 metros si las condiciones del suelo lo permiten. En alfalfa por ejemplo, se pueden establecer profundidades de 3 a 4 metros, aun en suelos compactados. La profundidad de las raíces puede estar limitada por barreras físicas y químicas así como por la presencia de un manto freático alto. Las capas de suelo endurecidas, las capas de grava y las acumulaciones de sales son condiciones extremadamente difíciles de corregir, pero un manto freático alto generalmente se puede corregir con u buen drenaje. La Tabla 1-3, califica la productividad relativa del suelo de acuerdo a la profundidad. Tabla 1-3. Influencia de la profundidad del suelo en la productividad relativa.

Profundidad del suelo que puede ser explotada por las raíces (metros) 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8

Productividad relativa (%)

35 60 75 85 95 100

PENDIENTES DE LA SUPERFICIE DEL SUELO La topografía del terreno determina mayormente la cantidad de escorrentía superficial y erosión. Este factor también determina los métodos de riego y drenaje, las medidas de conservación y las prácticas de manejo necesarias para la preservación del suelo y agua. A medida que el terreno presenta más manejo, incrementando los costos de mano de obra y equipo. A cierta pendiente, el suelo ya no reúne las condiciones para la producción de cultivos en surcos. Un factor determinante en el potencial productivo del suelo es la facilidad con la que éste se erosiona, junto con el porcentaje de pendiente que posee el campo. La tabla 1-4 califica la productividad relativa del suelo basándose en la pendiente y la erodabilidad. Tabla 1-4. Influencia de la pendiente del suelo sobre la producción relativa.

Pendiente del terreno (%) 0-1 1-3 3-5 5-8

Productividad relativa (%) 1 Suelo difícil de erosionar Suelo fácil de erosionar 100 95 90 75 80 50 60 30

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1) La labranza de conservación y los sistemas de producción que mantienen los residuos de los cultivos sobre el campo reducen los riesgos de erosión en las pendientes pronunciadas.

ORGANISMOS DEL SUELO Muchos grupos de organismos viven en el suelo. Estos organismos varían en tamaño desde microscópicos (bacterias, nemátodos y hongos) hasta organismos microscópicos causan reacciones favorables en el suelo, como la descomposición de residuos de plantas y animales. Otros organismos causan reacciones nocivas como enfermedades en plantas y animales. La mayoría de los organismos del suelo dependen de la materia orgánica para alimentos y energía, por lo tanto estos organismos se encuentran generalmente en los primeros 30 cm del suelo. Los factores que afectan la presencia de los microorganismos del suelo son: humedad, temperatura, aireación, suministro de nutrientes, pH del suelo y el tipo de planta que se está cultivando. Un buen manejo de la fertilización, junto con otras prácticas adecuadas de manejo (PAM), ayudan a mantener los organismos del suelo a niveles deseados. El capítulo 3 discute las actividades de algunos tipos de organismos del suelo.

BALANCE NUTRICIONAL El balance nutricional es un concepto vital en la fertilidad del suelo y en la producción de cultivos. El N puede ser el primer nutriente limitante en plantas no leguminosas, pero en ausencia de cantidades adecuadas de otros nutrientes el N no puede cumplir con su cometido. A medida que la fertilización con N incrementa los rendimientos, el cultivo demanda cantidades mayores de otros nutrientes como se ilustra en la Tabla 1-5. Tabla 1-5. A medida que los pastos reciben más N, éstos demandan también más K

Dosis anual de N kg/ha 0 112 224 336

K2O removido kg/ha 112 202 258 274 Texas, E.U.

El buen crecimiento de los cultivos demanda u apropiado balance nutricional. La Tabla 1-6 muestra como el balance entre P y N incrementa los rendimientos y la absorción y eficiencia del N. Tabla 1-6 Efectos de las dosis de P en el rendimiento de maíz y en la eficiencia del uso de N.

Dosis P2O5 Kg/ha

Rendimiento t/ha

0 22.5 45.0 90.0 135.0

9.1 9.9 10.6 10.9 11.2

Texas, E.U. Contenido de P en suelo: 12-25 kg/ha Dosis de N: 270 kg/ha en todos los tratamientos Absorción de N calculada:0.023 kg/kg de grano.

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Eficiencia de N kg grano/kg N 30.1 32.7 35.1 36.1 37.1

Absorción de N kg/ha 211 230 246 253 261

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RESUMEN Varios factores controlan la productividad del suelo. El uso de los fertilizantes es solamente uno de ellos. El no emplear prácticas adecuadas de producción reduce el beneficio potencial del uso de fertilizantes y limita la productividad. El objeto de este manual es ayudar a conocer y entender los factores que controlan la productividad de modo que se puedan manejar correctamente. No se pretende responder todas las inquietudes, sino más bien se busca ayudar a resolver los problemas que pueden limitar la capacidad del suelo para producir.

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¿QUE ES PH DEL SUELO? EL TÉRMINO pH define la relativa condición básica o ácida de una substancia. La escala del pH cubre un rango de 0 a 14. Un valor de pH de 7.0 es neutro. Los valores por debajo de 7.0 son ácidos. Aquellos que están sobre 7.0 son básicos. La mayoría de los suelos productivos fluctúan entre un pH de 4.0 a 9.0. Un ácido es una substancia que libere iones hidrógeno (H+). Cuando un suelo se satura con H+ actúa como un ácido débil. Mientras mayor sea el H+ retenido por el complejo de intercambio, mayor será la acidez del suelo. El aluminio (Al) también actúa como un agente acidificante y activa el H+. Los grados relativos de acidez y basicidad se presentan en la Figura 2-1. Figura 2-1 Grados de acidez y basicidad encontrados en la mayoría de los suelos agrícolas

El pH del suelo mide la actividad de los iones H + y se expresa en términos logarítmicos. El significado práctico de la expresión logarítmica del pH es que cada cambio de una unidad en pH representa un cambio de una magnitud diez veces mayor en la acidez o alcalinidad del suelo. Así por ejemplo, un suelo con pH de 6.0 tiene diez veces más actividad de iones H+ que uno de pH 7.0. La necesidad de cal se incrementa rápidamente a medida que el pH del suelo se reduce. La Tabla 2-1 describe la magnitud de la acidez y alcalinidad, en comparación con un pH neutro de 7.0.

Tabla 2-1.

Comparación de la magnitud de acidez y alcalinidad a diferentes valores de pH.

pH del suelo 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0

Básico

Acidez/basicidad comparado con pH 7.0 100 10

Neutro Ácido

10 100 1000

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FACTORES QUE AFECTAN EL PH En el pH del suelo tienen influencia varios factores, entre los que se incluyen: material de origen y profundidad del suelo, precipitación, inundación, vegetación natural, cultivos sembrados y fertilización nitrogenada (N). 

Material de origen — Los suelos que se desarrollaron de un material parental proveniente de rocas básicas generalmente tienen un pH más alto que aquellos formados de rocas ácidas (granito).



Profundidad del suelo — Excepto en áreas de baja precipitación, la acidez generalmente aumenta con la profundidad. Por esta razón, la pérdida de la capa superior del suelo por erosión puede llevar a la superficie suelo de pH más ácido. Sin embargo, existen áreas donde el pH del subsuelo es más alto que el pH de la capa superior.



Precipitación —A medida que el agua de las lluias se percola en el suelo, se produce la salida (lixiviación) de nutrientes básicos como calcio (Ca) y magnesio (Mg). Estos son reemplazados por elementos ácidos como Al, H y manganeso (Mn). Por lo tanto, los suelos formados bajo condiciones de alta precipitación son más ácidos que aquellos formados bajo condiciones áridas.



Descomposición de materia orgánica — Los materiales orgánicos del suelo son descompuestos continuamente por los microorganismos convirtiéndolos en ácidos orgánicos, dióxido de cabono (CO2) y agua, formando finalmente ácido carbónico. El ácido carbónico reacciona a su vez con los carbonatos Ca y Mg en el suelo para formar bicarbonatos solubles que se lixivian, haciendo el suelo más ácido. La Figura 2-2 muestra los efectos de la acumulación (y la mineralización) de la materia orgánica a largo plazo en el contenido de carbono orgánico (C), N orgánico y pH del suelo.

Figura 2-2 Cambios en carbono orgánico, nitrógeno orgánico y pH del suelo cuando el suelo se deja sin cultivar por 82 años bajo un clima templado húmedo (Rothamsted, Inglaterra)



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Vegetación natural — Los suelos que se forman bajo bosque tienden a ser más ácidos que aquellos que se desarrollan bajo praderas. Las coníferas crean más acidez que los bosques de hoja caduca.

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

Siembra de cultivos — Los suelos a menudo se vuelven más ácidos con la cosecha de los cultivos debido a que éstos remueven bases. El tipo de cultivo determina las cantidades relativas removidas. Por ejemplo, las leguminosas generalmente contienen niveles más altos de bases que los pastos. Los contenidos de Ca y Mg también varían de acuerdo con la(s) parte(s) de la planta que es cosechada. La Tabla 2-2 ilustra este concepto. Cuando se remueve forraje y paja del suelo queda un balance ácido. Cuando se remueve el grano o las semillas, se incrementa el pH debido a que la semilla contiene un alto nivel de componentes ácidos.

Tabla 2-2. Remoción de calcio y magnesio por los cultivos

Cultivo

Rendimiento t/ha Alfalfa 8(heno) Banano 60 (fruta) Maíz 9 (grano) Algodón 1 (fibra) Soya 3 (grano)



Ca kg/ha Mg kg/ha 196 23 2 2 7

45 25 15 3 15

Fertilización nitrogenada — El N ya sea proveniente de los fertilizantes, materia orgánica, estiércol o fijación biológica de las leguminosas... produce acidez. La fertilización con N acelera el desarrollo de la acidez. A dosis bajas de N, la acidificación es lenta, pero se acelera a medida que las dosis de N se incrementan. (Ver Capítulo 3 que demuestra los efectos del fertilizante nitrogenado en el pH del suelo). En suelos calcáreos el efecto de acidificación puede ser beneficioso. Cuando existen deficiencias de hierro (Fe), Mn u otros micronutrientes, el reducir el pH hace que estos nutrientes sean más disponibles, con excepción del molibdeno (Mo). Muchas leguminosas liberan iones H+ a su rizósfera cuando están fijando activamente N 2 atmosférico. La acidez generada puede variar de 0.2 a 0.7 unidades de pH por cada mol de N fijado. La Figura 2-3 demuestra como una gramínea no afecta el pH del suelo, mientras que una leguminosa (el trébol rojo) reduce significativamente el pH.

Figura 2-3 Efectos de la fijación simbiótica de nitrógeno sobre el pH del suelo. Comparación entre ryegrass y trébol rojo en un experimento conducido en macetas durante 14 meses en un Alfisol.



Inundación — El efecto global de la inundación del suelo es el incremento del pH en suelos ácidos y una reducción en suelos básicos. Sin tener en cuenta el valor original del pH, la mayoría de los suelos llegan a valores de pH entre 6.5 y 7.2 alrededor de un mes después de haber sido inundados y se mantienen a ese nivel hasta que se secan. Por lo tanto, el encalar tiene muy poco valor en la

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producción de arroz de inundación, más aun, esta práctica puede inducir deficiencias de micronutrientes como el zinc (Zn).

COMO SE MIDE EL PH Y COMO SE DETERMINAN LOS REQUERIMIENTOS DE CAL Los dos métodos comúnmente aceptados para medir el pH del suelo son la cinta indicadora y el potenciómetro (pHmetro). Las cintas indicadoras se usan frecuentemente en el campo para hacer una determinación rápida del pH. Las cintas deben ser utilizadas por personas entrenadas para evitar errores, pero si se usan apropiadamente son confiables. Por supuesto, el método más confiable... y el más aceptado... es el del potenciómetro usado en los laboratorios de análisis de suelos. A pesar de que el pH es un excelente indicador de la acidez del suelo, éste no determina el requerimiento de cal. El requerimiento de cal indica la cantidad de cal agrícola necesaria para establecer un rango de pH deseado en el sistema de cultivo con el que se está trabajando. Cuando se mide el pH solamente se determinan la acidez activa en la solución del suelo, pero se debe también considerar la acidez potencial, retenida por las arcillas y la materia orgánica del suelo. Es necesario entonces utilizar otro método que relacione un cambio de pH con la adicción de cantidades conocidas de ácido o base al suelo. Este método se denomina determinación del requerimiento de cal. El requerimiento de cal de un suelo no solo se relaciona con el pH de ese suelo, sino también con su capacidad tampón. La cantidad total y el tipo de arcilla y el contenido de materia orgánica del suelo determinan que tan fuerte es la capacidad tampón del suelo; es decir con que fuerza el suelo resiste el cambio de pH. La capacidad tampón se incrementa con el incremento en la cantidad de arcilla y materia orgánica. Los suelos con alta capacidad tampón requieren más cal para incrementar el pH que los suelos de menor poder tampón. Los suelos arenosos, con bajas cantidades de arcilla y materia orgánica, tienen bajo poder tampón y por lo tanto requieren menor cantidad de cal para cambiar el pH. Un método común para determinar el requerimiento de cal de un suelo se basa en el cambio de pH de una solución tampón a la cual se añade el suelo en cuestión, comparada al pH de una suspensión de suelo-agua del mismo suelo. Un suelo ácido reducirá el pH de la solución tampón. El pH se reduce en proporción al pH original y a la capacidad tampón del suelo. Con la calibración de los cambios de pH en la solución tampón se puede determinar la cantidad de cal necesaria para que el suelo llegue a determinado pH, generalmente alrededor de 7.0. Existen varios de estos métodos en uso. En los suelos dominados por arcillas de tipo 2:1 (esmectitas), la reducción en la saturación de bases, causada por la pérdida de Ca, Mg y potasio (K), provoca acidificación. Esta reducción en pH consecuentemente provoca la rotura de los cristales de las arcillas liberando Al. El cual ocupa los sitios de intercambio de las bases perdidas. Estos suelos son característicos de las zonas templadas del mundo aun cuando están también presentes en áreas tropicales y subtropicales. Estos suelos pueden ser encalados hasta un pH cercano a la neutralidad (7.0), sin un cambio apreciable en su ClC (suelos de carga permanente). De hecho, en estos suelos se logra la mayor productividad a este pH. Sin embargo, la práctica bien establecida de encalar hasta cerca de la neutralidad en estos suelos predominantes en las regiones templadas del mundo no es efectiva en la mayoría de los suelos altamente meteorizados de los trópicos (Ultisoles y Oxisoles, dominados por caolinita y óxidos e hidróxidos de Al y Fe) y en suelos derivados de cenizas volcánicas (Andisoles). En los suelos rojos tropicales, los minerales arcillosos son estables hasta un pH tan bajo como 5.0 y el Al y el Fe se encuentran atrapados dentro de las estructuras de las arcillas y se tornan tóxicos para la planta solamente cuando la caolinita y los óxidos e hidróxidos se disuelven cuando el pH llega a un rango entre 5.0 y 5.3 liberando Al a la solución del suelo. En estos casos la toxicidad de Al puede 42

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corregirse encalando el suelo hasta llegar a un pH de 5.5 a 6.0, logrando la precipitación del Al tóxico como hidróxido de aluminio (Al(OH)3] y causando al mismo tiempo un incremento apreciable en la CIC (suelos de carga variable) como se demuestra en la Tabla 2-3. Por lo tanto, las recomendaciones de encalado para este tipo de suelos deben basarse en la cantidad de cal necesaria para precipitar el Al intercambiable presente en la capa arable. Tabla 2-3 Efectos de la aplicación de cal en un Ultisol rojo

Tratamient pH o 4.9 Sin cal Con cal 5.8 (4tlha)

-----------------------------------meq/l00 g-------------------------------------Ca Mg K Al CIC efectiva 1.79 1.12 0.11 2.15 5.17 7.90 6.73 0.14 0.09 14.86

Los requerimientos de cal para la mayoría de los suelos tropicales puede predecirse aplicando la siguiente ecuación: CaCO3 equivalente (t/ha) = 2.0 x meq. Al/l00 g Se ha determinado que el factor en la ecuación anterior varia entre un rango que va de 1.5 a 3.3, con La mayoría de los valores entre 1.5 y 2.0. El valor exacto tiene que ser determinado de acuerdo con las condiciones del sitio y la tolerancia del cultivo al Al (ver la Tabla 2-6). En los suelos derivados de cenizas volcánicas, la alta capacidad tampón complica la evaluación de los requerimientos de cal. Cuando se encalan Andisoles ácidos, la interacción de la cal con las arcillas muy reactivas, producto de la meteorización de la ceniza volcánica (alofana, imogolita, complejos humus - Al), crea carga (incrementa la CIC), pero no logra incrementar el pH y precipitar el Al. Por lo tanto, como se demuestra en la Tabla 2-4, el uso del concepto del Al intercambiable puede llevar a una estimación errónea de los requerimientos de cal en ciertos Andisoles. La cantidad de cal necesaria para precipitar Al varía en los Andisoles dependiendo de factores como altitud, clima e intensidad y estado de meteorización de la ceniza y únicamente se puede determinar con exactitud mediante ensayos de campo en los sitios específicos. Sin importar el tipo de suelo, el encalado debe basarse en un método confiable de determinación de los requerimientos de cal. Una cantidad excesiva de cal en suelos de textura gruesa puede llevar a condiciones básicas extremas y a problemas serios....como la deficiencia de Fe, Mn y otros micronutrientes. Sin embargo, la cantidad de cal que seria excesiva en suelos arenosos quizá no sea suficiente para elevar el pH a los niveles deseados en suelos arcillosos o con alto contenido orgánico.

PORQUE SE DEBEN ENCALAR LOS SUELOS ACIDOS La acidez del suelo afecta de diversas maneras el crecimiento de la planta. Ver el Concepto de Producción 2-1. Cuando el pH es bajo (la acidez es alta), uno o varios factores perjudiciales pueden deprimir el crecimiento del cultivo. A continuación se presentan algunas de las consecuencias de un bajo pH del suelo.

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Tabla 2-4. Efectos de la aplicación de cal en las propiedades del suelo y el rendimiento de varios cultivos en un Andisol.

Cal t/ha 0 3 6 12 15

pH 4.9 5.2 5.3 5.4 5.8

-----------------------------meq/100g----------------Rendimiento t/ha ---Ca Mg K Al ClC Haba Cebad Avena a 2.54 0.36 0.30 2.1 6.0 13.9 2.2 3.6 3.30 0.39 0.29 1.6 6.6 17.1 2.9 4.3 4.69 0.40 0.28 0.6 7.2 19.2 3.9 4.7 5.59 0.40 0.30 0.2 8.4 21.6 4.1 4.8 8.60 0.42 0.29 0.1 10.4 21.0 4.3 4.7



La concentración de elementos como Al, Fe y Mn puede llegar a niveles tóxicos, debido a que su solubilidad se incrementa en suelos ácidos.



La toxicidad del Al es probablemente el factor que más imita el crecimiento de las plantas en suelos fuertemente ácidos (pH menor a 5.5 en la mayoría de los suelos). El H+ solamente es tóxico a un pH menor a 4.2.



Los organismos responsables de descomponer la materia orgánica y de mineralizar a N, fósforo (P) y azufre (S) pueden ser menores en número y en actividad.



El Ca puede ser deficiente cuando la CIC del suelo es extremadamente baja. También puede presentarse una deficiencia de Mg.



Los herbicidas aplicados al suelo pueden ser poco efectivos cuando el pH del suelo es muy bajo.



La fijación simbiótica de N por parte de las leguminosas se reduce notablemente. La simbiosis requiere de un rango de pH estrecho para funcionamiento óptimo. La bacteria simbiótica de la soya funciona mejor en un rango de pH de 6.0 a 6.2 y la de la alfalfa funciona mejor en un rango de 6.8 a 7.0.



Los suelos arcillosos muy ácidos son menos agregados. Esto promueve una baja permeabilidad y aireación. Un efecto indirecto del encalado es que esta práctica produce más residuos de cultivos y esto a su vez mejora la estructura del suelo.



Se reduce la disponibilidad de nutrientes como P y Mo.



