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MANUAL INTERNACIONAL DE FERTILIDAD DE SUELOS

POTASH & PHOSPHATE INSTITUTE (PPI) POTASH & PHOSPHATE INSTITUTE OF CANADA (PPIC) INSTITUTO DE LA POTASA Y EL FOSFORO (INPOFOS)

MANUAL INTERNACIONAL DE FERTILIDAD DE SUELOS El comprender como funciona la fertilidad del suelo es entender una de las funciones básicas para la supervivencia de los seres humanos sobre este planeta .

POTASH & PHOSPHATE INSTITUTE (PPI) POTASH & PHOSPHATE INSTITUTE OF CANADA (PPIC) INSTITUTO DE LA POTASA Y EL FOSFORO (INPOFOS)

PRESENTACION DEL MANUAL INTERNACIONAL DE FERTILIDAD DE SUELOS

El Instituto de la Potasa y el Fósforo (Potash and Phosphate Institute, PPI) publicó por primera vez su popular Manual de Fertilidad de Suelos en 1978. Desde entonces se han distribuido más de 50000 ejemplares. En años recientes ha existido un creciente interés por una versión del manual adaptada a lectores internacionales, con datos y ejemplos de diferentes áreas en el mundo y que presente las unidades de medida en el sistema métrico. Este manual recoge el esfuerzo del cuerpo internacional de científicos del PPI entregando los diez capítulos de esta publicación en una presentación de fácil uso en diferentes países. A pesar de que es imposible incluir información específica de todas las regiones del mundo, los principios discutidos en cada capítulo tienen aplicación universal. Estamos orgullosos de poder ofrecer el Manual Internacional de Fertilidad de Suelos como una herramienta de educación que esperamos sea efectiva en diferentes condiciones y en diferentes partes del mundo.

Primera impresión del Manual Internacional de Fertilidad de Suelos, versión en Español, Mayo 1997. First printing International Soil Fertility Manual, Spanish translation, May 1997. Item # SP-5070 Referencia # 96207 Copyringht: Potash & Phosphate Insitute

TABLA DE CONTENIDO Capítulo 1 Conceptos de Fertilidad y Productividad del Suelo Capítulo 2 Reacción y Encalado del Suelo Capítulo 3 Nitrógeno Capítulo 4 Fósforo Capítulo 5 Potasio Capítulo 6 Los Nutrientes Secundarios Capítulo 7 Los Micronutrientes Capítulo 8 Análisis de Suelo, Análisis Foliar y Técnicas de Diagnósti8co Capítulo 9 Fertilizantes y Rentabilidad Capítulo 10 Los Nutrientes y el Ambiente Glosario

CAPITULO 1

CONCEPTOS DE FERTILIDAD Y PRODUCTIVIDAD DEL SUELO Página 1-1 1-2 1-2 1-5 1-6 1-7 1-10 1-11 1-11 1-11 1-12 1-12 1-13

Introducción Nutrientes Esenciales para la Planta Textura y Estructura del Suelo Coloides del Suelo y Retención de Iones Capacidad de Intercambio Catiónico Retención de Aniones en el Suelo Materia Orgánica en el Suelo Profundidad del Suelo Pendiente de la Superficie del Suelo Organismos del Suelo Balance Nutricional Resumen Cuestionario

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.

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. • Como puede un agricultor producir cultivos en forma eficiente y competitiva sin suelos fértiles? • Como 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, aun 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.

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

Para entender como funciona la productividad del suelo se deben reconocer las relaciones existentes entre el suelo y la planta. Ciertos PPI-PPIC

1-1

INPOFOS

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 la producción eficiente de cultivos y la protección ambiental.

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 Nitrógeno (N) Fósforo (P) Potasio (K)

• En las siguientes secciones de este capítulo se discuten los factores que influencian el crecimiento de la planta. También se presenta y categoriza los nutrientes esenciales para la planta. • Los siguientes capítulos de este manual discuten características y comportamiento 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.

NUTRIENTES ESENCIALES LA PLANTA

Nutrientes Secundarios Calcio (Ca) Magnesio (Mg) Azufre (S)

PARA

TEXTURA Y ESTRUCTURA DEL SUELO

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:

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

6 O2 + 6 (CH2O) + 6H2O Oxígeno Carbohidratos Agua

• Cuando un suelo tiene un alto contenido de arena se clasifica texturalmente como “arena”. • 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”.

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 PPI-PPIC

Boro (B) Cloro (Cl) Cobre (Cu) 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 los nutrientes primarios y la planta debe tenerlos a su alcance cuando los necesita.

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.

6 CO2 + 12 H2O Luz Dióxido Agua → de Carbono

Micronutrientes

1-2

INPOFOS

Li mo (%

c il

la (%

)

)

Ar

Arcilla Arcillo limoso

Arcillo arenoso Franco arcilloso

Franco areno arcilloso Arena franca

Franco arenoso

Franco

Franco arcillo limoso Franco limoso Limo

Arena

Arena (% )

Figura 1-1. Triángulo que identifica la clase textural del suelo de acuerdo al contenido de arena, limo y arcilla. • Cuando la arena, limo y arcilla están presentes en cantidades iguales, el suelo se denomina “franco”.

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 adsorben 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.

Las 12 clases texturales del suelo se presentan en la Figura 1-1. 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 incrementa la cantidad de agua adsorbida (retenida). PPI-PPIC

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

1-3

INPOFOS

Concepto de producción 1-1

LA FOTOSINTESIS - MILAGRO DE LA NATURALEZA

AZUCARES OXIDADOS PARA ENERGIA

LOS AZUCARES PIERDEN OXIGENO Y SE RECOMBINAN PARA FORMAR GRASAS AZUCARES RECOMBINADOS CON N.S ETC. PARA FORMAR PROTEINAS

AIRE (CO2) ENERGIA SOLAR EN PRESENCIA

DE CLOROFILA

PERDIDA DE AGUA

OXIGENO

OXIGENO ENERGIA LIBERADA POR AZUCARES

DIÓXIDO DE CARGONO

PROVENIENTES DE FERTILIZANTES, CAL Y RESIDUOS ANIMALES Y VEGETALES

INTERCAMBIO EN LOS PELOS RADICULARES

EL XILEMA CONDUCE AGUA Y NUTRIENTES

EL FLOEMA CONDUCE ALIMENTOS PARA USO O ALMACENAJE

LLUVIA

+

RIEGO

DEL SUELO

AGUA

N, Ca, K, P Y OTROS ELELEMENTOS

ABSORCION

PELO RADICULAR

PELO RADICULAR

CAPA DE AGUA

ESTE MODELO demuestra como una planta usa agua y nutrientes del suelo y oxígeno del aire para producir carbohidratos ( S ), grasas ( F )y proteínas ( P ). A medida que la planta acumule más productos de la fotosíntesis mayores serán los rendimientos de alimentos o fibras. El ser humano ayuda a la naturaleza de tres formas: (1) contribuye con más nitrógeno, fósforo, potasio y otros nutrientes y enmiendas necesarios para asegurar un adecuado suplemento de nutrientes 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.

PPI-PPIC

1-4

INPOFOS

Los suelos arenosos son por naturaleza secos debido a que retienen una pequeña cantidad 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.

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 en el suelo 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 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.

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. 125

Capacidad de campo

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 disminuye, el crecimiento radicular se detiene y la producción se reduce. Un suelo ideal para la producción agrícola tiene las siguientes características:

mmagua / 30 cmde suelo

100 75

a Agu le nib o disp

50

Punto de marchitez permanente

25 0

Arena

Franco Franco Franco Arcilla limoso arcilloso arenoso

• 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.

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

PPI-PPIC

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 partícu1-5

INPOFOS

Los iones con carga negativa, como el nitrato y el sulfato, se denominan aniones. La Tabla 12 muestra los aniones más comunes.

las 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.

Los coloides cargados negativamente atraen cationes y los retienen como un imán retiene pequeños pedazos de metal. Esta característica explica porque el nitrato NO3- se lixivia más fácilmente del suelo que el amonio (NH4+). El NO3- tiene una carga negativa, igual que los coloides del suelo. Por esta razón el nitrato no es retenido en el suelo y se mantiene como un ión libre que puede ser lixiviado a través del perfil en algunos suelos y bajo ciertas condiciones de humedad. El concepto se demuestra en la Figura 1-3. Tabla 1-2. Aniones comunes en el suelo, símbolos químicos y formas iónicas.

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.

+ N

Un elemento químico que posee carga eléctrica 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.

Anión

Símbolo químico

Forma iónica

Cloruro Nitrato Sulfato Fosfato

Cl N S P

ClNO3SO4H2PO4-

S

S

+ N

+ N

L o s p o lo s ( c a r g a s )

L o s p o lo s ( c a r g a s ) o p u e s ta s s e a t r a e n

M g ++

-

C a ++

Potasio Sodio Hidrógeno Calcio Magnesio

PPI-PPIC

K Na H Ca Mg

S

Na+

C o lo id e d e l S u e lo C a ++

K

+

H+

Tabla 1-1. Cationes comunes en el suelo, símbolos químicos y forma iónica. Símbolo químico

+ N

id é n tic a s s e r e p e le n

N O 3-

Catión

S

S O 4= N O 3-

C l-

Figura 1-3. Los cationes son atraídos a las arcillas y a la materia orgánica del suelo; los aniones en cambio son repelidos.

Forma iónica K+ Na+ H+ Ca++ Mg++

CAPACIDAD CATIONICO

DE

INTERCAMBIO

(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 por K+ y viceversa. El número total de cationes 1-6

INPOFOS

demanda. Esta práctica debe ser común en suelos arenosos así como en suelos de textura más fina.

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.

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 optimo de la planta.

La CIC de un suelo se expresa en términos de miliequivalentes por 100 gramos de suelo y se escribe como 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 arcilla y materia orgánica influencian apreciablemente la CIC de los suelos.

RETENCION DE ANIONES EN EL SUELO

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 potencial pérdida 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 fuertes e intensas. Las aplicaciones de K se deben fraccionar (dividir) para prevenir pérdidas por 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 los picos de mayor PPI-PPIC

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 NO3- 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 SO4=. Los suelos que contienen óxidos de hierro (Fe) y aluminio (Al) 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=.

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INPOFOS

Concepto de producción 1-2

CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO: 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 partículas de arcilla son los constituyentes del suelo cargados negativamente. Estas partículas cargadas negativamente (arcillas) atraen, retienen y liberan nutrientes cargados positivamente (cationes). Las partículas de materia orgánica también están cargadas negativamente y atraen también cationes. Las partículas de arena son inertes y no reaccionan. La capacidad de intercambio catiónico (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.

VISION ESQUEMATICA DEL INTERCAMBIO CATIONICO

CIC 25

CIC 5

MAS ARCILLA, MAS POSICIONES PARA RETENER CATIONES

BAJO CONTENIDO DE ARCILLA, MENOS POSICIONES PARA RETENER CATIONES

H+ C a++ M g++ N H 4+ N a+ K+ A ren a 5 0 C IC (A rc illa ) p e sa d a

H+

A rcilla

H+

H+

R an go c o m ú n d e la C IC

K+ 0 C IC (A re n a )

ALGUNAS APLICACIONES PRACTICAS • • • • •

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

PPI-PPIC

1-8

• • • • •

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 INPOFOS

Concepto de Producción 1-3

PARTICULAS DE ARCILLA Y DE MATERIA ORGANICA 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 al comienzo de esta página. El diagrama presentado a continuación explica los siguientes aspectos: (1) Como los cationes son retenidos por arcilla y la materia orgánica para resistir la lixiviación. (2) Como el calcio de la cal agrícola añadida se adhiere a la arcilla 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 la arcilla, materia orgánica y agua del suelo para proveer de nutrientes a las raíces en crecimiento. (4) Como son repelidos los aniones.

NEGATIVO

POSITIVO

LAS PARTICULAS DE ARCILLA Y MATERIA ORGANICA TIENEN CARGA NEGATIVA

LOS CATIONES (NH4, K, Ca, Mg) TIENEN CARGA POSITIVA

LOS CATIONES SON RETENIDOS POR LAS PARTICULAS DE ARCILLA Y MATERIA ORGANICA POR MEDIO DE ATRACCION MAGNETICA

Polos opuestos se atraen - polos iguales se repelen. Este es el mismo principio que retiene los cationes a las partículas de arcilla y materia orgánica.

CON UN IMAN OPUESTOS SE ATRAEN

EN EL SUELO

IGUALES SE REPELEN

OPUESTOS SE ATRAEN

IGUALES SE REPELEN

ARCILLA

ARCILLA

-

ARCILLA

-

+

+ -

-

NH4+ AMONIO

+ +

MATERIA ORGANICA

Ca++ CALCIO

PPI-PPIC

1-9

NO3- NITRATO

K+ POTASIO

ARCILLA

-

Cl- CLORO

INPOFOS

Además de la retención electrostática en los sitios con carga positiva, el SO4= puede ser retenido al reaccionar con metales que también están retenidos (adsorbidos) 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.

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 .

MATERIA ORGANICA EN EL SUELO

Cuando se incorporan al suelo residuos de algodón, maíz, arroz o trigo, se debe aplicar una cantidad adicional de N si se va 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 del suelo pasa a ser disponible, a medida que los organismos mueren y se descomponen. Con labranza cero o labranza reducida y cuando el incremento en rendimientos produce abundantes residuos, se debe prestar mucha atención al manejo de 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 NO3-. El capítulo 10 discute con detalle el manejo de N.

La materia orgánica del suelo está constituida por residuos de plantas y animales en varios estados de descomposición. Un nivel adecuados de materia orgánica beneficia al suelo de varias formas: (1) mejora 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. Los mayoría de 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 un 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 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.

Algunos suelos tienen muy poca materia orgánica. En áreas tropicales, la mayoría de los suelos tienen contenidos bajos de materia orgánica debido 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 más 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,

La descomposición de la materia orgánica tiende a liberar nutrientes. Sin embargo, el N y el S pueden ser temporalmente inmovilizado durante el proceso. Los microorganismos que descomponen la materia orgánica requieren de PPI-PPIC

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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.

fica la productividad relativa del suelo de acuerdo a la profundidad.

