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INTRODUCCION El conocimiento de la fertilidad de los suelos y de su productividad constituye la base esencial para el inicio, el desarrollo y el alcance del éxito deseado en una empresa agrícola. Las empresas agrícolas en el Ecuador y en otros países Latinoamericanos, durante las últimas décadas, se han visto forzadas a cambiar sus prácticas de cultivo, debido a la exigencia cada día más grande de producir cultivos con mayor calidad y con un alto grado de seguridad para el consumidor. Esto ha obligado a que en un tiempo muy corto hayan desarrollado nuevas técnicas de producción basadas en el método técnico científico para lograr sobrepasar las metas propuestas, y así satisfacer al exigente mercado internacional. ¿Cómo puede un agricultor producir cultivos eficientes y en forma competitiva si no dispone de suelos fértiles y nutricionalmente balanceados? ¿Cómo pueden los técnicos y asesores ayudar a las empresas agrícolas si desconocen los principios básicos de la química y fertilidad de los suelos? La fertilidad de un suelo es la piedra angular para obtener un suelo productivo, pero en todo caso un suelo fértil no siempre puede ser un suelo productivo si es que otros factores que intervienen dentro de la producción de un cultivo no son controlados a tiempo y adecuadamente. La relación suelo-planta-agua y medio ambiente en general juega un papel muy importante para poder alcanzar los máximos rendimientos biológicos dentro de una economía racional y acorde con la fuerte inversión realizada. La planta depende del suelo en forma total o parcial para el suministro de los otros factores que intervienen en la producción de las mismas, con excepción de la luz. Cada uno de ellos afecta en forma directa el crecimiento de la planta y cada uno de ellos está relacionado con los demás. En razón de que tanto el agua como el aire ocupan los espacios porosos del suelo, aquellos factores que afecten las relaciones hídricas necesariamente influenciarán en el aire del suelo. La disponibilidad de los nutrientes está afectada por el balance entre agua y suelo y la temperatura de éste, ya que los cambios en la humedad afectarán la temperatura del suelo. El crecimiento radicular está influenciado grandemente por la temperatura, por el aire y el agua del suelo. Esta obra tiene dos objetivos fundamentales: el primero es el de servir como texto básico en el manejo de la química y fertilidad de los suelos, y el segundo el de refrescar los conocimientos, a los profesionales y productores, de los principios básicos de la química y fertilidad del suelo, su análisis y su interpretación y la influencia que cada uno de los elementos presentes en el mismo tienen sobre las plantas. Como ayuda para el lector, se ha dado énfasis en el uso de las unidades del Sistema Internacional (SI), con los respectivos factores de transformación, para que se tenga una interpretación de los resultados de análisis a nivel universal. Se pone a disposición de quienes hacen uso de esta ayuda las alternativas de la forma de aplicación y de manejo adecuado de los fertilizantes y del agua, para dotar a los cultivos la nutrición balanceada y oportuna para alcanzar máximos rendimientos con productos de calidad. Washington Padilla G. Ph.D.

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INTRODUCCION

El conocimiento de la fertilidad de los suelos y de su productividad constituye la base esencial para el inicio, el desarrollo y el alcance del éxito deseado en una empresa agrícola. Las empresas agrícolas en el Ecuador y en otros países Latinoamericanos, durante las últimas décadas, se han visto forzadas a cambiar sus prácticas de cultivo, debido a la exigencia cada día más grande de producir cultivos con mayor calidad y con un alto grado de seguridad para el consumidor. Esto ha obligado a que en un tiempo muy corto hayan desarrollado nuevas técnicas de producción basadas en el método técnico científico para lograr sobrepasar las metas propuestas, y así satisfacer al exigente mercado internacional.

¿Cómo puede un agricultor producir cultivos eficientes y en forma competitiva si no dispone de

suelos fértiles y nutricionalmente balanceados?

¿Cómo pueden los técnicos y asesores ayudar a las empresas agrícolas si desconocen los principios

básicos de la química y fertilidad de los suelos? La fertilidad de un suelo es la piedra angular para obtener un suelo productivo, pero en todo caso un suelo fértil no siempre puede ser un suelo productivo si es que otros factores que intervienen dentro de la producción de un cultivo no son controlados a tiempo y adecuadamente. La relación suelo-planta-agua y medio ambiente en general juega un papel muy importante para poder alcanzar los máximos rendimientos biológicos dentro de una economía racional y acorde con la fuerte inversión realizada. La planta depende del suelo en forma total o parcial para el suministro de los otros factores que intervienen en la producción de las mismas, con excepción de la luz. Cada uno de ellos afecta en forma directa el crecimiento de la planta y cada uno de ellos está relacionado con los demás. En razón de que tanto el agua como el aire ocupan los espacios porosos del suelo, aquellos factores que afecten las relaciones hídricas necesariamente influenciarán en el aire del suelo. La disponibilidad de los nutrientes está afectada por el balance entre agua y suelo y la temperatura de éste, ya que los cambios en la humedad afectarán la temperatura del suelo. El crecimiento radicular está influenciado grandemente por la temperatura, por el aire y el agua del suelo. Esta obra tiene dos objetivos fundamentales: el primero es el de servir como texto básico en el manejo de la química y fertilidad de los suelos, y el segundo el de refrescar los conocimientos, a los profesionales y productores, de los principios básicos de la química y fertilidad del suelo, su análisis y su interpretación y la influencia que cada uno de los elementos presentes en el mismo tienen sobre las plantas. Como ayuda para el lector, se ha dado énfasis en el uso de las unidades del Sistema Internacional (SI), con los respectivos factores de transformación, para que se tenga una interpretación de los resultados de análisis a nivel universal. Se pone a disposición de quienes hacen uso de esta ayuda las alternativas de la forma de aplicación y de manejo adecuado de los fertilizantes y del agua, para dotar a los cultivos la nutrición balanceada y oportuna para alcanzar máximos rendimientos con productos de calidad.

Washington Padilla G. Ph.D.

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Factores que Limitan el Crecimiento y Desarrollo de las Plantas

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FACTORES QUE LIMITAN EL CRECIMIENTO Y DESARROLLO DE LAS PLANTAS

Se han identificado más de 20 factores importantes para el crecimiento y desarrollo de las plantas. Algunos de ellos como: la nutrición, las malezas, los insectos - plagas y las enfermedades, pueden ser controlados por el hombre, con bastante eficacia, en la mayoría de los casos. Otros como: la temperatura y la luz pueden controlarse parcialmente y solo cuando se cultiva bajo condiciones especiales, en invernadero. Un buen programa de cultivo, por lo tanto, deberá controlar la mayoría de variables de tal manera que los rendimientos de cosecha estén lo más próximos al potencial genérico de la variedad. EFECTO DE LA TEMPERATURA Un cultivo bien adaptado a una región tiene una velocidad óptima de crecimiento a la temperatura promedio y no es afectado por las temperaturas extremas normales. En la mayoría de cultivos, la “alteración” de la temperatura diaria favorece los procesos fisiológicos, tales como la germinación de las semillas, la elongación de tallos, la floración y la fructificación. Muchos cultivos crecen mejor cuando las temperaturas nocturnas son menores que las diurnas. Excepcionalmente, ciertas plantas pueden morir si se exponen a temperaturas muy altas en la noche. En algunas especies como la papa y remolacha azucarera, una baja temperatura nocturna es imprescindible para su crecimiento. La tolerancia a las altas temperaturas, puede variar con la edad y la etapa de desarrollo de la planta y puede incrementarse cuando hay alta humedad ambiental por el efecto refrescante de la transpiración. Daño Causado por Temperaturas Altas El daño causado por temperaturas altas, es probablemente causado en su mayoría por la destrucción irreversible de proteínas, aunque en forma independiente a esto está el disturbio metabólico que es también muy importante. El secamiento puede ser considerado menos importante, pero está claro que el secado a altas temperaturas causa daños en la actividad de la planta.

Un claro ejemplo del daño que puede causar una alta temperatura en la alteración de la actividad metabólica, es el incremento exponencial en la respiración con el incremento de la temperatura, mostrando a su vez una estrecha relación con el proceso fotosintético el cual decrece a 22 grados centígrados (debido probablemente al cierre de estomas, en su mayor parte, pero también causado por otros factores afectados por la temperatura). El decrecimiento de la fotosíntesis mientras que la respiración se incrementa causa rápidamente un decrecimiento en el contenido de carbohidratos almacenados, es decir, la planta entra en un proceso de autoconsumo para poder mantener sus procesos metabólicos activos, llegando a un punto en el cual se produce un daño en las células. En adición a esto la traslocación de nutrientes se interrumpe a altas temperaturas, reduciendo la disponibilidad de los carbohidratos, complicando más el proceso. Las temperaturas extremas, por abajo de los límites normales pueden ocasionar la muerte de las plantas o al menos un crecimiento reducido a consecuencia de una baja considerable de la tasa de metabolismo. El crecimiento en la mayoría de las plantas es mayor durante la noche cuando el balance hídrico es más favorable por lo que es más importante la temperatura nocturna que la temperatura diurna. Estudios fisiológicos y observaciones directas han determinado que la mayoría de las plantas crecen normalmente dentro de un rango bastante amplio de temperaturas, característica que se la conoce como “plasticidad”. Muchos de los cultivos crecen bien con temperaturas entre 30 y 35ºC. Sin embargo, las plantas que habitan en las tundras y en los páramos, están adaptados a temperaturas bajas y crecen bien entre 5 y 10ºC, y las de zonas áridas y cálidas con temperaturas superiores a 35ºC. En términos generales, se han establecido los siguientes rangos de temperatura para la mayoría de los cultivos en los climas templados: Mínima: 5 - 10ºC, media: 25 - 35ºC y máxima: 35 - 40ºC.

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Los rangos de temperatura en las regiones tropicales son de hecho más altas, y en las regiones desérticas pueden estar entre 35 - 45ºC. Una alga termofílica (bluegreen) se adapta a temperaturas de 100ºC. A nivel molecular se sabe que la temperatura incide directamente en la energía cinética y ésta en la mayoría de los procesos fisiológicos que están regidos por reacciones enzimáticas. A temperaturas bajas estas reacciones son lentas; a temperaturas muy altas las enzimas (proteínas) se desnaturalizan. La respiración celular es altamente sensible a la temperatura, mucho más que la fotosíntesis, ya que esta reacción es “fotoquímica”. Es por esto, que a bajas temperaturas se pueden acumular fotosintetatos a niveles tóxicos que luego contribuyen al daño causado por enfriamiento. A altas temperaturas también se afecta la permeabilidad de las membranas celulares por alteraciones de la bicapa fosfolípida. Temperaturas extremadamente bajas (heladas) durante el desarrollo de los cultivos pueden ocasionar daños en los tejidos, especialmente si ha habido formación de cristales. La causa principal de daño es el desecamiento o deshidratación de las células. Los cristales de hielo formados en los espacios intracelulares atraen el agua de la célula provocando su desecamiento. Concomitantemente, se ha encontrado un paralelismo entre la resistencia de las plantas a la sequía con la resistencia a las heladas. Manejo de Bajas Temperaturas en el Invernadero En el caso de las bajas temperaturas, las alternativas de manejo se basan en la reducción de las pérdidas de energía por convección y radiación. Estos dos procesos son los responsables en mayor parte de las pérdidas de energía. Las pérdidas por convección dependen principalmente de la tasa de renovación del aire en el invernadero. Las perdidas serán mayores cuando más rápidamente la masa de aire que se encuentra dentro del invernadero es sustituida por otra masa de aire que se encuentra en el exterior con temperatura más baja. Esa sustitución será más rápida cuánto mayor sea la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior. El viento y su velocidad es otro factor importante en las pérdidas por convección.