Se incrementa el potencial de lixiviación del K La Figura 2-4 muestra como los rangos de pH influyen en la disponibilidad de nutrientes para la planta y en solubilidad de otros elementos en el suelo.

EL PH ADECUADO DEL SUELO VARIA CON EL CULTIVO Muchos cultivos crecen mejor cuando el pH del suelo está en un rango de 6.0 a 7.0, pero la acidez no retarda el crecimiento de todos los cultivos. Algunos cultivos necesitan condiciones ácidas para crecer bien. La Tabla 2-5 compara los rangos deseables de pH para varios cultivos.

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Los cultivos desarrollados originalmente en suelos calcáreos, como el algodón, sorgo y alfalfa, son susceptibles aun a niveles bajos de saturación Al (porcentaje de Al de la CIC efectiva), mientras que otros cultivos como el arroz y las arvejas muestran un gran rango de tolerancia a la variación. Cultivos como el café, piña, té, palma y muchos pastos y leguminosas tropicales pueden crecer en suelos con una alta saturación de Al. Sin embargo, en estos últimos casos la cal puede ser necesaria para superar una posible deficiencia de Ca y Mg o para corregir una toxicidad de Mn (Tabla 2-6). Tabla 2-5. Los rangos de pH deseables para algunos cultivos.

pH 5.0 - 6.0 pH 6.0 - 6.5 pH 6.5 - 7.0 Arándano Pasto bermuda Alfalfa Papa Maíz Algunos tréboles Papa dulce Algodón Sandía Sorgo Maní Soya Trigo Las propiedades del suelo cambian en diferentes áreas. El pH óptimo en una región podría no serlo en otra. Estas diferencias en pH óptimo entre regiones pueden presentarse en cultivos como maíz, soya y alfalfa, pero en otros cultivos como la papa pueden no ser evidentes. Cultivos como la papa y la soya pueden ser susceptibles a enfermedades y/o a deficiencia de micronutrientes si el pH del suelo está sobre o por debajo de los requerimientos individuales de cada cultivo, sin importar su área geográfica. Un conocimiento práctico del suelo, así como del cultivo, es esencial para lograr encajar en los requerimientos óptimos de pH y encalado. Tabla 2-6. Especies de cultivos y pastos que crecen bien en suelos ácidos después de haber recibido aplicaciones mínimas de cal.

pH Saturación de Al, % Dosis de cal, t/ha Cultivos adecuados (si se usan variedades tolerantes)

4.5 - 4.7 68 –75

4.7 - 5.0 45 – 58

5.0 - 5.3 31 - 45

0.25 - 0.5 0.5 - 1.0 Arroz de secano Caupí

1.0 - 2.0 Maíz

Yuca Mango Anacardo Cítricos Piña Estilosantes Centrocema Paspalum

Fríjol

Plátano

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Figura 2-4 Efectos del pH en la disponibilidad de nutrientes y otros elementos en el suelo.

COMO LA CAL REDUCE LA ACIDEZ DEL SUELO Los procesos y reacciones por las cuales la cal reduce la acidez del suelo son muy complejos. Sin embargo, una visión simplificada de estos procesos explicará cómo funciona la cal. Como se mencionó anteriormente, el pH del suelo es una expresión de la actividad del H+. La principal fuente de H+ en la mayoría de los suelos de pH menor a 5.5 es la reacción de Al con el agua, como se demuestra en la siguiente ecuación: Al+3 + H20 — Al (OH)+2 + H+ Esta reacción libera H+ (acidifica) y a su vez incrementa la cantidad de Al+3 listo para reaccionar nuevamente. La cal reduce la acidez del suelo (incrementa el pH) al convertir parte del H+ en agua. Cuando el pH es mayor a 5.5, el Al se precipita como Al(OH) 3 eliminando la acción t6xica de este metal y la principal fuente de H+. Las reacciones del encalado funcionan de la siguiente forma: Los iones de Ca+2 de la cal reemplazan al Al+3 en los sitios de intercambio, y el ion carbonato (CO-2 39) reacciona con el agua de la solución del suelo creando un exceso de iones 0H, que a su vez reaccionan con el exceso de H+ (acidez), formando agua. El proceso total se ilustra en la Figura 2-5 .

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Debe recordarse también que el proceso reverso puede ocurrir. Un suelo ácido puede volverse más ácido si no se adopta un programa de encalado. A medida que los iones básicos como Ca+ 2, Mg+2 y K+ son removidos, generalmente por la absorción de las plantas, éstos pueden ser reemplazados por Al~3. Estos iones básicos pueden también perderse por lixiviación, y en este caso también pueden ser reemplazados por A1+3. Este proceso incrementa la actividad de H+ y por lo tanto reduce el pH del suelo en forma constante si el suelo no es encalado adecuadamente.

Figura 2-5 Esquema de cómo la cal reduce la acidez del suelo.

EPOCA Y FRECUENCIA DE LAS APLICACIONES DE CAL En rotaciones que incluyen un cultivo de leguminosas con una demanda de pH alto, la cal debe aplicarse de 3 a 6 meses antes de la siembra, especialmente en suelos muy ácidos. El encalar unos días antes de sembrar alfalfa o trébol, por ejemplo, a menudo produce resultados desalentadores debido a que la cal no tiene el tiempo suficiente para reaccionar en el suelo. Los materiales de encalado más cáusticos (como el óxido y el hidróxido de calcio) deben ser aplicados con suficiente tiempo de anticipación para prevenir daños a las semillas que están por germinar. El hacer recomendaciones generales con respecto a la frecuencia de la aplicación de la cal no es una buena alternativa debido a que en esta práctica están involucrados muchos factores. La mejor forma de determinar la necesidad de un reencalado es el análisis de suelo. Los factores que influencian la frecuencia del encalado son los siguientes. •

Textura del suelo — Los suelos arenosos deben ser reencalados más a menudo que los suelos arcillosos.

•

Dosis de N utilizadas — Dosis altas de amonio (NH4) generan una acidez considerable.

•

Cantidad de bases removidas por los cultivos —Dependiendo del cultivo, del rendimiento y de las partes cosechadas, se pueden remover cantidades substanciales de Ca y Mg del suelo.

•

Cantidad de cal aplicada — La aplicación de cantidades altas de cal generalmente reduce la frecuencia del reencalado, pero no se debe sobre encalar.

•

Rango de pH deseado — El mantener un pH alto generalmente requiere de aplicaciones más frecuentes de cal que cuando se busca mantener un pH intermedio. A menudo no se logra obtener el rango deseado de pH debido a que no se aplica la cantidad requerida de cal, se está usando un material de baja calidad (gránulos gruesos) o no se mezcla completamente la cal con el suelo. El análisis de suelo puede determinar los cambios de pH a través del tiempo.

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SELECCION DEL MATERIAL DE ENCALADO -- ASPECTOS DE CALIDAD Cuando se selecciona un material de encalado, se debe tener en cuenta el valor de neutralización, grado de finura y reactividad de la cal. En los sitios donde el contenido de Mg en el suelo es bajo o deficiente, se debe considerar el contenido de Mg de la cal como uno de los factores para seleccionar el material. El valor neutralizante de un material de encalado se determina por comparación con el valor neutralizante del carbonato de calcio puro (CaCO 3). Se ha establecido que el valor neutralizante del CaCO3 puro es 100 y de esta forma se puede determinar por comparación el valor de neutralización de cualquier material de encalado. Este valor se denomina ―valor de neutralización relativa‖ o ―equivalente de carbonato de calcio’. Los valores de neutralización relativa de varios materiales de uso común en encalado se presentan en la Tabla 2-7. Tabla 2-7. Los valores de neutralización relativa de algunos materiales de encalado.

Materiales de encalado Valores de neutralización relativa, % Carbonato de calcio puro 100 Dolomita (cal dolomítica) 95-108 Calcita (cal agrícola) 85-100 Conchas calcinadas 80-90 Greda 50-90 Cal quemada 150-175 Cal hidratada 120-135 Escorias básicos 50-70 Ceniza de madera 40-80 Yeso Ninguno Sub productos Variables

Figura 2-6 Efecto del tamaño de las partículas en la reactividad de la cal

Cuando se mezcla una cantidad determinada de cal con el suelo, la tasa y grado de reactividad son afectados por el tamaño de las partículas del material. Las partículas de cal gruesas reaccionan más lentamente y en forma incompleta. Las partículas de cal finas reaccionan más rápidamente y en su totalidad.

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El costo de la cal se incrementa a medida que las partículas son más finas. Se recomienda utilizar un material que requiera de un mínimo de molienda, pero que contenga la suficiente cantidad de material fino para permitir un cambio rápido de pH. Como resultado de esta condición, los materiales de encalado contienen tanto gránulos finos como gránulos gruesos. Existe legislación en varios países que requiere que la cal para venta al público pase por tamices de tamaños determinados. Esto garantiza que la cal tenga la suficiente calidad para neutralizar la acidez del suelo. La importancia del tamaño de las partículas se demuestra en la Figura 2-6. La Figura 2-6 ilustra dramáticamente el efecto del tamaño y grado de reactividad de las partículas de cal. Las partículas grandes, que pasaron por un tamiz de 4 a 8 mesh (4 a 8 perforaciones por pulgada cuadrada), tuvieron solamente una eficiencia del 10% en términos de reacción con el suelo. Las partículas más pequeñas, que pasaron por un tamiz de 80 a 100 mesh, reaccionaron completamente en el suelo. A pesar de que la tasa de reacción de la cal depende del tamaño de las partículas, del pH inicial y del grado de incorporación en el suelo, es importante considerar la naturaleza química del material de encalado. Por ejemplo, el óxido y el hidróxido de calcio reaccionan más rápidamente que el CaCO 3. De hecho, la cal hidratada reacciona tan rápidamente que puede esterilizar parcialmente el suelo. Si se aplica muy cerca a la siembra, puede inducir una deficiencia temporal de K debido a la alta disponibilidad de Ca. En casos extremos, puede ocurrir un retraso en el crecimiento de la planta y algún marchitamiento.

FORMA DE APLICACION DE LA CAL Otro factor importante que determina la efectividad de la cal es la forma de aplicación. Es esencial incorporar la cal de modo que se logre un contacto máximo del material de encalado con el suelo en la capa arable. La mayoría de los materiales de encalado son solo parcialmente solubles en agua, por lo tanto, la completa incorporación en el suelo es muy importante para que la cal reaccione completamente. Además, es indispensable que el suelo se encuentre húmedo para que las reacciones de la cal ocurran. Cuando se encalan suelos arcillosos con cantidades altas de cal, se logra una mejor incorporación cuando se mezcla solamente una parte de la cal con el primer paso del tractor y el resto con los siguientes. En suelos arenosos basta una sola aplicación e incorporación. En algunos sistemas de cultivo, como los pastos perennes, la incorporación de la cal es solamente posible antes de la siembra. Una vez establecido el pasto, la cal debe aplicarse en la superficie. La cal aplicada en la superficie reacciona más lentamente... y en forma incompleta..,en comparación con la cal incorporada completamente al suelo. Por lo tanto, estos suelos deben ser reencalados frecuentemente para evitar acidez excesiva en la zona radicular.

MATERIALES DE ENCALADO A pesar de que en secciones previas de esta publicación se ha mencionado ya los materiales de encalado más comunes, a continuación se presenta una breve descripción de la calcita, dolomita, óxido de calcio, hidróxido de calcio, gredas, escorias industriales y residuos de la producción de cemento: • Calcita (CaCO3) y dolomita (CaMg[C03]2)- - Estos son los materiales de encalado de uso más común. Depósitos de calcita y dolomita de alta calidad se encuentran localizados en muchos lugares del mundo. Estas cales generalmente son minadas a cielo abierto. La calidad depende del contenido de

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impurezas del material tales como arcilla o residuos de materia orgánica. Sus valores de neutralización (CaCO3 equivalente) fluctúan desde 65- 70 % hasta un poco más del 100%. • Oxido de calcio (CaO) — Material conocido también como cal quemada, el CaO es un polvo cáustico, blanco, desagradable de manejar Se manufactura por medio de la incineración de la calcita y su pureza depende de la pureza de la materia prima. Cuando se aplica al suelo reacciona casi inmediatamente, por lo tanto, cuando se requieren resultados rápidos, es ideal utilizar este material (o el hidróxido de calcio). Se debe mezclar completamente con el suelo inmediatamente después de la aplicación, debido a que se solidifica rápidamente y puede tornarse ineficiente. • Hidróxido de calcio (Ca[OH]2) — Frecuentemente conocido como cal hidratada o cal de construcción, el Ca(OH)2 es también un polvo blanco, cáustico, difícil y poco placentero de manejar. Se prepara mediante la hidratación del CaO. Este tipo de cal también neutraliza rápidamente la acidez cuando se aplica al suelo. • Gredas — Son depósitos no consolidados de CaCO 3 que se encuentran en muchas regiones del mundo. Los depósitos pueden ser de un espesor mayor al 10 m. Se minan por medio de una draga o una pala mecánica después de remover la capa superior de material. Estos materiales son casi siempre bajos en Mg y su valor encalante es inversamente proporcional a la cantidad de arcilla que contienen. • Escorias industriales — Varios tipos de materiales son catalogados como escorias industriales. Las escoñas Thomas son un producto residual de la manufactura de hierro. Las escorias básicas son un residuo de la producción de acero. Generalmente se utiliza por su contenido de P antes que por su valor como material de encalado. Las escoñas de horno eléctrico son el resultado de la reducción (en un horno eléctrico) de la roca fosfórica en la preparación de P elemental. Es un residuo vendido a un precio bajo en una área limitada, alrededor de su punto de producción. • Residuos de la producción de cemento — Es un polvo residual de la producción de cemento que contiene una mezcla de CaO, CaCO3, óxido de potasio (K2O), carbonato potasio (K 2CO3) y otros materiales. Es un material muy fino difícil de manejar, sin embargo, el tamaño pequeño de sus partículas lo convierte en un producto ideal para usarse en fluidos de suspensión, pero la presencia de óxidos puede elevar el pH de estas suspensiones hasta llegar a valores de alrededor de 12.

SUELOS DE ALTO PH: CALCAREOS, SALINOS Y SODICOS Muchos suelos en climas áridos tienen pH alto, lo cual puede afectar sus propiedades e influenciar la productividad. Por supuesto, estos suelos no requieren de cal, sin embargo, su pH alto afecta la disponibilidad de nutrientes, la fertilidad del suelo y el manejo de los fertilizantes. • Suelos calcáreos — contienen CaCO3 libre.., no disuelto.., con pHs que se encuentran generalmente entre valores de 7.3 a 8.4. La presencia de carbonatos libres influye en ciertas prácticas de manejo como el uso de herbicidas, localización de P (debido a la fijación) y la disponibilidad de micronutrientes, particularmente Fe. El reducir el pH de los suelos calcáreos generalmente no es económico. Con manejo apropiado, estos pueden ser unos de los suelos más productivos. • Suelos salinos — contiene sales en cantidades lo suficientemente altas para limitar el crecimiento de los cultivos, debido a que las plantas no pueden absorber una cantidad suficiente de agua para funcionar adecuadamente. A menudo, las plantas que crecen en suelos salinos exhiben síntomas de marchitamiento, a pesar de que el contenido de agua del suelo es adecuado. El grado de salinidad se determina en el laboratorio midiendo la conductividad eléctrica (CE). Los suelos salinos 50

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pueden ser recuperados desplazando (lixiviando) las sales de la zona radicular, con agua de alta calidad. Debido a que los cultivos difieren en su tolerancia a las sales, una práctica adecuada de manejo (PAM) consiste en seleccionar aquellos cultivos que toleran mejor las sales. La Tabla 2-8 compara la tolerancia a las sales de algunos cultivos comunes. Tabla 2-8.

Tolerancia a la salinidad de algunos cultivos comunes.

Bueno Cebada Remolacha azucarera Canola Algodón Pasto bermuda

Niveles de Tolerancia Moderado Trigo Maíz

Bajo Mayoría de los tréboles Frijol

Alfalfa Centeno Trébol dulce

Apio Manzana Naranja Durazno

• Suelos sódicos (alcalinos) — contienen cantidades excesivas de sodio (Na) en los sitios de intercambio. Los suelos se clasifican como sódicos si la saturación de Na excede el 15 % de la CIC. Generalmente tienen un pH igual o mayor a 8.5. El exceso de Na dispersa las partículas de suelo, limitando el movimiento de aire y agua. Por esta razón, el agua tiende a encharcarse en suelos sódicos. Estos suelos pueden ser recuperados reemplazando el Na en el complejo de intercambio con Ca. La mejor fuente de Ca para este efecto es el yeso (sulfato de calcio). Sin embargo, también se puede usar S elemental en suelos calcáreos. Para una exitosa recuperación se requiere que el Na salga de la zona radicular por lixiviación, pero un inadecuado movimiento del agua puede hacer este trabajo difícil. Una labranza profunda y/o una aplicación de estiércol pueden ayudar a mejorar el movimiento interno del agua.. En algunas ocasiones los suelos sódicos pueden también ser salinos, Los suelos salino/sódicos se caracterizan por tener una saturación de Na mayor al 15% de la fase de intercambio, una alta CE y un pH igual o menor a 8.4. Su recuperación es igual a la de los suelos sódicos.

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UN NUTRIENTE ESENCIAL PARA LA PLANTA EL NITROGENO (N) es esencial para el crecimiento de la planta. forma parte de cada célula viviente. Las plantas requieren de grandes cantidades de N para crecer normalmente, Tabla 3-1. Tabla 3-1. Requerimientos de nitrógeno de varios cultivos.

Niveles de producción Cantidad de N absorbido por todo el cultivo (t) (kg) Alfalfa (1) 18.0 500 Algodón (fibra) 1.7 200 Arroz 7.8 125 Cacao (grano) 1.5 450 Café Pergamino 3.2 500 Caña de azúcar 112.0 235 Maíz 10.0 240 Maní (1) 4.5 270 Naranjas 60.0 300 Pasto bermuda 18.0 410 Pasto napier 28.0 340 Sorgo 8.4 250 Soya (1) 4.0 350 Tomates 90.0 260 Trigo 4.0 130 Yuca 40.0 260 (1) Las leguminosas obtienen la mayoría de su N del aire.

EL NITRÓGENO JUEGA VARIOS PAPELES DENTRO DE LA PLANTA Las plantas absorben la mayoría del N en forma de iones amonio (NH+4) o nitrato (NO-3). Algo de urea se absorbe directamente por las hojas y pequeñas cantidades de N se obtienen de materiales como aminoácidos solubles en agua. Con excepción del arroz, los cultivos agrícolas absorben la mayoría de N como ion N0-3 Sin embargo, estudios recientes han demostrado que los cultivos usan cantidades apreciables de NH+4, si éste está presente en el suelo. Ciertos híbridos de maíz tienen un alto requerimiento de NH+4 y la absorción de esta forma de N ayuda a incrementar el rendimiento de grano. El trigo también se beneficia de la nutrición con NH+4. Una de las razones por las que se obtienen rendimientos más altos con la absorción de una parte del N como NH+4, es que la reducción de NO-3 dentro de la planta requiere de energía (el NO-3; es reducido a NH+4 que luego se convierte en aminoácidos de la planta). Esta energía es proporcionada por carbohidratos, los mismos que podrían ser usados para el crecimiento o para la formación del grano. El N es necesario para la síntesis de la clorofila y como parte de la molécula de la clorofila está involucrado en el proceso de la fotosíntesis. La carencia de N y en consecuencia la carencia de clorofila 53

no permite que la planta utilice la luz solar como fuente de energía en el proceso de la fotosíntesis y la planta pierde la habilidad de ejecutar funciones esenciales como la absorción de nutrientes. El N es un componente de las vitaminas y los sistemas de energía en la planta. Es también un componente esencial de los aminoácidos, los cuales forman proteínas, por lo tanto, el N es directamente responsable del incremento del contenido de proteínas. En las plantas. Ver Concepto de Producci6n 3-1 Tabla 3-2. Efecto de la dosis y el fraccionamiento de nitrógeno en el rendimiento de maíz y en el uso eficiente del agua. Dosis Método y de N forma de kg/ha 0 112

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aplicación a la siembra 4 aplic. de 28 kg/ha (en el riego) a la siembra 8 aplic. de 28 kg/ha (en el riego)

Rendimient o t/ha 2.7 5.8 9.7 9.9 12.1

kg de Maíz por kg de N 27.5 62.2 32.2 41.7

SINTOMAS DE DEFICIENCIA EN LA PLANTA Cantidades adecuadas de N producen hojas de color verde oscuro, debido a que éstas tienen una alta concentración de clorofila. La deficiencia de N resulta en clorosis (amarillamiento) de las hojas debido a presencia de cantidades reducidas de clorofila. Este amarillamiento se inicia en las hojas más viejas y luego se traslada a las hojas más jóvenes, a medida que la deficiencia se torna más severa. El pigmento verde de la clorofila absorbe la energía de la luz necesaria para iniciar la fotosíntesis. La clorofila ayuda a convertir el carbono (C), el hidrógeno (H) y el oxigeno (O) en azúcares simples. Estos azúcares y los productos de su transformación son usados para el crecimiento y desarrollo de la planta. Plantas pequeñas y crecimiento lento son también síntomas de deficiencia de N. Los cereales de grano pequeño y otras gramíneas macollan menos cuando el suplemento de N es limitado. Cuando el N es insuficiente, las semillas y las partes vegetativas de la planta tienen bajo contenido de proteínas. Las plantas deficientes generalmente tienen menos hojas, y ciertos cultivos como el algodón pueden madurar más rápidamente en condiciones de deficiencia de N. El maíz fertilizado adecuadamente con N tendrá un contenido menor de humedad en el grano a la cosecha que aquel maíz con insuficiente cantidad de N. En ciertas ocasiones se acusa al N por el retraso en la madurez de los cultivos. El exceso de N puede incrementar el crecimiento vegetativo, reducir el cuajado del fruto y afectar adversamente la calidad. Sin embargo, en la mayoría de los casos el retraso en la madurez es causado por la def. de otros nutrientes, antes que por el exceso de N.