PENDIENTE 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 de suelo y agua. A medida que el terreno sea más pendiente requiere de 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.

OTROS FACTORES QUE AFECTAN LA PRODUCTIVIDAD DEL SUELO PROFUNDIDAD DEL SUELO Se puede definir a la profundidad del suelo como aquella profundidad 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.

Tabla 1-4. La influencia de la pendiente del suelo sobre la producción relativa. Productividad relativa (%) 1

Tabla 1-3. Influencia de la profundidad del suelo en la productividad relativa.

Pendiente del terreno (%)

Profundidad del sue- Productividad relativa lo que puede ser ex(%) plorada por las raíces (metros) 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8

0-1 1-3 3-5 5-8

35 60 75 85 95 100

Suelo difícil Suelo fácil de de erosionar erosionar 100 90 80 60

95 75 50 30

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 La profundidad de las raíces puede estar limitada por barreras físicas y químicas así como por la presencia de tablas de agua altas. Las capas de suelo endurecidas, las capas de grava y las acumulaciones de sales son condiciones extremadamente difíciles de corregir, pero una tabla de aguas alta generalmente se puede corregir con un buen drenaje. La Tabla 1-3 caliPPI-PPIC

Muchos grupos de organismos viven en el suelo. Estos organismos varían en tamaño desde microscópicos (bacterias, nemátodos y hongos) hasta organismos fácilmente visibles a simple vista (lombrices y larvas de insectos). Algunos de los organismos microscópicos causan reacciones favorables en el suelo, como la des1-11

INPOFOS

composición 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 alimento 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.

Tabla 1-6. Efectos de las dosis de P en el rendimiento de maíz y en la eficiencia del uso de N. Dosis P2O5

Rendim.

(kg/ha)

(t/ha)

0 22.5 45.0 90.0 135.0

9.1 9.9 10.6 10.9 11.2

Eficiencia Absorción del N de N (kg grano/kg N) (kg/ha) 30.1 32.7 35.1 36.1 37.1

211 230 246 253 261

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.

Ohio, E.U.

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.

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 potencial beneficio del uso de fertilizantes y limita la productividad. El objetivo 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.

Tabla 1-5. A medida que los pastos reciben más N, éstos demandan también más K. Dosis anual de N, kg/ha

K2O removido, kg/ha

0 112 224 336

112 202 258 274 Texas, E.U.

El buen crecimiento de los cultivos demanda un apropiado balance nutricional. La Tabla 16 muestra como el balance entre P y N incrementa los rendimientos y la absorción y eficiencia del N.

PPI-PPIC

1-12

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Capítulo 1

CONCEPTOS DE FERTILIDAD DEL SUELO Y PRODUCTIVIDAD CUESTIONARIO 1. (V o F) Un suelo fértil es un suelo productivo. 2. Seis factores externos que controlan el crecimiento de la planta son ______________ , __________, _______________, _____________, ___________ y ___________. 3. La textura del suelo se define como la cantidad relativa de ___________ , ___________ y ________________ en el suelo. 4. ( V o F) Los suelos arenosos tienen una textura más fina que los suelos arcillosos. 5. Que suelo tiene mayor capacidad de retención de agua, arenoso o arcilloso? 6. Que suelo tiene un mayor espacio poroso, arenoso o arcilloso? 7. La _____________de____________ define al agua que queda en el suelo después que el flujo gravitacional se ha detenido, mientras que el ______________de _____________ indica la cantidad de agua presente en el suelo después de que las plantas se han marchitado permanentemente. 8. El agua que usa una planta para su crecimiento se denomina __________ __________. 9. (V o F) Un coloide del suelo se puede observar a simple vista. 10. Los coloides del suelo tienen cargas _____________ que se desarrollaron durante la formación del suelo. 11. Un catión tiene carga positiva (+) o negativa (-) ? 12. Un anión tiene carga positiva (+) o negativa (-) ? 13. Basándose en el hecho de que cargas opuestas se atraen, cual(es) de los siguientes iones serían atraídos a un coloide del suelo: K+, catión, NO3-, SO4=, Ca++, anión? 14. El número total de cationes (expresados en meq/100 g) que un suelo puede retener se denomina ______________de _______________ ________________. 15. Cual de los siguientes factores afecta la CIC del suelo: tipo de arcilla, materia orgánica, contenido del arcilla? 16. Cual de estos dos componentes del suelo tiene más alta CIC: arcilla o la materia orgánica? 17. El porcentaje del total de la CIC ocupada por los principales cationes se denomina _____________de ____________de ________. PPI-PPIC

1-13

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18. (V o F) Bajo ciertas condiciones los aniones como NO3- y SO4= pueden ser retenidos por el suelo. 19. La________ _________ consiste de los residuos de plantas y animales en varios estados de descomposición. 20. Cual de los siguientes factores son resultado del efecto benéfico de la materia orgánica: mejor condición física, mayor infiltración de agua, facilidad para la labranza, reducción de la erosión , aporte de nutrientes para las plantas? 21. (V o F) El nitrógeno es usado por los organismos del suelo para fabricar las proteínas que forman su cuerpo. 22. De los siguientes residuos, cual tiene una alta relación C/N: residuos de algodón, maíz, arroz o trigo? 23. (V o F) Los niveles de materia orgánica en el suelo son generalmente más altos en climas cálidos con abundante precipitación. 24. (V o F) La profundidad tiene influencia en la productividad del suelo. 25. (V o F) La pendiente superficial tiene influencia en la productividad del suelo. 26. De todos los factores que limitan la profundidad efectiva del suelo, el que se puede corregir más fácilmente es una alta ____________de_____________ . 27. De un porcentaje de pendiente de ________ hasta __________ un suelo con tendencia a erosionarse puede llegar a un 75 % de su productividad relativa. 28. Los factores que afectan la relativa abundancia de organismos en el suelo son: _______________, _____________, _______________, ____________ y ____________. 29. (V o F) El balance nutricional es un principio importante de la fertilidad del suelo. 30. _________, __________ y __________ son clasificados como elementos no minerales. 31. Clasifique a los siguientes como nutrientes primarios, secundarios o micronutrientes: N ___________; Ca ____________; B ___________; K ___________; P ___________; S ___________; Fe ____________; Zn ___________; Mg __________; Cu ___________; Mn __________; Mo ___________; Cl ___________.

PPI-PPIC

1-14

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CAPITULO 2

REACCION Y ENCALADO DEL SUELO Página 2-1 2-2 2-3 2-5 2-6 2-9 2-9 2-10 2-11 2-12 2-13 2-14

Que es pH del Suelo? Factores que Afectan el pH Como se Mide el pH y Como se Determinan los Requerimientos de Cal Por qué se Deben Encalar los Suelos Acidos El pH del Suelo Varía con el Cultivo Como la Cal Reduce la Acidez del Suelo Epoca y Frecuencia de las Aplicaciones de Cal Selección del Material para Encalado - Aspectos de Calidad Forma de Aplicación de la Cal Materiales de Encalado Suelos de Alto pH: Calcáreos, Salinos y Sódicos Cuestionario

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

Valor de pH

Fuerte 8.0

Media Ligera

Basicidad

9.0

Neutralidad

7.0

Ligera Moderada Media 5.0

4.0

Fuerte

Acidez

6.0

Muy fuerte

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 libera 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. 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.

Figura 2-1. Grados de acidez y basicidad encontrados en la mayoría de los suelos agrícolas. PPPI-PPIC

2-1

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Tabla 2-1. Comparación de la magnitud de acidez y alcalinidad a diferentes valores de pH. pH del Suelo

Acidez/basicidad comparado con 7.0 de pH

9.0 8.0

Básico

7.0

Neutro

6.0 5.0 4.0

Acido

100 10

10 100 1000

• Descomposición de materia orgánica Los materiales orgánicos del suelo son descompuestos continuamente por los microorganismos convirtiéndolos en ácidos orgánicos, dióxido de carbono (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. 7.5

FACTORES QUE AFECTAN EL pH

C Orgánico

2.0

7.0

• 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 lluvias 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 que incluyen 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.

PPPI-PPIC

2-2

6.0

pH

1.6

N Orgánico

5.5

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).

C Orgánico, %, N Orgánico, g/kg

6.5 1.8

5.0

1.4

4.5 1.2 4.0 1.0 1883

1904 Año

1965

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

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

Alfalfa Banano Maíz Algodón Soya

Rendimiento

Cantidad removida, kg/ha

t/ha

Ca

Mg

8 (heno) 60 (fruta) 9 (grano) 1 (fibra) 3 (grano)

196 23 2 2 7

45 25 15 3 15

7.5 7.0 Ryegrass

6.5 pH del suelo

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.

6.0 5.5

Trébol rojo

5.0 4.5 4.0 1

2

3

4

5

6

7

Cosechas

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.

Estos números representan la cantidad removida por el cultivo en la porción cosechada.

• Fertilización nitrogenada - El N.... ya sea proveniente de los fertilizantes, materia orgánica, estiércol y 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 rizosfera cuando están fijando activamente N2 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. • Inundación - El efecto global de la inundación del suelo es el incremento del pH en PPPI-PPIC

2-3

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 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. 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 INPOFOS

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 determina 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 adición de cantidades conocidas de ácido o base al suelo. Este método se denomina determinación del requerimiento de cal.

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 temperadas 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 CIC (suelos de carga permanente). De hecho en estos suelos se logra la mayor productividad a este pH.

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.

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).

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

PPPI-PPIC

2-4

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 correguirse 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. Los requerimientos de cal para la mayoría de los suelos tropicales puede predecirse aplicando la siguiente ecuación:

INPOFOS

Tabla 2-3. Efectos de la aplicación de cal en un Ultisol rojo. Tratamiento

pH

Sin cal Con cal (4 t/ha)

4.9 5.8

Ca Mg K Al CIC efectiva ------------------------------- meq/100 g -----------------------------1.79 7.90

1.12 6.73

0.11 0.14

2.15 0.09

5.17 14.86 Panamá

CaCO3 equivalente (t/ha) = 2.0* x meq Al/100 g

sayos de campo en los sitios específicos.

* Se ha determinado que el factor en la ecuación anterior varía 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).

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 sería excesiva en suelos arenosos quizá no sea suficiente para elevar el pH a los niveles deseados en suelos arcillosos o con alto contenido orgánico.

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.

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.

Por lo tanto, como se demuestra en la Tabla 24, 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 en-

A continuación se presentan algunas de las consecuencias de un bajo pH del suelo.

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

pH

0 3 6 12 15

4.9 5.2 5.3 5.4 5.8

Ca Mg K Al --------- meq/100g -------------2.54 3.30 4.69 5.59 8.60

0.36 0.39 0.40 0.40 0.42

0.30 0.29 0.28 0.30 0.29

2.1 1.6 0.6 0.2 0.1

CIC

Haba Cebada Avena ----- Rendimiento, t/ha ------

6.0 6.6 7.2 8.4 10.4

13.9 17.1 19.2 21.6 21.0

2.2 2.9 3.9 4.1 4.3

3.6 4.3 4.7 4.8 4.7 Ecuador

PPPI-PPIC

2-5

INPOFOS

•

•

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 limita 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 bajo 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.

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. Los cultivos desarrollados originalmente en suelos calcáreos, como el algodón, sorgo y alfalfa, son susceptibles aun a niveles bajos de saturación de 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 Arándano Papa Papa dulce Sandía

pH 6.0 - 6.5

pH 6.5 - 7.0

Pasto bermuda Alfalfa Maíz Algunos Algodón tréboles 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.

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

PPPI-PPIC

2-6

INPOFOS

Tabla 2-6. Especies de cultivos y pastos que crecen bien en suelos ácidos después de haber recibido mínimas aplicaciones de cal. pH Saturación de Al ,% Dosis de cal, t/ha

4.5 - 4.7 68 - 75 0.25 - 0.5

4.7 - 5.0 45 - 58 0.5 - 1.0

5.0 - 5.3 31 - 45 1.0 - 2.0

Cultivos adecuados (si se usan variedades tolerantes)

Arroz de secano Yuca Mango Anacardo Cítricos Piña Estilosantes Centrocema Paspalum

Caupí Plátano

Maíz Fríjol

COMENTARIOS : Probables deficiencias a bajo pH.

K

Cierta reducción a bajo pH, pero las bacterias que usan S están todavía activas.

S Mo

Similar al K.

N

Fijación biológica reducida a pH menor que 5.5.

Ca y Mg

Pueden ser deficientes en suelos ácidos; no disponibles a pH muy alto.

Cu y Zn

Pueden ser tóxicos a pH ácido y deficientes a pH > 7.0. Similar a Cu y Zn.

Mn

Posible fijación por Fe, Al, Mn a pH bajo; formas insolubles e inhibición por Ca a alto pH.

P

El sobre encalado puede causar deficiencias; peligro de toxicidad a pH alto.

B Fe

Similar a Cu y Zn. Se recomienda encalar a pH 5.5 para evitar peligro de toxicidad.

Al

pH

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 Figura 2-4. Efectos del pH en la disponibilidad de nutrientes y otros elementos en el suelo.

PPPI-PPIC

2-7

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Concepto de producción 2-1

CAL 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. Respuesta del maíz a la cal (Buena Fertilidad)

En suelos dominados por arcillas de tipo 2:1, prevalentes en las zonas temperadas 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.

PPPI-PPIC

2-8

7.2 Rendimientos = t/ha 5.8 3.8

Seco Acido

Humedo

Encalado

Acido

Encalado

Respuesta del maíz a la cal (Baja Fertilidad)

100

160

Grano

80

140

60

120

40

100

0

5

5.6

6 pH

7

Materia seca en la paja, g/maceta

Paja Materia seca en el grano, g/maceta

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.