Para lograr una reducción se debe dar una atención especial a la defensa o aislamiento del invernadero, lo cual se puede lograr mediante la construcción de cortinas rompevientos y la protección con colchones de aire creados por una doble capa de plástico protector, principalmente en la cubierta del invernadero. Por otra parte para reducir las pérdidas por radiación, una alternativa, bastante probada, es la de interponer, únicamente durante la noche, un zarán blanco de alta densidad o una tela reflectora, entre el cultivo y la cubierta del invernadero. Durante el día se la recoge para permitir el paso de toda la radiación. El objetivo es que la tela o zarán refleje lo máximo de la energía, emitida por el cultivo hacia la atmósfera, y al mismo tiempo absorba y trasmita lo mínimo posible. Una parte de la energía absorbida es inmediatamente emitida en las dos direcciones. De esta forma, solamente un 50% es recuperada por el cultivo, pero con ello se puede alcanzar una ganancia térmica que oscila entre 2 a 3 grados centígrados. EFECTO DE LA LUZ La luz es un factor imprescindible para llevar adelante una serie de procesos fisiológicos en las plantas, pero sin duda, el más importante de todos es la “fotosíntesis”. La luz actúa sobre la nutrición de carbono, la temperatura de las hojas y en el balance hídrico, y en el crecimiento de órganos y tejidos, especialmente en el alargamiento de tallos, expansión de hojas y en la curvatura de tallos. Interviene además, en la germinación de semillas y en la floración. La intensidad luminosa. sin embargo, no es un factor limitante en la adaptación de las plantas. La mayoría de las especies se adaptan bien a intensidades luminosas altas y son pocas las especies que requieren de bajas intensidades de luz durante una cierta parte del ciclo de vida. Algunas variedades de café y cacao, producen mejor a intensidades bajas de luz. La intensidad luminosa es mayor según la altitud y en atmósferas despejadas; ésta puede variar de 12.000 pies-bujías a 10.000 pies-bujías de la alta montaña al nivel del mar. Las plantas que crecen bajo altas densidades de población no reciben suficiente luz y crecen limitadamente.

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Intensidades altas de luz ocasionan plantas con tallos cortos y gruesos. Intensidades bajas de luz producen tallos largos y delgados. Intensidades de luz muy bajas causan “etiolación” en los tallos. Intensidades de luz muy altas pueden reducir el crecimiento por efecto de un “estrés hídrico”. La luz afecta directamente a la transpiración de las plantas al intervenir en la apertura de los estomas facilitando el intercambio de gases que se da en la fotosíntesis y en la respiración celular. La luz y la temperatura están directamente correlacionadas. A mayor luz hay mayor temperatura y a mayor temperatura hay mayor transpiración; excesos en la transpiración producen deficiencias hídricas y estas deficiencias en el crecimiento. La calidad de la luz varía ligeramente en la naturaleza, por lo que su influencia no puede ser muy alta en la tasa de fotosíntesis. A mayor altitud, las plantas están expuestas a longitudes de onda muy ricas de las porciones azul y ultravioleta del espectro de luz. A nivel del mar, la luz es parcialmente filtrada y su calidad disminuida, aunque no se presenten diferencias notables en el rendimiento de los cultivos por causa de esto. Por otra parte, las plantas que crecen bajo un fuerte efecto de sombra (bosques) reciben abundante luz de las porciones azul y roja y sus tallos crecen más largos y delgados por una tasa fotosintética más baja. La longitud del día o foto-período es muy importante en la distribución de los cultivos. Hay especies de días cortos (< de 12 a 14 horas luz), especies de días largos (>14 horas luz) y plantas neutras. Este factor es, por lo tanto, muy importante al momento de establecer un cultivo proveniente de otras latitudes. Un ejemplo actual, en el Ecuador, es el cultivo de Gypsophilia, una planta ornamental de “día largo”, que requiere de luz adicional para inducir floración. EFECTO DEL AGUA El agua es uno de los factores más limitantes para el establecimiento de cultivos en muchos lugares del mundo. El agua proviene mayormente de la precipitación y evaporación. El tipo de suelo incide directamente en la disponibilidad de agua para las plantas.

Existen suelos con alta capacidad de retención de agua hasta suelos que retienen muy poca cantidad. El tipo de vegetación que se encuentra en una determinada región está regida fundamentalmente por su habilidad para aprovechar el agua disponible, clasificándose las plantas en xerofitas, mesofitas e hidrofitas. La absorción de los nutrientes minerales no es posible sin el agua; ésta sirve de diluyente y transporta a los sitios de consumo, es decir a las células mismo. El agua también sirve como un mecanismo imprescindible para el enfriamiento de los tejidos, principalmente por el fenómeno de la transpiración. El agua también es vital para el crecimiento de las plantas ya que participa directa o indirectamente en todas las reacciones fisiológicas y de transporte. La fotosíntesis, por ejemplo, disminuye en plantas con “estrés hídrico”, por la pobre hidratación de las hojas lo que da lugar a que por la falta de turgencia en las células de guarda, los estomas no se abran para el intercambio de gases. Una escasez temporal de agua puede ocasionar el marchitamiento de las plantas sin causar demasiados problemas. Una escasez prolongada puede ocasionar el marchitamiento permanente de las plantas y daños irreversibles. Es importante apuntar que las raíces no crecen en busca de agua ya que no existe hidrotropismo, como comúnmente se cree; las raíces crecen solo donde hay humedad. La escasez de agua en las capas superiores del suelo puede ocasionar el incremento de sales, las mismas que ascienden de capas más profundas con el agua higroscópica. La acumulación de sales en las capas superiores del suelo revierte los procesos osmóticos naturales, obligando a la planta a realizar un mayor esfuerzo para absorber los nutrientes con alto consumo de energía. El exceso de agua, por otra parte, es igualmente dañino pudiendo ocasionar un sinnúmero de problemas. Cuando el exceso de agua es a nivel radicular, y si es prolongado, las bajas tensiones de oxígeno ocasionan la destrucción de los pelos radiculares, una deficiente toma de nutrientes, declinación de las poblaciones de microorganismos benéficos, principalmente de bacterias aeróbicas, y la acumulación en el suelo de nitritos a niveles tóxicos.

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En cultivos bajo riego en campo abierto, o en invernadero se puede regular la lámina de agua con relativa facilidad, ya que existen aparatos y tecnología para determinar los volúmenes de agua a regar en función de los requerimientos hídricos de las plantas y de la capacidad de retención de agua de un determinado suelo. Por todos los antecedentes anotados, se concluye que es indispensable manejar el agua dentro de los términos más razonables a fin de mantener el mejor balance hídrico posible dentro de las plantas; esto es, procurar que las plantas recuperen ininterrumpidamente el agua que pierden. EFECTO DEL CO2

El anhídrido carbónico o CO2, es la fuente de nutrición de carbono en las plantas. El CO2 es reducido bioquímicamente a glucosa y otros azúcares a través de la fotosíntesis. Su concentración en la atmósfera es de 0,03% y es suficiente para satisfacer la demanda de las plantas que crecen en la naturaleza. Se calcula que a través de la fotosíntesis se fijan 200 billones de TM de carbono por año en la planta. El 90% del CO2 proviene de los océanos y el restante de la respiración de los seres vivos, de la combustión de motores y de las emanaciones volcánicas. La concentración de CO2 puede ser un limitante para el crecimiento de las plantas que crecen en invernaderos, especialmente si son demasiado herméticos, con la finalidad de controlar temperatura y humedad ambiental. Experimentos en la década de los sesenta demostraron que la concentración de CO2 en invernaderos, durante el invierno, en países de cuatro estaciones, podía bajar a 0,0125% (125 ppm). Por otra parte, se ha encontrado que subiendo la concentración de CO2 a 0,05% (500 ppm), se puede lograr incrementos de producción en claveles y crisantemos; y en rosas subiendo hasta 0,08% (800 ppm). También se ha determinado que la absorción de CO2 puede reducirse cuando su concentración es demasiado alta, al producirse el cierre de los estomas. Ciertos autores indican que el CO2 puede ser tóxico para las plantas cuando éste se incrementa en 10 veces la concentración normal.

El ingreso de CO2 a las plantas se realiza, principalmente a través de los estomas, a pesar que en ciertas especies como el aguacate, se ha medido que más del 70% es absorbido por la cutícula, aún con los estomas abiertos. Esto indica que existe más de una puerta de ingreso del CO2 al interior de las plantas y explica la relativa facilidad con la que las plantas remueven el CO2 presente en la atmósfera. El paso del CO2 al interior de los cloroplastos puede ser el factor más limitante, ya que una vez en el interior de las hojas su difusión es a través del agua y en este medio la difusión es 1.000 veces más lenta que en el aire. Finalmente, es importante destacar que existen especies de plantas que son más hábiles que otras para fijar CO2. Las plantas con fotosíntesis C4, son más eficientes que las plantas con fotosíntesis C3, ya que acumulan CO2 en la vaina fascicular con lo cual pueden realizar fotosíntesis continuamente, aún con estomas cerrados. Este factor es importante considerar cuando se desea introducir una planta exótica a un medio de alta intensidad lúminica y baja humedad ambiental, donde las plantas C4 tienen más oportunidad de adaptación. EFECTO DE LA NUTRICION Las plantas son “autótrofas”, a diferencia de los animales ya que fabrican las moléculas orgánicas que necesitan para su crecimiento y desarrollo. Sin embargo necesitan de ciertos minerales que generalmente son absorbidos en forma de sales. De los 92 elementos clasificados, 16 se consideran indispensables y alrededor de ellos giran los programas de nutrición. Hay ciertos elementos como el cobalto, el silicón, el vanadio, el galio y el aluminio que pueden ser necesarios, pero no indispensables, de acuerdo con los estudios hasta ahora realizados. La importancia de cada uno de estos elementos en la dieta de las plantas es motivo de otro artículo, sin embargo es conveniente anticipar que es más importante el suministro balanceado de estos elementos que las cantidades. Para conseguir esto es preciso conocer los requerimientos nutricionales de cada especie, así como la disponibilidad de los minerales en el suelo.

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ABSORCION Y TRANSPORTE DE MINERALES Los minerales del suelo ingresan a las plantas a través del sistema radicular, pero también es posible utilizar la vía foliar a través de aspersiones dirigidas al follaje. A continuación se revisarán algunos conceptos en relación a estas vías de entrada. ABSORCION A TRAVES DEL SISTEMA RADICULAR Los minerales del suelo deben estar diluidos en la porción líquida del suelo para ser absorbidos. La mayoría de ellos se mueven por difusión de las zonas de mayor concentración a las zonas de menor concentración, lo cual normalmente se da en la rizósfera, es decir en la zona inmediata al sistema radicular. Los pelos radiculares que crecen en las raíces jóvenes son su vía de entrada. Las raíces viejas (secundarias y terciarias), son principalmente de anclamiento y para el tránsito del agua. Una vez en el interior de las células, el agua se mueve horizontalmente por los espacios intercelulares hasta llegar a la endodermis, donde debe atravesar la membrana plasmática (membrana semipermeable). Luego, el líquido asciende por el tejido leñoso del xilema (tranqueidas y vasos), hasta repartirse en tallos, ramas, flores y frutos. Para que este proceso se de en forma continuada, la planta debe mantener un balance hídrico adecuado. Si por ejemplo, hay exceso de humedad en el ambiente, la planta no transpira suficientemente y por lo tanto consume poca agua del suelo, justamente para mantener un balance hídrico adecuado. Si ocurre lo contrario, es decir, si hay poca humedad ambiental, generalmente acompañada de una alta radiación solar, la transpiración es muy alta, obligando a la planta a recuperar el agua perdida a través del sistema radicular. Si en este caso, no hay agua suficiente en el suelo, la planta entra forzosamente en un estado de marchites con efectos inmediatos sobre el crecimiento.