EL NITROGENO Y LA EFICIENCIA DE USO DEL AGUA (EUA) (Ver Conceptos de Producción 3-2) En toda ocasión en la que se encuentra respuesta en rendimiento a la aplicación de un nutriente de contenido bajo en el suelo, también se incrementa la eficiencia de uso del agua por el cultivo. La Tabla 54

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3-2 demuestra como la aplicación de N duplicó la producción del maíz utilizando la misma cantidad de agua, en un suelo franco arenoso. El incrementar la aplicación de N de 112 a 224 kg/ha representó una producción adicional de 4143 kg/ha. El aplicarlos 224 kg/ha de N en ocho fracciones de 28kg/ha cada una, y no en una sola aplicación, incrementó el rendimiento en 2135 kg/ha. El N incrementa el rendimiento de los cultivos por cada mm de agua disponible, en condiciones de baja o alta disponibilidad de agua. En la Tabla 3-3 se observa como en el cultivo del maíz, 168 kg N/ha produjeron un incremento adicional de grano de 2.3 kg por mm de agua en condiciones húmedas, y 2.66 kg por mm de agua en un año seco. Se ha documentado similar comportamiento en todos los cultivos y en todos los tipos de suelo. Por ejemplo, en Arizona, la aplicación de N produjo 1.8 kg más de cebada por mm de agua, mientras que en Texas la aplicación de N permitió cosechar 2.8 kg más de sorgo por mm de agua (Tabla 3-4,). Tabla 3-3. Efecto del nitrógeno en el incremento del rendimiento de maíz en condiciones de clima húmedo o seco. Cantidad De N Kg/ha 0 168 Respuesta de N

Producción De grano T/ha Seco 4.7 7.2 2.5

Húmedo 6.0 9.5 3.5

Eficiencia de Uso del agua Kg/mm H2O Seco 4.82 7.48 ----

Húmedo 4.68 6.98

El aplicar cantidades óptimas de N y de otros nutrientes....no cantidades excesivas o cantidades muy bajas....para satisfacer las necesidades de los cultivos permite mejorar la eficiencia en el uso de nutrientes, mientras que al mismo tiempo se minimiza los potenciales efectos negativos sobre el ambiente. Tabla 3-4. La aplicación de nitrógeno produce más grano de sorgo por mm de agua (datos promedio de 3 años).

Dosis e N Kg/ha

Rendimient o T/ha

0 134 268

5.1 7.8 8.1

Eficiencia del Uso del agua Kg sorgo/mm H2O 3.39 5.87 6.23

EL NITROGENO EN EL SUELO Y EN EL AIRE Las cantidades de N en el suelo, en forma disponible para la planta, son pequeñas. Cantidades muy bajas se encuentran en las rocas y en los minerales de los cuales se formaron los suelos. Casi todo el N del suelo proviene de la atmósfera, la cual contiene una reserva casi inagotable de este nutriente. Aproximadamente el 80% del aire que respiramos es nitrógeno (N 2). Cada hectárea de la superficie de la tierra está recubierta por aproximadamente 84000 toneladas de N2, pero esta forma de N es un gas inerte que debe combinarse con otros elementos antes de que las plantas puedan usarlo. El N en el suelo está presente en tres formas principales.

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Nitrógeno orgánico...parte de la materia orgánica del suelo...no disponible para las plantas en crecimiento. Amonio...a menudo fijado en minerales arcillosos del suelo y disponible lentamente para las plantas. Nitrógeno inorgánico. Iones de amonio y nitrato y componentes solubles presentes en la solución (agua) del suelo... el N que las plantas usan. Nitrógeno inorgánico.

MINERALIZACION E INMOVILIZACION DEL NITROGENO El suelo contiene una proporción relativamente alta de N orgánico (no disponible) y una pequeña proporción de N inorgánico (disponible), como se ilustra en la Figura 3-1. El N orgánico puede representar del 97 al 98 % del total de N en el suelo. El N inorgánico generalmente representa solo del 2 al 3 %. Por lo tanto, el proceso que convierte las formas orgánicas de N no disponibles a formas disponibles es importante para el crecimiento de las plantas. Este proceso se denomina mineralización y ocurre a medida que los microorganismos del suelo descomponen la materia orgánica para obtener energía. Los microorganismos usan parte de la energía liberada y parte de los nutrientes esenciales contenidos en la materia orgánica. Cuando los organismos han usado todos los nutrientes que necesitan, el exceso (como el N) es liberado al suelo en forma inorgánica para ser utilizado por las plantas.

Figura 3-1. La mayoría del N en el suelo está presente en forma orgánica y no está disponible inmediatamente para ser utilizado por la planta.

El N puede también pasar de una forma inorgánica a una forma orgánica, como lo indica la doble flecha de la Figura 3-1. Este proceso se llama inmovilización y es el reverso de la mineralización. La inmovilización ocurre cuando se incorporan al suelo residuos de cultivos con contenido alto de C y bajo de N. Los microorganismos descomponen vigorosamente la nueva fuente de energía presente en estos residuos, pero al mismo tiempo necesitan N para formar las proteínas de sus cuerpos. Cuando el contenido de N en los residuos es bajo, los microorganismos utilizan el N inorgánico del suelo para satisfacer sus necesidades. De esta forma el N inorgánico del suelo es transformado en N orgánico presente en las proteínas de los microorganismos del suelo. Esta forma de N no es disponible para el crecimiento de las plantas, pero mucho de este N regresa gradualmente a forma disponible a medida que los microorganismos mueren y sus cuerpos se descomponen. La mineralización y la inmovilización ocurren simultáneamente en el suelo. El cambio de un suelo a dominancia de formas orgánicas o inorgánicas de N está gobernado principalmente por la relación C/N de la materia orgánica que se está descomponiendo. Los materiales con una relación C/N amplia (mayor que 30:1) favorecen la inmovilización. Los materiales con una relación C/N baja (menos de 20:1)tienden a una más rápida mineralización. Las relaciones C/N entre 20 y 30:1 favorecen los dos procesos por igual. La Tabla 3-5, presenta la relación C/N de varios materiales orgánicos. 56

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Cuando en un suelo la inmovilización excede la mineralización, prácticamente no existe N disponible para el cultivo a no ser que se haya aplicado fertilizante nitrogenado en una banda cerca de las raíces. Esta fase se denomina período de depresión de nitrato y es una época crítica para los cultivos. El tiempo de duración de este período depende de tres factores: 1) la relación C/N de los materiales en descomposición, 2) la calidad de los residuos de cultivo que se han aplicado al suelo, y 3) las condiciones ambientales en el suelo. El añadir más residuos generalmente alarga el periodo. El suministrar la cantidad adecuada de N generalmente acorta el periodo. Para eliminar o minimizar el problema, se deben incorporar los residuos con suficiente anticipación a la siembra para así permitir una adecuada descomposición. Tabla 3-5. Relación carbono — nitrógeno (C/N) de varios materiales orgánicos.

Material Suelo superficial sin alterar Alfalfa Estiércol vacuno descompuesto Residuos de maíz Paja de cereales de granos pequeños Carbón mineral Madera de roble Arbol de pino

Relación C/N 10:1 13:1 20:1 60:1 80:1 124:1 200:1 1000:1

NITRIFICACION Y DENITRIFICACION El primer producto resultante de la descomposición de la materia orgánica (mineralización) es el NH+4, proveniente de la descomposición de proteínas, aminoácidos y otros compuestos. La conversión de substancias más complejas a NH+4 se denomina amonificación. En condiciones favorables para el crecimiento de la planta, la mayor parte del NH+4 en el suelo se convierte en NO-3 por medio de las bacterias nitrificantes. Este proceso se denomina nitrificación (Figura 3-2). La nitrificación es importante por varias razones:

Figura 3-2 El amonio reacciona con el oxígeno, en presencia de las bacterias nitrificantes, para producir Nitrato. Esta reacción también libera hidrógeno, lo que incrementa la acidez del suelo.

•

El NO-3 es inmediatamente disponible para uso de las plantas y microorganismos del suelo. En condiciones de buena aireación los organismos también usan NH+4

• El NO-3; puede perderse por denitrificación, proceso mediante el cual NO3- se reduce a formas gaseosas como el óxido nitroso (N2O) o N2 que se pierden a la atmósfera.

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El NO-3, es altamente móvil y se mueve libremente con el agua del suelo. Mucho del NO-3 puede escurrirse por el perfil del suelo.., esto sucede más en los suelos arenosos profundos que en los suelos de textura fina con un drenaje moderado. El manejo apropiado del N puede controlar la lixiviación a mantos freáticos e incrementar la productividad. La Tabla 3-6, demuestra que la práctica de fraccionar la dosis de N en tres aplicaciones incrementa el rendimiento relativo en un 31%. Esto significa que menos N permanece en el suelo, sujeto a lixiviación, después de la cosecha. La denitrificación ocurre generalmente en suelos con contenido alto de materia orgánica y en condiciones de encharcamiento por períodos extensos (ausencia de 02). El proceso se acentúa a medida que aumenta la temperatura. A continuación se describen las condiciones de suelo que tienen mayor influencia en la nitrificación y denitrificación. • pH del suelo — La Tasa de nitrificación es generalmente baja en suelos ácidos. Ocurre en un rango de pH de 4.5 — 10.0, pero las condiciones óptimas ocurren alrededor de pH de 8.5. El encalar suelos ácidos beneficia a las bacterias nitrificantes. • Humedad — Las bacterias nitrificantes se mantienen activas aun en condiciones muy secas, pero pasan a ser inactivas en suelos encharcados. Los suelos que tienen humedad suficiente para el crecimiento de los cultivos tienen suficiente humedad para que la nitrificación sea normal. Los suelos saturados con agua no contienen suficiente 02 para uso de las bacterias nitrificantes. Como resultado, se produce muy poco NO-3. La exclusión del 02 del suelo promueve el proceso de denitrificación. Esto puede reducir drásticamente la disponibilidad de N. • Temperatura — La nitrificación empieza lentamente . . . justo a temperaturas sobre el punto de congelamiento, y continua incrementándose a medida que se incrementa la temperatura del suelo, hasta llegar a temperaturas de alrededor de 30oC. La tasa de nitrificación se reduce a temperaturas mayores de 30oC grados centígrados. Las reacciones de denitrificación también se incrementan con el incremento de la temperatura del suelo. • Aireación — La nitrificación requiere 02. Los suelos bien aireados, de textura media a gruesa, tienen un alto contenido de 02 y soportan una rápida nitrificación debido al buen drenaje y al intercambio de aire entre el suelo y la atmósfera. • Residuos de cultivos — La denitrificación ocurre a medida que las bacterias del suelo oxidan los residuos orgánicos. Cantidades altas de residuos, combinadas con bajos suministros de 02 en el suelo, aceleran las reacciones de denitrificación y la pérdida de N. Tabla 3-6. Efecto del fraccionamiento de la aplicación de N en el de proteína.

Cantidad De N kg/ha 0 120 40+40+40

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rendimiento relativo de maíz y en el contenido

Producció n Relativa % Proteína % 39 8.31 69 8.44 100 9.19

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ESTABILIZACION DEL NITROGENO EN EL SUELO Todos los fertilizantes nitrogenados producidos comercialmente son altamente solubles cuando se los aplica al suelo. Por otro lado, las fuentes orgánicas, tales como los estiércoles de animales, los residuos de cultivos y los cultivos de cobertura liberan N soluble únicamente a medida que se descomponen (mineralizan) en el suelo. Todo el N, ya sea que provenga de fuentes inorgánicas u orgánicas, se convierte eventualmente en NO-3. El N en la forma NO-3 susceptible a perderse del suelo por lixiviación y denitrificación. El N en forma de NH+4 es estable en el suelo, siendo retenido en los sitios de intercambio de la CIC de las arcillas y materia orgánica. Existen buenas razones para mantener el N en esta forma, por lo menos hasta poco antes que el cultivo necesite el nutriente. Estas son: • El N en forma de NH+4 no se pierde por lixiviación, por lo tanto el movimiento potencial de N hacia los mantos freáticos se minimiza o elimina cuando se mantiene el N como NH+4. •

Algunos híbridos de cultivos como maíz, trigo y algodón tienen un rendimiento más alto cuando se nutren con una mezcla de NH+4 y NO-3.

• El N del suelo no se pierde por denitrificación cuando se encuentra en forma NH+4. Una parte importante del manejo de los fertilizantes nitrogenados es el aplicar dosis y fuentes adecuadas, localizar el nutriente en forma apropiada y en la época de mayor necesidad del cultivo. En ocasiones, es difícil o imposible llegar a cumplir todas estas metas. Sin embargo, mediante el uso de inhibidores de nitrificación o fuentes de N de lenta liberación, se puede incrementar significativamente la eficiencia del uso de N. • Inhibidores de nitrificación — Estos productos simplemente bloquean la conversión de NH+4 a NO-3 al desactivar la acción de las bacterias nitrificantes por cierto período de tiempo, en algunas ocasiones hasta por tres meses. Los resultados del uso de estos productos son variables, pero se han logrado respuestas en rendimiento mayores al 50% cuando se han usado apropiadamente. El mayor beneficio del uso de inhibidores de nitrificación se logra cuando se hacen aplicaciones de N en condiciones muy húmedas al inicio del ciclo del cultivo, en suelos arenosos y en suelos pobremente drenados. • Fertilizantes nitrogenados de lenta liberación —El fertilizante urea — formaldehído es manufacturado mediante la reacción de urea con formaldehído, formando un compuesto que es ligeramente soluble en agua. Su alto costo impide el uso en cultivos comunes y se usa principalmente en céspedes, campos de golf y otros cultivos específicos. La urea cubierta con azufre es otro tipo de fertilizante que libera N lentamente.

FIJACION DE NITROGENO Cuando el N atmosférico (N2) se combina con H2 u O2, ocurre un proceso llamado fijación. Este proceso debe ocurrir para que el N pueda ser utilizado por las plantas. La fijación puede ocurrir en varias formas. Fijación biológica- La fijación biológica puede ser simbiótica o no simbiótica. La fijación simbiótica de N se refiere al trabajo de bacterias que fijan N mientras crecen en asociación con una planta huésped. Esta asociación beneficia tanto a los microorganismos como a la planta huésped. El ejemplo más conocido es la asociación entre la bacteria Rhizobium y las raíces de las leguminosas. Las

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bacterias forman nódulos en las raíces. En estos nódulos las bacterias fijan el N de la atmósfera y lo hacen disponible para las leguminosas. Las leguminosas entregan carbohidratos, los cuales proveen la energía necesaria para que las bacterias fijen N. Cuanto N fijan las bacterias simbióticas de las leguminosas? Se estima que la magnitud de la fijación va desde solamente unos cuantos kilogramos hasta 550 kg/ha/año. Cantidades comúnmente aceptadas se presentan en la Tabla 3-7. Se considera que la fijación simbiótica de N por parte de las leguminosas es la fuente más importante de N natural en los suelos. Actualmente se está investigando el comportamiento de organismos fijadores de N que podrían crecer y fijar N en gramíneas. Tabla 3-7. Fijación anual estimada de nitrógeno por varios cultivos de leguminosas.

Leguminosas N Fijado, kg/ha/año Alfalfa 220 Trébol Ladino 200 Trébol blanco 120 Soya 110 Arvejas 100 Lespedeza 95 Maní 45 Trabajos de investigación han demostrado que el fósforo (P) y el potasio (K) afectan la nodulación y por lo tanto la fijación de N en las leguminosas. Nótese como el P y el K incrementan la cantidad de nódulos, el porcentaje de N en los nódulos y la producción de proteínas en las semillas (Tabla 3-8). La fijación no simbiótica de N se lleva a cabo mediante bacterias que viven libremente en el suelo. La cantidad de N fijado por estos organismos es mucho menor que la cantidad fijada simbióticamente. Se estima que un máximo de 20 kg de N/ha es fijado anualmente por bacterias libres en el suelo. • Oxidación Natural — El calor generado por los rayos en una tormenta permite que el O2 reaccione con el N2 que se encuentra en el aire, formando eventualmente NO-3. La lluvia y la nieve aportan aproximadamente de 5 a 10 kg/ha/año de N proveniente de oxidación natural. *Fijación Industrial – Los procesos industriales fijan N2 muy efectivamente, transformándolo en formas disponibles para las plantas. El proceso más importante sintetiza NH 3 combinando N2 y H2, de la siguiente manera: N2

+

Calor, presión 3H2 ------------------------------------------------Catalizador

2NH3 amoniaco Anhidro

El H2 se obtiene generalmente de gas natural. El N 2 proviene directamente del aire. La Figura 3-3, indica cómo se usa NH3 para fabricar otros fertilizantes.