8.0

INPOFOS



H 

SUELO

 

+

H H H

+

+



+

Ca CO3

SUELO

Ca

+

 

(Cal)

+

++



H

+

H

+

H2 O (Agua)

+

CO2

(Dióxido de Carbono)

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

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 como 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 + H2O ---- 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 tóxica de este metal y la principal fuente de H+.

agua de la solución del suelo creando un exceso de iones OH-, que a su vez reaccionan con el exceso de H+ (acidez), formando agua. El proceso total se ilustra en la Figura 2-5. 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 Al+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.

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.

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 (CO3-2) reacciona con el

El hacer recomendaciones generales con respecto a la frecuencia de la aplicación de la cal no es una buena alternativa debido a que en

2-9

INPOFOS

PPPI-PPIC

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.

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 (CaCO3). Se ha establecido que el valor neuPPPI-PPIC

2-10

tralizante 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 Dolomita (cal dolomítica) Calcita (cal agrícola) Conchas calcinadas Greda Cal quemada Cal hidratada Escorias básicos Ceniza de madera Yeso Sub productos

100 95-108 85-100 80-90 50-90 150-175 120-135 50-70 40-80 Ninguno Variables

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. 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 imporINPOFOS

120

FORMA DE APLICACION DE LA CAL

100

Otro factor importante que determina la efectividad de la cal es la forma de aplicación. Es esencial incorporar la cal de mo60 do que se logre un contacto máximo del material de encalado con el suelo en la 40 capa arable. La mayoría de los materiales 20 de encalado son solo parcialmente solubles en agua, por lo tanto, la completa 0 incorporación en el suelo es muy importante para que la cal reaccione completa4 a8 8 a20 20a 50 50a 100 mente. Además es indispensable que el Partículasm más finas suelo se encuentre húmedo para que las (Escala logarítmica de tamaño de malla) reacciones de la cal ocurran. Cuando se Figura 2-6. Efecto del tamaño de las partículas en la encalan suelos arcillosos con cantidades reactividad de la cal. altas de cal, se logra una mejor incorporación que cuando se mezcla solamente una tancia del tamaño de las partículas se demuesparte de la cal con el primer paso del tractor y tra en la Figura 2-6. el resto con los siguientes. En suelos arenosos basta una sola aplicación e incorporación. La Figura 2-6 ilustra dramáticamente el efecto del tamaño y grado de reactividad de las partíEn algunos sistemas de cultivo, como los pasculas de cal. Las partículas grandes, que pasatos perennes, la incorporación de la cal es soron un tamiz de 4 a 8 mesh (4 a 8 perforaciolamente posible antes de la siembra. Una vez nes por pulgada cuadrada), tuvieron solamente establecido el pasto, la cal debe aplicarse en la una eficiencia del 10% en términos de reacción superficie. La cal aplicada en la superficie con el suelo. Las partículas más pequeñas, que reacciona más lentamente . . . y en forma inpasaron un tamiz de 80 a 100 mesh, reaccionacompleta . . . en comparación con la cal incorron completamente en el suelo. porada completamente al suelo. Por lo tanto estos suelos deben ser reencalados frecuenteA pesar de que la tasa de reacción de la cal mente para evitar acidez excesiva en la zona depende del tamaño de las partículas, pH iniradicular. cial y el grado de incorporación en el suelo, es importante considerar la naturaleza química MATERIALES DE ENCALADO del material de encalado. Por ejemplo, el óxido y el hidróxido de calcio reaccionan más A pesar de que en secciones previas de esta rápidamente que el CaCO3. De hecho, la cal publicación se ha mencionado ya los materiahidratada reacciona tan rápidamente que puede les de encalado más comunes, a continuación esterilizar parcialmente el suelo. Si se aplica se presenta una breve descripción de la calcita, muy cerca a la siembra, puede inducir una dolomita, óxido de calcio, hidróxido de calcio, deficiencia temporal de K debido a la alta disgredas, escorias industriales y residuos de la ponibilidad de Ca. En casos extremos, puede producción de cemento: ocurrir un retraso en el crecimiento de la planta y algún marchitamiento. • Calcita (CaCO ) y dolomita Reacción de la cal de 1 a 3 años, (%)

80

3

(CaMg(CO3)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 PPPI-PPIC

2-11

INPOFOS

mundo. Estas cales generalmente son minadas a cielo abierto. La calidad depende del contenido de impurezas del material tales como arcilla o residuos de materia orgánica. Sus valores de neutralización (CaCO3 equivalente) fluctúan entre 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 CaCO3 que se encuentran en muchas regiones del mundo. Los depósitos pueden ser de un espesor mayor a 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 material son catalogados como escorias industriales. Las escorias 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 escorias de horno eléctrico son el resultado de la reduc-

PPPI-PPIC

2-12

ción (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. •

Residuo 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 (K2CO3) 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 uno 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 INPOFOS

agua del suelo es adecuado. El grado de salinidad se determina en el laboratorio midiendo la conductividad eléctrica (CE). Los suelos salinos 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. •

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

PPPI-PPIC

2-13

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. Tabla 2-8. Tolerancia a la salinidad de algunos cultivos comunes. Niveles de Tolerancia Bueno

Moderado

Cebada

Trigo

Remolacha azucarera Canola Algodón Pasto bermuda

Maíz Alfalfa Centeno Trébol dulce

Bajo Mayoría de los tréboles Fríjol Apio Manzana Naranja Durazno

INPOFOS

Capítulo 2

REACCION Y ENCALADO DEL SUELO CUESTIONARIO 1.

El pH del suelo es una medida de la actividad _____________ y se expresa en términos de ____________ .

2.

(V o F) Un suelo con un pH de 7.5 tiene una reacción básica.

3.

(V o F) Un suelo con un pH de 7.0 tiene una reacción ácida.

4.

Un suelo con un pH de 5.0 es ___________ veces más ácido que uno que posee un pH de 7.0.

5.

Los suelos que han sido formados bajo condiciones de alta precipitación son ( más, menos) ácidos que aquellos formados bajo condiciones áridas.

6.

(V o F) Las plantas que crecen durante la formación del suelo influencian el pH.

7.

Las leguminosas generalmente contienen (más, menos) Ca y Mg que lo que contienen las gramíneas.

8.

(V o F) En la mayoría de los casos, la erosión expone a la superficie suelos de un pH más bajo.

9.

(V o F) Las inundaciones no tienen ningún efecto sobre el pH en suelos ácidos o básicos.

10. Los métodos comúnmente más utilizados para medir el pH del suelo son _____________ _____________ y ______________ . El método de __________ __________ es más preciso. 11. Los requerimientos de cal están relacionados con __________ y la capacidad _________ del suelo. 12. La __________ ___________ es la medida de la resistencia de un suelo a los cambios de pH. 13. (V o F) La capacidad tampón es mayor en suelos arenosos que en suelos arcillosos. 14. (V o F) El encalar hasta cerca de pH neutro los suelos tropicales ácidos, de alto contenido en óxidos de Fe y Al, puede causar una reducción en el rendimiento. 15. (V o F) El pH ácido del suelo mejora el funcionamiento de la mayoría de los herbicidas que se aplican directamente al suelo. 16. El fósforo es (más, menos) disponible a pH de 6.0 que a pH de 7.5. 17. (V o F) Los suelos ácidos son malos para todos los cultivos. 18. Cual de los siguientes cultivos crece mejor en un pH que fluctúa entre 6.0 - 6.5: maíz, alfalfa, trigo o soya ?

PPPI-PPIC

2-14

INPOFOS

19. (V o F) El arroz de secano, yuca, piña y leguminosas como Centrocema pueden tolerar una alta saturación de Al en los suelos. 20. La cal incrementa el pH del suelo mediante la conversión de los iones H+ a _______. 21. (V o F) Los suelos ácidos deberían ser reencalados cada cinco años. 22. Para obtener Ca y Mg se debe aplicar cal _____________ . 23. Para rotaciones que incluyen leguminosas, se debe aplicar cal de ____________ a_________________ meses antes de la siembra. 24. El mejor método para determinar la frecuencia con la que se debe volver a encalar es __________ __________. 25. (V o F) La textura del suelo y la fertilización con N influencian la frecuencia de encalado. 26. Un material de encalado debería ser seleccionado por su valor __________, grado de ____________ y ______________. 27. _________ _________ __________ es el valor neutralizante de un material de encalado comparado al del CaCO3 puro. 28. (V o F) Las escorias industriales básicas tienen un valor de neutralización más alto que el CaCO3. 29. (V o F) Toda cal debería ser molida para que el material tenga solamente partículas de tamaño muy fino. 30. Que materiales de encalado reaccionan más rápidamente, los óxidos o los carbonatos. 31. (V o F) El aplicar cal a la superficie de los pastos es más eficiente que el mezclar la cal en el suelo antes del establecimiento del cultivo. 32. El oxido de calcio (CaO) también se llama cal _________ , cal ________ o ________. 33. El valor de neutralización de la cal agrícola (calcita y dolomita) generalmente fluctúa entre ______% a más de _____%. 34. Los suelos ______________ contienen carbonato de calcio libre. 35. (V o F) Los suelos salinos son altos en Na. 36. Algunos cultivos que toleran la sal son __________, _________, __________ y ________. 37. Los suelos sódicos (alcalinos) contienen altas cantidades de ________. 38. (V o F) El yeso se usa para recuperar suelos sódicos.

PPPI-PPIC

2-15

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CAPITULO 3

NITROGENO Página 3-1 3-1 3-3 3-4 3-5 3-5 3-6 3-9 3-9 3-11 3-12 3-12 3-16

Un Nutriente Esencial de la Planta El Nitrógeno Juega Varios Papeles en la Planta Síntomas de Deficiencia en la Planta El Nitrógeno y la Eficiencia de Uso del Agua (EUA) El Nitrógeno en el Suelo y en el Aire Mineralización e Inmovilización del Nitrógeno Nitrificación y Denitrificación Estabilización de Nitrógeno en el Suelo Fijación de Nitrógeno Pérdidas de Nitrógeno Como Afecta el Nitrógeno la Acidez del Suelo Fuentes de Nitrógeno Cuestionario

UN NUTRIENTE ESENCIAL DE LA PLANTA

Tabla 3-1. Requerimentos de nitrógeno de varios cultivos.

El nitrógeno (N) es esencial para el creci-

Cultivo

miento de la planta. Forma parte de cada célula viviente. Las plantas requieren de grandes cantidades de N para crecer normalmente, Tabla 3-1.

EL NITROGENO JUEGA VARIOS PAPELES EN LA PLANTA

Alfalfa Algodón (fibra) Arroz Cacao (grano) Café (pergamino) Caña de azúcar Maíz Maní 1 Naranjas Pasto bermuda Pasto napier Sorgo Soya 1 Tomates Trigo Yuca

Las plantas absorben la mayoría del N en forma de iones amonio (NH4+) o nitrato (NO3-). 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 NO3-. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que los cultivos usan cantidades apreciables de NH4+, si éste está presente en el suelo. Ciertos híbridos de maíz tienen un alto requerimiento de NH4+ y la absorción de esta forma de N ayuda a incrementar el rendimiento de grano. El trigo también se beneficia de la nutrición con NH4+. Una de las razones por las que se obtienen rendimientos más altos con la absorción de una parte del N como PPI-PPIC

Niveles de producción

(toneladas)

La cantidad de N absorbido por todo el cultivo (kg)

18.0 1.7 7.8 1.5 3.2 112.0 10.0 4.5 60.0 18.0 28.0 8.4 4.0 90.0 4.0 40.0

500 200 125 450 500 235 240 270 300 410 340 250 350 260 130 260

1

Las leguminosas obtienen la mayoría de su N del aire. 3-1

INPOFOS

Concepto de producción 3-1

EL NITROGENO - FORMADOR DE PROTEINA “ No estaría de tan mal genio todo el tiempo si tuviera suficiente proteína”

La Agronomía es el mejor representante diplomático del mundo. ¿Porqué? 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.

por medio de los animales, aves o pescado que han consumido plantas que contienen proteína.

Asumiendo un consumo promedio de 40 gramos de proteína por persona y por día, el consumo anual de proteínas de la población mundial sería de aproximadamente 80 millones de toneladas. Esta proteína llega a la mesa de los consumidores en las plantas directamente, o

El nitrógeno incrementa directamente el contenido de proteína en las plantas. Dosis adecuadas de 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.

Las cifras son claras. Vivimos en un mundo ávido por proteína. La clave para la producción de proteína es la fertilización con N.

LA FERTILIZACION CON N INCREMENTA EL CONTENIDO DE PROTEINAS Efecto en pasto Guinea, interactuando con K (2 años de producción) N K2O ---------- kg/ha --------0 0 362 770 753

PPI-PPIC

0 291 0 0 750

Materia seca t/ha

Proteína cruda %

Proteína cruda t/ha

10.8 11.2 14.6 16.1 34.1

9.57 9.34 12.07 15.50 10.37

1.0 1.0 1.8 2.5 3.5

3-2

INPOFOS

En Maíz Nitrógeno kg/ha

Rendimiento t/ha

Proteínas %

Proteína t/ha

0 90 180

7.3 10.0 11.5

8.0 8.5 9.5

0.6 0.8 1.1

En trigo Nitrógeno kg/ha

Rendimiento de grano t/ha

Proteína en el grano %

0 34 67 100

2.4 2.9 3.0 3.3

11.1 12.6 13.6 14.0

NH4+, es que la reducción de NO3- dentro de la planta requiere de energía (el NO3- es reducido a NH4+ que luego se convierte en aminoácidos dentro de la planta). Esta energía es proporcionada por carbohidratos, los mismos que podrían ser usados para el crecimiento o para la formación del grano.

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 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 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 Producción 3-1.

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 oxígeno (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 inadecuado, las semillas y las partes vegetativas de la planta tienen bajo contenido de proteínas. Las plantas deficientes

PPI-PPIC

3-3

INPOFOS

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 deficiencia de otros nutrientes, antes que por el exceso de N.