ABSORCION POR LAS HOJAS La aplicación de fertilizantes por la vía foliar, es una práctica bastante generalizada hoy en día, sin embargo solo es recomendable cuando se requiere una rápida respuesta de la planta a uno o varios elementos. Existía hasta hace poco tiempo la creencia de que la única vía de entrada por las hojas era a través de los estomas, pero como se ha indicado con anterioridad, los estomas no siempre están abiertos y por otro lado, muchas de las aspersiones toman mucho más contacto con el haz de las hojas donde la presencia de estomas es prácticamente nula. Estudios realizados desde hace muchos años, respecto a la vía de entrada de plaguicidas, principalmente herbicidas, han demostrado que la cutícula es la vía principal de ingreso y que la misma está sujeta a algunas condiciones. Como se conoce, la capa exterior de la cutícula es altamente lipofílica por estar compuesta de ceras, pero conforme se adentra en ésta hay una gradiente de polaridad hasta llegar a la pared de las células de empalizada que es altamente polar. Si el compuesto es “polar” o “hidrófilo”, como es el caso de los fertilizantes foliares, su absorción encuentra una gran barrera en la capa de cera, pero se ha comprobado que el ingreso es inicialmente por las resquebrajaduras exteriores que generalmente se producen en forma natural. Para facilitar su ingreso, es indispensable bajar la tensión superficial del agua mediante el empleo de surfactantes (tenso-activos) con lo cual mejora el área de contacto y la penetración. Se sabe también que ciertos surfactantes pueden ayudar a solubilizar la capa de cera facilitando el ingreso del agua. Una alta humedad ambiental también coadyuva a una mejor penetración de los compuestos polares, ya que hidratan las capas semipolares de cutícula (cutina) hinchándola y provocando un mayor resquebrajamiento de la capa de ceras.

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Una vez en el interior, el compuesto atraviesa la porción hidrofílica de la cutina semipolar y llega hasta la pared celular, desde donde se reparte por el simplasto (conjunto de tejidos vivos que incluye membranas plasmáticas, protoplasmas y floema), o el apoplasto (conjunto de tejidos muertos que incluyen paredes celulares, así como vasos, rayos y tranqueidas del xilema), para recorrer el interior de la planta y ubicarse en los diferentes tejidos y órganos.

Para finalizar, si el compuesto es “apolar” o lipofílico, éste atraviesa la primera capa por simple difusión a más de que aprovecha de las resquebrajaduras existentes, como se mencionó anteriormente. Luego continúa por una capa semipolar donde se conecta con los ectodesmos (apéndices protoplasmáticos), y a través de estos, a las células o a los espacios intercelulares. Luego se reparte por los sistemas vasculares, para llegar a los sitios de consumo.

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El Suelo como Organismo Vivo

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EL SUELO COMO ORGANISMO VIVO

La fertilidad del suelo no es únicamente la materia que puede ser medida a través de un análisis, como todo buen agricultor lo sabe. Tampoco es el conocimiento simple de la falta de alimento hacia las plantas que puede fácilmente ser remediado con una aplicación copiosa de fertilizantes químicos. La fertilidad del suelo es más que eso. Ella depende de un intrincado conjunto de condiciones, cada una de las cuales dependen unas de otras. Para entender esto más claramente se debería mirar al suelo como un organismo vivo en el cual se realizan funciones perfectas únicamente cuando todas las partes actuantes están saludables y armónicas. El suelo está literalmente vivo y es mucho más sensitivo a maltratos, tales como inundaciones, compactación, erosión, desecamiento, envenenamiento por concentraciones altas de sales, cuando en él se procede a un mal manejo y si el suelo es tratado así sufre malamente, se enferma y eventualmente muere.

EL ESQUELETO DEL SUELO

Como un organismo vivo el suelo posee un esqueleto, compuesto por numerosas partículas minerales. En suelos arenosos estas partículas son considerablemente grandes comparadas con las que se encuentran en el suelo arcilloso que son tan diminutas cerca de ser invisibles, aún bajo un microscopio. Los suelos francos están constituidos por los tres tipos de partículas. En un lenguaje común las arcillas tienen una textura pesada y las arenas una textura ligera. Todo esqueleto requiere de alguna forma de integración o agente de soporte tal es el caso de los tejidos conectores de tendones y de músculos. Esto ocurre también en el suelo. Sin aquel soporte adicional, los suelos arenosos serían únicamente una masa de granos dispersos y las arcillas una masa de polvo o cuando húmedas una pasta. Algunos suelos han alcanzado este desafortunado estado.

Ellos están seriamente enfermos y tienen únicamente huesos sin músculos. En un suelo sano sin embargo, los fragmentos minerales componentes están armónicamente arreglados y agregados dentro de unidades más grandes, quienes juntas forman una estructura coherente, firme y flexible, la cual es resistente a cualquier fuerza destructora. Cuando una lluvia o viento fuerte pasa sobre este suelo esta estructura mantiene a sus agregados y no se colapsará al igual que una construcción sin el adecuado material cementante. La fase sólida del suelo está constituida esencialmente por material mineral y materia orgánica. La materia mineral menor de 2 milímetros está constituida por: arena, limo y arcilla. La materia orgánica está constituida por residuos animales y vegetales en diferentes estados de descomposición y por humus que es el producto final de la descomposición de residuos orgánicos. La fracción arena la constituyen partículas minerales con diámetros comprendidos entre 2 mm (2.000u) y 0,05 mm (50u). La predominancia de arenas muy gruesas o muy finas comunican al suelo propiedades diferentes. Los suelos arenosos gruesos presentan drenaje excesivo, muy baja capacidad de retención de nutrientes y agua. son fáciles de labrar y muy susceptibles a la erosión. Suelos arenosos muy finos presentan buen drenaje, baja capacidad de retención de agua y nutrientes, son susceptibles a formación de costra superficial y a la erosión. La fracción limo está constituida por partículas minerales con diámetros entre 0,05 mm (50u) y 0,002 mm (2u). La fracción limo especialmente la más fina presenta una capacidad de intercambio de cationes baja. La capacidad de intercambio catiónico está relacionada con la capacidad del suelo para absorber nutrientes. Suelos limosos, son adecuados para agricultura y están generalmente asociados con la disposición de ríos en la formación de valles. Históricamente se conoce que los valles más fértiles del mundo han sido suelos limosos, como ejemplo se tiene el valle del Río Nilo. La fracción arcilla está constituida por partículas con diámetro inferior a 0,002 mm (2u). Dentro de esta fracción se encuentran arcillas grandes, medianas y pequeñas.

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El Suelo como Organismo Vivo

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La Caolinita, una arcilla predominante en suelos tropicales es representante de arcillas gruesas. La Illita de las medias y la Montmorillonita de las pequeñas. A medida que las arcillas se hacen más pequeñas aumenta su capacidad de intercambio de cationes. Así las arcillas del grupo de Montmorillonita presenta una capacidad de intercambio de cationes mucho más alta que la de la Caolinita. Los suelos arcillosos generalmente presentan mal drenaje, buena capacidad de retención de agua y nutrientes, son difíciles de trabajar y más resistentes a la erosión. En condiciones naturales los suelos presentan siempre mezclas en diferentes grados de las fracciones arena, limo y arcilla. Lo que ha originado que textualmente los suelos se clasifiquen en arenosos, limosos y arcillosos o más comúnmente, en livianos, medianos y pesados, de acuerdo a la predominancia de partículas grandes, medianas y pequeñas. FUERZA CONECTORA O DE UNION

En las arcillas los agentes de soporte en esta estructura son fuerzas eléctricas o adhesivas, situadas en la superficie de la partícula arcillosa. Estas fuerzas funcionan mejor y más adecuadamente cuando el suelo es apropiadamente encalado y bien provisto de materia orgánica. En el caso de los suelos arenosos, la última condición es aún más importante debido a que las partículas arenosas no poseen estas fuerzas adhesivas en cantidad suficiente y el único medio de proporcionar estabilidad lo constituye la materia orgánica. LA MATERIA ORGANICA

Las sustancias orgánicas encontradas en el suelo son derivadas de varias fuentes, tales como: hojarasca, deshechos vegetales, residuos de cosechas, estiércol de animales, compost, etc. Para propósitos prácticos la materia orgánica puede clasificarse en residuos y humus. Este humus corresponde al material final resultante de la descomposición de la materia orgánica por la actividad bacteriana. El principal componente del humus es el ácido húmico, una sustancia coloidal con carga negativa de tamaño tan pequeño como la más fina partícula de arcilla y con una capacidad de intercambio de cationes entre 200 y 300 meq/100 g.

Esta sustancia orgánica está íntimamente integrada con los fragmentos minerales del suelo. El humus puede por lo tanto, unir los fragmentos minerales del suelo firmemente entre ellos, proporcionándole una estabilidad necesaria. El humus no permanece para siempre en el suelo. Especialmente bajo condiciones tropicales está sujeto a posteriores descomposiciones. El humus puede absorber de dos a seis veces su propio peso de agua, pero su mayor valor radica en el aumento de la capacidad de retención de la humedad y su poder de mejorar la estructura del suelo. El humus mejora todo suelo mineral, da cohesividad a las arenas, soltura a las arcillas, aumenta la agregación y porosidad y por medio de ésta, aireación y resistencia a la erosión. Una de las principales funciones de la materia orgánica es la de suplir alimento y energía a los microorganismos los cuales liberan elementos nutritivos. Las funciones benéficas de la materia orgánica pueden resumirse como sigue: a) Biológicamente: suple energía y minerales

para los microorganismos. b) Químicamente: proporciona CO2, NO3,

SO4, ácidos orgánicos y nutrientes directa e indirectamente.

c) Físicamente: aumenta la agregación, hace al suelo más laborable, aumenta la porosidad, la aireación, la capacidad de infiltración y percolación y reduce la escorrentía y erosión.

Descomposición de la Materia Orgánica

Los residuos orgánicos que llegan al suelo sufren diversos procesos de transformación que en muchos casos dan por resultado productos de una descomposición química más simple. En los procesos de descomposición intervienen fuerzas físicas como cambios de temperatura, humedad, luminosidad, etc. También participan especialmente en las fases iniciales, organismos como vertebrados, insectos, otros artrópodos y lombrices jugando un papel relativamente importante en la incorporación de los residuos al suelo, en la reducción del tamaño de los residuos y por tanto en el aumento de la superficie de exposición a la acción de otros factores.