PERDIDAS DE NITROGENO Los cultivos remueven abundante N del suelo. La cantidad depende del tipo de cultivo y cantidad de cosecha. A pesar de que la remoción de nutrientes en la cosecha no se considera como pérdida, en realidad lo es. El efecto neto de la remoción de N por los cultivos es que reduce los niveles de N en el suelo. Por otro lado, las pérdidas de N en forma gaseosa son tanto o más importantes y se describen a continuación. 60

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• Reacciones del amonio — Cuando se aplican fertilizantes nitrogenados que contienen NHZ como el nitrato de amonio y el sulfato de amonio, en la superficie de suelos alcalinos o calcáreos, se producen reacciones químicas que pueden causar pérdidas de N en forma de amoniaco (NH 3) gaseoso, en un proceso denominado volatilización. Reacciones similares pueden ocurrir en suelos recientemente encalados. Las pérdidas por volatilización pueden ser elevadas en condiciones de alta temperatura y humedad. Para evitar estas pérdidas se debe incorporar los fertilizantes que contienen NH4, cuando éstos se utilizan en suelos alcalinos o calcáreos. • Urea — El N aplicado en forma de urea a la superficie del suelo se convierte rápidamente en NH 3 o NH+4 cuando existe humedad y temperatura apropiada y la presencia de la enzima ureasa. El NH 3 formado puede pasar a la atmósfera mediante volatilización. Las pérdidas de N de la urna pueden evitarse con la incorporación del fertilizante, con aplicación cuando las temperaturas son bajas y con el riego inmediato que permite que la urea se introduzca en el suelo. • Amoniaco anhidro — El amoniaco anhidro (NH3) es un gas cuando no está bajo presión. Debe ser aplicado bajo la superficie del suelo para prevenir pérdidas por volatilización. Las pérdidas pueden ocurrir cuando se aplica NH3 a suelos extremadamente húmedos. Se debe aplicar NH3 cuando la humedad del suelo está por debajo de la capacidad de campo. Los suelos deben estar húmedos pero no inundados, ni tampoco muy secos. Los suelos arenosos y de baja CIC necesitan de una aplicación más profunda de NH3 que los suelos arcillosos. Tabla 3-8 Efectos del fósforo y el potasio en el rendimiento, nodulación y composición Química de la soya

Dosis Anual kg/ha P2O5 0 134 0 134

K2O

Media de 2 años de Rendimient o T/ha

Peso Número de Nódulos Nódulos Frescos* Por planta*

Mg/cm3

0 0 134 134

1.7 1.8 3.1 3.7

35 59 79 114

0.186 0.343 0.487 0.919

Media de 2 años N en los Proteína en Nódulos % El grano % 3.19 3.92 3.37 3.61

41.8 41.8 39.2 39.2

Media de 2 años Proteína en El grano kg/ha 717 742 1228 1445

COMO AFECTA EL NITROGENO LA ACIDEZ DEL SUELO Cuando el proceso de nitrificación convierte el NH+4 a NO-3 se liberan iones H+ (Figura 3-2). Este es un proceso que produce acidez en el suelo. Por esta razón, las fuentes de N (fertilizantes comerciales, estiércol, leguminosas) que contengan o formen NH+4 incrementan la acidez del suelo si la planta no absorbe el NH+4 directamente. El NO-3 también puede ser un factor asociado con la acidez del suelo debido a la lixiviación de iones básicos como el calcio (Ca++), magnesio (Mg++) y K+. El NO-3 y los cationes básicos forman pares iónicos que se pierden juntos por lixiviación. A medida que las bases son removidas, éstas son reemplazadas por H+ haciendo el suelo más ácido. Cuando el proceso de mineralización descompone la materia orgánica del suelo, el primer producto nitrogenado es el NH+4 A medida que este NH+4 se convierte a NO-3, se liberan iones H+. Esto, al igual que lo que sucede con los fertilizantes inorgánicos que contienen NH+4, causa la acidificación del suelo. Los fertilizantes nitrogenados como el nitrato de calcio y el nitrato de sodio dejan cationes básicos... Ca++ y sodio (Na+)... en el suelo. Esto hace que el suelo sea menos ácido. La Tabla 3-9, muestra como las diferentes fuentes de N afectan las condiciones básicas o ácidas del suelo.

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Figura 3-3 El amonio es el producto básico con l cual otras fuentes de nitrógeno son Manufacturadas.

FUENTES DE NITROGENO La descomposición de la materia orgánica provee más del 90% del N nativo del suelo. Sin embargo, la mayoría de los suelos contienen poca materia orgánica, generalmente 2% o menos. La materia orgánica del suelo contiene aproximadamente 5% de N, pero solamente alrededor del 2% de la materia orgánica se descompone cada año y a menudo menos. Cada porcentaje de materia orgánica libera únicamente de 10 a 40 kg de N/ha/año, cantidad insuficiente para cubrir las necesidades de los cultivos. Además, las cantidades liberadas son afectadas por las prácticas de manejo. Por ejemplo, la labranza de conservación (siembra directa), que se practica cada vez más en Norte América, Argentina y Brasil, resulta en suelos más fríos, donde los procesos de descomposición de la materia orgánica son más lentos y liberan menor cantidad de N. En el pasado, casi todos los fertilizantes nitrogenados provenían de materia orgánica. Se usaban deshechos humanos, estiércol de ganado y aves, residuos de semillas de algodón y huesos calcinados. Algunos de estos materiales todavía se usan en algunos países. sin embargo, la mayoría de los fertilizantes nitrogenados provienen de la fijación comercial del N atmosférico que lo transforma primero en amonio y luego en otros compuestos. Las principales fuentes comerciales de N se describen a continuación: Tabla 3-9 Fuentes de nitrógeno con sus respectivos contenidos de N y su efecto en las Condiciones básicas o ácidas del suelo

 Amoniaco anhidro -- El amoniaco anhidro (NH3) contiene más N que cualquier otro fertilizante nitrogenado (82%). Se almacena bajo presión como un líquido y se aplica al suelo desde tanques 62

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de alta presi6n, por medio de tubos inyectores colocados en la parte posterior del disco o navaja que se introduce en el suelo. Se puede aplicar también por medio de infiltración del producto diluido en el agua de riego aplicada por inundación o por surco (no con riego por aspersión). El aplicar amoniaco anhidro en suelos pedregosos, muy secos o muy húmedos puede ser difícil. La aplicación sobre cultivos como pastos puede causar daños permanentes a las raíces. A temperatura y presión atmosférica normales, el NH 3 es un gas que se puede perder durante y después de la aplicación. Las condiciones físicas y químicas del suelo controlan la cantidad que se pierde. La humedad del suelo, la profundidad de la aplicación, la distancia entre líneas de aplicación y la CIC del suelo son factores que afectan la retención del NH3 en el suelo. Los suelos de baja CIC, como los suelos arenosos, requieren de una aplicación más profunda para evitar pérdidas por volatilización. Si el suelo se encuentra muy seco durante la aplicación del NH3 el corte hecho por el disco de aplicación no se sella y el NH3 se volatiliza. La condición ideal para que el NH3se retenga bien es que el contenido de humedad esté cerca de capacidad de campo. El encharcamiento también incrementa la posibilidad de pérdida debido a la dificultad en cerrar las aperturas del disco de aplicación. El uso de distancias menores entre los discos de aplicación tiende a reducir las pérdidas de NH 3 debido a que se reduce la concentración en los puntos de inyección. Cantidades menores en la aplicación también reducen la concentración de NH3 en los puntos de liberación y reducen de esta forma las posibilidades de pérdida. Si se tienen en cuenta todos los factores que afectan la conducta del NH3, las pérdidas por volatilización son pequeñas y no constituyen un factor de consideración económica. • Agua amoniacal y soluciones de nitrógeno — El agua amoniacal se obtiene mediante la disolución de NH3 en agua. Tiene propiedades similares al amoniaco anhidro y debe localizarse bajo la superficie del suelo para prevenir pérdidas de NH3. Las soluciones de nitrógeno en algunas ocasiones son manufacturadas mediante la mezcla de concentrados de nitrato de amonio, urea y en algunas veces agua amoniacal. Las soluciones de nitrógeno son también en ocasiones producidas mediante la disolución de urea sólida y/o nitrato de amonio. Las soluciones de N se clasifican en soluciones presurizadas y no presurizadas. Las soluciones presurizadas tienen una apreciable presión de vapor de NH3 libre. Requieren de tanques y equipo especializado, especialmente si su presión de vapor es alta a la temperatura de operación. Las soluciones presurizadas deben aplicarse bajo la superficie del suelo para evitar pérdidas de NH3. No se deben aplicar soluciones presurizadas directamente en contacto con las semillas por el efecto nocivo del NH3 en la germinación. Las soluciones no presurizadas contienen nitrato de amonio, urea y agua. Estas soluciones pueden ser manejadas sin el uso de tanques y equipo de alta presión ya que esencialmente no contienen NH3 libre. Las soluciones de N que contienen urea y nitrato de amonio (UNA) tiene una concentración mayor de N que cualquier solución que contenga solo una de estas fuentes. La presencia de las dos fuentes permite que la solución sea usada a temperaturas más bajas sin la formación de precipitados. Sin embargo, aun en las soluciones de UNA, a medida que la concentración de N se incrementa, la temperatura de formación de precipitados se incrementa: a 28% de N, la temperatura de precipitación es menos de 21oC; a 30% de N, la temperatura es menos de 7 0C;a32% de N, la temperatura es de menos 20C. • Nitrato de amonio — El nitrato de amonio contiene de 33.5 a 34.0% de N. La mitad del N en el nitrato de amonio es NH+4 y la otra mitad es NO-3~. A pesar de que el nitrato de amonio sólido tiene

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excelentes cualidades de manejo, absorbe humedad (es higroscópico). Por esta razón, durante su manufactura se lo recubre con materiales como polvo de diatomeas lo que previene la absorción de agua. Además, en climas húmedos, no se debe dejar en sacos o recipientes abiertos por periodos largos de tiempo. El nitrato de amonio es adecuado para mezclas físicas de fertilizantes y para los cultivos que requieren de aplicaciones de N al voleo o en banda superficial. • Urea — La urea en su forma original no contiene NH+4 Sin embargo, la urea se hidroliza rápidamente en el suelo en presencia de la enzima ureasa y produce amonio y bicarbonato (Figura 3-4). Varios factores influyen en la rapidez con la cual ocurre la hidrólisis, incluyendo la cantidad de enzima presente y la temperatura del suelo. Mientras más frío esté el suelo más lento es el proceso. Durante la hidrólisis, los iones bicarbonato reaccionan con la acidez del suelo e incrementan el pH en la proximidad del sitio de reacción de la urea, neutralizando de esta forma parte de la acidez producida luego mediante la nitrificación. Los iones NH+4 son adsorbidos por las arcillas y la materia orgánica del suelo, eventualmente nitrificados o absorbidos directamente por las plantas. Una vez que la urna se ha convertido en NH+4 ésta se comporta como cualquier otro fertilizante nitrogenado siendo una excelente fuente de N. Sin embargo, existen varias condiciones en el comportamiento de la urea que deben ser previamente entendidos.

La urea normalmente se hidroliza en forma rápida. Se pierden cantidades apreciables de NH 3 por volatilización cuando se aplica urea, o soluciones que contienen urea, a la superficie de suelos desnudos que están evaporando agua rápidamente, o a suelos con una alta cantidad de residuos en la superficie. Se puede controlar este problema aplicando la urea a temperaturas bajas, incorporando el material al suelo o aplicándolo en banda.

Figura 3-4. La descomposición de la urea (hidrólisis) en el suelo depende de la presencia de la enzima ureasa y este proceso debe ocurrir previamente para que las plantas puedan usar el nitrógeno de la urea

La rápida hidrólisis en el suelo es responsable de las quemaduras que el NH 3 causa en las semillas cuando se colocan cantidades altas de urea muy cerca de ellas. Una buena práctica es evitar el contacto directo con las semillas en cultivos de hilera. Los cereales de grano pequeño pueden soportar un mayor contacto con la semilla si la máquina sembradora deposita una banda ancha de semillas y fertilizante (máquinas sembradoras que funcionan con aire). La urea es un excelente fertilizante para ser aplicado en forma foliar, pero ciertas urnas pueden contener pequeñas cantidades de un producto de condensación conocido como biuret. El biuret es tóxico cuando se aplica al follaje, pero no tiene un efecto perjudicial cuando se aplica al suelo. • Sulfato de Amonio.— El sulfato de amonio contiene 21% de N y 24% de S. A menudo se lo obtiene 64

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como un producto residual en la fabricación de nylon. La creciente frecuencia de deficiencias de S promueve su mayor uso como fuente de N y de S. • Fosfatos de Amonio.— El fosfato monoamónico (NH4H2PO4) y diamónico ((NH4)2HPO4) son considerados más como fuentes importantes de P que de N. Estos materiales se los analiza en el capitulo 4. La Tabla 3-10 presenta las diferentes fuentes de N y su contenido de este nutriente. Tabla 3-10. Fuentes de nitrógeno y contenido de este nutriente. Fuente Amoniaco Anhidro Agua Amoniacal Nitrato de amonio Nitrato-sulfato de amonio Nitrato de amonio-cal Sulfato de amonio Solución urea-nitrato de amonio (UNA) Cloruro de amonio Urea Fosfato monoamónico (MAP) Fosfato diamónico (DAP) Nitrato de sodio Nitrato de potasio Nitrato de calcio Urea recubierta de azufre Urea formaldehido

Porcentaje de N 82 20-25 33.5-34 26 20.5 21 28-32 26 46 10-11 18 16 13 15.5 39 38

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UN NUTRIENTE ESENCIAL PARA LAS PLANTAS EL FOSFORO (P) es esencial para el crecimiento de las plantas. No puede ser sustituido por ningún otro nutriente. La planta debe tener P para cumplir su ciclo normal de producción. La Tabla 4-1 que se presenta a continuación muestra la cantidad de P que varios cultivos absorben del suelo.

FUNCIONES DEL FOSFORO EN LA PLANTA Las plantas absorben la mayoría del P como el ion ortofosfato primario (H 2PO-4). Las plantas también absorben pequeñas cantidades de P como ion ortofosfato secundario (HPO=4). El pH del suelo influye en gran parte en la absorción de estas dos formas de P por la planta. Las plantas pueden utilizar otras formas de P, pero en menores cantidades que el ortofosfato. Las concentraciones más altas de P en plantas jóvenes se encuentran en el tejido de los puntos de crecimiento. Debido a que el P se mueve rápidamente de los tejidos viejos a los tejidos jóvenes, las deficiencias aparecen primero en las partes bajas de la planta. A medida que las plantas maduran, la mayor parte del P se mueve a las semillas o al fruto como se observa en los datos de la Tabla 4-2. Tabla 4-1. Cantidad de fósforo absorbido por varios cultivos.

Cultivo Alfalfa Bananas Frijol Café Maíz Algodón (fibra) Grano de sorgo Maní Arroz Soya Caña de azúcar Tomates Trigo

Nivel de Rendimiento toneladas 18.0 55.0 2.0 2.1 10.0 1.1 9.0 4.5 7.8 4.0 112.0 90.0 4.0

Absorción De P2O5 en Todo el cultivo, kg 134 52 15 12 102 57 94 45 67 65 112 97 46

Nota: El contenido de fósforo en los fertilizantes se expresa como equivalente de “P 205”, a pesar de que no existe el P205 como tal en los materiales fertilizantes. La designación de P2O 5 es una expresión convencional estándar del contenido relativo de P. En este texto, algunos datos se expresan en términos de P y otros como P205. Para convertir P en P205, se multiplica por 2.29 y para convertir P205 en P se multiplica por 0.43.

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El P desempeña un papel importante en la fotosíntesis, la respiración, el almacenamiento y transferencia de energía, la división y crecimiento celular y otros procesos que se llevan a cabo en la planta. Además, promueve la rápida formación y crecimiento de las raíces. El P mejora la calidad de la fruta, hortalizas y granos y es además vital para la formación de la semilla. El P está involucrado en la transferencia de características hereditarias de una generación a la siguiente. Tabla 4-2. Las semillas contienen más fósforo que cualquier otra parte de la planta.

Cultivos Maíz Algodón Maní Arroz Soya Trigo

Parte de La planta Grano Tallos y hojas Semillas Tallos y hojas Grano Tallos y hojas Grano Paja Grano Paja Grano Paja

Rendim. T/ha 9.4 8.4 2.2 2.8 4.5 7.2 6.7 7.8 3.4 7.8 4.0 6.1

Porcentaje De P 0.22 0.17 0.66 0.24 0.20 0.26 0.28 0.09 0.42 0.18 0.42 0.12

El P ayuda a las raíces y a las plántulas a desarrollarse rápidamente y mejora su resistencia a las bajas temperaturas. Además, incrementa la eficiencia del uso del agua, contribuye a la resistencia de algunas plantas a enfermedades y adelanta la madurez... es importante para rendimientos más altos y calidad de los cultivos. Ver Tabla 4-3. Tabla 4-3. La fertilización con fósforo incrementa el rendimiento de maíz y reduce humedad en el grano al momento de la cosecha.

P2O5 aplicado Kg/ha 0 45 90 135 180

Rendimiento, T/ha 6.2 8.2 8.8 8.5 8.7

% Humedad En el grano 31.8 27.8 27.0 36.9 26.5

Un aspecto importante de los suelos con buen contenido de P es la influencia que esta condición tiene en la absorción de P por los cultivos durante los períodos de estrés de humedad. La Figura 4-1 demuestra que la absorción de P de plántulas de maíz se reduce durante los períodos de estrés de humedad. Sin embargo, los efectos del estrés de humedad se reducen al menos parcialmente, cuando los niveles de P en el suelo son altos.

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Figura 4-1. El contenido de fósforo en el suelo afecta la capacidad de plantas de maíz de absorber este nutriente durante los períodos de estrés de humedad.

SINTOMAS DE DEFICIENCIA EN LA PLANTA La primera señal de falta de P es una planta pequeña. La forma de las hojas se distorsiona. Cuando la deficiencia es severa se desarrollan áreas muertas en la hoja, el fruto y el tallo. Las hojas viejas se afectan antes que las jóvenes: Un color púrpura o rojizo, asociado con la acumulación de azúcares, aparece a menudo en plantas de maíz y en otros cultivos deficientes en P. especialmente a temperaturas bajas. La deficiencia de P retarda la madurez del cultivo. Los cereales de grano pequeño que se cultivan en suelos con bajo contenido de P macollan menos. Los síntomas visuales de deficiencia, que no sean el crecimiento lento y la reducción en la producción, no son tan claros como los síntomas visuales de las deficiencias de N y K. En muchos cultivos, la deficiencia de P es difícil de detectar en el campo. En ciertas etapas de crecimiento, la deficiencia de P causa que el cultivo presente un color verde oscuro. Se debe estar siempre atento para detectar la presencia de plantas anormalmente pequeñas y, cuando sea posible, confirmar esta deficiencia visual con el análisis de suelo y/o foliar.

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Figura 4-2 El contenido de P en la solución del suelo es afectado por varios factores

FUENTES DE FOSFORO Y CANTIDADES EN EL SUELO (Ver Concepto de Producción 4-1) El P elemental es químicamente muy reactivo y por esta razón no está presente en su estado puro en la naturaleza. Se encuentra solamente en combinaciones químicas con otros elementos. El P del suelo proviene mayormente de la meteorización de la apatita, un mineral que contiene P y calcio (Ca), así como otros elementos como flúor (F) y cloro (Cl). A medida que la apatita se descompone y libera P, se forman varios compuestos de este elemento en el suelo y se liberan los dos iones ortofosfato que son absorbidos por las plantas. Estos iones ortofosfato están presentes en pequeñas cantidades en la solución del suelo. El P soluble en el suelo, sin importar que éste provenga de la apatita, fertilizante, estiércol o materia orgánica, forma compuestos con el Ca, hierro (Fe), aluminio (Al) y manganeso (Mn) o se enlaza con la superficie reactiva de ciertos minerales arcillosos como la caolinita, los óxidos de Al y Fe en suelos tropicales rojos y la alofana, imogolita y complejos de humus-Al en los suelos derivados de ceniza volcánica. Estas reacciones reducen la disponibilidad de P para las plantas. Sin embargo, compuestos como el fosfato dicálcico y el fosfato octacálcico son relativamente disponibles para la planta. Otras fuentes de P disponible incluyen la materia orgánica, el humus, los microorganismos y otras formas de vida. Se ha demostrado que los compuestos orgánicos en el suelo ayudan a retrasar las reacciones de fijación de P. La capa arable de los suelos agrícolas contiene cantidades de hasta 3000 kg de P por hectárea en combinación con otros elementos, la mayor parte de estas formas de P no son disponibles para la planta. Una cantidad muy pequeña del P total en el suelo se encuentra en la solución en un determinado momento... generalmente menos de 4 kg/ha. Solamente unos cuantos kilogramos de P por hectárea en la solución del suelo son suficientes para el crecimiento normal del cultivo. Por lo tanto, la clave para la

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fertilización con P, no es mantener grandes cantidades de P en la solución del suelo, sino más bien la habilidad del suelo para recargar esa solución con P A medida que las raíces penetran el suelo y absorben el P disponible, éste debe ser reemplazado en forma continua. El P en la solución del suelo es reemplazado dos o tres veces al día, hasta 300 o más veces durante el ciclo de crecimiento de cultivos como el maíz y la soya. El suelo debe recargar o mantener niveles suficientes de P en la solución del suelo para así asegurar altos rendimientos. La Figura 4-2 muestra (1) como el P se recarga en la solución del suelo,(2) como se fija en formas no disponibles y (3) como es removido (o perdido) del suelo. Nótese la doble fecha entre ―Fósforo en la solución del suelo‖ y ―Minerales‖. RECUERDE: El P se vuelve disponible mediante la meteorización de los minerales y por la descomposición de la materia orgánica, pero también puede cambiar a formas no disponibles o fijadas que la planta no puede usar.