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 de Método y forma N de aplicación

Rendimiento

kg/ha 0 112 112

224 224

EL NITROGENO Y LA EFICIENCIA DE USO DEL AGUA (EUA)

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

27.5 62.2

9.9 12.1

32.2 41.7

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 --------

Eficiencia de uso del agua -- kg/mm H2O ---

Seco 4.7 7.2

Húmedo 6.0 9.5

Seco 4.82 7.48

Húmedo 4.68 6.98

2.4

3.5

-

-

Colorado, EE.UU.

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). PPI-PPIC

2.7 5.8 9.7

Minnesota, EE.UU.

(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 eficiencia de uso del agua. La Tabla 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 aplicar los 224 kg/ha de N en ocho fracciones de 28 kg/ha cada una, y no en una sola aplicación, incrementó el rendimiento en 2135 kg/ha.

t/ha

kg de maíz por kg de N

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.

3-4

INPOFOS

MINERALIZACION E INMOVILIZACION DEL NITROGENO

Tabla 3-4. La aplicación de nitrógeno produce más grano de sorgo por mm de agua (datos promedio de 3 años). Dosis de N

Rendimiento

kg/ha

t/ha

0 134 268

5.1 7.8 8.1

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.

Eficiencia de uso del agua kg sorgo/mm H2O 3.39 5.87 6.23

Contenido de N orgánico (Proteínas, etc.)

Mineralización Inmovilización

Contenido de N inorgánico (NH4+, NO3-)

Texas, EE.UU.

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 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 encuentra 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 (N2). 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.

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.

• Nitrógeno orgánico . . . parte de la materia

orgánica del suelo . . . no disponible para las plantas en crecimiento.

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

• 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.

PPI-PPIC

3-5

INPOFOS

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.

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 período. El suministrar la cantidad adecuada de N generalmente acorta el período. Para eliminar o minimizar el problema, se deben incorporar los residuos con suficiente anticipación a la siembra para así permitir una adecuada descomposición.

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.

NITRIFICACION Y DENITRIFICACION El primer producto resultante de la descomposición de la materia orgánica (mineralización) es el NH4+, proveniente de la descomposición de proteínas, aminoácidos y otros compuestos. La conversión de substancias más complejas a NH4+ se denomina amonificación. En condiciones favorables para el crecimiento de la planta, la mayor parte del NH4+ en el suelo se convierte en NO3- por medio de las bacterias nitrificantes. Este proceso se denomina nitrificación (Figura 3-2). La nitrificación es importante por varias razones:

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. Cuando en un suelo la inmovilización excede

• El NO3- es inmediatamente disponible para

Tabla 3-5. Relación carbono - nitrógeno (C/N) de varios materiales orgánicos. Material

Relación C/N

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

10:1 13:1 20:1

uso de las plantas y microorganismos del suelo. En condiciones aireadas los organismos también usan NH4+ . • El NO3- 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.

60:1 80:1

El NO3- es altamente móvil y se mueve libremente con el agua del suelo. Mucho del NO3puede 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 la tabla de aguas e incrementar la productividad.

124:1 200:1 1000:1

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 PPI-PPIC

3-6

INPOFOS

Concepto de producción 3-2

EL FERTILIZANTE MEJORA EL USO DEL AGUA Baja Fertilidad

Alta Fertilidad

Rendimiento 9.2 t/ha

Rendimiento 5 t/ha

18.2 kg/mm de agua 12.1 kg/mm de agua

472 mm de Agua Del suelo usada

505 mm de Agua del suelo usada

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

PPI-PPIC

3-7

INPOFOS

Nitrificación Bacterias 2 NH4+

+

2NO3-

3O2

+

8H+

Nitrificantes Amonio

Oxígeno

Nitrato

Hidrógeno

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. • 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 O2 para uso de las bacterias nitrificantes. Como resultado, se produce muy poco NO3- . La exclusión del O2 del suelo promueve el proceso de denitrificación. Esto puede reducir drásticamente la disponibilidad de N.

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. Tabla 3-6. Efecto del fraccionamiento de la aplicación de N en el rendimiento relativo de maíz y en el contenido de proteína. Cantidad de N kg/ha

Producción relativa %

Proteína %

0 120 40+40+40

39 69 100

8.31 8.44 9.19

• 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 30o C. La tasa de nitrificación se reduce a temperaturas mayores de 30o grados centígrados. Las reacciones de denitrificación también se incrementan con el incremento de la temperatura del suelo.

Brasil

La denitrificación ocurre generalmente en suelos con contenido alto de materia orgánica y en condiciones de encharcamiento por períodos extensos (ausencia de O2). 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.

• Aireación - La nitrificación requiere O2. Los suelos bien aireados, de textura media a gruesa, tienen un alto contenido de O2 y soportan una rápida nitrificación debido al buen drenaje y al intercambio de aire entre el suelo y la atmósfera.

• 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. PPI-PPIC

• Residuos de cultivos - La denitrificación ocurre a medida que las bacterias del suelo 3-8

INPOFOS

oxidan los residuos orgánicos. Cantidades altas de residuos, combinadas con bajos suministros de O2 en el suelo, aceleran las reacciones de denitrificación y la pérdida de N.

ESTABILIZACION NO EN EL SUELO

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 NH4+ a NO3- 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.

DEL NITROGE-

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 NO3-. El N en la forma NO3- es susceptible a perderse del suelo por lixiviación y denitrificación.

• Fertilizantes nitrogenados de lenta liberación - Los fertilizantes urea - formaldehído son manufacturados 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.

El N en forma de NH4+ es estable en el suelo, siendo retenido en los sitios de intercambio de 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 NH4+ no se pierde por lixiviación, por lo tanto el movimiento potencial de N hacia la tabla de aguas se minimiza o elimina cuando se mantiene el N como NH4+.

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.

• Algunos híbridos de cultivos como maíz, trigo y algodón tienen un rendimiento más alto cuando se nutren con una mezcla de NH4+ y NO3-.

•

• El N del suelo no se pierde por denitrificación cuando se encuentra en forma NH4+. 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 PPI-PPIC

3-9

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 bacterias forman nódulos en las raíces. En estos nódulos las bacterias INPOFOS

centaje de N en los nódulos y la producción de proteínas en las semillas (Tabla 3-8).

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 por 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

La fijación no simbiótica de N es llevada 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 NO3-. La lluvia y la nieve aportan aproximadamente de 5 a 10 kg /ha /año de N proveniente de oxidación natural.

Tabla 3-7. Fijación anual estimada de nitrógeno por varios cultivos de leguminosas. Leguminosas

N fijado, kg/ha/año

Alfalfa Trébol Ladino Trébol blanco Soya Arvejas Lespedeza Maní

220 200 120 110 100 95 45

• Fijación Industrial - Los procesos industriales fijan N2 muy efectivamente, transformándolo en formas disponibles para las plantas. El proceso más importante sintetiza NH3 combinando N2 y H2, de la siguiente manera: N2 + 3 H2 2NH3

calor

catalizadores

que podrían crecer y fijar N en gramíneas. 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 P y K incrementan la cantidad de nódulos, el por-

y

presión

amoniaco anhidro

El H2 se obtiene generalmente de gas natural. El N2 proviene directamente del aire. La Figura 3-3 indica como se usa NH3 para fabricar otros fertilizantes.

Tabla 3-8. Efectos del fósforo y el potasio en el rendimiento, nodulación y composición química de la soya. Dosis anual P2O5 K2O

Media 2 años de rendimiento

---------------------------kg/ha

---------------t/ha

0 134 0 134

0 0 134 134

1.7 1.8 3.1 3.7

Número de nódulos por planta* ----------------

35 59 79 114

Peso nódulos frescos*

N en los nódulos

---------------mg/cm3

---------------%

0.186 0.343 0.487 0.919

3.19 3.92 3.37 3.61

* Se asume una profundidad de 17.0 cm

PPI-PPIC

Media 2 años proteína en el grano ---------------% 41.8 41.8 39.2 39.2

Media 2 años proteína en el grano ---------------kg/ha 717 742 1228 1445 Virginia, EE.UU.

3-10

INPOFOS

+Roca fosfórica Fosfatos nítricos +NH3 +O2

HNO3

Nitrato de amonio (NH4NO3) +Na2CO3 Nitrato de sodio (NaNO3) +H2SO4 Sulfato de amonio [(NH4)2SO4] +CO2 Urea [CO(NH2)2]

NH3 +H2O Agua amoniacal (NH4OH) +NH4NO3+Urea+H2O Soluciones nitrogenadas +N3PO4 Fosfatos de amonio HNO3 = ácido nítrico H2SO4 = ácido sulfúrico H3PO4 = ácido fosfórico

Na2CO3 = carbonato de sodio CO2 = dióxido de carbono

Figura 3-3. El amonio es el producto básico con el cual otras fuentes de nitrógeno son manufacturadas. volatilización pueden ser elevadas en condiciones de elevada temperatura y humedad. Para evitar estas pérdidas se debe incorporar los fertilizantes que contienen NH4+, cuando éstos se utilizan en suelos alcalinos o calcáreos.

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.

• Urea - El N aplicado en forma de urea a la superficie del suelo se convierte rápidamente en NH3 o NH4+ cuando existe humedad y temperatura apropiada y la presencia de la enzima ureasa. El NH3 formado puede pasar a la atmósfera mediante volatilización. Las pérdidas de N de la urea 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.

• Reacciones del amonio - Cuando se aplican fertilizantes nitrogenados que contienen NH4+, 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 (NH3) gaseoso, en un proceso denominado volatilización. Reacciones similares pueden ocurrir en suelos recientemente encalados. Las pérdidas por PPI-PPIC

• 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 3-11

INPOFOS

pone la materia orgánica del suelo, el primer producto nitrogenado es el NH4+. A medida que este NH4+ se convierte a NO3-, se liberan iones H+. Esto, al igual que lo que sucede con los fertilizantes inorgánicos que contienen NH4+, 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.

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.

COMO AFECTA EL NITROGENO LA ACIDEZ DEL SUELO Cuando el proceso de nitrificación convierte el NH4+ a NO3-, se liberan iones H+ (Figura 32). 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 NH4+ incrementan la acidez del suelo si la planta no absorbe el NH4+ directamente. El NO3- 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 NO3- 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 descom-

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

Tabla 3-9. Fuentes de nitrógeno con sus respectivos contenidos de N y su efecto en las condiciones básicas o ácidas del suelo. Fuente de N

Fórmula química

Sulfato de amonio (NH4)2SO4 Amoniaco anhidro NH3 Nitrato de amonio NH4NO3 Urea CO(NH2)2 Solución de nitrato de amonio - CO(NH2)2+NH4NO3 urea (NAU) Nitrato de calcio Ca(NO3)2 Nitrato de sodio NaNO3 Nitrato de potasio KNO3 Fosfato monoamónico (MAP) NH4H2PO4 Fosfato diamónico (DAP) (NH4)2HPO4 Fosfato nítrico H3PO4 + Ca(NO3)2 Nitrato cálcico-amónico Ca(NO3)2+ NH4NO3

N%

kg CaCO3/kg de N1

21 82 34 46 28 - 32

5.2 1.8 1.8 1.8 1.8

15.5 16 13 10 18 20 26

0.5 - 1.0 (B) 1.8 (B) 2.0 (B) 5.0 3.1 0.8 - 1.3 0.3 - 0.7

1

Cantidad de carbonato de calcio puro (CaCO3) requerida para neutralizar las reacciones de acidificación de 1 kg de N o la cantidad de CaCO3 requerida para igualar el efecto neutralizante de un kg de N (B). La mayoría de los efectos acidificantes en el suelo se deben a la actividad de bacterias durante la nitrificación.

PPI-PPIC

3-12

INPOFOS

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.

Si el suelo se encuentra muy seco durante la aplicación del NH3 la apertura atrás del disco de aplicación no se sella y el NH3 se volatiliza. La condición ideal para que el NH3 se retenga bien es que el contenido de humedad esté cerca de capacidad de campo. El encharcamiento de agua también incrementa la posibilidad de pérdida debido a la dificultad en cerrar las aperturas del disco de aplicación.

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 :

El uso de distancias menores entre los discos de aplicación tiende a reducir las pérdidas de NH3 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.

• 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 de alta presión, 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.

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.

A temperatura y presión atmosférica normales, el NH3 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.

PPI-PPIC

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 3-13

INPOFOS

de N al voleo o en banda superficial.

las semillas por el efecto nocivo del NH3 en la germinación.

• Urea - La urea en su forma original no contienen NH4+. 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.

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 21°C; a 30% de N, la temperatura es menos de 7°C; a 32% de N, la temperatura es de menos 2°C.

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 NH4+ son adsorbidos por las arcillas y la materia orgánica del suelo, eventualmente nitrificados o absorbidos directamente por las plantas. Una vez que la urea se ha convertido en NH4+, 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.

• 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 NH4+ y la otra mitad es NO3-. A pesar de que el nitrato de amonio sólido tiene 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

La urea normalmente se hidroliza en forma rápida. Se pierden cantidades apreciables de NH3 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 apli-

Hidrólisis de la Urea CO(NH2)2 + urea

2H2O

HCO3bicarbonato

+

+

H+ acidez

Ureasa

H+ acidez

2NH4+ amonio CO2 dióxido de carbono

HCO3bicarbonato

+

+

H2 O

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. PPI-PPIC

3-14

INPOFOS

cándolo en banda.

Tabla 3-10. Fuentes de nitrógeno y contenido de este nutriente.

La rápida hidrólisis en el suelo es responsable de las quemaduras que el NH3 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).

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

La urea es un excelente fertilizante para ser aplicado en forma foliar, pero ciertas ureas 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 como un producto residual en la fabricación de nylon. La creciente frecuencia de deficiencias de S promueven su mayor uso como fuentes de N y de S.

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

• 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 capítulo 4. La Tabla 3-10 presenta las diferentes fuentes de N y su contenido de este nutriente.

PPI-PPIC

3-15

INPOFOS

Capítulo 3 NITROGENO CUESTIONARIO 1.