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El Suelo como Organismo Vivo

En el proceso de descomposición de la materia orgánica por los microorganismos, una parte del carbono es asimilada por ellos, se incorpora en el material celular, y otra parte se libera como CO2. En este tipo de reacción se produce energía y agua como se indica a continuación: Melplnoasnitapammdeacm(cprliby lahefám Ededealinprexrebilaassíbi EY

Desney re

Un suelo ideal debería tener aproximadamente un tercio de su masa sólida, un tercio de agua y un tercio de aire por volumen. Podría cualquiera de estos tres componentes predominar pero esto sería a expensas de uno de los otros y esto haría que el suelo no sea lo suficientemente saludable. Por ejemplo, cuando por falta de soporte la estructura

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ediante el proceso de mineralización algunos ementos que son nutrimentos para las antas se transforman de una forma orgánica utilizable por éstas, a una forma inorgánica imilable. Tal es el caso, por ejemplo, del

trógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S). Por nto se habla de mineralización del nitrógeno, ra referirse al conjunto de transformaciones ediante las cuales la acción de los icroorganismos convierte una forma orgánica nitrógeno en una forma inorgánica. La ción degradante es ejercida por los icroorganismos a través de las enzimas atalizadores orgánicos de naturaleza oteica) que sintetizan. Algunas enzimas son eradas al medio (actúan extracelularmente) otras ejercen su acción intracelularmente. De s sustancias orgánicas de origen vegetal, las micelulosas y la celulosa son más cilmente degradables por los icroorganismos que la lignina.

sta última es una de las sustancias naturales origen vegetal más resistentes a la scomposición por microorganismos. El

midón presenta una biodegradabilidad termedia. La quitina, que proviene incipalmente de células de hongos y del o-esqueleto de los artrópodos, es lativamente resistente a la degradación ológica, aunque esto parece deberse más a s sustancias con las cuales se encuentra ociada que a la estructura de la quitina en . Las proteínas en general son fácilmente odegradables.

L SISTEMA RESPIRATORIO ARTERIAL DEL SUELO

ebe existir un espacio suficiente entre la tructura del suelo. Este espacio es cesario para contener la suficiente humedad aire. Este sirve como un sistema de

spiración y arterial.

mineral es compactada, no existe el espacio suficiente ya sea para el agua o para el aire. El primer caso puede ocurrir cuando por una insuficiencia de riego se advierte una ausencia marcada de agua y gran cantidad de aire se encuentra debajo de una costra fuerte de un suelo compactado en su superficie o si la irrigación ocurre por medios poco técnicos y el escurrimiento superficial sobrepasa a la tasa de infiltración. El caso opuesto puede ocurrir cuando un exceso de agua está presente en el medio, en este caso, la mayoría de los pequeños espacios aún libres entre la parte estructural del suelo está ocupada por agua sin movimiento, la falta de aire y por ende de oxígeno hará que el medio sea inadecuado para un normal crecimiento radicular y traslado de los nutrientes hacia la parte aérea de la planta. Aplicaciones en cantidades suficientes de materia orgánica y en intervalos frecuentes, combinadas con una adecuada práctica de encalamiento, si es el caso necesario, son los únicos medios para consolidar satisfactoriamente la aireación y el drenaje en suelos que se requiere una alta productividad. Además es importante considerar que en suelos altamente arcillosos, la incorporación de materia orgánica gruesa decrece su compactación, dejando luego de su descomposición numerosos canales y poros dentro del cuerpo del suelo. La descomposición de la materia orgánica en el suelo, también genera una gran cantidad de gas el cual actúa como un agente de expansión, exactamente como un polvo de levadura actúa en un pastel. RESPIRACION

Todo lo antedicho lleva a observar con sorpresa que un suelo actualmente respira, tomando oxígeno y exhalando dióxido de carbono como cualquier otro ser vivo.

CompuestosOrgánicos

= Oxidación CO2 + H2O + EnergíaEnzimática

Page 11: Libro Suelos

El Suelo como Organismo Vivo

10

Esto es un indicativo de que el suelo tiene realmente vida. La respiración es necesaria para la parte más vital del cuerpo del suelo, a la cual por simplicidad se la ha dado en llamar la parte carnosa. La cual está compuesta por una innumerable cantidad de células vivas y tejidos de microorganismos, los cuales se abastecen de oxígeno en el suelo, materia orgánica y nutrientes y en compensación ellos generan energía y realizan funciones fisiológicas y químicas esenciales. Una estimación aproximada, pero conservadora a su vez, muestra que en apenas 500 gramos de suelo fértil existen 500 millones de hongos, 500 millones de protozoos, 10 billones de bacterias, 400 billones de algas y una cantidad inmensa de otros organismos vivos. Debido a que una hectárea de suelo con una profundidad de 20 cm, pesa alrededor de 2 millones de kilogramos, se puede tener una idea de la cifra inconmensurable de organismos incorporados en el suelo. Esta masa de vida está principalmente restringida a la capa superior de perfil del suelo y por esta razón se podría decir que solamente esta parte puede ser llamada “suelo”, en el sentido de la descripción dada en este libro. En las capas inferiores del suelo, la materia orgánica, el aire y los organismos vivos llegan a ser más y más escasos y poco a poco se entra en la región de la reserva de minerales pasivos. CIRCULACION DE NUTRIENTES

La solución del suelo, al igual que la sangre en un cuerpo vivo, contiene los nutrientes para las células y los tejidos vivos. Estos nutrientes disueltos en la solución del suelo, provenientes de las partículas minerales, las mismas que contienen ciertos elementos nutritivos. Algunos suelos son muy ricos en nutrientes. Los principales elementos suplidos por la parte sólida o mineral del suelo son: calcio, magnesio, potasio, sodio, fósforo, azufre, hierro, manganeso, aluminio y cantidades pequeñas de cobre, cinc y muy poco de otros elementos. Otros suelos, sin embargo, pueden solamente suplir pocos de estos nutrientes y en cantidades muy pequeñas, considerándolos como suelos pobres.

La finura de los materiales minerales, juega también un papel muy importante en el proceso de disolución. Por ejemplo, es bien conocido que un azúcar en polvo fino, es más fácilmente disuelta en el agua que un azúcar con gránulos gruesos. De igual forma es fácilmente entendible que existen suelos con arenas muy gruesas, ricos en nutrientes, pero en los cuales la tasa de disolución es tan baja y que la pérdida de nutrientes en el agua de drenaje es tan grande que la concentración de los elementos nutritivos en la solución del suelo es muy baja en un momento determinado. Por otra parte, se puede encontrar suelos finos, pesados, formados por arcillas finas dispersas, los cuales son bastante pobres en nutrientes. En estos suelos, sin embargo, el estado nutricional puede ser todavía bastante satisfactorio debido a la alta tasa de disolución y al constante flujo ascendente de la solución del suelo, por el efecto de capilaridad. ALMACENAMIENTO DE NUTRIENTES

No todos los nutrientes, que han sido liberados desde la parte sólida del suelo, se encuentran en circulación dentro de la solución del suelo, o en movimiento hacia arriba y hacia abajo, dependiendo de las condiciones climáticas. Las mismas fuerzas electrostáticas que fueron discutidas anteriormente son responsables de la capacidad de retención de nutrientes en el suelo. Los nutrientes son removidos desde la solución del suelo de una forma similar como un imán recogería clavos metálicos, y fijados o absorbidos fuertemente sobre la superficie de las partículas de arcillas o del humus. Aquí nuevamente se ve la importancia de la materia orgánica, la misma que actúa en suelos livianos como una bodega de nutrientes. La materia orgánica contiene cerca del 5% de nitrógeno total, sirviendo de esta manera como un depósito para el nitrógeno de reserva. El nitrógeno se encuentra en compuestos orgánicos y por lo tanto no está disponible en forma inmediata para el uso de la planta, debido a que su descomposición por lo general es bastante lenta.

Page 12: Libro Suelos

El Suelo como Organismo Vivo

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Muchas veces a pesar de que un suelo contenga materia orgánica en abundancia, se necesita fertilizar con nitrógeno para asegurar que los cultivos tengan una fuente adecuada de nitrógeno, fácilmente disponible, especialmente aquellos cultivos que lo requieren en gran cantidad. La descomposición de la materia orgánica tiende a liberar nutrientes. Debe recordarse que el nitrógeno y el azufre pueden ser inmovilizados temporalmente durante este proceso. Los microorganismos que descomponen la materia orgánica necesitan nitrógeno para fabricar su proteína. Si la materia orgánica al ser descompuesta tiene una relación carbón/nitrógeno (C/N) alta, es decir un bajo contenido de nitrógeno, estos microorganismos utilizarán el nitrógeno disponible tanto del suelo como de los fertilizantes. Análisis realizados por el autor, en materiales orgánicos provenientes de varios sitios del Ecuador, y muy comúnmente utilizados por las empresas agrícolas locales, revelan una variabilidad de contenidos nutricionales, los mismos que se presentan en el capítulo correspondiente. LA PIEL DEL SUELO

Con la finalidad de completar el concepto antes enunciado, de que el suelo es un organismo vivo, es necesario poner atención por un instante a la delgada capa superficial del suelo, la misma que es la parte más vulnerable del sistema y que puede ser descrita como la piel o “pellejo” del suelo.

Es a través de esta capa que el suelo puede regular su temperatura, exudar sus vapores, inhalar aire fresco y absorber la vida que trae consigo la lluvia. Estas funciones pueden ser ejecutadas bien, solamente si una buena, suelta y estable estructura se mantiene en esta capa. Son bien conocidos los mecanismos que pueden llevar a mantener las condiciones óptimas en esta delgada capa de suelo, sin embargo es necesario recalcar sobre ellos para conseguir un mejor efecto. Se debe evitar el exponer el suelo a altas temperaturas, ya que ellas son las causantes de un deterioro más rápido de la materia orgánica y de los microorganismos que viven en él. Sin esta protección natural, esta capa pierde el poder de resistencia contra la acción dispersante de las gotas de lluvia o de riego artificial, que caen sobre los agregados del suelo, y lleva a la formación de una costra impermeable que deja al suelo desprovisto de agua y de aire. Esta situación es a menudo caracterizada por la aparición en la superficie del suelo de algas verdosas que dejan una superficie lisa y resbaladiza. Por estas razones, es imperativo la protección de la piel del suelo, lo más que sea posible con una cubierta protectora ya sea por medio de un cultivo en permanente crecimiento o la aplicación de una cobertura vegetal sobre la superficie del suelo. Bajo esta cubierta, el suelo permanecerá fresco y húmedo y sus varios procesos de vida se mantendrán en óptimas condiciones de trabajo.

Page 13: Libro Suelos

Revisión de Química General

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REVISION DE QUIMICA GENERAL Un conocimiento de principio y fundamentos de química, es importante para un mejor entendimiento de los capítulos tratados en este libro y sus aplicaciones. Por tal motivo se presenta a continuación conceptos y ejemplos útiles para el ejercicio práctico del lector. VALENCIA La valencia de un elemento puede ser definida como el número de iones hidrógeno que reemplazar o que combinar en una reacción química. Por ejemplo: Dos iones de H+ se combinarán con un 02- para formar H2O, por lo tanto la valencia del 02- es -2. Algunos elementos, tales como el Fe, Cu, N, Mn y S, tienen varias valencias aparentes. Elementos que no presentan cambios frecuentes de valencia y algunas de las valencias comunes para N, S, P, C y O, deben ser en lo posible memorizadas. A continuación se presenta una tabla de elementos más comúnmente encontrados en las reacciones del suelo.