MOVIMIENTO DEL FOSFORO EN EL SUELO El P se mueve muy poco en la mayoría de los suelos. Generalmente se mantiene en el lugar donde ha sido colocado por la meteorización de los minerales o por la fertilización. Muy poco P se pierde por lixiviación, aun cuando se mueve más libremente en suelos arenosos que en arcillosos. La erosión remueve partículas de suelo que contienen P. La erosión y la remoción en el cultivo son las dos únicas formas significativas de pérdida de P del suelo.

Figura 4-3.

Movimiento relativo del nitrógeno, fósforo y potasio en el suelo.

Casi todo el P se mueve en el suelo por difusión, un proceso lento y de poco alcance que depende de la humedad del suelo. Las condiciones secas reducen notablemente la difusión. El K también se mueve en gran parte por difusión, pero es más soluble que el P, por lo que puede desplazarse más lejos. Cuando se comparan las distancias a las que se desplazan el N, P y K, desde el punto en el cual fueron colocados, se observa que el N (en forma de nitrato) se mueve libremente en el suelo en comparación con los otros dos nutrientes. La comparación en la Figura 4-3 es relativa, pero ilustre adecuadamente la movilidad de N, P y K en el suelo. Que tan poco se mueve realmente el P en el suelo? Si el P en un suelo franco está localizado a más de un centímetro de una raíz, éste no se moverá lo suficientemente hacia la raíz para ser absorbido. Se ha establecido que las raíces de un cultivo en crecimiento contactan solamente del 1 al 3% del suelo en los 15 a 20 centímetros superficiales. En términos prácticos, esto significa que se debe suministrar adecuadas cantidades de P al suelo para que éste pueda soportar un crecimiento óptimo del cultivo. El contenido de P en la zona radicular debe ser lo suficientemente alto para asegurar su disponibilidad durante todas las etapas de crecimiento.

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Es necesario enfatizar la importancia de la disponibilidad de P durante todo el ciclo del cultivo. La información en la Tabla 4-4 describe la absorción de P205 diaria y durante todo el ciclo de un cultivo de soya que produjo 6.7 t/ha. Durante la primera mitad del ciclo de crecimiento (51 de 103 días), solamente el 9% del total fue absorbido. Esto significa que 91% de los 134 kg/ha fueron absorbidos en los últimos 52 días. Si el P del suelo se termina en la mitad del ciclo de crecimiento, el potencial de producción se reduce dramáticamente. Tabla 4-4. La saya absorbe P2O5 durante todo el ciclo de crecimiento.

Absorción de P2O5 kg/ha Etapa de Crecimiento Emergencia Hasta 3 hojas De 3 hojas A 6 hojas De 6 hojas A completa Floración Completa Floración a inicio De la vaina Llenado de la Vaina a madurez De la semilla Totales

Porcentaje De absorción

Días

Diaria

Total

Total

40

0.17

6.80

4.6

11

0.62

6.82

4.6

16

1.96

31.36

21.2

15

2.55

38.25

25.8

21 103

3.09 ----

64.89 148.12

43.8 100.0

Se puede esperar solamente una eficiencia del 10 a 30 % del P soluble en el primer año de aplicación. Es difícil mantener el P disponible para las plantas, debido a que este elemento reacciona fácilmente con elementos tales como Ca y Fe formando compuestos que no son solubles, reduciendo así la posibilidad de que el P se mueva hacia las raíces. Los métodos de aplicación pueden mejorar la eficiencia del P.

FACTORES QUE AFECTAN LADISPONIBILIDAD DEL FOSFORO La mayoría de los cultivos recuperan solamente del 10 al 30% del P aplicado en el primer año después de la aplicación (Ver Concepto de Productividad 4-1). El porcentaje de recuperación varia ampliamente, dependiendo principalmente de factores como las fuentes de P, tipo de suelo, cultivo, método de aplicación y clima. Sin embargo, una apreciable cantidad de P residual pasará a ser disponible para los cultivos subsiguientes. La disponibilidad del P varia de acuerdo a los siguientes factores: 1. Cantidad de arcilla — Los suelos con una alta cantidad de arcilla fijan más P que aquellos que contienen menos arcilla. 2. Tipo de arcilla — Los suelos con contenidos altos de ciertas arcillas como la caolinita, óxidos e hidróxidos de Fe y Al (comunes en las regiones del mundo con alta precipitación y temperatura), y arcillas amorfas como alofana, imogolita y complejos humus-Al (comunes en suelos formados de ceniza

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volcánica), retienen o fijan más P que otros suelos. Sin embargo, sin importar el tipo de arcilla presente, el P aplicado al suelo pasa rápidamente a formas menos disponibles. 3. Epoca de aplicación — Cuando mayor sea el tiempo que el suelo se encuentra en contacto con el P añadido, mayor es la posibilidad de fijación. En suelos de alta fijación, el cultivo debe usar P antes que la fijación saque el P de la solución del suelo. En otros tipos de suelo, el P puede estar disponible por años. Este período crítico, durante el cual la planta puede utilizar efectivamente el P aplicado, determina la época de fertilización con P. ¿Se debe aplicar P ocasionalmente en grandes cantidades, como en una rotación? ¿O debe ser aplicado más frecuentemente en pequeñas cantidades? 4. Aireación — El oxígeno (02) es necesario para el crecimiento de las plantas y para la absorción de nutrientes. También es esencial para la descomposición microbiológica de la materia orgánica del suelo, una fuente importante de P. 5. Compactación — La compactación reduce la aireación y el espacio poroso en la zona radicular. Esto reduce la absorción de P y el crecimiento de la planta. La compactación también reduce el volumen del suelo al cual penetran las raíces de la planta, limitando de esta forma su acceso completo al P del suelo. El hecho de que el P se mueve a distancias muy cortas en la mayoría de los suelos incrementa los problemas ocasionados por un crecimiento radicular restringido y la limitada absorción debido a la compactación. 6. Humedad — El incrementar la humedad del suelo a niveles óptimos hace que el P sea más disponible para las plantas. Sin embargo, el exceso de humedad reduce el O2, lo que imita el crecimiento de las raíces y hace lenta la absorción de P 7. Contenido de P en el suelo — Los suelos que han recibido por varios años más P que la cantidad removida en los cultivos presentarán un incremento en los niveles de disponibilidad de P, lo suficiente para reducir la aplicación de P si los niveles en el suelo son lo suficientemente altos. Es importante el mantener altos niveles de P en el suelo para mantener una producción optima de los cultivos. 8. Temperatura — Las temperaturas ideales para un buen crecimiento de la planta afectan muy poco la disponibilidad de P Las altas temperaturas estimulan la descomposición de la materia orgánica. Sin embargo, las temperaturas muy altas o muy bajas pueden restringir la absorción. Por esta razón las plantas responden a las aplicaciones de arranque en suelos fríos y húmedos, aun cuando los niveles de P en el suelo sean altos. 9. Otros nutrientes — La aplicación de otros nutrientes puede estimular la absorción de P. El Ca en suelos ácidos y el azufre (S) en suelos alcalinos parecen incrementar la disponibilidad de P igual que lo hace el amonio (NH+4). Sin embargo, la fertilización con zinc (Zn), en un cultivo que está al borde de una deficiencia de P, parece restringir aun más la absorción de P (Ver Concepto de Producción 4-2). 10. Cultivo — Algunos cultivos tienen sistemas radiculares profundos mientras que en otros son superficiales. El trigo tiene un sistema radicular superficial mientras que el sistema radicular de la alfalfa explora profundamente el perfil del suelo. Es claro que los cultivos se diferencian enormemente en su capacidad de extraer P disponible del suelo. La época y los métodos de aplicación de fertilizante fosfatado deben tomar en cuenta el sistema radicular del cultivo para asegurar un uso más eficiente de P.

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Tabla 4-5. Respuesta a la aplicación de fósforo en diferentes suelos de alta capacidad de f fijación.

Soya Utilsol (Venezuela) Dosis de Rendim. Dosis de P2O5 P2O5 kg/ha t/ha kg/ha 0 0.1 0 75 2.0 40 100 2.5 80 120

Arroz de secano Utilsol (Panamá) Rendim. t/ha 1.0 2.3 3.0 3.7

Dosis de P2O5 kg/ha 0 50 100 150

Arroz de secano Oxisol (Brasil) Rendim. t/ha 1.0 3.7 4.3 4.8

Papas Andisol (Ecuador) Dosis de Rendim. P2O5 kg/ha t/ha 0 6.0 150 32.6 300 39.8 450 42.5

El pH del suelo — En los suelos dominados por arcillas del tipo 2:1, la solubilidad de varios compuestos de P está determinada principalmente por el pH del suelo. Los fosfatos de Fe, Mn y Al tienen baja solubilidad en agua. Los compuestos insolubles de Ca y magnesio (Mg) existen sobre pH 7.0. Las formas más solubles o disponibles de P existen en el rango de pH de 5.5 a 7.0. Esto hace que el encalado sea una práctica indispensable en suelos muy ácidos (Ver Concepto de Producción 4-3). El mecanismo de la fijación de P en suelos altamente intemperizados de los trópicos (Ultisoles y Oxisoles dominados por óxidos de Fe y Al y caolinita) y en los suelos derivados de ceniza volcánica (Andisoles) son diferentes. La capacidad de fijación de P de la mayoría de estos suelos está relacionada con la alta reactividad y afinidad de la superficie de las arcillas con el P. Las reacciones en la superficie de las arcillas retienen (fijan) cantidades apreciables de P en un rango de pH entre 5.0 a 7.0. En los suelos tropicales viejos, el Al y el Fe presentes en las partículas de arcilla son estables hasta valores de pH tan bajos como 5.0. Cuando el pH del suelo llega a valores menores a 5.3, el Al y el Fe son liberados a la solución del suelo, y reaccionan rápidamente con el fosfato para formar compuestos insolubles que se precipitan, contribuyendo de esta forma al proceso total de la fijación del P en el suelo. El encalado de suelos tropicales generalmente lleva a confusiones con respecto a sus efectos en la nutrición con P. La aplicación de cal en suelos tropicales corrige la toxicidad de Al y la deficiencia de Ca, y la corrección de estos factores lleva a un incremento en la absorción de P, a pesar que el encalado tiene muy poco efecto directo sobre la fijación de P en este tipo de suelos. En la mayoría de los casos, una vez que otros factores limitantes son controlados, los efectos de la aplicación de cal sobre la reducción en la fijación de P son pequeños. Por esta razón, sin importar el pH del suelo, aplicaciones de cantidades apreciables de P son necesarias en suelos tropicales para obtener una buena producción, como se observa en la Tabla 4-5.

METODOS DE APLICACION DE FERTI LIZANTES FOSFATADOS (ver Concepto de Producción 4-4) No existe una metodología determinada para aplicar el fertilizante fosfatado. Se deben primero considerar muchos factores entre los que se incluyen los niveles de fertilidad del suelo, el cultivo que se va a sembrar, los métodos de labranza, el equipo utilizado, la época de aplicación y otros factores de manejo. La fijación es un factor importante a considerar cuando se debe decidir la forma de aplicación 74

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de P. Existe un mayor contacto entre el suelo y el fertilizante cuando se lo aplica al voleo y se lo incorpora con el arado o con la rastra, que cuando se lo aplica en banda. La fijación de P es mayor en las aplicaciones que producen mayor contacto. En los suelos de baja fertilidad, los cultivos generalmente responden mejor al P aplicado en bandas que al aplicado al voleo. La fijación es mayor cuando se aplica el fertilizante al voleo. La localización en banda coloca al P de forma accesible en la zona radicular, haciendo que sea posicionalmente más disponible. La aplicación en banda concentra también otros nutrientes como el NH+4, que pueden reducir la fijación y mejorar la absorción del P. Si el agricultor busca máxima rentabilidad a la inversión hecha en P, la aplicación en banda es la mejor opción. Sin embargo, a medida que los niveles de fertilidad en el suelo se incrementan, la ventaja de aplicar en banda desaparece, pero el rendimiento potencial de los cultivos se incrementa. De esta forma, el aplicar P en banda o al voleo depende en gran parte de la filosofía de manejo del agricultor. Fertiliza el agricultor para obtener una respuesta máxima a corto plazo?, o al contrario, busca oportunidades de rendimientos altos y rentabilidad a largo plazo incrementando los contenidos de P en el suelo? La tenencia de la tierra tiene mucho que ver con esta decisión. Las aplicaciones al voleo con o sin incorporación tienen varias ventajas: Tabla 4-6 La localización del fósforo tiene efectos significativos en el rendimiento del cultivo y en el uso eficiente de este nutriente.

Brasil Colombia Panamá Método de Aplicación

Maíz

Maíz

Arroz de Secano

Voleo banda

6.0 8.1

1.8 3.9

3.1 4.2

India Trigo

Kansa Alberta s Sorgo Cebada

t/ha 1.9 2.1

5.4 6.3

2.4 3.7

Contenido bajo de P en todos los sitios 1. 2.

3. 4. 5. 6.

Se pueden aplicar altas cantidades sin dañar la planta. La distribución de nutrientes en toda la zona radicular estimula un crecimiento profundo del sistema radicular, mientras que la aplicación en banda incrementa la masa radicular alrededor de la banda. El crecimiento profundo del sistema radicular permite un mejor contacto entre el suelo y la raíz, poniendo al alcance de la planta una reserva mayor de humedad y nutrientes. Es la forma más práctica de fertilizar con P pastizales y praderas establecidas. Asegura un alto nivel de fertilidad que ayuda al cultivo a aprovechar completamente las condiciones favorables durante todo el ciclo de crecimiento. Puede realizarse en cualquier otra época, ya que la época de siembra siempre es muy ocupada.

El aplicar nutrientes en banda consume mucho tiempo cuando se lo aplica con la sembradora abonadora y es difícil aplicar dosis altas de fertilizante usando este método. Si embargo, se ha demostrado que el aplicar nutrientes en banda a la siembra, particularmente de N, P o S , es muy efectivo. La aplicación en banda ofrece varias ventajas: 1.

En suelos de baja fertilidad, permite el uso de cantidades menores de nutrientes que cuando se aplican al voleo para alcanzar los mismos niveles de rendimiento.

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2. 3. 4. 5.

Es ventajoso para quienes arriendan la tierra a corto plazo y no quieren elevar los niveles de fertilidad del suelo, lo que cuesta dinero, pero que finalmente beneficia a otros. Reduce la fijación de P. Localiza el P para que esté posicionalmente disponible al joven y restringido sistema radicular a inicios del ciclo del cultivo. Permite mejorar la eficiencia del uso de P y al mismo tiempo incrementa el rendimiento al combinar localización en el suelo con las dosis recomendadas de este nutriente.

A pesar de que la aplicación de P al voleo sin incorporación es generalmente la forma menos eficiente de fertilizar los cultivos sembrados en hileras, los cultivos en siembra directa o labranza cero, en áreas relativamente calientes y húmedas son la excepción. Cuando un cultivo como el maíz se siembra sobre residuos en siembra directa, sin labranza previa, el P aplicado a la superficie es tan efectivo como el P localizado en banda o el incorporado. Los residuos en la superficie incrementan los niveles de humedad y éstos estimulan un crecimiento radicular superficial. Esto permite que las raíces usen el P localizado en la superficie o cerca de la superficie. Por otro lado, la labranza reducida en suelos de baja fertilidad, humedad limitada y bajas temperaturas requiere de aplicaciones localizadas de P bajo la superficie. En suelos con bajo contenido de P y en suelos de zonas frías, la aplicación de P en banda es importante en muchos cultivos sembrados con el sistema convencional y con labranza reducida... particularmente en condiciones de bajo P en el suelo. Investigación en diversos sitios ha demostrado que la aplicación en banda antes de la siembra, lo que produce zonas de alta concentración de P, mejora significativamente la habilidad de la planta para usar el fertilizante fosfatado, mejorando los rendimientos y la eficiencia del uso de este nutriente como lo demuestra la Tabla 4-6. Altas concentraciones de P colocadas junto a nitrógeno amoniacal (NH+4) reducen las reacciones de fijación de P, incrementando su disponibilidad. El colocar bandas profundas puede también beneficiar la absorción de P en condiciones de suelo seco. En cereales de grano pequeño, el colocar el P en banda requiere de menos fertilizante que cuando se lo aplica al voleo, para producir un mismo incremento en rendimiento. Sin embargo esta operación puede consumir tiempo valioso en los períodos críticos de siembra. En forrajes, funciona mejor el colocar la banda directamente debajo de la semilla, que la aplicación de P al voleo o en banda superficial junto a la hilera de siembra. El tomate y la cebolla responden mejor a la colocación de P en banda justo abajo de la semilla o de la plántula al transplante. Las aplicaciones en banda, antes de la siembra, de amoniaco anhídrido o nitrato urea—amonio (NUA) con polifosfato de amonio en el trigo, han demostrado ser superiores a las aplicaciones de P al voleo, especialmente sobre suelos de bajo contenido de P. Para mejor resultado, en algunas ocasiones se combinan las aplicaciones al voleo con las aplicaciones en banda. Esto asegura un temprano y accesible suministro de P para las plántulas en desarrollo y una reserva de nutrientes para todo el ciclo de crecimiento. El efecto inicial de la banda (efecto de arranque), es importante cuando la temperatura es baja, aun en suelos con altos contenidos de P. Esta es una condición común en cultivos que fueron sembrados temprano o cultivos sembrados con labranza cero en áreas de clima templado o frío... la papa por ejemplo responde a la aplicación de P en banda, aun en suelos con contenidos altos de este nutriente.

FUENTES DE FOSFORO La roca fosfórica (RF) es el material básico usado en la producción de todos los fertilizantes fosfatados. Los depósitos más importantes son materiales sedimentarios, depositados primero en capas 76

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en el fondo del océano pero que luego se elevaron con la masa de la tierra. Las reservas conocidas de RF son enormes, 40 billones de toneladas aproximadamente. En las condiciones actuales de tecnología, alrededor del 35 al 40% de estas reservas pueden ser recuperadas económicamente. Esta cantidad puede satisfacerlos niveles de consumo presentes por cientos de años. A medida que la economía y la tecnología cambien se podrán recuperar cantidades aun más grandes de RE Los depósitos y la producción mas grande de RF están localizados en Estados Unidos, Marruecos, Togo, Rusia, Jordania, China y Oceanía. Los depósitos de RF en los Estados Unidos están localizados en Florida, Carolina del Norte, Tennessee, Idaho, Montana, Utah y Wyoming. Estos depósitos representan alrededor del 10% de la reserva mundial. La producción de Florida representa alrededor de tres cuartos de la producción total de los Estados Unidos, el resto proviene de los estados del oeste y de Tennessee y Carolina del Norte. Casi toda la RF se mina a cielo abierto. En general el material contiene alrededor de 15% de P, pero se la somete a procesos de purificación que elevan el contenido de P. Estos procesos de beneficio remueven arcillas y otras impurezas. Finalmente el material beneficiado se muele finamente y está listo para aplicación directa al suelo. En algunos países se usa este tipo RF como fertilizante en suelos ácidos. Generalmente se aplican altas cantidades (aproximadamente 1 t/ha) y se obtienen resultados iguales a aquellos obtenidos con fertilizantes solubles. Los rendimientos se incrementan después de un año de la aplicación y siguen así por varios años a medida que el P y el Ca se disuelven y se tornan disponibles para la planta. Sin embargo, la mayoría de la RF minada se usa como materia prima para manufacturar fertilizantes fosfóricos más solubles. Los fertilizantes fosfatados se clasifican según su manufactura en fertilizantes tratados en ácido o en materiales procesados termalmente. El P tratado en ácido es sin discusión el más importante. Los ácidos sulfúrico (H25O4) y fosfórico (H 3PO4) son usados para producir fertilizantes fosfatados. El ácido sulfúrico es manufacturado procesando S elemental, dióxido de azufre, o piritas de hierro. Más del 60% de este ácido industrial se usa para la fabricación de fertilizantes. Al tratar la RF con ácido sulfúrico concentrado (90 a 93%) se produce una mezcla de ácido fosfórico y yeso. Un proceso de filtrado remueve el yeso dejando ácido fosfórico denominado verde de proceso húmedo o grado comercial que contiene aproximadamente 54% de P2O5. El ácido de grado comercial puede concentrarse para formar ácido superfosfórico. El ácido superfosfórico (ASF) se fabrica mediante la evaporación del agua del ácido fosfórico de proceso húmedo. En este proceso se combinan dos o más moléculas de ortofosfato para formar polifosfatos. Los polifosfatos se usan más en la fabricación de fertilizantes líquidos transparentes con un contenido de 68 a 80% de P2O5. El proceso de acidulación de la RF con ácido sulfúrico es la técnica más común para solubilizar el P de la roca. A continuación se describen los procesos de fabricación por vía húmeda de los fertilizantes fosfatados más comunes. • Superfosfato normal o simple (SFS): se fabrica tratando RF con una cantidad conocida de ácido sulfúrico de una concentración entre 60 a 72%. El superfosfato simple contiene aproximadamente 20% de P2O5 y 12% de S. Actualmente no tiene un uso masivo a pesar de que es una buena fuente de P y de S. Debido a que absorbe amonio se utiliza para manufacturar superfosfatos amoniacales. • Superfosfato concentrado (SFC) o superfosfato triple (SFT): se obtiene de la reacción del ácido fosfórico de proceso húmedo con RE Contiene aproximadamente 46% de P 2O5.