Las plantas absorben N como ______________ o como _________________.

2.

Una vez dentro de las plantas, el N es convertido en _____________ _______________.

3.

(V o F) El N es parte de la molécula de la clorofila.

4.

El amarillamiento de las hojas de la planta debido a la deficiencia de N se llama _____________.

5.

En presencia de clorofila el __________, ____________ y el _____________ se convierten a azúcares simples.

6.

(V o F) El retraso en la madurez de los cultivos es causado por mucho N.

7.

(V o F) El N incrementa el rendimiento del cultivo por mm de agua, sin importar la cantidad de agua disponible para el crecimiento.

8.

(V o F) La mayoría de las rocas y minerales del suelo contienen N.

9.

La mayoría del N del suelo viene de ___________.

10.

Cada hectárea de la superficie del suelo esta cubierta con _________ toneladas de N.

11.

Las formas de N del suelo más disponibles para la planta son los iones __________ y ______________ o compuestos solubles de N. La forma menos disponible es N orgánico.

12.

El proceso mediante el cual las formas orgánicas de N no disponibles son convertidas a una forma disponible se conoce como ____________.

13.

(V o F) Los materiales con una amplia relación C/N causan que la inmovilización domine sobre la mineralización.

14.

(V o F) La alfalfa tiene una relación C/N más amplia que aquellos suelos no cultivados.

15.

La conversión bacteriana de amonio a nitrato se llama ___________________.

16.

El proceso mediante el cual el nitrato es reducido a oxido nitroso y N elemental se llama _______________.

17.

Cuatro condiciones de suelo que influyen la nitrificación y la denitrificación son ______________, __________________, _________________ y _______________.

18.

Los inhibidores de la nitrificación trabajan mediante la desactivación de bacterias que convierten ________________ a _______________. Cuando el N atmosférico se combina con hidrogeno u oxígeno, el proceso se llama ___________________.

19.

PPI-PPIC

3-16

INPOFOS

20.

Los tres tipos de fijación de N son ___________, _________________ y ________________.

21.

Dos tipos de fijación biológica son ______________ y ______________.

22.

La alfalfa fija aproximadamente un promedio de _____________ kg de N por hectárea por año.

23.

En la síntesis de amonio, el hidrógeno se obtiene de ________________ ____________.

24.

(V o F) El amonio es la base para la fabricación de la mayoría de los fertilizantes nitrogenados comunes.

25.

(V o F) La remoción de nutrientes del campo constituye una pérdida de N.

26.

La pérdida de N como NH3 gaseoso se denomina _______________.

27.

(V o F) Las pérdidas de urea se pueden reducir aplicándola cuando la temperatura es baja, mediante la irrigación inmediatamente después de la aplicación o por medio de la incorporación.

28.

(V o F) Una pérdida significativa de N puede ocurrir cuando se aplica amoniaco anhidro en suelos extremadamente húmedos.

29.

La urea contiene _________ por ciento de N.

30.

Cual de las siguientes fuentes de fertilizante nitrogenado tienen reacción ácida: Sulfato de amonio, urea, nitrato de potasio, nitrato de calcio, amoniaco anhidro?

31.

(V o F) La descomposición de la materia orgánica resulta en un incremento en la acidez del suelo.

32.

Las soluciones nitrogenadas se clasifican como ______________ o ______________.

33.

(V o F) La mitad del N en el nitrato de amonio esta en la forma NO3-.

34.

El nitrato de amonio es higroscópico. Esto significa que rápidamente __________ agua.

35.

(V o F) El contenido de biuret en la urea es un problema solo cuando se lo aplica foliarmente.

36.

El fertilizante nitrogenado de uso común con el mayor contenido de N es __________ ____________.

PPI-PPIC

3-17

INPOFOS

CAPITULO 4

FOSFORO Página 4-1 4-1 4-3 4-3 4-4 4-5 4-10 4-13 4-16 4-16 4-17

Un Nutriente Esencial para las Plantas Funciones del Fósforo en la Planta Síntomas de Deficiencia en la Planta Fuentes de Fósforo y Cantidades en el Suelo Movimiento del Fósforo en el Suelo Factores que Afectan la Disponibilidad del Fósforo Métodos de Aplicación de Fertilizantes Fosfatados Fuentes de Fósforo Terminología de los Fertilizantes Fosfatados Resumen Cuestionario

Tabla 4-1. Cantidad de fósforo absorbido por varios cultivos.

UN NUTRIENTE ESENCIAL PARA LAS PLANTAS El fósforo (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.

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

FUNCIONES DEL FOSFORO EN LA PLANTA Las plantas absorben la mayoría del P como el ion ortofosfato primario (H2PO4-). Las plantas también absorben pequeñas cantidades de P como ion ortofosfato secundario (HPO4=). 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. Los 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.

PPI-PPIC

Nivel de ren- Absorción de dimiento, P2O5 en todo el toneladas cultivo, kg 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

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 “P2O5”, a pesar de que no existe el P2O5 como tal en los materiales fertilizantes. La designación de P2O5 es una expresión convencional estándar del contenido relativo de P. En este texto, algunos datos se expresan en términos de P y otros como P2O5. Para convertir P en P2O5, se multiplica por 2.29 y para convertir P2O5 en P se multiplica por 0.43.

4-1

INPOFOS

Tabla 4-3. La fertilización con fósforo incrementa el rendimiento de maíz y reduce humedad en el grano al momento de la cosecha.

Tabla 4-2. Las semillas contienen más fósforo que cualquier otra parte de la planta. Cultivos Parte de la planta Maíz

Grano Tallos y hojas Algodón Semilla Tallos y hojas Maní Grano Tallos y hojas Arroz Grano Paja Soya Grano Paja Trigo Grano Paja

Rendim. t/ha

Porcentaje de P

9.4 8.4

0.22 0.17

2.2 2.8

0.66 0.24

4.5 7.2

0.20 0.26

6.7 7.8 3.4 7.8 4.0 6.1

0.28 0.09 0.42 0.18 0.42 0.12

P2O5 aplicado,

Rendimiento, t/ha

Humedad en el grano %

6.2 8.2 8.8 8.5 8.7

31.8 27.8 27.0 26.9 26.5

kg/ha 0 45 90 135 180 Suelos con bajo P

Illinois, E.U.

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.

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 formación de la semilla. El P está involucrado en la transferencia de características hereditarias de una generación a la siguiente.

Absorción de P, g/kg de raíces

20

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.

15

10

Alto

5

Medio Bajo

0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

Tensión de humedad en el suelo, Bares

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.

PPI-PPIC

4-2

INPOFOS

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.

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.

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 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.

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.

FUENTES DE FOSFORO Y CANTIDADES EN EL SUELO (Ver Concepto de Producción 4-1)

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.

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, PPI-PPIC

4-3

INPOFOS

R esid u os d e cu ltivos y estiércoles

F ertilizan te s co m erciales

F ósforo en la solu ción d el su elo

M ateria orgán ica d el su elo

M icroorgan ism os e in sectos

M in erales

E rosión y lixiviación

R e m oción en el cu ltivo

Figura 4-2. El contenido de P en la solución del suelo es afectado por varios factores. ciones 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 ilustra adecuadamente la movilidad de N, P y K en el suelo.

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.

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.

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 condi-

Es necesario enfatizar la importancia de la disponibilidad de P durante todo el ciclo del cultivo. La información en la Tabla 4-4 des-

N

PPI-PPIC

P

K

4-4

INPOFOS

cribe la absorción de P2O5 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.

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 varía de acuerdo a los siguientes factores:

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.

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 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.

1. Cantidad de arcilla - Los suelos con una alta cantidad de arcilla fijan más P que aquellos que contienen menos arcilla.

FACTORES QUE AFECTAN LA DISPONIBILIDAD DEL FOSFORO

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.

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

Tabla 4-4. La soya absorbe P2O5 durante todo el ciclo de crecimiento. Absorción de P2O5 kg/ha

Etapa de

Porcentaje de absorción total

Crecimiento

Días

Diaria

Total

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 Total

40 11 16 15

0.17 0.62 1.96 2.55

6.80 6.82 31.36 38.25

4.6 4.6 21.2 25.8

21 103

3.09 -

64.89 148.12

43.8 100.0 Nueva Jersey, E.U.

PPI-PPIC

4-5

INPOFOS

Concepto de Producción 4-1

FOSFORO

FÓSFORO QUE REGRESA AL SUELO EN LOS RESIDUOS

DESCOMPUESTO POR MICROORGANISMOS DEL SUELO

LIBERADO AL CULTIVO

20-30% ABSORBIDO POR LAS RAICES

LIBERACIÓN LENTA AÑADIDO AL RESERVORIO

COMPUESTOS ORGANICOS DE FOSFORO

70-80% AÑADIDO AL RESERVORIO

COMPUESTOS DE FÓSFORO ENLAZADOS CON Ca, Fe, Al, Mn Y CIERTAS ARCILLAS

La mayoría de los suelos no tienen suficiente . . . La mayoría 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 re-

sumen 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

PPI-PPIC

% de suelos con contenido de P medio o bajo

Ontario Saskatchewan Nebraska Pennsylvania Alabama Bajio Sur tropical Sabana oriental Sabana central Sabana occidental Sierra volcánica alta Sabana oriental Valle del Cauca Sierra volcánica alta Planicie costanera Cerrado

4-6

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

INPOFOS

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?

tan 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.

4. Aireación - El oxígeno (O2) 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.

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 (NH4+). 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)

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.

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.

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 limita el crecimiento de las raíces y hace lenta la absorción de P.

11. 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. Estos compuestos de P dominan en los suelos ácidos. 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).

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 afec-

PPI-PPIC

4-7

INPOFOS

Concepto de Producción 4-2

EL NITROGENO MEJORA LA ABSORCION DE FOSFORO 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.

Avena (datos de Wisconsin, E. U.)

13% del P en la planta proviene del fertilizante

La influencia de N sobre la absorción de P es muy clara durante el crecimiento inicial. En algunos casos, hasta 65% del P en la planta proviene del fertilizante fosfórico aplicado temprano en el ciclo del cultivo.

67 Kg de P2O5 Sin N

El amonio (NH4+) afecta significativamente la disponibilidad y absorción de P. El NH4+ en altas concentraciones reduce las reacciones de fijación de P. De igual manera, la absorción de NH4+ ayuda a mantener una condición ácida en la superficie de la raíz, mejorando de esta forma la absorción de P.

67 Kg de P2O5 45 Kg de N

Maíz (datos de Minnesota, E. U.)

12% del P en la planta proviene del fertilizante

22 Kg de P2O5 Sin N

PPI-PPIC

27% del P en la planta proviene del fertilizante

4-8

20% del P en la planta proviene del fertilizante

22 Kg de P2O5 22 Kg de N

INPOFOS

Concepto de Producción 4-3

LA DISPONIBILIDAD DEL FOSFORO VARIA CON EL pH DEL SUELO MUY ALTO

ALTO

MEDIO

Mayor Fijación C A NT ID A D DE P FI JA D O Fijación EN de P por EL Fe SU EL O

Fijación Alta Rango de mayor disponibilidad de P Fijación Media Fijación de P por Al Fijación del P por Ca

BAJO pH3

pH4

pH5

pH6

SUELOS ACIDOS

pH7

NEUTRO

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

pH8

pH9

SUELOS ALCALINOS

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 esté en el suelo. La relación entre el tipo de arcilla y el pH del suelo es importante, ya que permite diferenciar entre los mecanismos involucrados en la fijación de P en el suelo.

descomposición de los minerales arcillosos y la consecuente liberación del Al+3 y Fe+3. El P aplicado se precipita entonces como fosfatos de Al o Fe, que son compuestos insolubles, haciendo que P sea menos disponible. En este caso, las formas más solubles o disponibles de P están presentes en el rango 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.

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

PPI-PPIC

4-9

INPOFOS

Tabla 4-5. Respuesta a la aplicación de fósforo en diferentes suelos de alta capacidad de fijación. Soya Ultisol (Venezuela) Dosis de P2O5 kg/ha

Rendim.

0 75 100

0.1 2.0 2.5

t/ha

Arroz de secano Ultisol (Panamá) Dosis de P2O5 kg/ha

Rendimi.

0 40 80 120

Arroz de secano Oxisol (Brasil) Rendim.

t/ha

Dosis de P2O5 kg/ha

1.0 2.3 3.0 3.7

0 50 100 150

Rendim.

t/ha

Dosis de P2O5 kg/ha

1.0 3.7 4.3 4.8

0 150 300 450

6.0 32.6 39.8 42.5

t/ha

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.

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.

METODOS DE APLICACION FERTILIZANTES FOSFATADOS

DE

(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 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 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 de 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.

PPI-PPIC

Papas Andisol (Ecuador)

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

4-10

INPOFOS

Concepto de Producción 4-4

COLOCACION Y MOVIMIENTO DE NPK NITRÓGENO MOVIMIENTO EN LA CAPA ARABLE

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. LOCALIZACIÓN DEL NITRÓGENO 17 DIAS DESPUES DE LA APLICACION

FÓSFORO MOVIMIENTO EN LA CAPA ARABLE

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 (NH4+) en la banda mejora la absorción de P. LOCALIZACIÓN DEL FOSFORO 17 DIAS DESPUES DE LA APLICACION

FÓSFORO

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.

MOVIMIENTO EN LA CAPA ARABLE

LOCALIZACIÓN DEL FOSFORO 17 DIAS DESPUES DE LA APLICACION

CONCENTRACION ALTA CONCENTRACION MEDIA SIN EFECTO

El movimiento de NPK en la capa arable adaptado de datos de la Universidad Estatal de Michigan, E.U. PPI-PPIC

4-11

INPOFOS

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:

sea posicionalmente más disponible. La aplicación en banda concentra también otros nutrientes como el NH4+, 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.

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. 2. 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. 3. Reduce la fijación de P. 4. Localiza el P para que esté posicionalmente disponible al joven y restringido sistema radicular a inicios del ciclo del cultivo.