ELEMENTOS QUIMICOS DEL SUELO Y SUS VALENCIAS

MACRONUTRIENTES

Calcio Ca +2 Magnesio Mg +2 Potasio K +1 Fósforo P -5 Azufre S -2, +4, +6 Nitrógeno N -3, +3, +5

MICRONUTRIENTES Manganeso Mn +2, +4, +7 Hierro Fe +2, +3 Cobre Cu +1, +2 Cinc Zn +2 Boro B -3 Molibdeno Mo +6 Cloro Cl -1

OTROS Carbón C -4, +4 Hidrógeno H +1 Oxígeno O -2, -1 Sodio Na +1 Aluminio Al +3

RADICALES IONICOS Un tomo simple o un grupo de elementos con una carga eléctrica se denomina ión. Los iones que presentan cargas positivas se denominan cationes y aquellos con cargas negativas son los aniones. Si un ión no es un elemento simple pero es un grupo de elementos tal el caso del SO4

-2, se lo denomina un radical. Estos sufijos son comúnmente usados para denotar el estado químico de los radicales aniónicos. • Uro.- Se refiere al estado más bajo de

valencia negativa de un elemento. El ión en este caso es siempre un elemento simple y no está combinado con oxígeno.

• Ito.- Se refiere a la valencia de algún elemento combinado con oxígeno para formar un ión, cuando este elemento no está en su estado de valencia más alto. Ejemplo: Na2SO3, Sulfito de sodio. El azufre está con valencia +4, pero tiene también una valencia +6.

• Ato.- Se refiere a algunos elementos combinados con oxígeno para formar un ión, cuando el elemento en particular está en su estado de valencia más alto. Ejemplo: MgSO4 Sulfato de magnesio. El azufre está en estado de valencia +6. Para los cationes que tienen dos estados de valencia, el estado alto es ico y el estado más bajo es oso.

Ejemplo: Cu+1 es cuproso y Cu+2 es cúprico.

CONCENTRACIONES

1. Mol La cantidad de cualquier substancia que tiene una masa en gramos numéricamente igual a su peso molecular o fórmula. El contenido de moléculas es igual al Número de Avogadro. (6,023 x 1023).

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Revisión de Química General

2. Equivalente Es la cantidad de un elemento que reemplaza o se combina con 1,008 gramos de hidrógeno. Un mil equivalente es una milésima parte de un equivalente.

Peso Equivalente = Peso atómico / valencia

meq = 1/1.000 del equivalente.

Eq K 39/1 39g meq K 39/1 (1.000) 0,039 mg Eq Ca 40/2 20g meq Ca 40/2 (1.000) 0,020 mg Eq Mg 24/2 12g meq Mg 24/2 (1.000) 0,012 mg Eq Na 23/1 23g meq Na 23/1 (1.000) 0,023 mg 3. Molaridad.- Se refiere al número de moles

de un elemento o compuesto por litro de solución o moles/ml Se designa por la letra M.

4. Normalidad.- Se refiere al número de

equivalentes de una substancia por litro de solución (o meq/ml). Se designa por la letra N.

5. Molalidad.- Se refiere al número moles de

un elemento o compuesto que se añade a 1.000 g de solvente o un litro si el solvente tiene la gravedad específica del agua.

6. Peso equivalente.- El peso atómico de un

elemento dividido para su valencia o en el caso de un compuesto la cantidad la cual reacciona o reemplaza una mol de hidrógeno.

7. Porcentaje por peso.- El número de

gramos de soluto en 100 gramos de solución (soluto + solvente). Se designa por letras W/v.

8. Parte

expremillópor m

Los reportes de análisis de suelos expresan los resultados en partes por millón, para los aniones y en meq/100 g para los cationes. En todo caso las recomendaciones tanto de elementos negativos como positivos son expresadas en ppm.

El término ppm es la concentración de un material. Por ejemplo la concentración fertilizante de 100 ppm de (N) significa que por cada millón de partes de agua que van hacia los lechos o camas de plantas, hay 100 partes de nitrógeno acarreados en el agua.

Por lo tanto una solución conteniendo 0,0003% Cu por peso contiene 3 ppm de Cu (multiplicar % x 1 x 104 para obtener ppm)

Se desea preparar una solución de (120 mg/L) ó ppm de K a partir de KNO3 95% de pureza. N 14,0067 03 47,997 K 39,102 101,107g • Peso molecular del KNO3 101,107g • Peso molecular del K 39,102g • 1.000 µg K/ml 1g K/L 1.000 µµµµgK/ml 1g/litro 120 µµµµg/ml X X = 0,12 g K / litro

ppm =Peso de soluto

Peso de soluciónx 1.000.000

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s por millón (ppm) Es una sión proporcional. Una parte por

n (ppm) representa 1g de un elemento illón de gramos de solución.

K KNO3 39,102 g 101,107 g 0,12 X X = 0,31g KNO

% =Peso de soluto

Peso de soluciónx 100

Page 15: Libro Suelos

Revisión de Química General

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0,326g KNO3/ litro para 120 ppm de K ó 326 g/m3 0,326 x 1,205 = 0,392 g para 120 ppm de K2O Usando fórmulas matemáticas: PC = Peso del Compuesto ppmE = Partes por millón del Elemento deseado. PS = Peso molecular de la Sal usada PE = Peso atómico del Elemento %P = Porcentaje de pureza de la sal Cuando el compuesto tiene más de un elemento esencial: ppmE2 = (PE2) ppmE1 (PE1) ppmE2 = ppm Elemento 2 PE2 = Peso químico del elem. 2 PE1 = Peso atómico del elem. 1 ppmE1 = ppm del elem. 1 deseado ppmE2 = Si se conoce el porcentaje del elemento contenido en la sal fertilizante, se puede calcular rápidamente los g/m3 del fertilizante a ser usado, así: Si el KNO3 comercial, tiene 44% de K2O y 13,5% de N en su formación, para preparar 120 ppm, de K que equivalen a 144,6 ppm, de K2O (120 x 1,21), se tiene:

O lo que es lo mismo decir que NO3 comercial tiene el 36,5% de K (44x0,83), por lo tanto: Si se tiene 328,6g/m3 = 0,328kg/m3 = 0,328g/L Para determinar las ppm de N que se está aplicando con la misma fórmula, se tiene: Si la recomendación de N es de 150 ppm como NO3 se debe complementar con otra fuente así:

150 – 44,36 = 105,64 Esto se puede complementar con NH4NO3 PC = Peso del Compuesto ppmE = ppm del Elemento deseado PS = Peso molecular Sal usada PE = Peso atómico del Elemento %P = % Pureza de la sal.

PC(g/m 3 ) = x PE

( ppmE )(PS) %P 100

x 39,102 120 x 101,107

95 100 = 326 g/m 3

39,102

14.01 x 100 = 35,83 ppm de N 39,102

14,01 x 100 = 35,83 ppm de N

ppm=g/m3

% del elemento

= 328,6g KNO3/m30,44% de K2O144,6 ppm K2O=

ppm=g/m3

% del elementoppm

=g/m3% del elemento

= 328,6g KNO3/m30,44% de K2O144,6 ppm K2O= = 328,6g KNO3/m30,44% de K2O144,6 ppm K2O=

= 328,6g KNO3/m30,365% de K120 ppm K

= 328,6g KNO3/m30,365% de K120 ppm K

13,5 de NO3

44% de K2O = 3,26

= 44,36ppm de NO33,2144,6 ppm K2O

13,5 de NO3

44% de K2O = 3,2613,5 de NO3

44% de K2O = 3,26

= 44,36ppm de NO33,2144,6 ppm K2O = 44,36ppm de NO33,2144,6 ppm K2O

PC = xPE

ppmE PS%P100

PC = xPE

ppmE PS%P100

PC = x14,01

105,64 x 80,0598100

= 615,92 g/m3PC = x14,01

105,64 x 80,0598100

= 615,92 g/m3

100 x 0,310= 0,326g Con 95% de pureza95 KNO3/L

100 x 0,310= 0,326g Con 95% de pureza95 KNO3/L

Page 16: Libro Suelos

Revisión de Química General

Preparar una solución 5 ppm de P a partir del H3 PO4 :

H3PO4 = 98 g P = 31 g densidad = 1,71 Pureza = 85%

1 g H3PO4/litro = 1.000 µg P/ml

3,72para

PES Esp 1 haVolu= 101 m3

con

El peso de 1ha con 0,17 m de espesor y con densidad aparente de 1,2 g/cm3 es:

1.700 m3 x 1,2 g/cm3 = 2’040.000 kg El peso de 1 ha con 0,20 m de espesor y con densidad aparente de 1g/cm3 es: 10.000 m2 x 0,20 = 2.000 m3 1 m3 pesa 1.000 kg

15

g H3PO4 = 2,17 c.c. de H3PO4 por litro preparar una solución de 1.000 µg/ml

2,17 c.c. x 5 ppm = 0,011 c.c./litro 1.000 ppm

0,11c.c./ litro = 5 ppm

O DE UNA HECTAREA DE SUELO

esor 0,15 a 0,20 m Media = 0,17 m

= 10.000 m2 de superficie men de 1 ha A 0,17 m .000 m2 x 0,17 = 1.700 m3 de agua pesa 1.000 kg densidad de 1 g/cm3

2.000 m3 pesan 2’000.000 kg, con una densidad aparente de 1g/cm3 Ejemplo: Un suelo con 1% de M.O. ¿Cuántos kg de M.O. tiene? 2’000.000 x 0,01 = 20.000 kg de materia orgánica. Si en este suelo se pierden 200 ton/ha/año la capa arable desaparecería en 10 años. Análisis de suelos indican 15 ppm de P ¿Cuántos kg/ha de P?

15 ---------- 1’000.000 de partes X ---------- 2’000.000 de partes X = 30 kg/ha ppm x 2 = kg/ha

= 3,16 g H3PO431 g98 g x 1 g

853,16 x 1

= 3,72 g

= 2,17 c.c./litroV=DP

V=1,713,72;

= 3,16 g H3PO431 g98 g x 1 g

= 3,16 g H3PO431 g98 g x 1 g

853,16 x 1

= 3,72 g85

3,16 x 1= 3,72 g

= 2,17 c.c./litroV=DP

V=1,713,72; = 2,17 c.c./litroV=

DP

V=DP

V=1,713,72

V=1,713,72;

Page 17: Libro Suelos

Revisión de Química General

Transformar meq/100 g a ppm ppm = µµµµg/g

Transformar ppm a % por peso

ppm x 1 x 10-4 = %

390 ppm K=x100 g1 eq K

1 eq39 g K =

g K100 ug

10039.000

xg

ug390 ppm K=x

100 g1 eq K100 g1 eq K

1 eq39 g K1 eq

39 g K =g K

100 ugg K

100 ug100

39.000100

39.000x

gugg

ug

Transformar ppm a kg/ha ppm x 2 = kg/ha

ppmPeso del SolventePeso del soluto

= 1’000.000 %x =Peso del SolventePeso del soluto

100x

%1

=10.000

; 4.000 ppm de Zn = 0,4 % Zn10.0004.000

=

ppmPeso del SolventePeso del soluto

= 1’000.000 %x =Peso del SolventePeso del soluto

100xppmPeso del SolventePeso del soluto

= 1’000.000 %x =Peso del SolventePeso del soluto

100x

%1

=10.000

; 4.000 ppm de Zn = 0,4 % Zn10.0004.000

=%1

=10.000

; 4.000 ppm de Zn = 0,4 % Zn10.0004.000

=

16

ppm1’000.000

1= ; Kg/ha

12’000.000

=

1’000.0001

x1

2’000.000= 2

ppm1’000.000

1= ; Kg/ha

12’000.000

=ppm1’000.000

1= ; Kg/ha

12’000.000

=

1’000.0001

x1

2’000.000= 2

1’000.0001

1’000.0001

x1

2’000.0001

2’000.000= 2

Page 18: Libro Suelos

Revisión de Química General

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UNIDADES DEL (SI) SISTEMA INTERNACIONAL PARA USO EN LOS ANALISIS DE SUELOS