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• Ortofosfatos de amonio: son fabricados mediante la amoniación del ácido fosfórico. El fosfato monoamónico (MAP: l0 a 12% de N y 50 a 55% de P 2O5) y el fosfato diamónico (DAP: 18-46-0) se fabrican controlando la cantidad de amonio que reacciona con el ácido fosfórico. • Polifosfatos de amonio: son fuentes líquidas de P producidas por amoniación del ácido superfosfórico logrando contenidos de polifosfato de 40 a 70%. Los fertilizantes líquidos a base de polifosfatos tienen fórmulas de 10-34-0 y 11-37-0. • Fosfatos nítricos: son manufacturados mediante la acidulación de RF con ácido nítrico. Para hacer el material más soluble en agua se usa algo de ácido sulfúrico o fosfórico junto con el ácido nítrico. La mayoría de los fosfatos nítricos son producidos y utilizados en los países europeos. • Superfosfatos amoniados: son producidos mediante la reacción de superfosfato simple o superfosfato triple con amonio. Están disponibles en diferentes fórmulas y grados de solubilidad en agua. La cantidad de P soluble en agua en estos fertilizantes está influenciada por la fuente de fosfato, grado de amoniación, contenido de impurezas (otras sales), contenido de humedad, velocidad de secado, etc. La fabricación del ácido fosfórico por proceso térmico se inicia con la producción de P elemental mediante la reducción de la RF con carbón mineral en un horno de arco eléctrico. El P elemental se oxida a P2O5 el que a continuación se lo hace reaccionar con agua para formar ácido fosfórico (H 3PO4) de grado térmico. El ácido térmico es más puro que el H 3PO4 obtenido por proceso húmedo. En ocasiones se prefiere utilizarlo en la fabricación de fertilizantes líquidos debido a su grado de pureza. Agronómicamente hablando, los productos derivados del ácido fosfórico térmico y aquellos producidos con ácido de grado comercial son idénticos, incluyendo las reacciones a las que éstos son sometidos en el suelo. En general es mejor usar fuentes de P solubles en agua, pero se ha demostrado que en suelos ácidos de los trópicos, el uso de roca fosfórica (RF) altamente reactiva puede ser una buena fuente de P en la mayoría de los cultivos. Cuando se usa RF es indispensable trabajar en un suelo de pH ácido (< 5.5) y con una roca muy reactiva. La reactividad de las rocas depende de la estructura del cristal. Las rocas ígneas no reaccionan aun en suelos ácidos, mientras que las rocas metamórficas son muy reactivas cuando el pH del suelo es ácido. Si no se satisfacen las condiciones de suelo ácido y roca reactiva, la respuesta a la aplicación directa en el campo de RF es muy baja. El uso de RF en suelos tropicales ácidos pueden tener un efecto residual muy significativo. La Tabla 4-7 compara los resultados de la aplicación del SFT y RF reactiva en suelos rojos ácidos de Colombia. Tabla 4-7. La respuesta del arroz de secano a la aplicación de superfosfato triple y roca fosfórica de Carolina del Norte en un Oxisol de Colombia.

Fuente P Testigo SFR SFT RFCN RFCN

Dosis kg/ha de 1992 ---100 200 100 200

de

P, 1993

1994

Rendimiento t/ha 1992

---50 100 50 100

---50 100 50 100

2.51 4.54 4.85 4.53 4.91

del arroz 1993

1994

2.14 3.21 4.20 3.56 4.60

1.50 3.53 3.97 3.99 3.88

pH del suelo = 4.8; contenido de P (Bray P II)= 3 ppm, variedad de arroz resistente al Al (Oriyza sabana 6), SFT = Superfosfato Triple; RFCN = Roca Fosfórica Carolina del Norte

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TERMINOLOGIA DE LOS FERTILIZANTES FOSFATADOS La solubilidad en agua del P de un fertilizante fosfatado específico no siempre indica que tan disponible es el P. Métodos químicos pueden determinar rápidamente el contenido total de P, cuanto es soluble en agua, cuanto es disponible. La solubilidad de los fosfatos presentes en los fertilizantes se clasifica en: soluble en agua, soluble en citrato, insoluble en citrato, disponible y total. • Fósforo soluble en agua puede ser extraído del fertilizante usando solo agua. • Fósforo soluble en citrato puede ser extraído con una solución 1 normal de citrato de amonio neutro después que se ha removido el P soluble. • Fósforo disponible es la suma de las fracciones solubles en agua y en citrato. • Fósforo insoluble en citrato es la porción residual después de la extracción con agua y citrato. • Fósforo Total Es la suma de P disponible y P insoluble en citrato. Abundante investigación ha demostrado que los fertilizantes que contienen 60% o más de P soluble en agua se comportan agronómicamente igual a aquellos fertilizantes que contienen 100% de P soluble en agua.

RESUMEN Investigación en diversos sitios y en muchos suelos ha demostrado que todas las fuentes comunes aplican las mismas dosis y cuando los métodos de aplicación son comparables. Existen ventajas y desventajas en el uso, incluyendo el manejo y el almacenamiento del material. Se debe ser cuidadoso con la localización del P para asegurar una mejor disponibilidad y para prevenir daños potenciales a las semillas. Por lo tanto, la preferencia del agricultor está determinada por la disponibilidad del producto, y por el servicio y precio del comerciante.

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UN NUTRIENTE ESENCIAL PARA LA PLANTA EL POTASIO (K) es un nutriente esencial de la planta. Es uno de los tres nutrientes principales junto con el nitrógeno (N) y el fósforo (P). Los cultivos contienen aproximadamente la misma cantidad de K que de N, pero más K que P. En muchos cultivos de alto rendimiento, el contenido de K excede al contenido de N. La Tabla 5-1 muestra la cantidad de K20 absorbido del suelo por algunos cultivos. PAPEL DEL POTASIO EN LA PLANTA El potasio (K) es absorbido (del suelo) por las plantas en forma iónica (K+). A diferencia del N y el P, el K no forma compuestos orgánicos en la planta. Su función principal está relacionada fundamentalmente con muchos y variados procesos metabólicos. El potasio es vital para la fotosíntesis. Cuando existe deficiencia de K, la fotosíntesis se reduce y la respiración de la planta se incrementa. Estas dos condiciones (reducción en la fotosíntesis e incremento en la respiración), presentes cuando existe deficiencia de K, reducen la acumulación de carbohidratos, con consecuencias adversas en el crecimiento y producción de la planta. Otras funciones del K son... Tabla 5-1. Potasio absorbido por algunos cultivos comunes a un nivel dado de rendimiento.

Cultivo Alfalfa (heno) Banana Cítricos Coco (10,000 cocos) Café (grano limpio) Maíz Algodón (fibra) Yute (fibra seca) Aceite de palma Maní Papa Arroz (riego) Caucho (látex seco) Soya Tomate Trigo

Rendimiento t 18.0 40.0 30.0 ----

K2O Absorbido por el cultivo, kg 538 1000 350 200

1.5 6.0 1.0 2.0 25.0 2.0 40.0 6.0 2.5

130 120 95 160 300 92 310 130 65

3.0 50.0 6.0

150 286 180

Nota: El contenido de potasio en los fertilizantes se expresa como equivalente de “K2O”, o potasa, a pesar de que K2O como tal no está presente en los fertilizantes. La designación de K2O es una expresión convencional estándar del contenido relativo de K. En este texto, algunos datos se reportan en términos de K y otros como K2O. Para transformar K a K2O, se multiplica por 1.2; para transformar K2O, a K, se multiplica por 0.83.

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       

Es esencial para la síntesis de proteínas. Es importante en la descomposición de carbohidratos, un proceso que provee de energía a la planta para su crecimiento. Ayuda a controlar el balance iónico. Es importante en la translocación de metales pesados como el hierro (Fe). Ayuda a la planta a resistir los ataques de enfermedades. Es importante en la formación de fruta. Mejora la resistencia de la planta a las heladas. Está involucrado en la activación de más de 60 sistemas enzimáticos que regulan las principales reacciones metabólicas de la planta.

Una función importante del K en el crecimiento de las plantas es la influencia de este nutriente en el uso eficiente del agua. El proceso de apertura y cerrado de los poros de las hojas (denominados estomas) es regulado por la concentración de K en las células que rodean estos poros. La escasez de K no permite que los estomas se abran totalmente y que sean rápidos al cerrarse. Esta condición hace que el estrés que sufre la planta por falta de agua sea mayor. Los datos de la Tabla 5-2 demuestran como una cantidad adecuada de K mejora el rendimiento de maíz cultivado bajo tres niveles de humedad en el suelo por efecto de diferente precipitación. La respuesta al K es mayor cuando los niveles de humedad en el suelo son bajos. Tabla 5-2. Respuesta del maíz a la aplicación de potasio en condiciones normales y anormales de humedad.

Lluvia durante El ciclo de Niveles de lluvia Indiana Bajo Medio Alto Ohio Bajo Medio

Incremento

crecimiento mm

Rendimiento , t/ha Bajo K Alto K

180 450 653

5.7 9.3 5.8

8.2 9.8 8.8

2.5 0.5 3.0

230 505

7.6 9.5

10.3 10.8

2.7 1.3

debido a K, t/ha

La aplicación de K puede incrementar la resistencia de los cultivos al frío o a las heladas. La información en la Tabla 5-3 demuestra que las aplicaciones de K redujeron los daños por baja temperatura pasando de 61.7% en el tratamiento sin K a 7.5% con una aplicación de K en una dosis de 450 kg K2O/ha.

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Tabla 5-3 Efecto de la aplicación de potasio en la reducción del daño por bajas temperaturas en el cultivo de colsa.

Dosis de

Plantas con

K2O kg/ha

daño por baja temperatura, % 61.7 35.0 19.0 7.5

0 75 225 450

Indice de daño debido al frío, % 26.5 12.7 6.5 2.3

El efecto del K en la resistencia de las plantas al ataque de enfermedades es ampliamente conocido. La importancia de este aspecto del uso del K es realmente relevante. El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) ha reconocido que no existe otra substancia más eficiente para prevenir enfermedades que el K. Ver Concepto de Producción 5-1en la página 5-3). La Figura 5-1 presenta la relación entre la intensidad del ataque de Cercospora kikuchii y la fertilización con K en el cultivo de la soya. El efecto del K en la reducción de la severidad de la enfermedad es aun más dramático si se considera que las evaluaciones fueron hechas en los años 6 y 7 del estudio. El efecto se debió a los niveles residuales de K en el suelo.

Figura 5-1. Efecto de la fertilización con K en la escala de incidencia de Cercospora kikuchii en plantas de soya.

El uso adecuado de K reduce el daño producido por enfermedades y plagas en el cultivo. La Tabla 5-4 muestra que la incidencia de enfermedades (muerte descendente, pudrición de la fruta y mosaico) y la población de insectos (trips y áfidos) en el cultivo de chile se reducen con la fertilización con K.

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Tabla 5-4. Influencia de las dosis de potasio en la incidencia de plagas, enfermedades y en el rendimiento de Chile.

Dosis K2O

Trips

kg/ha

por hoja

0 35 70 105

1.67 1.50 1.38 1.30

Afidos

1.54 1.49 1.42 1.39

Plantas afectadas % Muerte Mosaico Rendim. descenden de fruta t y fruta seca podrida 5.30 3.13 1528 4.44 2.562.84 1578 3.50 2.56 1626 3.04 2.26 1616

La Figura 5-2 presenta datos de tres diferentes estudios que ilustran el efecto de la fertilización con K en la reducción de la incidencia de semillas pequeñas y arrugadas de soya.

Figura 5-2. El potasio mejora la calidad de la coya al reducir el porcentaje de semillas enfermas y chupadas.

El K tiene un gran impacto en la calidad del cultivo incidiendo en factores como el incremento del peso de cada grano y la cantidad de granos por mazorca en el maíz, en el contenido de aceite y proteínas en la soya, en la cantidad de azúcar en la caña de azúcar, en la resistencia y longitud de la fibra en el algodón y otros cultivos que producen fibra, en la calidad de molienda y horneado en el trigo y en población y persistencia de los forrajes. La información de la Tabla 5-5 muestra el notable mejoramiento de la calidad de la naranja con el uso de fertilizante potásico. Tabla 5-5. Efectos del potasio en la calidad de la naranja.

Dosis Contenido Contenido Contenido K2O, de vitamina de azúcar total de kg/planta C, g/kg reducido, % azúcar, % 0 0.59 4.40 7.62 0.3 0.71 4.92 7.76 0.6 0.73 4.55 7.89 0.9 0.71 4.53 7.48 Uno de los problemas comunes en el manejo de nutrientes y fertilización es el desbalance en el uso de 84

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N y K. Los agricultores usan cantidades altas de N, a menudo más de lo adecuado, porque saben que la aplicación de este nutriente incrementa el rendimiento, añade color verde y mejora el contenido de proteínas. El K se muestra menos por lo tanto se tiende a olvidarlo. La Tabla 5-6 demuestra el porqué es tan importante el balancear N y P con K, en este caso en la producción de forrajes. Cuando se incrementan las cantidades de N, sin un balance apropiado con K y otros nutrientes, los rendimientos frecuentemente se reducen, como se muestra en la Tabla 5-7 donde se observa que el incremento de N de 60 a 120 kg/ha, sin K, redujo el rendimiento del arroz. Cuando se aplicó K el rendimiento y la eficiencia en el uso de N se incrementaron. Tabla 5-6. Efecto del potasio en el rendimiento y en la reducción de la infección de mancha de la hoja en pasto bermuda.

Nutrientes aplicados, k/ha N-P2O5-k2O 560-0-0 560-78-0 560-0-67 560-0-134 560-78-67 560-156-156

Rendimiento de forraje seco, kg/ha (segundo corte) 3019 3236 5055 5245 4783 5604

Calificación de la incidencia de la enfermedad (1) 3.8 3.9 1.4 1.0 1.5 1.1

(1) calificación de 1.0 significa ausencia total de la enfermedad.

A medida que las raíces de las plantas exploran el suelo, éstas pueden encontrar diversas condiciones desfavorables... estrés de humedad, barreras químicas y físicas, insectos, enfermedades, baja fertilidad, etc. Todos estos factores reducen el potencial de rendimiento del cultivo. La fertilidad del suelo es un factor que puede ser controlado. Al mejorar la fertilidad se ayuda a que el cultivo se sobreponga no solamente el estrés nutricional sino que también a que se sobreponga a otros factores que limitan la producción. Tabla 5-7 Efecto de la interacción del nitrógeno con el potasio en el rendimiento de arroz paddy.

Dosis kg/ha N 60 60 60 120 120 120

K2O 0 56 112 0 56 112

Rendimient o de grano, kg/ha 3370 4834 5226 3084 4986 5598

Incremento en rendimiento, % ---43.4 55.1 ---61.7 81.5

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SINTOMAS DE DEFICIENCIA DE POTASIO Los síntomas de deficiencia de K aparecen en muchas formas. Uno de los síntomas más comunes de carencia de K es el marchitamiento o quemado de los márgenes de las hojas. En la mayoría de los cultivos el quemado aparece primero en las hojas viejas, especialmente en gramíneas. En algunos cultivos y en ciertas condiciones, los signos de deficiencia se presentan primero en las hojas nuevas por ejemplo, en algodón de alto rendimiento en la mitad o la última parte del ciclo de crecimiento. Las plantas con deficiencia de K crecen lentamente, tienen un sistema radicular mal desarrollado, los tallos son débiles y el acame es común. Las semillas y los frutos son pequeños y deformes y las plantas tienen una baja resistencia a las enfermedades. Algunos síntomas de deficiencia de K, específicos para ciertos cultivos, se describen a continuación: Alfalfa... pequeños puntitos blancos o amarillos en los bordes exteriores de la hoja, luego la hoja se vuelve amarilla y los tejidos mueren. Banano... hojas bajeras pequeñas que se tornan amarillas desde las puntas hacia adentro, la punta de la hoja se dobla hacia adentro, las hojas muertas se rompen cerca de la base de la lámina. Maíz... acortamiento de los nudos y crecimiento reducido, quemado o secamiento de los márgenes exteriores de la hoja, mientras que la parte media permanece verde, mazorcas que no se llenan completamente y grano de mal aspecto. Frutales... hojas de un color verde amarillento cuyos márgenes se doblan hacia arriba, presencia de áreas marchitas en los márgenes de las hojas que luego se desgarran, fruta pequeña que cae prematuramente, fruta de mala calidad con respecto al manejo, almacenamiento y enlatado. Palma Aceitera... manchas cloróticas de color amarillo pálido en las hojas viejas, las manchas se tornan de un color naranja y eventualmente toda la palma se torna de un color café oxidado y muere. Papa... las hojas superiores son pequeñas, arrugadas y de un color verde más oscuro de lo normal, necrosis en las puntas y en los márgenes, clorosis intervenal en las hojas viejas. Arroz... plantas pequeñas con hojas de color verde oscuro y con raíces podridas de color oscuro y descolorido. Soya... quemado o secamiento que se inicia en los filos de la hoja que luego se tornan quebradizos y de mal aspecto a medida que la hoja muere, hojas débiles y semillas arrugadas. Té... follaje de color verde oscuro, puntas de las hojas de color café obscuro a café púrpura, manchas en los márgenes de las hojas. Trigo.. plantas pequeñas y marchitas, clorosis en las puntas y en los márgenes de las hojas, necrosis en las hojas viejas. FORMAS DE POTASIO EN EL SUELO A pesar de que la mayoría de los suelos contienen miles de kilogramos de K... a menudo más de 20000 kg/ha, solo una pequeña cantidad está disponible para la planta durante el ciclo de crecimiento, probablemente menos del 2%. El K está presente en el suelo en tres formas: no disponible, lentamente 86

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disponible y disponible. 

Potasio no disponible — El K no disponible es retenido fuertemente en la estructura de los minerales primarios del suelo (rocas). Este K es liberado a medida que los minerales se meteorizan o descomponen por acción de los agentes ambientales como temperatura y humedad, pero esta liberación es tan lenta que el K no está disponible para las plantas en un ciclo de crecimiento en particular. El proceso de meteorización es tan lento que toma cientos de años para acumular cantidades significativas de K disponible en el suelo. Generalmente, los suelos de regiones cálidas y húmedas son más meteorizados que aquellos de climas fríos y áridos. Los suelos menos meteorizados son más ricos en K que aquellos que han soportado la prolongada acción de altas temperaturas y humedad.