Las aplicaciones al voleo con o sin incorporación tienen varias ventajas:

5. 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.

1. Se pueden aplicar altas cantidades sin dañar la planta. 2. 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.

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 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.

3. 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. 4. Es la forma más práctica de fertilizar con P pastizales y praderas establecidas. 5. Asegura una alto nivel de fertilidad que ayuda al cultivo a aprovechar completamente las condiciones favorables durante todo el ciclo de crecimiento. 6. Puede realizarse en cualquier otra época, ya que la época de siembra siempre es muy ocupada.

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

El aplicar nutrientes en banda consume mucho tiempo cuando se lo aplica con la sembradora PPI-PPIC

4-12

INPOFOS

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 a 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 (NH4+) 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.

cebolla responden mejor a la colocación de P en banda justo bajo 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 de este nutriente.

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

Tabla 4-6. La localización del fósforo tiene efectos significativos en el rendimiento del cultivo y en el uso eficiente de este nutriente. Método de aplicación

Voleo Banda

Brasil Maíz

Colombia Maíz

Panamá India Kansas Alberta Arroz de Trigo Sorgo Cebada secano ---------------------------------------- t/ha ------------------------------------------

6.0 8.1

1.8 3.9

3.1 4.2

1.9 2.1

5.4 6.3

2.4 3.7

Contenido bajo de P en todos los sitios

puede satisfacer los 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 RF. Los depósitos y la producción mas grande de RF están localizados en Estados Unidos, Morocco, Togo, Rusia, Jordán, 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

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 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 PPI-PPIC

4-13

INPOFOS

de la producción total de los Estados Unidos, el resto proviene de los estados del oeste y de Tennessee y Carolina del Norte.

quidos 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.

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 beneficiación 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.

• 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 RF. Contiene aproximadamente 46% de P2O5.

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 (H2SO4) y fosfórico (H3PO4) 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.

• Ortofosfatos de amonio: son fabricados mediante la amoniación del ácido fosfórico. El fosfato monoamónico (MAP: 10 a 12% de N y 50 a 55% de P2O5) y el fosfato diamónico (MAP: 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.

El ácido de grado comercial puede concentrarse para formar ácido superfósforico. El ácido superfósforico (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 líPPI-PPIC

• Superfosfatos amoniados: son producidos mediante la reacción de superfosfato simple o superfosfato triple con amonio. Están 4-14

INPOFOS

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 secamiento, etc.

son idénticos, incluyendo la 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. Las 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.

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 que a continuación se lo hace reaccionar con agua para formar ácido fosfórico (H3PO4) de grado térmico. El ácido térmico es más puro que el H3PO4 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

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 de P Testigo SFT SFT RFCN RFCN

---------- Dosis de P, kg/ha ----------1992 1993 1994 100 200 100 200

50 100 50 100

---- Rendimiento del arroz, t/ha ---1992 1993 1994

50 100 50 100

2.51 4.54 4.85 4.53 4.91

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

en agua, soluble en citrato, insoluble en citrato, disponible y total.

TERMINOLOGIA DE LOS FERTILIZANTES FOSFATADOS

• Fósforo soluble en agua puede ser extraído del fertilizante usando solo agua.

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 PPI-PPIC

• 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. 4-15

INPOFOS

• 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 de P son similares agronómicamente cuando se 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.

PPI-PPIC

4-16

INPOFOS

Capítulo 4 FOSFORO CUESTIONARIO 1.

Las plantas absorben (más, menos) P que K.

2.

Las dos formas más comunes de P absorbidas por las plantas son __________ y _____________.

3.

(V o F) El pH del suelo influencia la cantidad y la forma de P absorbido por la planta.

4.

(V o F) El P acelera la madurez de los cultivos.

5.

Las partes de la planta que tienen mayor cantidad de P son _____________ y/o _______________.

6.

(V o F) Los síntomas de deficiencia de P son más fáciles de identificar que los del N.

7.

La fuente principal de P es ________________.

8.

(V o F) El P fijado del suelo es disponible para la planta.

9.

(V o F) Existe una relación directa entre P total y P en la solución del suelo.

10.

El P de la solución del suelo es recargado _____________ veces durante el ciclo de crecimiento de un cultivo como el maíz o la soya.

11.

(V o F) El P se mueve libremente en el suelo.

12.

El P del suelo es (más o menos) móvil en el suelo que K.

13.

Aproximadamente _________ % del P aplicado es disponible para el cultivo actual.

14.

Aproximadamente __________ % del P que usa un cultivo de soya de alto rendimiento es absorbido en la última mitad del ciclo de crecimiento.

15.

(V o F) La compactación reduce el acceso total de las raíces al P del suelo.

16.

(V o F) La baja temperatura de suelo reduce la absorción de P por las plantas.

17.

La fijación es (mayor, menor) cuando el P es aplicado al voleo e incorporado que cuando se lo aplica en banda.

18.

El localizar el P en banda bajo la semilla de cereales de grano pequeño requiere de (más, menos) fertilizante para producir un determinado rendimiento que cuando se lo aplica al voleo.

19.

El efecto de arranque de la aplicación en banda, aun en suelos altos en P, es importante cuando la temperatura es _______.

20.

La materia prima base de la industria de fertilizantes fosfatados es la _______ ______.

PPI-PPIC

4-17

INPOFOS

21.

Las reservas de roca fosfórica conocidas en el mundo están en el rango de ___________ billones de toneladas.

22.

Los depósitos de RF de los Estados Unidos representan aproximadamente el _______% de las reservas mundiales.

23.

La roca fosfórica se mejora por medio de una serie de procesos que remueven las arcillas y otras impurezas. Este proceso se lo denomina ___________.

24.

(V o F) La roca fosfórica es altamente soluble en agua cuando se incorpora en el suelo.

25.

Los fertilizantes fosfatados se clasifican como _______________ o ____________.

26.

Los ácidos ___________ y ___________ son básicos para la fabricación de fertilizantes fosfatados por proceso húmedos.

27.

El ácido sulfúrico es producido de _______________ ___________, _____________ ________________, o _______________ _______________.

28.

El superfosfato simple es fabricado tratando________________ con ácido ______________.

29.

Los fosfatos de amonio son producidos mediante la combinación de ácido fosfórico y _______________.

30.

Para convertir P2O5 a P se multiplica por ________.

31.

El P disponible en los fertilizantes fosfatados es la suma de _____________ ____________ y _____________ ________________.

PPI-PPIC

4-18

INPOFOS

CAPITULO 5

POTASIO Página 5-1 5-1 5-5 5-6 5-7 5-8 5-9 5-9 5-10 5-11 5-13

Un Nutriente Esencial de la Planta Papel del Potasio en la Planta Síntomas de Deficiencia de Potasio Formas de Potasio en el Suelo Movimiento del Potasio en el Suelo Fertilizante Potásico en el Suelo Absorción de Potasio por las Plantas . . . Factores del Suelo que la Afectan Métodos de Aplicación de Potasio Fuentes de Potasio Cuestionario Tabla 5-1. Potasio absorbido por algunos cultivos comunes a un nivel dado de rendimiento.

UN NUTRIENTE ESENCIAL DE 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 K2O absorbido del suelo por algunos cultivos.

PAPEL DEL PLANTA

POTASIO

EN

Cultivo Alfalfa (heno) Banana Cítricos Coco (10000 cocos) Café (grano limpio) Maíz Algodón (fibra) Yute (fibra seca) Aceite de palma Maní Papa Arroz (riego) Caucho (látex seco) Soya Tomate Trigo

LA

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.

18.0 40.0 30.0 1.5 6.0 1.0 2.0 25.0 2.0 40.0 6.0 2.5 3.0 50.0 6.0

538 1000 350 200 130 120 95 160 300 92 310 130 65 150 286 180

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.

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 consePPI-PPIC

K2O absorbido por el Rendimiento, cultivo, t kg

5-1

INPOFOS

secuencias adversas en el crecimiento y producción de la planta. Otras funciones del K son . . . • •

• • • • • •

Tabla 5-2. Respuesta del maíz a la aplicación de potasio en condiciones normales y anormales de humedad.

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 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.

Niveles de lluvia

Indiana Bajo Medio Alto Ohio Bajo Alto

Rendimiento,

Incremento

t/ha

debido a K,

Bajo K

Alto K

t/ha

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 E.U.

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

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.

Dosis de K2O, kg/ha 0 75 225 450

Plantas con Indice de dadaño por ño debido baja temperaal frío, % tura, % 61.7 35.0 19.0 7.5

26.5 12.7 6.5 2.3 China

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 controlar enfermedades que K. Ver Concepto de Producción 5-1.

Las 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.

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 el 6to y 7mo año del estudio. El efecto se debió a los niveles residuales de K en el suelo.

El efecto del K en la resistencia de las plantas al ataque de enfermedades es ampliamente conocido. La importancia de este aspecto del

PPI-PPIC

Lluvia durante el ciclo de crecimiento mm

5-2

INPOFOS

Calificación de la incidencia de la enfermedad

1.80

Porcentaje de semillas enfermas ychupadas Año 6

1.65

Sin K2O Con 168 kg/ha de K2O

1.50

37%

Año 7

31%

1.35

12%

12% 3%

1%

1.20 0

150 300 450 Dosis de K 2O, kg/ha

600

Ohio

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

Virginia

Carolina del Norte

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

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.

El K tiene una 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 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.

Tabla 5-4. Influencia de las dosis de potasio en la incidencia de plagas, enfermedades y en el rendimiento de Chile. Dosis de K2O kg/ha 0 35 70 105

Trips

Afidos

----- por hoja -----1.67 1.50 1.38 1.30

Plantas afectadas, % Muerte descendente y fruta podrida Mosaico

1.54 1.49 1.42 1.39

5.30 4.44 3.50 3.04

3.13 2.84 2.56 2.26

Rendimiento de fruta seca kg/ha 1528 1578 1626 1616 India

PPI-PPIC

5-3

INPOFOS

Concepto de Producción 5-1

EL POTASIO 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 . . . • • • • •

• Roya y Helmintosporium en trigo • Mancha negra del tubérculo y fusarium en papa • Helmintosporium y esclerotina en pastos

Pitium y rizoctonia en maíz Fusarium y damping off en algodón Mildeo y Mancha parda en la soya Piricularia y helmintosporium en arroz Marchitez por verticilium en algodón

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.

En 1953, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA), en su libro anual de agricultura, presentó un segmento exclusivo sobre enfermedades de las plantas. Una parte de este segmento dice: “Se ha reducido más la incidencia 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.

Efecto del potasio en el rendimiento y la calidad de la soya Sin K

Rendimiento 2556 kg

Semilla con ataques de hongos 792 kg (31%)

135 kg/ha K2O

Reducción de precio por baja calidad US $ 9/tonelada

Rendimiento 2556 kg

Semilla con ataques de hongos 792 kg (31%)

Reducción de precio por baja calidad US $ 9/tonelada

El potasio ayuda a elevar los rendimientos y la calidad del grano de soya y ayuda a reducir el número de semillas chupadas, descoloridas y con daños por ataque de hongos. El uso de potasio fortalece las plantas y contrarresta las enfermedades PPI-PPIC

5-4

INPOFOS

Tabla 5-5. Efectos del potasio en la calidad de la Cuando se incrementan las cantidades de N, sin un balance apropiado con K y naranja. otros nutrientes, los rendimientos frecuentemente se reducen, como se muesDosis de Contenido de Contenido Contenido tra en la Tabla 5-7 donde se observa K2O, vitamina C, de azúcar total de que el incremento de N de 60 a 120 kg/planta g/kg reducido, % azúcar, % kg/ha, sin K, redujo el rendimiento del arroz. Cuando se aplicó K el rendimien0 0.59 4.40 7.62 to y la eficiencia en el uso de N se in0.3 0.71 4.92 7.76 crementaron. 0.6 0.73 4.55 7.89 0.9 0.71 4.53 7.48 A medida que las raíces de las plantas China exploran el suelo, éstas pueden encontrar diversas condiciones desfavorables . . . estrés de humedad, barreras químicas y La información de la Tabla 5-5 muestra el físicas, insectos, enfermedades, baja fertilidad, notable mejoramiento de la calidad de la naetc. Todos estos factores reducen el potencial ranja con el uso de fertilizante potásico. de rendimiento del cultivo. Uno de los problemas comunes en el manejo de nutrientes y fertilización es el desbalance en el uso 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 la producción de forrajes.

La fertilidad del suelo es un factor que puede ser controlado. Al mejorar la fertilidad se ayuda a que el cultivo sobreponga no solamente el estrés nutricional sino que también se ayuda 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

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, kg/ha N-P2O5-K2O 560-0-0 560-78-0 560-0-67 560-0-134 560-78-67 560-156-156

Calificación Rendimiento de de la inciden- forraje seco, cia de la kg/ha 1 enfermedad (segundo corte) 3.8 3.9 1.4 1.0 1.5 1.1

3019 3236 5055 5245 4783 5604

Rendimiento Incremento de grano, en rendikg/ha miento, %

N

K2O

60 60 60

0 56 112

3370 4834 5226

43.4 55.1

120 120 120

0 56 112

3084 4986 5598

61.7 81.5 China

SINTOMAS DE DEFICIENCIA DE POTASIO

1

Una calificación de 1.0 significa ausencia total de la enfermedad. Texas, E.U.

PPI-PPIC

5-5

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 por los márgenes de las hojas. En la INPOFOS

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 bajo ciertas condiciones... por ejemplo, en algodón de alto rendimiento en la mitad o la última parte del ciclo de crecimiento.

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.

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:

• Té . . . follaje de color verde oscuro, puntas de las hojas de color café obscuro a café púrpura, manchas en los márgenes de las hojas.

• Alfalfa . . . pequeños puntitos blancos o amarillos en los bordes exteriores de la hoja, luego la hoja se vuelve amarilla y los tejidos mueren.

• Trigo . . . plantas pequeñas y marchitas, clorosis en las puntas y en los márgenes de las hojas, necrosis en las hojas viejas.