Por muchos años se han venido usando unidades que para los diferentes elementos ya se han convertido como algo muy familiar, para los técnicos y personas interesadas en la ciencia del suelo. Con la finalidad de uniformizar los criterios a nivel universal, desde hace más o menos unos 30 o 40 años se viene propugnando el uso del sistema internacional de unidades (SI) en todos los campos científicos. De allí que en muchas publicaciones nuevas y en especial en los artículos científicos ya se viene usando en forma rigurosa el SI, por lo que se hace necesario dar a conocer las nuevas unidades usadas en este sistema y poder comparar con las antiguas y dar la correcta interpretación a las mismas para un buen entendimiento. Las principales alternativas expresadas en los reportes de análisis de suelos son las siguientes: • La textura del suelo (arena, limo y arcilla),

el contenido de carbono orgánico y de materia orgánica, que han sido expresados en porcentaje (%), en el SI son expresados en g/dm3 (gramos por decímetro cúbico de suelo, si las alícuotas de muestra son medidas en volumen) o g/kg (gramos por kilo, si las alícuotas de la muestra son medidas en peso. Para transformar % a g/dm3 o g/kg, se debe multiplicar por 10. Una variación que puede ocurrir es la utilización de dg/dm3 ó dg/kg (decigramos por decímetro cúbico o Kilo), siendo en este caso los valores numéricos equivalentes a los de porcentaje.

• El fósforo, el azufre y los microelementos

que han sido expresados en ppm (partes por millón) o µg/ml, (microgramos por mililitros de suelo), pasan a ser expresados como mg/dm3 (miligramos por decímetro cúbico de suelo). No existe ningún factor de conversión ya que las unidades numéricamente son las mismas.

• Los cationes intercambiables (K, Ca, Mg, Na y Al), la acidez potencial (Al+H), la suma de bases (SB) y la capacidad de intercambio catiónico (CIC), que son expresados en meq/100 ml de suelo (número de miliequivalentes por 100 mililitros de suelo), ya que solamente de esa forma podrían ser sumados sus contenidos para el cálculo de la suma de bases y CIC. Un equivalente por gramo puede también ser sumado ya que expresa cantidades estequiométricamente intercambiables entre sí, tal como acontece en el suelo. Pero debido a que el equivalente por gramo no existe en el SI, donde la unidad para masa molecular es el mol, se utiliza entre tanto la maleabilidad del concepto de mol, que permite expresar una cantidad de materia en términos de carga del ión; se puede al mismo tiempo atender las exigencias del sistema internacional y mantener las ventajas del equivalente. Así entonces en lugar de mol de Ca2+, se tendría una mol de 1/2 Ca2+, en lugar de mol de Al3+, se tendría una mol de 1/3 Al3+ y así para el resto de elementos. Simplificadamente se puede decir, mol de cargas (molc).

• Por otro lado, el SI preconiza el uso del m3

y sus múltiplos y submúltiplos para medidas de volumen. Un volumen de suelo debe ser expresado en dm3. De esta manera para estar exactamente de acuerdo con el SI debería ser un mmolc/dm3 (milimoles de carga por decímetro cúbico de suelo), siendo esa la unidad exigida en las publicaciones científicas. En comparación con el antiguo meq/100 ml, los valores de la nueva unidad quedan multiplicados por 10.

1 meq/100 ml = 10 mmolc/dm3

En definitiva para transformar meq/100 ml a mmolc/dm3 se deben multiplicar por 10.

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Revisión de Química General

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Entretanto, la utilización de las unidades cmolc/dm3 (centimol de cargas por decímetro cúbico), unidades también aceptadas por el SI, sus valores numéricos son idénticos a los utilizados hasta ahora (en meq/100 ml), no requieren de factor de transformación.

1 meq/100 ml = 1 cmolc/dm3

• La saturación de bases (%Sat.B) y la saturación de aluminio o sodio (%Sat.Na), continúan expresadas en porcentaje (%).

TABLA DE CONVERSION DE UNIDADES ANTIGUAS A UNIDADES DEL SIST. INTERNACIONAL

Unidades Antiguas (A)

Factor de Conversión (F)

Unidades del SI (SI = A x F)

Suelos % 10 g/dm3, g/kg ppm o µg/ml 1 mg/dm3, mg/kg meq/100 ml o meq/100 g

1 10

cmolc/dm3, cmolc/kg mmolc/dm3, mmolc/kg

mmhos/cm 1 dS/m Plantas % 10 g/kg ppm 1 mg/kg

Fuente: Tomé, 1997

TRANSFORMACION DE meq/L a ppm o mg/L = meq/L x P.e. PESOS EQUIVALENTES DE LOS PRINCIPALES COMPUESTOS

Símbolo Químico

o Fórmula Peso

Equivalente en gr. Iones Ca 20,04 Mg 12,16 Na 23,00 K 39,10 C| 35,46 SO4 48,03 CO3 30,00 HCO3 61,01 Sales CaCl2 55,50 CaSO4 68,07 CaSO4.2H2O 86,09 CaCO3 50,04 MgCl2 47,62 MgSO4 60,19 MgCO3 42,19 NaCl 58,45 Na2SO4 71,03 Na2CO3 53,00 NaHCO3 84,01 KCl 74,56 K2SO4 87,13 K2CO3 69,10 KHCO3 100,11

Page 20: Libro Suelos

Revisión de Química General

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Mejoradores Químicos S 16,03 H2SO4 49,04 Al(SO4)3.18H20 111,07 FeSO4.7H2O 139,01

Fuente: Richards, 1954

Page 21: Libro Suelos

El Suelo como Medio para el Crecimiento de las Plantas

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EL SUELO COMO MEDIO PARA EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS

El suelo ha sido definido como un cuerpo natural tridimensional y dinámico que ocurre en la superficie de la tierra, el cual constituye el medio para el crecimiento de las plantas y cuyas características han sido el resultado de las fuerzas del clima y de los organismos vivos actuando sobre el material parental o de partida, siendo modificado por el relieve, en un período de tiempo determinado. Esta definición crea la impresión de que el suelo es un organismo sin vida o una substancia inerte, pero nada puede ser más erróneo por el hecho de que el suelo es un medio físico, químico y biológico del cual depende toda la vida del planeta. Un suelo cansado o erosionado, no puede ser reemplazado de la noche a la mañana, se ha podido determinar que para formar 8 mm, de capa superficial de suelo tomaría unos 100 años. Por lo tanto, a pesar de un buen manejo y de buenas prácticas de producción, el incremento de la capa superficial del suelo es muy lento, pero por otra parte con el uso de prácticas inadecuadas que incrementan o impulsan los procesos erosivos, el suelo puede perderse en muchos centímetros en períodos muy cortos, como sucede en la mayoría de los suelos latinoamericanos. Como se ha visto ya, el suelo está compuesto por partículas de arena, limo y arcilla, así como también por agua, aire y microorganismos y otras especies de organismos vivos. El suelo es el sitio de almacenamiento de nutrientes o alimentos para las plantas. La materia orgánica es un componente muy importante en todo suelo agrícola y es el factor principal del potencial total de producción. El suelo funciona además como el sitio de anclaje de las raíces de las plantas, en posición estable y adecuada con el objetivo de permitir la interceptación de la luz por parte de las hojas para permitir que se produzca el proceso de fotosíntesis y lograr un buen crecimiento y desarrollo de las plantas. Cada partícula del suelo está rodeada por una fina película de agua, donde los nutrientes de las plantas están disponibles y son transportados.

A medida que las raíces de las plantas absorben los nutrientes desde este reservorio, se producen reacciones químicas que rellenan los nutrientes disponibles, si el suelo está en un estado alto de fertilidad. Los microorganismos en el suelo rompen o degradan los residuos de plantas o animales y dan lugar a la formación de la materia orgánica y el humus. Trece de los dieciséis elementos reconocidos como esenciales para el crecimiento de las plantas, son provistos por el suelo. En un suelo productivo un nivel de fertilidad balanceado es tan importante como el nivel total de fertilidad. La fertilidad del suelo y las recomendaciones de fertilización son esfuerzos científicos y los únicos métodos prácticos para llegar a ellos son los análisis de suelos y foliares que permiten determinar el estado nutricional de cada componente para decidir qué, cuánto y cuándo aplicar con el único fin de alcanzar altos rendimientos, dentro de una agricultura económicamente rentable y físicamente sostenible. COMPOSICION MINERAL DEL SUELO

El suelo se desarrolla de rocas y minerales de la corteza terrestre. Estas rocas y minerales forman parte del material parental del suelo. Los minerales primarios contienen todos los elementos químicos requeridos por las plantas y obtenidos desde el suelo, con excepción del nitrógeno. La composición mineral del suelo varía ampliamente, debido a que la composición mineral del material parental de donde el suelo se ha formado, varía grandemente. Este material de partida puede haberse acumulado en el lugar o puede haber sido transportado por el agua o el viento, al sitio donde se encuentra ahora. Este movimiento da como resultado una mezcla al azar de varios componentes. El material parental es uno de los factores que contribuyen a la caracterización del suelo. El material de partida está sujeto a la acción de los procesos físicos, químicos y biológicos durante el desarrollo del suelo. La meteorización física es la reducción de las rocas y minerales por la acción de la temperatura y humedad.

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La meteorización química es la disolución de los minerales o el rompimiento o transformación de los compuestos minerales a otros compuestos. EFECTO DE LA COMPOSICION MINERAL EN LAS PROPIEDADES FISICAS DEL SUELO

El contenido mineral del suelo afecta las propiedades físicas y químicas del suelo. Aquellos suelos altos en el contenido de cuarzo (arenas), son suelos de textura gruesa. Ellos no solo tienen bajas reservas de nutrientes si no que son por lo general suelos secos. El agua se mueve rápido a través del perfil del suelo llevándose consigo a los nutrientes (lixiviación) con la excepción del fósforo y muy poca agua es acumulada para uso de la planta. Por otra parte, algunos minerales primarios se degradan químicamente para soltar nutrientes, tal es el caso del potasio y producir los minerales secundarios llamados arcillas. Los suelos de textura fina que son el resultado de esta acción, son generalmente más fértiles y tienen la capacidad de almacenar grandes cantidades de agua disponible para el crecimiento de las plantas. Estos suelos de textura fina tienen densidades más altas y un movimiento del agua más lento y por lo general requisen de drenajes. La fuerza utilizada para su preparación es mayor y se debe tener un buen cuidado para mantener una buena estructura del suelo. ENTREGA DE LOS NUTRIENTES POR LOS MINERALES DEL SUELO

Los minerales del suelo varían en la tasa de meteorización o mineralización, es reconocido que los minerales que contienen potasio se mineralizan muy lentamente. Aproximadamente el 99% del potasio total se encuentra en forma mineral y solamente el 1% está en forma disponible. El rango del contenido del potasio varía entre unos pocos cientos de kilogramos en suelos arenosos o suelos derivados de cuarzos, a unos 25.000 kilogramos por hectárea en suelos de textura fina. Cuando se habla de contenidos totales, por lo general los suelos contienen más potasio que calcio y magnesio y sodio.