Potasio lentamente disponible — El K lentamente disponible es aquel que queda atrapado o fijado entre las capas de cierto tipo de arcillas del suelo. Estas arcillas se contraen o se expanden cuando el suelo está seco o húmedo. La contracción y expansión de las capas de las arcillas atrapa los iones K haciéndolos no disponibles o lentamente disponibles. Los suelos viejos muy meteorizados no contienen cantidades significativas de estas arcillas. Los suelos arenosos contienen reservas más pequeñas de K lentamente disponible en comparación con aquellos suelos que contienen mayores cantidades de arcilla.



Potasio disponible — El K disponible es aquel que se encuentra en la solución del suelo y el K que está retenido en forma intercambiable por la materia orgánica y las arcillas del suelo.

El capítulo 1 discute la capacidad de intercambio catiónico (CIC). RECUERDE: Los coloides del suelo tienen cargas negativas que atraen cationes como el K+ Los coloides del suelo repelen los aniones como el nitrato (NO-3). De esta manera, los cationes son retenidos en forma intercambiable (adsorbidos). Estos cationes intercambiables están en equilibrio con aquellos presentes en la solución del suelo. Este equilibrio se representa de la siguiente manera: K Intercambiable -

K en Solución

La mayoría de los suelos contienen menos de 10 kg/ha de K en la solución. Esto apenas puede abastecer un cultivo en crecimiento por 1 día o 2. Sin embargo, a medida que el cultivo remueve K de la solución, el K intercambiable se libera y repone el K de la solución. El K es reemplazado por otro catión en el coloide del suelo. Este movimiento continúa hasta que se establece un nuevo equilibrio. De esta forma, por medio del proceso de intercambio catiónico, el K está continuamente disponible para el crecimiento de las plantas, si el suelo contiene suficiente K disponible al comienzo del ciclo de crecimiento. Nota: Algo de K puede intercambiarse entre el coloide del suelo y las raíces de la planta cuando los dos entran en contacto directo. La Figura 5-3 ilustra las tres formas de K en el suelo (no disponible, lentamente disponible y disponible). Además demuestra como las diferentes formas de K se relacionan entre si y con la disponibilidad para la planta.

87

Figura 5-3. Dinámica entre las diferentes formas de K en el suelo.

MOVIMIENTO DEL POTASIO EN EL SUELO Es vital mantener niveles adecuados de K en el suelo porque este nutriente no se mueve mucho, excepto en suelos arenosos o en suelos orgánicos. A diferencia del N y algunos otros nutrientes, el K tiende a mantenerse en el sitio donde se coloca cuando se fertiliza. Cuando el K se mueve, lo hace por medio del proceso denominado difusión, en desplazamientos lentos y de corto recorrido por las películas de agua que rodean las partículas del suelo. Las condiciones secas hacen que este movimiento sea más lento, pero niveles altos de K en el suelo lo aceleran. La Figura 5-4 ilustra la forma como el K se mueve en el suelo.

Figura 5-4. El potasio se mueve hacia las plantas por medio de un proceso lento denominado difusión.

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En general, las raíces de la planta hacen contacto con menos del 3% del suelo en el cual crecen. Por esta razón, el suelo debe estar bien abastecido de K para asegurar que las necesidades de la planta sean atendidas continuamente durante todo el ciclo de crecimiento, hasta el momento de la cosecha. La masa total de las raíces del maíz, por ejemplo, ocupa menos del l% del volumen del suelo. Esto significa que las raíces del maíz entran en contacto con menos del 1 % de los nutrientes disponibles en el suelo. FERTILIZANTE POTASICO EN EL SUELO En la sección anterior se identificaron dos formas de K en el suelo como inmediatamente disponibles para el crecimiento de la planta. Estos son el K en solución y el K intercambiable. • K en solución (o K soluble)... se encuentra en la solución o agua del suelo • K intercambiable.., retenido en forma intercambiable por las arcillas y la materia orgánica del suelo (coloides). Para satisfacer las necesidades de la planta, las raíces absorben el K en forma iónica (K+) de la solución del suelo. Cuando la planta deprime la concentración de K+ en la solución del suelo, éste es reemplazado por K que sale de la fase de intercambio para mantener el equilibrio. La pregunta es, cómo actúa el fertilizante potásico cuando se aplica al suelo? En otras palabras, que forma toma el fertilizante potásico cuando entra en contacto con el suelo y se disuelve en la solución? El K en los fertilizantes (fertilizantes comerciales, estiércol, residuos de cultivos, cultivos de cobertura, etc.) toma forma iónica (K+) cuando se disuelve. Por lo tanto, el K presente en todas las fuentes es el mismo. Los siguientes ejemplos ilustran el hecho. Cloruro de potasio (KCl):

KC1

Humedad

K+ + C1-

Sulfato de potasio (K2SO4):

K2SO4

Humedad

2K+ + SO2-4

Nitrato de potasio (KNO3):

KNO3

Humedad

K+ +NO-3

Materia orgánica

Humedad Mineralización eléctrica

K+ Aniones acompañantes; se mantiene el balance

Una vez que el K se encuentra en forma de K+, sin importar cuál fue su fuente original.., el nutriente es el mismo (K+) y está sujeto al mismo destino en el suelo. El K+ puede pasar por una o más de las siguientes situaciones posibles. • Puede ser atraído a la superficie de las arcillas y los coloides orgánicos del suelo y ser mantenido en forma intercambiable hasta que reemplace en la solución del suelo al K absorbido por la raíz de la planta o sea reemplazada en el sitio de intercambio por otro catión. • Parte se mantiene en la solución del suelo. • Una parte puede ser absorbida inmediatamente por un cultivo en crecimiento. • Cierta cantidad puede lixiviarse (percolarse) en suelos arenosos o en suelos orgánicos. Esto se debe a que los suelos arenosos tienen baja capacidad de retención de cationes ya que la materia orgánica solo atrae débilmente al K+ en los sitios de intercambio.

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• Cierta cantidad puede ser fijada (atrapada en forma no disponible o lentamente disponible) en ciertos suelos dominados por arcillas laminares de tipo 2:1 (vermiculita, illita). La Figura 5-3 describe este proceso y explica como el K fijado es lentamente disponible. Debido a la fijación de K en algunos suelos, los análisis no siempre reflejan el efecto de la aplicación de fertilizante potásico en la concentración de este nutriente en el suelo. El análisis de suelo no mide el K fijado. ABSORCION DE POTASIO POR LAS PLANTAS... FACTORES DEL SUELO QUE LA AFECTAN El K es relativamente inmóvil en el suelo.. llegando a las raíces principalmente por difusión. Por esta razón, cualquier factor que restrinja el crecimiento de las raíces y/o que reduzca la tasa de difusión puede disminuir la absorción de K Varios de esos factores se discuten a continuación. • Aireación del suelo — La mala aireación afecta más la absorción de K que la absorción de cualquier otro nutriente. La reducción de labranza (siembra directa o labranza mínima) y la compactación limitan la absorción de K e incrementan los problemas de deficiencia, debido principalmente a la reducida aireación y al limitado crecimiento de las raíces. • Contenido de K en el suelo — A medida que baja el contenido de K en el suelo, decrece la absorción de este nutriente por parte de las raíces. • Fijación — En ciertos suelos, el contenido de arcillas con alta capacidad para atrapar K y retenerlo en forma no disponible, reduce la cantidad de K que puede ser absorbido por la planta. • CIC — En general, los suelos que tienen una alta CIC tienen una mayor capacidad de almacenamiento y una mayor capacidad para entregar K a la planta. • Temperatura del suelo — La baja temperatura del suelo reduce la disponibilidad y la absorción de K por las raíces de la planta. Este efecto puede ser parcialmente cambiado mediante el incremento de los niveles de K en el suelo. • Humedad del suelo — El agua es necesaria para que se mueva el K en el suelo.. por difusión.., hacia las raíces de la planta. El estrés por falta de agua (sequía) y el exceso de humedad son factores que reducen la absorción de K. El suelo por si mismo, sus características generales... determinan la eficiencia con la que un cultivo en particular absorbe y usa K. Entre estas características están el material parental del cual se formó el suelo, la cantidad y tipo de minerales arcillosos presentes, la vegetación bajo el cual se formó, la topografía, drenaje, profundidad.., etc. Un agricultor debe aprender a manejar su recurso suelo y a ajustar las prácticas de manejo (incluyendo la eficiencia en el uso de K) para optimizar el potencial de productividad de ese suelo y mejorarlo hasta donde sea posible. METODOS DE APLICACION DE POTASIO No existe un método que se pueda considerar como el mejor para aplicar K Los métodos dependen de las condiciones de suelos y cultivos.., y de las prácticas de manejo. A continuación se listan algunos factores que influyen en el método o métodos de aplicación de K en el suelo. • • • • • 90

Cultivo Equipo y mano de obra disponible Tipo de suelo Cantidad de fertilizante y época de aplicación Uso de otros insumos en combinación con los fertilizantes

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• Temperatura del suelo • Humedad del suelo Agrónomos y agricultores han probado diversos métodos de aplicación de K Existen muchas variaciones de estos métodos. Algunos de éstos se listan a continuación. • • • • • • • •

Aplicación al voleo sin incorporación Aplicación al voleo e incorporación por medio de labranza Colocación directa con la semilla Localización en banda, incluyendo varias combinaciones de distancias por debajo y a un lado de la semilla Colocación en banda profunda Aplicación sobre las líneas o entre las líneas Aplicación en el agua de riego (fertigación) Combinaciones de los métodos anteriores

Todos estos métodos pueden ser considerados como variaciones entre tres extremos... localización en banda, colocación sobre (entre) las líneas con altas concentraciones de K, pero con un contacto mínimo con el suelo y finalmente aplicación al voleo con incorporación en la capa arable. Las aplicaciones sobre (entre) las líneas y las aplicaciones en banda concentran nutrientes para promover un rápido crecimiento temprano en el ciclo del cultivo. Esto es importante para las plantas jóvenes con un sistema radicular limitado, particularmente en suelos fríos y/o compactados. Sin embargo, cantidades altas de fertilizante muy cerca de la semilla o la plántula pueden reducir la germinación y/o dañar las raíces debido a la alta concentración temporal de sales. El K aplicado sobre o entre las líneas debe ser colocado a un lado del sistema radicular y la aplicación en banda debe hacerse a un lado y por debajo del sitio donde se localizan las semillas para reducir los daños potenciales. La aplicación al voleo antes de la siembra es la manera más conveniente de colocar altas cantidades de K y otros nutrientes en el suelo. Cuando los niveles de fertilidad son adecuados, esta forma de aplicación es tan eficiente como la aplicación en banda. Sin embargo, algunos suelos pueden fijar cantidades significativas de K y esto, por supuesto, reduce la eficiencia de la aplicación al voleo. La combinación de aplicación en banda y aplicación al voleo es a menudo la mejor manera de colocar fertilizante. Esto permite un rápido crecimiento temprano en el ciclo y una reserva de nutrientes durante todo el ciclo de crecimiento. En general, las respuestas de los cultivos a los diferentes métodos de aplicación de K no son tan marcadas ni tan consistentes como las que se encuentran con N y P. Sin embargo, condiciones de suelos fríos, compactados o secos tienden a limitar la absorción de K y puede requerir de la colocación de altas concentraciones de este nutriente en la vecindad del sistema radicular en desarrollo. En la mayoría de los cultivos anuales, incluyendo los cereales y las hortalizas, el fertilizante potásico debe aplicarse a la siembra o al transplante, debido a que las plantas absorben una buena porción del K en las etapas tempranas del crecimiento. Sin embargo, en suelos de textura liviana (arenosos o franco arenosos), con un alto potencial de perder K por lixiviación, se recomienda una aplicación fraccionada. En cultivos perennes, como los árboles frutales, el fertilizante potásico debe aplicarse basándose en las características particulares del suelo y los requerimientos nutricionales de la planta. Por ejemplo, en árboles de naranja se recomienda aplicar K tres veces al año: antes de la floración, para incrementar el cuajado de las flores; en la etapa del crecimiento de la fruta, para un mejor desarrollo de la misma; y a la cosecha, para promover el desarrollo de los botones florales de la siguiente cosecha y para proteger el cultivo de heladas en sitios con inviernos de bajas temperaturas.

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FUENTES DE POTASIO Debido a su reactividad química, no se encuentra K elemental en la naturaleza. Los depósitos de K se encuentran en forma de vetas de sales sólidas bajo la tierra o como salmueras en mares y lagos en secamiento. El K se mina en cuatro formas principales: • Método convencional de minado bajo la superficie... Corte del perfil, perforación y minado por explosión. • Método de minado continuo... Usa maquinaria especialmente diseñada que saca el producto directamente de la veta sin usar explosivos. • Minado de solución... Se bombea agua salada caliente en la veta, disolviendo principalmente las sales de K. Luego se regresa esta solución con K a la superficie para ser refinada. • Recuperación de salmueras de la superficie... El K y otros nutrientes son recuperados mediante la evaporación solar de aguas saladas naturales de las superficies de los lagos en proceso de secamiento. Este es el caso del Gran Lago Salado en Utah, Estados Unidos, el Mar Muerto en Israel y Jordania y el Lago de Sal de Qinghai en China. El K minado proviene de diversos minerales. Los más importantes son silvinita, silvita y langbeinita. • Silvinita: compuesta principalmente de cloruro de potasio (KCI) y cloruro de sodio (NaCI), contiene de 20 a 30% de K20. • Silvita: contiene principalmente de KCI, con una concentración aproximada de 63% de K20. • Langbeinita: compuesta principalmente de sulfato de potasio (K2SO4)) y sulfato de magnesio (MgSO4), contiene aproximadamente 23% de K2O. • Kainita: es una combinación de KCI y MgS0 4 que contiene alrededor de 19% de K20, 9 a 10% de Mg y 13% de S. La kainita es una fuente importante de K en Alemania, Rusia e Italia. Las principales formas de fertilizantes potásicos son las siguientes: Cloruro de potasio (KCI), o muriato de potasio (MOP): es la fuente de K más usada en el mundo. El KCI es soluble en agua y contiene de 60 a 62% de K 20. La mayoría del KCI producido en Norte América proviene de silvinita, pero algo proviene también de salmueras. El mineral crudo e impuro se refina hasta lograr la calidad de fertilizante por medio de cristalización o flotación. La mayoría del KCl usado en la agricultura es producido mediante el proceso de flotación. El KCl se comercializa en cinco tamaños de partícula: (1) soluble blanco, (2) estándar especial, (3) estándar, (4) grueso y (5) granular El KCl granular es ideal para mezclas físicas y el blanco soluble para líquidos claros. Sulfato de potasio (K2SO4): también conocido como sulfato de potasa (SOP), contiene aproximadamente 50% de K2O y 18% de azufre (S). Debido a que su contenido de cloro (Cl) es menor a 2.5%, se usa en cultivos sensibles al Cl, como el tabaco, y para suministrar S. El K2SO4 se usa también en sitios 92

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donde la acumulación de Cl (suelos de pH alto) llega a ser un problema. Sulfato de potasio y magnesio (K2SO4 - 2MgSO4): denominado también Sul-Po-Mag y K-Mag, contiene aproximadamente 22% de K2O, 11% de magnesio (Mg) y 22% de S. Este producto es obtenido del mineral langbeinita, el cual es refinado hasta obtener el fertilizante comercial. Es una buena fuente de K y Mg solubles en agua, importante en áreas donde existen deficiencias de Mg y/o de S, o en cultivos sensibles a Cl. Nitrato de potasio (KNO3): el KNO3 contiene cantidades muy pequeñas de Cl o S. Contiene aproximadamente 44% de K20 y 13% de N. El KNO3 se produce por la reacción entre nitrato de sodio (NaNO 3) y KCl en procesos de intercambio iónico. Este fertilizante es muy usado en aplicaciones foliares en diferentes cultivos. La Tabla 5-8 presenta la composición de las fuentes de K más comunes. Tabla 5-8. Fuentes comunes de K.

Material KCI K2SO4 K2SO42MgSO4 KNO3

Contenido de nutrientes (%) K2O 60-62 50 22 44

Mg --11 --

S -18 22 --

N ---13

Cl 45-47 ---

RECURSOS DE POTASIO EN EL MUNDO Norte América posee la mayor reserva conocida de K en el mundo, debido principalmente a los enormes depósitos de minerales localizados en Canadá. La mayoría de estos depósitos se encuentran en las provincias de Saskatchewan y Manitoba, pero existen reservas adicionales explotadas en New Brunswick. La producción en los E.U. está localizada principalmente en el estado de Nuevo México (minas subterráneas) y en Utah (salmueras). Fuera de Norte América, los depósitos y la producción se encuentran localizados en Francia, Alemania, Italia, España, Inglaterra, Israel, Jordania, Rusia, Bielorusia, Ucrania y China. La producción en Israel, Jordania y China proviene principalmente de salmueras mientras que los otros depósitos está localizados en vetas subterráneas.

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NUTRIENTES ESENCIALES PARA LA PLANTA EL CALCIO (Ca), magnesio (Mg) y azufre (S) se denominan nutrientes secundarios, pero esto no significa que sean secundarios en importancia para el crecimiento de las plantas. Estos elementos son tan importantes para la nutrición de las plantas como lo son los nutrientes primarios, a pesar de que las plantas los requieren en menores cantidades. Muchos cultivos contienen tanto S como fósforo (P), y en ocasiones aun más. Las deficiencias de los nutrientes secundarios pueden afectar el crecimiento de la planta tanto como lo hacen las deficiencias de los nutrientes primarios. La Tabla 6-1 muestra las cantidades de Ca, Mg y S presentes en varios cultivos. Un estudio conducido en 104 suelos de 13 provincias de China, en la década de 1980, determinó la existencia de deficiencias de Ca, Mg y S en 18, 14 y 23% de esos suelos, respectivamente. El rendimiento de materia seca fue del 36 al 50% menor cuando no se añadió Ca, Mg y S a estos suelos (Tabla 6-2). Tabla 6-1. Absorción de calcio, magnesio y azufre por diversos cultivos. Rendim.

Kg en todo cultivo Cultivo Tonelada Ca(1) s Alfalfa 20 218 Algodón 1 14 Arroz 8 23 Maíz 10 43 Maní 4 20 Naranjas 60 90 Pasto Bermuda 20 65 Sorgo 9 67 Soya 4 29 Tomate 90 33 Trigo 4 18

el Mg

S

50 23 16 58 25 25 32 45 27 40 20

50 20 14 30 21 _(2 55 44 22 60 17

(1) Estimado (2) Información no disponible Tabla 6-2. Estudio del contenido de nutrientes en 104 suelos de 13 provincias de China. Tratamient o Sin Ca Sin Mg Sin S

Porcentaje de suelos deficientes 18 14 23

Rango rendim. relativo % 2-85 34-90 42-92

Media rendim. % 50 74 72

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PAPEL DEL CALCIO EN LA PLANTA El calcio es absorbido por las plantas en forma del catión Ca++. Una vez dentro de la planta, el Ca funciona en varias formas, incluyendo las siguientes: •

Estimula el desarrollo de las raíces y de las hojas.

•

Forma compuestos que son parte de las paredes celulares. Esto fortalece la estructura de la planta.

•

Ayuda a reducir el nitrato (NO3) en la planta.

•

Ayuda a activar varios sistemas de enzimas.

•

Ayuda a neutralizar los ácidos orgánicos en la planta.

•

Es esencial para el desarrollo del grano en el maní.

•

Influye indirectamente en el rendimiento al reducir la acidez del suelo (carbonato de calcio). Esto reduce la solubilidad y toxicidad del manganeso (Mn), cobre (Cu) y aluminio (Al).

•

Influye indirectamente en el rendimiento al mejorar las condiciones de crecimiento de las raíces y estimula la actividad microbiana, la disponibilidad del molibdeno (Mo) y la absorción de otros nutrientes.

•

Es requerido en grandes cantidades por las bacterias fijadoras de N.