• 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.

FORMAS SUELO

POTASIO

EN

EL

A pesar de que la mayoría de los suelos contienen miles de kilogramos de K . . . a menudo más de 20 000 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 disponible y disponible.

• 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.

• 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

• 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 PPI-PPIC

DE

5-6

INPOFOS

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.

co, el K está continuamente disponible para el crecimiento de las plantas, si el suelo contiene suficiente K disponible al comienzo del ciclo de crecimiento.

• 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.

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 a la planta.

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.

• 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 (NO3-). 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

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 1% 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.

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 catióniPPI-PPIC

5-7

INPOFOS

Minerales del Suelo

Minerales del suelo

No Disponible

Coloide del Suelo

Coloide del Suelo K Atrapado Coloide del Suelo Lentamente Disponible Figura 5-3. Dinámica entre las diferentes formas de K en el suelo.

Superficie del suelo

• 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).

Planta

Raíces

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?

Agua del suelo

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

FERTILIZANTE POTASICO EN EL SUELO

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 de todas las fuentes es el mismo. Los siguientes ejemplos ilustran el hecho.

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. PPI-PPIC

· Cloruro de potasio (KCl): KCl

5-8

Humedad

K+ + Cl-

INPOFOS

· Sulfato de potasio (K2SO4): K2SO4 SO42· Nitrato de potasio (KNO3): KNO3 · Materia orgánica

Humedad Mineralización

Humedad

Humedad

2K+ +

ABSORCION DE POTASIO POR LAS PLANTAS . . . FACTORES DEL SUELO QUE LA AFECTAN

K+ + NO3-

K++Aniones acompañantes; se mantiene el balance eléctrico

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.

Una vez que el K se encuentra en forma de K+, sin importar cual 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.

• 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.

• 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 reemplazado en el sitio de intercambio por otro catión.

• Contenido de K en el suelo - A medida que

• Parte se mantiene en la solución del suelo.

baja el contenido de K en el suelo, decrece la absorción de este nutriente por parte de las raíces.

• Una parte puede ser absorbida inmediatamente por un cultivo en crecimiento.

• Fijación - En ciertos suelos, el contenido de

• 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 y a que la materia orgánica solo atrae débilmente al K+ en los sitios de intercambio.

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

• 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.

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

PPI-PPIC

5-9

INPOFOS

• Localización en banda, incluyendo varias

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 POTASIO

DE

APLICACION

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.

DE

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.

• • • •

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 • Temperatura del suelo • Humedad del suelo

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.

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

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

• Aplicación al voleo sin incorporación • Aplicación al voleo e incorporación por medio de labranza • Colocación directa con la semilla PPI-PPIC

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

5-10

INPOFOS

cipalmente las sales de K. Luego se regresa esta solución con K a la superficie para ser refinada.

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.

• 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 Utha, Estados Unidos, el Mar Muerto en Israel y Jordán y el Lago de Sal de Qinghai en China.

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 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.

El K minado proviene de diversos minerales. Los más importantes son silvinita, silvita y langbeinita. • Silvinita: compuesta principalmente de cloruro de potasio (KCl) y cloruro de sodio (NaCl), contiene de 20 a 30% de K2O. • Silvita: contiene principalmente de KCl, con una concentración aproximada de 63% de K2O. • Langbeinita: compuesta principalmente de sulfato de potasio (K2SO4) y sulfato de magnesio (MgSO4), contiene aproximadamente 23% de K2O. • Kainita: es una combinación de KCl y MgSO4 que contiene alrededor de 19% de K2O, 9 a 10% de Mg y 13% de S. La kainita es una fuente importante de K en Alemania, Rusia y Sicilia.

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:

Las principales formas de fertilizantes potásicos son las siguientes: Cloruro de potasio (KCl), o muriato de potasio (MOP): es la fuente de K más usada en el mundo. El KCl es soluble en agua y contiene de 60 a 62% de K2O. La mayoría del KCl 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.

• 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 prinPPI-PPIC

5-11

INPOFOS

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.

Tabla 5-8. Fuentes comunes de K. Material

-Contenido de nutrientes (%)K2O Mg S N Cl

KCl 60-62 K2SO4 50 K2SO4·2MgSO4 22 11 KNO3 44 -

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 donde la acumulación de Cl (suelos de pH alto) llega a ser un problema.

18 22 -

13

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).

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.

Fuera de Norte América, los depósitos y la producción se encuentran localizados en Francia, Alemania, Italia, España, Inglaterra, Israel, Jordán, 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.

Nitrato de potasio (KNO3): el KNO3 contiene cantidades muy pequeñas de Cl o S. Contiene aproximadamente 44% de K2O y 13% de N. El KNO3 se produce por la reacción entre nitrato de sodio (NaNO3) 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.

PPI-PPIC

5-12

INPOFOS

Capítulo 5

POTASIO CUESTIONARIO 1. El potasio es un ____________ nutriente de planta. Los otros dos son ____________ y _____________. 2. La mayoría de los cultivos contienen (más, menos, aproximadamente el mismo) contenido de K en comparación con P. 3. Para convertir K a K2O, se multiplica por _____________; para convertir K2O a K, se multiplica por _____________. 4. (V o F) El K forma varios compuestos en las plantas. 5. (V o F) El K incrementa la resistencia a las bajas temperaturas y a las enfermedades en las plantas. 6. Una de las principales funciones del K en el crecimiento del cultivo es el incremento de la eficiencia del uso del _____________ mediante la regulación del proceso de apertura y cerrado de los ______________, pequeños poros en la superficie de las hojas. 7. (V o F) El K incrementa el peso de los granos de maíz, pero no afecta el número de granos en la mazorca. 8. Uno de los síntomas más comunes de deficiencia de K es la quemadura de los ____________ ___________. 9. En la ____________________, aparecen manchas cloróticas de color amarillo pálido en las hojas viejas, las manchas se tornan de un color naranja y eventualmente toda la planta se torna de un color café oxidado. 10. Los suelos generalmente contienen alrededor de ___________ kilogramos K total por hectárea. 11. Menos del _____ % del K del suelo es disponible inmediatamente para cualquier cultivo. 12. El K existe en tres formas en el suelo. ___________________.

Estas son ___________, ___________ y

13. (V o F) El K es un catión. 14. (V o F) Con tiempo, el K no disponible se torna disponible. 15. La mayoría de los suelos contienen aproximadamente _________ kilogramos por hectárea de K en la solución. 16. El K en el suelo se mueve principalmente por _________ para llegar a las raíces de las plantas para ser usadas por el cultivo en crecimiento. 17. (V o F) Un clima seco restringe el movimiento del K del suelo. PPI-PPIC

5-13

INPOFOS

18. El volumen total de las raíces del maíz ocupa menos del ________ % del total del volumen del suelo. 19. Cuando se añade muriato de potasio (KCl) al suelo, éste se disocia en los iones ____________ y ______________ si hay humedad disponible. 20. Todas las fuentes de K añadidas al suelo se __________ para formar K+. 21. (V o F) Una vez que el fertilizante potásico ha reaccionado con el suelo, no tiene diferencia con el K del suelo proveniente de otras fuentes. 22. (V o F) El K de los fertilizantes puede ser absorbido casi inmediatamente por el cultivo en crecimiento, una vez mezclado con el suelo. 23. El K es considerado como un nutriente poco móvil en el suelo, pero puede ser lixiviado en suelos____________ ____________ o _____________. 24. La absorción de K por las raíces de las plantas es afectado por varios factores del suelo que incluyen _____________, ______________, _____________ y _______________. 25. (V o F) El tipo de suelo y su nivel de fertilidad influyen en los métodos de aplicación de K en el suelo. 26. Una ventaja de la aplicación sobre (o entre) el surco es que una alta ______________ _____________ está disponible para el crecimiento rápido del cultivo temprano en el ciclo. 27. Las aplicaciones en banda deben de ser hechas a ___________ y ___________ del nivel de la semilla para reducir el potencial daño por sales. 28. (V o F) A menudo, las aplicaciones en banda y al voleo deben de ser hechas en forma combinada. 29. El K elemental no se puede encontrar en su estado puro en la naturaleza, debido a su _____________ _______________. 30. Los tres principales minerales que contienen K y que son minados para producir fertilizante son ___________, ____________ y ____________. 31. La silvita está compuesta principalmente de ____________ y contiene aproximadamente _________ % de K2O. 32. La fuente más usada de K es el _____________ que contiene _________ % de K2O. 33. El sulfato de potasio contiene _________ % de K2O y ________ % de S. 34. El sulfato de potasio y magnesio contiene ______ % de K2O, _________de Mg y __________de S. 35. El nitrato de potasio contiene __________ % de K2O y ______ de N.

PPI-PPIC

5-14

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CAPITULO 6

NUTRIENTES SECUNDARIOS Página 6-1 6-2 6-2 6-2 6-2 6-3 6-3 6-3 6-3 6-4 6-4 6-4 6-4 6-5 6-6 6-6 6-7 6-9

Nutrientes Esenciales para la Planta CALCIO Papel del Calcio en las Plantas Síntomas de Deficiencia en la Planta Calcio en el Suelo Fuentes de Calcio MAGNESIO Papel del Magnesio en las Plantas Síntomas de Deficiencia en la Planta Magnesio en el Suelo Fuentes de Magnesio AZUFRE Papel del Azufre en las Plantas Síntomas de Deficiencia en la Planta Azufre y Nitrógeno Azufre en el Suelo Fuentes de Azufre Cuestionario

NUTRIENTES ESENCIALES PARA LA PLANTA

36 al 50% menor cuando no se añadió Ca, Mg y S a estos suelos (Tabla 6-2).

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 la cantidades de Ca, Mg y S presentes en varios cultivos.

Tabla 6-1. Absorción de calcio, magnesio y azufre por diversos cultivos. Cultivo Alfalfa Algodón Arroz Maíz Maní Naranjas Pasto Bermuda Sorgo Soya Tomate Trigo

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 PPI-PPIC

Rendim. Ca1 Mg S toneladas -kg en todo el cultivo20 1 8 10 4 60 20 9 4 90 4

218 14 23 43 20 90 65 67 29 33 18

50 23 16 58 25 25 32 45 27 40 20

50 20 14 30 21 * 55 44 22 60 17

1

Estimado * Información no disponible

6-1

INPOFOS

Tabla 6-2. Estudio del contenido de nutrientes en 104 SINTOMAS DE DE LA PLANTA suelos de 13 provincias de China.

Tratamiento Sin Ca Sin Mg Sin S

Porcentaje de suelos deficientes

Rango rendimiento relativo, %

18 14 23

2-85 34-90 42-92

Un síntoma común de la deficiencia de Ca es un pobre crecimiento de las raíces. Las raíces con deficiencia de calcio se tornan negras y se pudren. Las hojas jó50 venes y otros tejidos nuevos desarrollan 74 síntomas debido a que el Ca no se traslo72 ca dentro de la planta. Los tejidos nuevos necesitan Ca para la formación de 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.

Media rendimiento %

CALCIO 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 :

Las deficiencias de calcio 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.

• 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. Influencia indirectamente 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). Influencia indirectamente 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.

PPI-PPIC

DEFICIENCIA

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 intercambio catiónico al igual que los otros cationes, y se mantiene adherido como un 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 una fuente principal de Ca en el suelo.

6-2

INPOFOS

FUENTES DE CALCIO

MAGNESIO

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.

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 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.

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.

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 por 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 Tabla 6-3. Fuentes comunes de calcio. hojas, mientras que las venas permanecen verdes. Las hojas Contenido de Ca Valor neutralizante1 de cultivos como la papa, toMaterial % % mate, soya y col presentan un Calcita 32 85-100 color amarillo anaranjado con Dolomita 22 95-100 sus venas verdes. Desperdicios básicos 29 50-70 Yeso 22 Ninguno Un desbalance entre Ca y Mg Marl 24 15-85 en los suelos baja CIC puede Cal hidratada 46 120-135 acentuar la deficiencia de Mg. Cal apagada 60 150-175 Cuando la relación Ca : Mg es muy alta en estos suelos, las 1 Comparado con carbonato de calcio 100% puro plantas absorben menos Mg. Esto puede ocurrir cuando se encala solamente con calcita, por varios años consecutivos, suelos relativamente bajos en

PPI-PPIC

6-3

INPOFOS

Mg. La deficiencia de Mg también puede acentuarse con la aplicación de altas dosis de K o por una alta disponibilidad de amonio (NH4+) en suelos con bajos niveles de Mg.

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.

MAGNESIO EN EL SUELO

Tabla 6-4. Fuentes comunes de magnesio.

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 adsorbe a las superficies de las arcilla y la materia orgánica. Los suelos generalmente contienen menos Mg que Ca debido a que el Mg no es adsorbido 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.

Material Dolomita (carbonato de Ca y Mg) Oxido de Mg Escorias básicas Sulfato de magnesio Sulfato de potasio y magnesio Cloruro de magnesio

3-12 55-60 3 9-20 11 7.5

AZUFRE 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 (SO4=). 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 proteínas. Otras funciones del S en la planta se describen a continuación:

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 K, en comparación con la absorción de Mg, lo que promueve la producción de forraje con tendencia a producir tetania.

• • • •

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

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 potasio y magnesio, sulfato de magnesio, óxido de magnesio y escorias básicas. PPI-PPIC

Contenido de Mg (%)

6-4

INPOFOS

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.

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.

La acumulación de altos niveles de NO3 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 proteíco (NO3) en los forrajes.

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 nutriente es limitante, particularmente en etapas tempranas de la deficiencia.

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. La 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 NO3 por lixiviación al agua subterránea.

En ciertos cultivos, la deficiencia de S produce tallos delgados y hojas enrolladas. Cultivos como la col 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 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

------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

0 11 22

Minnesota, E.U.