Los minerales que contienen calcio se mineralizan más rápido que los minerales que poseen otras bases. El orden de pérdida relativa de las bases en su orden es la siguiente: Ca > Mg > Na > K. Muy a menudo la mitad del calcio total está en forma disponible. El contenido mineral del material parental es de particular importancia en la determinación del nivel de fertilidad de los suelos. Mientras más fácilmente se descomponen los materiales, estos liberan las substancias minerales, dejando a los minerales más resistentes y a la materia orgánica para formar el suelo. La presencia de proporciones altas de minerales de calcio y magnesio está asociada con suelos jóvenes y fértiles. A medida que el suelo es meteorizado, existe un decrecimiento de los minerales de calcio y magnesio y de los fácilmente degradados de potasio y se produce la presencia de minerales de aluminio y de hierro. Suelos fuertemente intemperizados son fuentes muy pobres de nutrientes. Algunos suelos han sido desarrollados a partir de mezclas de arenas transportadas por el agua, tal es el caso de suelos aluviales, terrazas de ríos y suelos de las áreas costeras. Los materiales solubles son transportados, dejando una gran proporción de materiales arenosos compuestos por lo general de minerales duros. La arena es principalmente cuarzo y no contiene muchos elementos esenciales para la nutrición de las plantas, por lo tanto los suelos arenosos poseen bajos contenidos de nutrientes. A pesar de esto, con la adición de cantidades adecuadas de fertilizantes y de un buen manejo de la irrigación, estos suelos son buenos productores de hortalizas, frutas, flores y otros cultivos especiales. La meteorización química de los minerales es una fuente importante de nutrientes para las plantas. Sin embargo la tasa de entrega de los minerales del suelo varía grandemente. Los minerales permanecen en los suelos altamente intemperizados, pero el rompimiento es tan lento para ser una buena fuente de nutrientes para las plantas.

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El contenido mineral del suelo y a su vez el grado de fertilidad del mismo, varía considerablemente. La eficiencia o el exceso de nutrientes ha llevado a la necesidad de la realización de mucha investigación y desarrollo de la ciencia del suelo. El análisis del suelo ha sido desarrollado para medir la habilidad del suelo para suplir los nutrientes disponibles para las plantas. Este análisis del suelo es una herramienta de gran valor para la elaboración de un programa de fertilización. Una vez que se determinan las necesidades, los fertilizantes pueden ser aplicados para suplir o reponer la fertilidad natural del suelo para mantener una agricultura sostenible. ESTRUCTURA DEL SUELO

La estructura o la falta de estructura en un suelo, es una propiedad física muy importante, la misma que influencia en las características químicas y biológicas y por lo tanto en la productividad del suelo. La manera como las partículas primarias del suelo están agrupadas o arregladas, determinan la estructura del mismo. Tipos de Estructuras y Factores asociados en su Formación.

Existen tres términos generales para describir la estructura del suelo. Suelos con estructura.- Los tipos generales de estructura son: laminar, prismática, bloques y granular. Estas palabras se refieren a la forma de los agregados. Suelos sin estructura.- Estos son suelos que tienen gránulos simples (arenas) o estructura masiva en la cual los suelos presentan unidades estructurales largas e irregulares. Suelos con estructuras destruidas.- Estos son suelos encharcados con estructura que ha sido a propósito destruida, mediante el uso de maquinaria mientras el suelo estuvo saturado. Los suelos que presentan estructura se describen como: 1. Tipo y cantidad de arcilla presente.-

Algunas arcillas se hinchan y se contraen más que otras, por lo tanto ejercen efectos diferentes en la estructura.

2. Cantidad y grado de descomposición de la materia orgánica.- La cantidad de la materia orgánica es más importante; los constituyentes residuales de la materia orgánica ejercen variabilidades.

3. El tipo de sales solubles presentes en el suelo, así como también en el agua de riego.- El sodio es causante de pobre estructura cuando se encuentra en altas concentraciones, mientras que el calcio promueve una estructura favorable.

4. Ciclos de humedecimiento y secamiento.- Estos cambios tienden a promover una estructura favorable.

5. Efectos de presión radicular.- El efecto del crecimiento radicular tiende a mejorar la estructura.

6. Secreciones radiculares.- Algunas plantas exceden o secretan diferentes compuestos químicos, con variada influencia sobre la estructura.

7. Actividad microbiana.- Los hongos del suelo parecen contribuir más con la creación de una estructura favorable que otras formas de organismos del suelo.

8. Macrofauna benéfica.- La lombriz de tierra está reconocida como el organismo que mejora ostensiblemente la estructura del suelo.

9. Labranzas y tráfico de maquinaria y animales.- Una moderada acción de labranza a niveles apropiados de humedad tiende a favorecer la estructura; sin embargo, una excesiva labranza a niveles inadecuados de humedad es perjudicial. Un excesivo tráfico tiende a compactar el suelo, por lo tanto destruyendo la estructura.

LA ESTRUCTURA Y SU RELACION CON LA APLICACION DE FERTILIZANTES Y EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS

Una estructura favorable del suelo está íntimamente relacionada con la productividad del suelo (la habilidad del suelo a la respuesta de fertilizantes, agua y manejo). Sin embargo la estructura no está necesariamente relacionada a la fertilidad; un suelo fértil puede ser relativamente no productivo debido a una pobre estructura. La formación de costras llama mucho la atención en un suelo agrícola.

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Estas costras usualmente se forman como resultado de una pobre estructura del suelo. Un suelo con costras impide la infiltración del agua, limita la aireación y mecánicamente restringe la germinación y crecimiento radicular. La formación de una costra superficial es el indicativo de que la estructura a lo largo de toda la zona radicular es un problema. Una estructura favorable a lo largo de la profundidad que alcanzan las raíces es muy importante para la capacidad de suplir nutrientes y del contenido y movimiento de agua y aire en todo el suelo. Un sistema radicular que no presenta restricciones en su crecimiento, ocupa un gran volumen del suelo y por lo tanto incrementa la probabilidad de contactar a los nutrientes móviles. Esta misma situación es lógica para alcanzar o atrapar los nutrientes que se mueven por movimiento o flujo de masas en el suelo. Una estructura favorable del suelo permite una rápida proliferación del sistema radicular, mientras que un suelo compactado restringe el crecimiento de raíces. Si las raíces no crecen lo suficiente debido a condiciones adversas de estructura del suelo, la fertilidad ya sea natural o creada con fertilizantes, es menos beneficiosa para el cultivo. El movimiento del agua en el suelo puede ser un factor limitante. Una pobre estructura del suelo impide el movimiento del agua, en ambas direcciones, vertical y horizontal o lateral. Esto decrece la oportunidad para que las raíces reciban el suplemento adecuado de los elementos móviles o nutrientes. Una buena estructura permite una infiltración favorable del agua en el suelo. A menudo un aspecto poco tomado en cuenta con relación a la estructura del suelo, es la aireación. La estructura del suelo influencia a la aireación de dos maneras: 1. La tasa de difusión de aire en el suelo, y 2. El movimiento del volumen total de aire

en el suelo.

La tasa y el movimiento del volumen total de aire en el suelo son importantes para suplir de oxígeno, tanto a las raíces como a los microorganismos y para servir como medio para el intercambio gaseoso entre el suelo y la atmósfera.

El espacio poroso del suelo, está determinado grandemente por la estructura del suelo y es la clave para un suplemento óptimo de aire y agua para las raíces de la planta. Sin un adecuado contenido de aire y agua, los fertilizantes no son capaces de demostrar su total potencial para incrementar la toma de nutrientes por la planta. TEXTURA DEL SUELO

La textura se refiere a la finura o grosor del suelo. Se la determina por la proporción relativa de las partículas del suelo de diferentes tamaños. Tiene un efecto muy significativo en el manejo del suelo. Las fracciones del suelo son los grupos de tamaños individual de las partículas minerales. Rara vez, si alguna, una muestra de suelo consiste totalmente de una sola fracción. Sin embargo, combinaciones de las fracciones del suelo dan las clases de textura del mismo. En el cuadro siguiente, se presentan las fracciones y los límites de tamaño en mm, usados internacionalmente.

Fracciones Tamaño en mm

Arena muy gruesa 2,0 – 1,0

Arena gruesa 1,0 – 0,5

Arena mediana 0,5 – 0,25

Arena fina 0,25 – 0,10

Arena muy fina 0,10 – 0,05

Limo 0,05 – 0,002

Arcilla < 0,002 Fuente: Donahue R., et.al, 1971

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COMPOSICION MECANICA DEL SUELO TRIANGULO DE LA TEXTURA

Existen doce clases texturales básicas y para conveniencia de los nombres texturales del suelo a partir del análisis mecánico, se ha adaptado un triángulo equilátero en el cual el ángulo izquierdo representa el 100% de arena, el ángulo derecho el 100% de limo y el ángulo superior el 100% de arcilla. DETERMINACION DE LA TEXTURA DEL SUELO POR EL METODO DE CAMPO

La textura del suelo puede ser apreciada mediante el uso del siguiente método de campo: Primero tome un poco de suelo, moje hasta darle la consistencia de una plastilina. Luego apriételo y forme una cinta entre los dedos pulgar e índice. Si el suelo fácilmente forma una cinta plástica larga, es probablemente arcilla. Si se forma la cinta y luego se rompe fácilmente, es un franco-arcilloso. Si la cinta no se forma se debe considerar como un arenoso o limoso. Si al suelo se lo siente áspero, es arenoso. Si el suelo se siente suave como un talco, es limoso. Si no se lo siente predominantemente suave o pegajoso, es probablemente arcilla o franco arcilloso o franco.

LA TEXTURA DEL SUELO Y EL MANEJO DE LA FERTILIDAD

La textura del suelo afecta el manejo de la fertilidad, debido a que influencia en el comportamiento del agua y de la capacidad de retención de nutrientes. El área superficial de las partículas en un gramo de suelo, varía enormemente. Una arena gruesa, una arena fina, limo y arcilla tienen un área superficial de partículas por gramo de suelo de cerca de 21, 210, 2.100 y 23.000 centímetros cuadrados, respectivamente. Esto significa que un suelo arcilloso debido a su finura, puede tener un área superficial de partícula 1.000 o más veces mayor que una arena gruesa, para retener agua y nutrientes. CAPACIDAD DE RETENCION DE AGUA

Los suelos arcillosos retienen más agua que los suelos gruesos o arenosos. Contrariamente los suelos arenosos, debido a su espacio poroso más grande entre las partículas, permite el paso del agua más rápido que en el suelo arcilloso. Los suelos de textura media son los más deseables para retención de agua. Los suelos arcillosos retienen bien el agua pero no la toman rápidamente. Los suelos arenosos toman el agua rápido, pero no retienen mucho de ella. El tamaño de las partículas y el espacio poroso también afectan el movimiento del aire dentro del suelo. Suelos gruesos o arenosos, son suelos extremadamente bien aireados. Los suelos pesados arcillosos son pobremente aireados y pueden sufrir por una deficiencia de oxígeno, el cual es necesario para un desarrollo radicular óptimo y el mantenimiento de los microorganismos aeróbicos.