SINTOMAS DE DEFICIENCIA EN LA PLANTA Un síntoma común de la deficiencia de Ca es un pobre crecimiento de las raíces. Las raíces con deficiencia de Ca se tornan negras y se pudren. Las hojas jóvenes y otros tejidos nuevos desarrollan síntomas debido a que el Ca no se trasloca dentro de la planta. Los tejidos nuevos necesitan Ca para la formación de sus paredes celulares, por lo tanto la deficiencia de Ca causa que los filos de las hojas y que los puntos de crecimiento sean gelatinosos. En casos severos, los puntos de crecimiento mueren. Las deficiencias de Ca casi nunca se muestran en el campo, debido a que los efectos de condiciones secundarias, como una alta acidez, limitan primero el crecimiento de la planta. Las deficiencias ocurren más comúnmente en los cultivos de maní y hortalizas.

CALCIO EN EL SUELO La cantidad total de Ca en el suelo fluctúa entre 0.1 hasta alrededor de 25%. Los suelos áridos y calcáreos contienen los niveles más altos de Ca. Los suelos viejos de los trópicos contienen muy poco Ca y tienen un valor de pH muy bajo. Los suelos arcillosos contienen más Ca que los suelos arenosos. Debido a que el Ca existe como un catión, este nutriente está gobernado por los fenómenos del in96

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tercambio catiónico al igual que los otros cationes, y se mantiene adherido como Ca++ intercambiable en la superficie de los coloides cargados negativamente. Generalmente es el catión dominante en el suelo, aun a valores de pH bajos, y ocupa normalmente el 70% o más de los sitios en el complejo de intercambio. Al igual que otros cationes, el Ca también está presente en la solución del suelo. El Ca es parte de la estructura de varios minerales del suelo como la dolomita, calcita, apatita y feldespatos. En realidad estos minerales son las fuentes principales de Ca en el suelo.

FUENTES DE CALCIO El Ca puede ser suministrado por medio de varias fuentes. Si se considera que la mayoría de los suelos que tienen deficiencia de Ca son ácidos, un buen programa de encalado puede incrementar el contenido de este nutriente en el suelo de una manera más eficiente. La calcita y la dolomita son excelentes fuentes de Ca. El yeso puede también suministrar Ca cuando el pH del suelo sea lo suficientemente alto como para no necesitar cal, pero que al mismo tiempo sea deficiente en Ca (este caso no se presenta comúnmente). También se puede añadir Ca al suelo mediante la aplicación de superfosfato simple... que contiene 50% de yeso... y superfosfato triple que contiene Ca en menor cantidad. Algunas fuentes comunes de Ca se presentan en la Tabla 6-3. Se debe tener precaución cuando se usan fuentes de Ca diferentes a la calcita y a la dolomita. Por ejemplo, un exceso de cal hidratada y o de cal apagada puede esterilizar parcialmente al suelo. El añadir grandes cantidades de Ca y Mg a suelos con deficiencia de K, o el añadir Ca a suelos deficientes en Mg, puede causar un desbalance nutricional y un pobre crecimiento del cultivo. Se deben suministrar todos los nutrientes necesarios para aliviar las condiciones nutricionales que limitan el crecimiento del cultivo. Tabla 6-3. Fuentes comunes de calcio. Material

Contenido de Ca Valor neutralizante (1) % % 32 85-100 22 95-100 29 50-70

Calcita Dolomita Escorias industriales Yeso Grerdas Cal hidratada Cal apagada (1) Comparado con carbonato de calcio 100% puro

22 24 46 60

Ninguno 15-85 120-135 150-175

PAPEL DEL MAGNESIO EN LAS PLANTAS El magnesio (Mg) es absorbido por las plantas como un catión Mg++. Una vez dentro de la planta, el Mg cumple muchas funciones. El Mg es el átomo central de la molécula de la clorofila, por lo tanto está involucrado activamente en la fotosíntesis. El Mg y el N son los únicos nutrientes provenientes del suelo que son parte de la clorofila, y por esta razón, la mayoría del Mg en las plantas se encuentra en este compuesto. Las semillas también tienen un contenido relativamente alto de Mg, aun cuando los cereales

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como el maíz tienen bajos niveles en sus semillas. El Mg también interviene en el metabolismo del fósforo, en la respiración y en la activación de muchos sistemas enzimáticos en las plantas.

SINTOMAS DE DEFICIENCIA EN LA PLANTA Los síntomas de deficiencia de Mg aparecen primero en las hojas inferiores (hojas viejas), debido a que el Mg se transloca dentro de la planta de tejido viejo a tejido joven. Las hojas presentan un color amarillento, bronceado o rojizo, mientras que las venas de las hojas se mantienen verdes. En el maíz se presentan fajas amarillentas a lo largo de las hojas, mientras que las venas permanecen verdes. Las hojas de cultivos como la papa, tomate, soya y col presentan un color amarillo anaranjado con sus venas verdes. Un desbalance entre Ca y Mg en los suelos de baja CIC puede acentuar la deficiencia de Mg. Cuando la relación Ca: Mg es muy alta en estos suelos, las plantas absorben menos Mg. Esto puede ocurrir cuando se encala solamente con calcita, por varios años consecutivos, suelos relativamente bajos en Mg. La deficiencia de Mg también puede acentuarse con la aplicación de altas dosis de K o por una alta disponibilidad de amonio (NH+4) en suelos con bajos niveles de Mg.

MAGNESIO EN EL SUELO El Mg nativo del suelo proviene de la meteorización de rocas que contienen minerales como biotita, hornablenda, dolomita y clorita. Siendo un catión, el Mg++ está sujeto a intercambio catiónico. Se encuentra en la solución del suelo y se absorbe en las superficies de las arcillas y la materia orgánica. Los suelos generalmente contienen menos Mg que Ca debido a que el Mg no es absorbido tan fuertemente como el Ca por los coloides del suelo y puede perderse más fácilmente por lixiviación. Además, la mayoría de los materiales parentales contienen menos Mg que Ca. Muchos suelos contienen suficiente Mg para soportar el crecimiento vegetativo, sin embargo, las deficiencias de Mg ocurren con más frecuencia en suelos ácidos sujetos a alta precipitación y en suelos arenosos. Las deficiencias también pueden desarrollarse en suelos calcáreos donde el agua de irrigación tiene contenidos altos de bicarbonatos o en suelos sódicos. La relación entre Mg y K puede ser un factor importante bajo ciertas condiciones. Por ejemplo, el fertilizar con K reduce la absorción de Mg de los forrajes que se utilizan en el pastoreo de ganado, lo que resulta en bajas cantidades de Mg en la sangre de los animales dando lugar al desorden conocido como tetania de los pastos. La baja temperatura y adecuada humedad en el suelo, en presencia de cantidades moderadas de K, resultan en una alta absorción de este nutriente, en comparación con la absorción de Mg, lo que promueve la producción de forraje con tendencia a producir tetania.

FUENTES DE MAGNESIO La fuente más común de Mg es la dolomita, un excelente material que provee Ca y Mg, al mismo tiempo que neutraliza la acidez del suelo. Otras fuentes son: sulfato de potMgio y magnesio, sulfato de magnesio, óxido de magnesio y escorias básicas. La Tabla 6-4, presenta las fuentes comunes con su respectivo porcentaje de Mg. Las fuentes que contienen sulfato son más solubles que la dolomita y son la fuente preferida de Mg en aquellos suelos donde se requiere una respuesta rápida del cultivo. 98

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Tabla 6-4. Fuentes comunes de magnesio. Material

Contenido de (%) Dolomita Ccarbonato de Ca y Mg) 3-12 Oxido de Mg 55-60 Escorias básicas 3 Sulfato de magnesio 9-20 Sulfato de potasio y magnesio 11 Cloruro de magnesio 7.5

Mg

PAPEL DEL AZUFRE EN LAS PLANTAS A diferencia del Ca y el Mg que son absorbidos por las plantas como cationes, el S es absorbido principalmente como anión sulfato (SO=4). También puede entrar por las hojas como dióxido de azufre (SO2) presente en el aire. El S es parte de cada célula viviente y forma parte de 2 de los 21 amino ácidos que forman las proteínas. Otras funciones del S en la planta se describen a continuación: • Ayuda a desarrollar enzimas y vitaminas • Promueve la nodulación en las leguminosas • Ayuda en la producción de semilla • Es necesario en la formación de clorofila a pesar de no ser un constituyente de este compuesto • Está presente en varios compuestos orgánicos que dan el olor característico al ajo, la mostaza y la cebolla

SINTOMAS DE DEFICIENCIA EN LA PLANTA Las plantas que tienen una deficiencia de S presentan un color verde pálido en las hojas más jóvenes, aun cuando en casos de deficiencia severa toda la planta puede presentar color verde pálido y crecimiento lento. Las hojas se arrugan a medida que la deficiencia progresa. El S, al igual que el N, es un constituyente de las proteínas, por lo tanto los síntomas de deficiencia son similares a los de N. Los síntomas de deficiencia de N son más severos en las hojas viejas debido a que el N es un nutriente móvil que se transloca de tejido viejo hacia lugares de crecimiento nuevo en la planta. El S en cambio es inmóvil en la planta, por lo tanto, cuando los niveles de S no son adecuados para satisfacer las necesidades de la planta la deficiencia aparece primero en los sitios de crecimiento nuevo. Esta diferencia en sintomatología es importante cuando se quiere distinguir cual de los dos nutrientes es limitante, particularmente en etapas tempranas de la deficiencia. En ciertos cultivos, la deficiencia de S produce tallos delgados y hojas enrolladas. Cultivos como la col

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y la canola desarrollan un color rojizo que primero aparece en el envés de las hoja y en los tallos. En la alfalfa las hojas se tornan más largas y más finas y las ramificaciones son reducidas.

AZUFRE Y NITROGENO La necesidad de S está muy relacionada con la cantidad de N disponible para la planta. Esta estrecha relación no debe sorprender debido a que ambos nutrientes son constituyentes de las proteínas y están asociados con la formación de la clorofila. Los datos de la Tabla 6-5 demuestran como se obtienen mejores rendimientos de maíz cuando se aplican N y S Tabla 6-5. Respuesta del maíz a la aplicación conjunta de nitrógeno y azufre.

Dosis de S kg/ha

0 11 22

--------Dosis de N, kg/ha---------------0 84 168 Promedio ----------------------Rendimiento,t/ha---------------------4.0 8.1 9.1 7.1 5.0 9.0 9.6 7.9 5.8 9.2 9.8 8.2

El N y el S se relacionan también por el hecho de que el S juega un papel importante en la activación de la enzima nitrato reductasa, necesaria para la conversión de NO3 a amino ácidos en las plantas. Una baja actividad de esta enzima reduce los niveles de proteínas solubles, a la vez que incrementa la concentración de NO3 en los tejidos de las plantas. La acumulación de altos niveles de NO 3 en las plantas, cuando existe una deficiencia de S, impiden drásticamente la formación de semilla en cultivos sensibles como la canola. El NO3 acumulado puede también ser tóxico para los animales que consumen forraje con deficiencia de S. Niveles adecuados de S mejoran la utilización de Mg por parte de los rumiantes al reducir los niveles de N no proteico (NO 3) en los forrajes. Se ha sugerido que la relación N:S (N total y S total) en las plantas es una buena guía de diagnóstico para determinar las deficiencias de S. Se han considerado relaciones de 10:1, 15:1, 7:1, 11:1. Sin importar si estas proporciones son válidas o no, existe una fuerte relación entre N y S que no puede ser ignorada cuando se evalúa la eficiencia de los fertilizantes nitrogenados. Tabla 6-6 ilustra este hecho al demostrar, en un experimento en un suelo en Arkansas, que el pasto bermuda respondió a la fertilización con S y que la aplicación de este nutriente también incrementó la eficiencia en el uso de N, mejorando la rentabilidad potencial y reduciendo la posibilidad de pérdida de NO 3 por lixiviación al manto freático.

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Tabla 6-6 Efecto de la aplicación de azufre en el rendimiento y en la eficiencia del uso de nitrógeno de pasto bermuda.

Dosis de N kg/ha 0 225 450

Azufre aplicado No Si No Si No si

Rendim. t/ha 5.4 5.8 10.3 11.6 11.4 13.7

------------Nitrógeno---------------Absorción Recuperación % kg/ha (1) 91 -99 -208 93 250 112 264 59 343 76

(1) (absorción de N / aplicación de N) x 100

AZUFRE EN EL SUELO El S inorgánico del suelo.., la forma como lo toman las plantas... ocurre como anión SO=4. Debido a su carga negativa, el SO=4 no es atraído por las arcillas del suelo y los coloides orgánicos, excepto en ciertas condiciones. Se mantiene en la solución del suelo y se mueve con el flujo de agua, por lo tanto se puede lixiviar fácilmente. Ciertos suelos acumulan SO=4 en el subsuelo que estaría disponible para los cultivos de raíces profundas. En regiones áridas, los sulfatos de Mg, Ca, K y sodio (Na) son las formas predominantes de S inorgánico. La mayoría del S en suelos de regiones húmedas está asociado con la materia orgánica. Transformaciones biológicas, similares a las del N, producen sulfatos que son disponibles para la planta. El ciclo del azufre, Figura 6-1, describe la relación entre el S atmosférico, el S proveniente de los fertilizantes y el S del suelo. Un manejo apropiado asegura el uso eficiente del S, con una pérdida mínima por lixiviación o erosión. El número de suelos que presentan deficiencia de S se está incrementando. Existen varios factores para que esto se produzca. Algunos de estos factores son:      

Incremento de los rendimientos lo que remueve grandes cantidades de S Incremento en el uso de fertilizantes de mayor pureza que contienen poco o nada de S como impureza. Menor contaminación atmosférica con S debido al menor uso de combustibles con alto contenido de este elemento... y mejores técnicas de remoción del S de los gases producidos. Menor uso de los pesticidas que contienen S. Inmovilización de S en la materia orgánica acumulada por el uso de labranza conservacionista. Mayor interés por el uso de S en la producción de rendimientos altos cultivos de calidad.

Se recomienda el análisis foliar y el análisis de suelo... incluyendo el subsuelo.., en aquellos suelos que se sospecha tienen contenidos marginales o deficientes en S. Otros factores que contribuyen a la potencial deficiencia de S y que deben ser considerados al diseñar recomendaciones de S. Son los siguientes: 

Cultivo a sembrarse... Los cultivos que producen altas cantidades de forraje, como los híbridos de pasto bermuda y alfalfa, remueven más S y generalmente responden más que la mayoría de los cultivos de grano (ver Tabla 6-1).

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 

Textura del suelo... La lixiviación de SO=4 es más probable en suelos arenosos que en suelos de textura franca o arcillosa. La respuesta de los cultivos al S es más común en suelos de textura gruesa. Materia orgánica... Los suelos que contienen menos del 2% de materia orgánica son los que más comúnmente tienen deficiencias de S. sin embargo, también pueden producirse deficiencias en suelos que contienen niveles más altos de materia orgánica. Cada unidad porcentual de materia orgánica libera aproximadamente 6 kg de S por hectárea y por año.

•

La calidad del agua de irrigación... Los lagos y ríos contienen mayores niveles de S que los pozos de aguas profundas. Se debe analizar las fuentes de agua para determinar la concentración de S.

FUENTES DE AZUFRE Se ha mencionado anteriormente que la materia orgánica del suelo es la principal fuente de S. Más del 95% del S encontrado en el suelo está retenido en la materia orgánica. Otras fuentes naturales incluyen residuos de animales, agua de irrigación y la atmósfera. Los residuos de animales contienen niveles de S que varían entre 0.02 hasta aproximadamente 0.3%. Obviamente, el contenido varía considerablemente dependiendo de la especie, método de almacenamiento y aplicación, etc. El dióxido de azufre y otros gases atmosféricos se disuelven en la lluvia y pueden contribuir hasta con 22 kg de S por hectárea y por año... aun más en ciertas áreas industriales. El agua de irrigación puede contener niveles de S relativamente altos. Cuando el contenido de sulfato en el agua de irrigación excede S partes por millón (ppm). es virtualmente imposible que ocurra una deficiencia de S. Sin embargo, aplicaciones de arranque en cultivos nuevos pueden ser beneficiosas, debido a la movilidad del S con las lluvias de invierno.

TABLA 6-7. FUENTES COMUNES DE AZUFRE. Material

Fórmula química

Sulfato de amonio Tiosulfato de amonio Polisulfato de amonio Sulfato de potasio Sulfato de potasio magnesio Azufre elemental Yeso Sulfato de magensio

(NH4)2SO4 (NH4)2S2O3.5H2O (NH4)2Sx K2SO4 K2SO4.2MgSO4

Contenido azufre 24 26 40-50 18 22

S CaSO4.2H2O MgSO4.7H2O

de

>85 12-18 14

La mayoría de las fuentes de S son sulfatos (ver Tabla 6-7) que van de moderadamente a muy solubles en agua. Las formas solubles también incluyen los bisulfatos, tiosulfatos y polisulfatos. La fuente insoluble en agua más importante es el S elemental, que debe primero oxidarse por acción bacteriana para formar sulfato (SO=4), para que las plantas puedan utilizarlo. La oxidación bacteriana del S en el suelo está favorecida por las siguientes condiciones: 

Temperatura normal, adecuada humedad y buena aireación del suelo

102

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

Tamaño fino de las partículas del S elemental usado.

La Tabla 6-7 presenta las fuentes comunes de S con sus respectivas fórmulas químicas y porcentaje de S. Tabla 6-8. Efectos de la aplicación de azufre en el rendimiento de vatios cultivos en Bangladesh.

----------Rendimiento, t/ha-------------Cultivo Sin S 20 kg/ha S Increm. en rendim. (1) % Trigo 3.50 4.69 34.0 Maíz (sitio 1) 4.95 7.21 45.7 Maíz (sitio 2) 5.62 7.48 33.1 Papa 25.78 29.02 12.6 Papa dulce 49.90 65.20 30.7 Arveja 0.95 1.71 80.0 Algodón 1.81 2.08 14.9 Jute 1.98 1.99 0.5 Coliflor 13.80 33.05 139.5 Col 45.10 76.03(2) 68.6 Cebolla 5.50 7.30 32.7 Tabaco 2.12 2.33 9.9 Caña de azúcar 100.15 109.98(2) 9.8 (1) Yeso como fuente de S. (2) La dosis de aplicación para col y caña de azúcar fue de 40 kg/ha.

Los sulfatos solubles en agua están disponibles inmediatamente para la planta y deben ser utilizados cuando se necesite S rápidamente. Son comúnmente utilizados en fertilizantes sólidos, a pesar de que soluciones de sulfato de amonio son también comunes. El tiosulfato de amonio (TSA; 12-0-0-26) es un líquido claro adecuado para formular fertilizantes líquidos o para utilización directa en el agua de riego. El tiosulfato de amonio no debe ser colocado directamente en contacto con la semilla. Si se aplica en banda, ésta debe ubicarse a 2.5 cm de la semilla. El polisulfato de amonio (PSA) es un líquido rojo con un fuerte olor a amonio, comúnmente aplicado en el agua de irrigación. El S en el PSA debe ser oxidado a sulfato para ser disponible para la planta. A pesar de que el yeso (sulfato de calcio) es menos soluble en agua que los otros sulfatos, es una fuente efectiva y barata de S. Los datos de la Tabla 6-8 indican que 20 kg/ha de S en forma de yeso incrementaron significativamente el rendimiento en varios cultivos en Bangladesh. La respuesta del cultivo a la fertilización con S elemental es más lenta que cuando se usa sulfatos, debido a que no es soluble en agua y primero tiene que pasar por procesos de oxidación bacteriana. Para que el 6 elemental sea efectivo, debe incorporarse en el suelo con suficiente anticipación a las necesidades de cultivo. Sin embargo, si se usa apropiadamente, es una fuente de S agronómicamente efectiva y económicamente eficiente. Una objeción para el uso de S elemental finamente molido es la incomodidad para el usuario. Es un polvo muy fino de difícil manejo. . . y representa un peligro de incendio en condiciones de confinamiento. El problema es superado granulando el S elemental con arcillas como la bentonita.

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MANUAL INTERNACIONAL DE FERTILIDAD DE SUELOS (Instituto de la Potasa y el Fósforo AC INPOFOS)

LOS MICRONUTRIENTES SON ESENCIALES PARA EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS Siete de los 16 nutrientes esenciales para la planta se denominan micronutrientes. Ellos son: boro (B), cobre (Cu), cloro