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6-5

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Tabla 6-6. Efecto de la aplicación de azufre en el rendimiento y en la producen sulfatos que son disponibles para la eficiencia del uso de nitrógeno de pasto bermuda. planta. Dosis de N, Azufre Rendimiento, ------------ Nitrógeno -----------El ciclo del azufre, Figukg/ha aplicado t/ha Absorción Recuperación 1 ra 6-1, describe la relakg/ha % ción entre el S atmosfé0 No 5.4 91 rico, el S proveniente de Si 5.8 99 los fertilizantes y el S del 225 No 10.3 208 93 suelo. Un manejo aproSi 11.6 250 112 piado asegura el uso efi450 No 11.4 264 59 ciente del S, con una Si 13.7 343 76 pérdida mínima por lixiviación o erosión. 1 (absorción de N / aplicación de N) x 100 Arkansas, E.U. 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:

AZUFRE EN EL SUELO El S inorgánico del suelo . . . la forma como lo toman las plantas . . . ocurre como anión SO4=. Debido a su carga negativa, el SO4= 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 SO4= 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.

• Incremento de los rendimientos lo que remueve grandes cantidades de S como impureza. • Mayor uso de fertilizantes de mayor pureza que contienen poco o nada de S con 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 y de calidad de cultivo lucrativos.

M ateria orgánica

O xidación Bacterial H 2S A zufre-Sulfato R esiduos de Plantas y A nimales

S R edución Bacterial

A similación bacterial (Inmovilización)

A bsorción Lixiviación R emoción

Figura 6-1. El ciclo de azufre.

• 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

La mayoría del S en suelos de regiones húmedas está asociado con la materia orgánica. Transformaciones biológicas, similares a las del N, PPI-PPIC

Se recomienda el análisis foliar y el análisis de suelo . . . incluyendo el subsuelo . . . en aquellos suelos que se sospecha son marginales o deficientes en S. Otros factores que contribuyen a la potencial deficiencia de S y deben ser considerados al diseñar recomendaciones de S. Algunos de éstos son:

6-6

INPOFOS

22 kg de S por hectárea y por año . . . aun más en ciertas áreas industrializadas. El agua de irrigación puede contener niveles de S relativamente altos. Cuando el contenido de sulfato en el agua de irrigación excede 5 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.

mayoría de los cultivos de grano (ver Tabla 6-1). • Textura del suelo . . . La lixiviación de SO4= 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 porcentaje 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 su concentración de S.

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 (SO4=), para que las plantas puedan utilizarlo. La oxidación bacteriana del S en el suelo está favorecida por las siguientes condiciones:

FUENTES DE AZUFRE

• Temperatura normal, adecuada humedad y buena aireación del suelo • Tamaño fino de las partículas del S elemental usado

Se ha mencionado ya 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.

La Tabla 6-7 enumera las fuentes comunes de S con sus respectivas fórmulas químicas y porcentaje de S.

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 puede contribuir hasta

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

Tabla 6-7. Fuentes comunes de azufre. Material Sulfato de amonio Tiosulfato de amonio Polisulfato de amonio Sulfato de potasio Sulfato de potasio-magnesio Azufre elemental Yeso Sulfato de magnesio PPI-PPIC

Fórmula química

Contenido de azufre, %

(NH4)2SO4 (NH4)2S2O3·5H2O (NH4)2Sx K2SO4 K2SO4·2MgSO4 S CaSO4·2H2O MgSO4·7H2O

24 26 40-50 18 22 >85 12-18 14

6-7

INPOFOS

(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.

bargo, 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.

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 S elemental sea efectivo, debe incorporarse en el suelo con suficiente anticipación a las necesidades del cultivo. Sin emTabla 6-8. Efectos de la aplicación de azufre en el rendimiento de varios cultivos en Bangladesh.

Cultivo Trigo Maíz (sitio 1) Maíz (sitio 2) Papa Papa dulce Arveja Algodón Jute Coliflor Col Cebolla Tabaco Caña de azúcar 1 2

Incremento en

Rendimiento, t/ha Sin S

20 kg/ha S1

rendimiento, %

3.50 4.95 5.62 25.78 49.90 0.95 1.81 1.98 13.80 45.10 5.50 2.12 100.15

4.69 7.21 7.48 29.02 65.20 1.71 2.08 1.99 33.05 76.032 7.30 2.33 109.982

34.0 45.7 33.1 12.6 30.7 80.0 14.9 0.5 139.5 68.6 32.7 9.9 9.8

Yeso como fuente de S. La dosis de aplicación para col y caña de azúcar fue de 40 kg/ha.

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6-8

INPOFOS

Capítulo 6

NUTRIENTES SECUNDARIOS CUESTIONARIO 1.

(V o F) Los nutrientes principales de planta son más importantes en el crecimiento de las plantas que los nutrientes secundarios.

2.

La mayoría de las plantas contienen (más, menos, aproximadamente la misma) cantidad de Mg en comparación con el S; (más, menos, aproximadamente la misma) cantidad de S en comparación con el P.

3.

El calcio estimula __________ ___________ y es esencial para el desarrollo normal de las hojas.

4.

(V o F) Los efectos secundarios del Ca son tan importantes en la nutrición de las plantas como lo es su papel nutricional.

5.

(V o F) Las deficiencias de calcio no son frecuentes en el campo.

6.

La mayoría de los suelos contienen (más, menos) Ca++ que cualquier otro catión.

7.

Los tres minerales del suelo que contienen Ca son _____________, ______________ y __________________.

8.

La fuente más común de Ca es ______________.

9.

El _____________ es el átomo central en la molécula de clorofila.

10. En las plantas, la mayoría del Mg está en ___________. 11. El magnesio está activamente involucrado en el proceso de ___________. 12. Los síntomas de deficiencia de magnesio generalmente aparecen primero en las hojas más (jóvenes, viejas). 13. (V o F) El magnesio es translocado dentro de la planta. 14. Los tres minerales que contienen Mg son ____________, _____________ y _____________. 15. El contenido de Mg en el suelo es más (alto, bajo) que el contenido de Ca.

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6-9

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1. 2.

El magnesio es más deficiente en los suelos de textura ___________ bajo condiciones de alta __________. El magnesio es un (catión, anión).

3.

La fuente más común de Mg es _____________.

4.

El azufre generalmente entra a la planta por las raíces en forma de ______________, pero cierta cantidad puede ser absorbido por las hojas en forma de ____________.

5.

(V o F) El azufre es esencial en la formación de proteínas.

6.

El sulfato es un (catión, anión).

7.

Las plantas que tienen deficiencia de S exhiben un color ______________ ___________.

8.

(V o F) El azufre es móvil dentro de la planta.

9.

El S y el N son constituyentes de ____________ y están asociados con la formación de ______________.

10. (V o F) El azufre incrementa la eficiencia del uso de N en la planta. 11. (V o F) El S inorgánico del suelo se encuentra en forma de sulfato. 12. La mayoría del S que se encuentra en el suelo esta contenido en _______________ _________________. 13. (V o F) Las deficiencias de azufre se están volviendo más comunes. 14. La labranza de conservación (incrementa, disminuye) la disponibilidad de azufre del suelo. 15. (V o F) La alfalfa remueve más S del suelo que los cereales. 16. Cada porcentaje de materia orgánica libera aproximadamente _______ kg de S por hectárea por año. 17. Las fuentes naturales de S incluyen ___________ _____________, ___________ ____________, ____________ ______________ y el _____________. 1.

Los sulfatos son __________ en agua, mientras que el S elemental es _________ en agua.

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6-10

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2.

(V o F) Las plantas pueden utilizar S elemental.

3.

Aquellos factores del suelo que favorecen la oxidación rápida del S elemental son _________ temperaturas, ___________ adecuadas y __________.

4. 5.

Lo materiales portadores de S elemental contienen más de _______ por ciento de S. (V o F) La fórmula química del sulfato de potasio es KSO4.

6.

El sulfato de potasio-magnesio contiene _______ % de S.

7.

El tiosulfato de amonio es un fertilizante líquido que contiene _________ % de N y _______ % de S.

8.

(V o F) Los cultivos responden más lentamente al S elemental que a los sulfatos.

PPI-PPIC

6-11

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CAPITULO 7

MICRONUTRIENTES Página 7-1 7-2 7-2 7-4 7-6 7-7 7-7 7-8 7-9 7-10 7-11 7-14

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 Cuestionario

tes. Los micronutrientes no se aplican tan frecuentemente como los nutrientes primarios . . . nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K) . . . o como los nutrientes secundarios. Por lo tanto, a medida que se remueven más micronutrientes, algunos suelos no pueden liberar suficiente cantidad para cubrir las demandas de los actuales cultivos de alto rendimiento.

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 (Cl), hierro (Fe), manganeso (Mn), molibdeno (Mo) y zinc (Zn).

• Prácticas de Fertilización en el Pasado - En el pasado los rendimientos de los cultivos eran más bajos y la fertilización no era una práctica común como lo es hoy. Generalmente, uno de los tres nutrientes primarios era el primer factor limitante del crecimiento.

Los micronutrientes son tan importantes para las plantas como los nutrientes primarios y secundarios, a pesar de que la planta los requiere solamente en cantidades muy pequeñas. La ausencia de cualquiera de estos micronutrientes en el suelo puede limitar el crecimiento de la planta, aun cuando todos los demás nutrientes esenciales estén presentes en cantidades adecuadas.

• Tecnología de Producción de Fertilizantes Los procedimientos actuales de producción retiran las impurezas mucho mejor que los procesos antiguos de manufactura. Por lo tanto, los micronutrientes no se encuentran como ingredientes accidentales en los fertilizantes comúnmente usados.

La necesidad de micronutrientes ha sido reconocida por muchos años, pero su uso masivo como fertilizantes es una práctica reciente. Varias son las razones para este comportamiento. Entre las más importantes se pueden citar: • Incremento de los Rendimientos de los Cultivos - Mayores rendimientos por hectárea no solo remueven una mayor cantidad de nutrientes primarios y secundarios, sino que también mayores cantidades de micronutrienPPI-PPIC

7-1

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LOS MICRONUTRIENTES NO HACEN MILAGROS

Tabla 7-1. Contenido total de micronutrientes en el suelo. -------------- Rango en el suelo, ppm ----------------Mundo China India

Nutriente Los micronutrientes no son “pócimas milagrosas”, a pesar de que la escasez de cualquiera de éllos puede limitar el crecimiento y el rendimiento . . . y hasta puede producir la muerte de la planta cuando existe una deficiencia total. Por otro lado, el asignar un valor especial solamente a los micronutrientes es incorrecto y lleva a falsas interpretaciones.

Boro 10-630 Cobre 1-960 Hierro 3000-100000 Manganeso 30-5000 Molibdeno 0.01-18 Zinc 2-1600 1

Trazas-500 3-300 30001 42-5000 0.16-6.0 3-790

6-630 2-960 20000-100000 37-4600 0.01-18 2-1600

Contenido medio de hierro total en el suelo. No se dispone de información en cloro.

tes depende del tipo y del rendimiento del cultivo. La Tabla 7-3 presenta datos de remoción de micronutrientes de varios cultivos.

La fertilización con micronutrientes debe ser manejada como cualquier otro insumo de la producción. Si se sospecha de una deficiencia de micronutrientes, ésta se debe confirmar mediante herramientas de diagnóstico como el análisis de suelo, el análisis foliar, los síntomas visuales de deficiencia y mediante pruebas de campo. Se debe desarrollar el hábito de observar detenidamente el cultivo en crecimiento para detectar posibles áreas problemáticas. El diagnóstico de campo es una de las herramientas más efectivas en el manejo de la producción.

La capacidad del suelo para suministrar micronutrientes puede establecerse por medio de un análisis de suelo, usando diferentes extractantes. La Tabla 7-4 describe algunos de los extractantes utilizados para determinar la disponibilidad de los micronutrientes en el suelo. Los datos analíticos obtenidos con estos extractantes son útiles únicamente cuando se han correlacionado con la respuesta del cultivo a fertilizaciones específicas con micronutrientes en el campo. Las cantidades relativas de micronutrientes en el suelo, especialmente metales, determinan su disponibilidad y son más importantes que las cantidades absolutas. Esta relación puede hacer que los resultados del análisis de un micronutriente en el suelo no sean interpretados correctamente, a menos que se consideren los niveles de otros micronutrientes (además de los nutrientes primarios y secundarios).

RELACIONES SUELO-PLANTA Los suelos varían en su contenido de micronutrientes y generalmente tienen una menor cantidad de micronutrientes que de nutrientes primarios y secundarios. En la Tabla 7-1 se presentan datos sobre el contenido total de micronutrientes en el suelo, medidos en partes por millón (ppm). Hay que recordar que el contenido total de micronutrientes en el suelo no indica las cantidades disponibles para el crecimiento de la planta durante un ciclo de crecimiento, pero si indica la abundancia relativa y el potencial para abastecer un nutriente en particular.

El pH del suelo afecta marcadamente la disponibilidad de los micronutrientes. La disponibilidad se reduce a medida que el pH aumenta . . . para todos los micronutrientes con excepción del Mo y Cl. La Tabla 7-5 muestra el rango de pH donde cada micronutriente está más disponible.

Los cultivos varían también en su composición interna de micronutrientes, como lo muestra la Tabla 7-2. La remoción total de micronutrienPPI-PPIC

7-2

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Tabla 7-2. Concentración de micronutrientes en diferentes cultivos. Cultivo

Etapa de Crecimiento

Contenido de micronutrientes, ppm Deficiente Suficiente Tóxico Boro

Maíz Remolacha

25 días, hojas superiores Lámina de la hoja Cobre Hoja abajo de la mazorca Hojas recientemente maduras Tallo Hierro Hojas recientemente maduras Hojas Tallos ( 34 días) Manganeso Hojas abajo de la mazorca Tejido superior Tejido superior Tejido superior Molibdeno Hojas de 8 semanas Zinc Planta de 8-30 cm Crecimiento vegetativo Hojas Crecimiento vegetativo Cloro -

Maíz Soya Trigo Maíz Arroz Soya Maíz Arroz Trigo Soya Cebada Trigo Maíz Soya Arroz Plantas