LIMO (%) ARCILLA (%)

ARCILLO ARENOSO

ARENA FRANCA

ARCILLA

FRANCO ARCILLO LIMOSO

ARCILLO LIMOSO

ARENA (%) Adaptado de Buol, 1973

FRANCO ARENOSO

FRANCO ARENO ARCILLOSO

FRANCO

ARCILLOSO

FRANCO FRANCO LIMOSO

LIMO ARENA

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RELACION ENTRE LA TEXTURA Y EL PORCENTAJE DE RETENCION DE AGUA EN EL SUELO

DISTRIBUCION DE PARTICULAS % RETENCION H2O%

ARENA LIMO ARCILLA 1/3 Atm. 15 Atm. CLASE TEXTURAL 90 5 5 10,0 5,0 Arenoso 76 14 10 15,0 7,0 Arena Franca 52 23 25 18,0 8,0 Fco. Ar. Arcilloso 39 30 31 29,0 15,0 Franco Arcilloso 37 36 27 26,0 11,0 Franco Arcilloso 31 44 25 20,0 10,0 Franco 13 65 22 24,4 7,4 Franco Limoso 5 60 35 30,0 20,0 Franco Arc. Limoso 23 21 56 35,0 18,9 Arcilloso

Fuente: Agrobiolab,1998 CAPACIDAD DE RETENCION DE NUTRIENTES

El tamaño de las partículas del suelo también afecta a los nutrientes. Los suelos arenosos permiten la lixiviación o lavado de nutrientes más rápido que lo que hacen los suelos más pesados. Los suelos arcillosos, con su tamaño diminuto de partículas, realizan un mejor trabajo de retención de nutrientes. En muchos suelos minerales, la capacidad de intercambio de cationes (CIC) y la fertilidad en general, están directamente relacionadas con la cantidad de arcilla presente en el suelo. ¿CUAL SUELO ES EL MEJOR?

Bajo condiciones de lluvia natural, la textura del suelo es a menudo el principal factor en la adaptación de cultivos. Los suelos arenosos absorben más rápidamente el agua pero deben ser regados con mayor frecuencia y ellos están casi siempre secos. Por otra parte, los suelos pesados o arcillosos pueden sufrir problemas debido a su pobre drenaje o escurrimiento superficial. Bajo condiciones de secano, un suelo de textura media, conteniendo cantidades balanceadas de arena, limo y arcilla (suelos francos) es por lo general el más deseado. Bajo irrigación, los suelos de textura media y aún los arenosos son más aceptados que los arcillosos o pesados.

DETERMINACION DE LA TEXTURA DEL SUELO

El análisis granulométrico, también llamado análisis textural, consiste en determinar la distribución por tamaño de las partículas, los diversos minerales existentes en el suelo, permitiendo colocar al suelo en una clase textural, esto es clasificarlo como arenoso, arcilloso o limoso. El análisis textural se refiere únicamente a la proporción de fracciones de arcilla, limo y arcilla. Las fracciones mayores que la arena se refieren a pedregocidades. A pesar de que existe una subdivisión en la clase de las arenas, en la mayoría de laboratorios que ofrecen este servicio no se realiza la distribución de la arena en gruesa o fina, siendo todas las partículas mayores que 0,05 mm, y menores que 2 mm, y son referidas generalmente como arena. DISPERSION

En condiciones naturales, las partículas de suelo están arregladas de forma más o menos ordenada, dando origen a los agregados (que en forma común se los conoce como terrones), que en conjunto forman la estructura del suelo. Como en un análisis textural se presenta la proporción de minerales en los tamaños de arena, limo y arcilla, el primer paso para el análisis es el de romper o deshacer los agregados, a este proceso se lo conoce como dispersión.

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La agregación de las partículas de arcilla es posible debido a la neutralización de sus cargas negativas superficiales por las cargas positivas de algunos cationes, como H+, Ca+2 y Al+3. De esa forma, las partículas de arcilla pueden aproximarse formando flóculos, cuya expresión en la macroestructura son los agregados. La materia orgánica en el estado coloidal son macromoléculas, formadas durante la descomposición de los restos orgánicos (principalmente de polisacáridos), que sirven de agentes cementantes entre las partículas, razón por la cual los suelos con contenidos más elevados de materia orgánica presentan agregados más estables (resistentes a la degradación, por agentes físicos como las gotas de lluvia). A lo contrario de los cationes citados anteriormente, el sodio tiene un efecto desagregante o dispersante de las partículas. Eso ocurre debido al hecho de que los átomos de sodio están circundados por varias láminas de moléculas de agua (láminas de hidratación), no teniendo carga efectiva suficiente para neutralizar totalmente las cargas superficiales de las arcillas. Por permanecer con la misma carga negativa, ellas se repelen y los agregados no se forman o se deshacen. Por eso, los suelos ricos en sodio intercambiable presentan estructuras masivas sin agregados bien definidos. Para conseguir la dispersión de las partículas, se toma una cantidad conocida de suelo (50g), de la muestra y se la satura con sodio mediante una agitación vigorosa con una solución de Na(OH) 1M por algunos minutos (en un agitador de hélice, con una velocidad de 12.000 RPM). Luego de la agitación la suspensión se la deja en reposo para continuar con la decantación de las partículas dispersas. Las partículas mayores (arena) decantarán rápidamente, en cuanto a las arcillas, permanecerán por tiempo largo en suspensión si la dispersión fue bien realizada.

Dispersión por el Método de Bouyou-cos La densidad de suspensión obtenida después de la dispersión se modifica conforme a las partículas que estuvieren presentes en ella. Si se determinase su densidad inmediatamente después de la agitación, el valor sería influenciado por las partículas de arcilla, de limo y de arena en conjunto, pero si se permite que transcurra un tiempo apropiado de decantación antes de ser medida la densidad, se puede conseguir la influencia de cada fracción. Con base a este criterio se desarrolló en 1926, un método que hasta hoy es utilizado con pequeñas modificaciones, debido a su rapidez y facilidad de ejecución. El método utiliza un densímetro especialmente calibrado, llamado “Densímetro de Bouyoucos”. La primera lectura de la densidad se realiza a los 40 segundos de la decantación y corresponde a la influencia del limo y la arcilla en suspensión, debido a que el tiempo suficiente para completar la decantación de todas las partículas mayores a 0,05 mm, (arenas). La segunda lectura se la realiza después de 2 horas de decantación y corresponde a la densidad influenciada únicamente por la arcilla, debido a que en ese plazo todas las partículas de limo ya están decantadas. Cálculos adecuados transforman las lecturas de densidad en contenidos de limo y arcilla, siendo el contenido de arena calculado por diferencia.

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El Potencial Hidrógeno o pH del Suelo

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EL POTENCIAL HIDROGENO O pH DEL SUELO El crecimiento de las plantas puede verse afectado por el pH del suelo por varias formas. Condiciones adversas para el crecimiento ocurren a los dos extremos de la escala de pH. Algunos suelos pueden ser muy ácidos (bajo pH), para un óptimo desarrollo, mientras que otros pueden ser muy básicos (alto pH). El uso de enmiendas para corregir las condiciones extremas del pH del suelo es esencial para alcanzar la máxima producción. Químicamente hablando una substancia es ácida cuando entrega neutrones (H+) y es básica cuando gana neutrones. ¿POR QUE EL SUELO SE HACE ACIDO? Por pérdida de las bases en suelos de zonas lluviosas por efecto de disolución de las mismas las que se percolan y se pierden por lixiviación en proporciones considerables. Los sitios en la matriz del suelo que estaba siendo ocupados por las bases, son reemplazados por el ion hidrógeno el cual al pasar a la solución del suelo produce la reducción del pH. La remoción de las bases por parte de los cultivos, también es una causa de incrementar la concentración de los iones hidrógenos en la solución del suelo. La adición de iones hidrógeno al suelo por la aplicación de materia orgánica, la misma que en su proceso de descomposición pierde sus enlaces covalentes y el hidrógeno que se encontraba unido al oxígeno de los grupos carboxílicos (R-COOH) y fenólicos pasa a formar parte de la solución del suelo, bajando el pH del mismo. Los organismos del suelo en su proceso de respiración generan CO2, el mismo que al unirse con el agua del suelo da lugar a la generación de H+ el que reduce el pH de la solución. Organismos CO2 + HOH ---- H+ HCO3

Las raíces de las plantas también son generadoras de iones hidrógeno a la solución del suelo. A mayor número de cationes absorbidos hay más H+ en solución.

A mayor número de H+ que se absorben hay mayor deslizamiento de OH o HCO3. La adición de fertilizantes nitrogenados que contienen NH4, los mismos que en su proceso de nitrificación generan iones H+, por cada peso equivalente de NH4 se deslizan 2 pesos equivalentes de H+. NH4 + 1½ O2 Nitrosomonas NO2 + H2O + 2H+ Por cada 500 gramos de NH4 añadido al suelo, se requiere de 0,8 a 1,6 kg de CaCO3 para neutralizar la acidez. Otra fuente de hidrógeno, y de manera especial en los suelos tropicales, es la producida por la hidrólisis del aluminio, la misma que es muy importante en la acidez de estos suelos. Al + H2O -------------- Al (OH) + H+ Al(OH) + H2O ------- Al (OH)2 + H+ Al(OH)2 + H2O ----- Al (OH)3 + H+ A continuación y con el fin de aclarar al lector, se dan a conocer algunas definiciones que son necesarias para el buen entendimiento del pH o de la reacción del suelo. Acidez Activa

Se refiere a la concentración de los iones hidrógeno presentes en la solución del suelo. Cuando esta determinación se la hace en el laboratorio no se refiere propiamente a la solución del suelo, situación a ser discutida en párrafos siguientes, sino estrictamente a la acidez activa, pudiendo tener como sinónimos a Acidez Iónica o Acidez Actual. Tomé J.B., 1997 y Navarro, 2000 En la solución obtenida por los succionadores, la que es considerada como la solución del suelo, la cantidad de iones H+ presentes es muy pequeña y una baja cantidad de carbonato de calcio, 2 o 3 kg/ha, agregada a la misma, sería suficiente para neutralizar. Por eso, el pH tiene una importancia más cualitativa que cuantitativa. Tomé J.B., 1997 y Navarro, 2000

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El Potencial Hidrógeno o pH del Suelo

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Acidez Intercambiable

La acidez intercambiable ha sido considerada a la presencia de los iones hidrogeno (H+) y a los iones aluminio (Al+3) fijados o adsorbidos en forma intercambiable por las cargas negativas de los coloides inorgánicos y orgánicos del suelo y que pueden ser extraídos por medio de una sal en solución tal como la de KCl en una concentración 1M. En los suelos ecuatorianos se ha establecido que las cantidades de H+ en forma intercambiable, son tan pequeñas que la acidez de intercambio puede ser sinónimo de la concentración de Al+3, de tal manera que no se hace necesario realizar una determinación separada del ión aluminio por absorción atómica o cualquier otro método. Los suelos de la amazonía, por estar en una zona de alta pluviosidad, presentan concentraciones altas de aluminio e hidrógeno. La acidez intercambiable es nociva para la gran mayoría de plantas, existiendo un grupo que presenta cierta resistencia o adaptabilidad a los suelos con concentraciones altas de aluminio, Por su alto efecto fitotóxico, el aluminio debe ser sacado del sistema, siendo para esto necesario realizar prácticas de encalamiento al suelo. Acidez Potencial (H+Al)

Se refiere a la acidez de intercambio tomando en cuenta a los iones H+ no intercambiables, estos iones han sido retenidos por enlaces covalentes y al adicionar iones OH- al sistema, mediante un encalamiento, son neutralizados y pueden ser removidos en forma de agua. La determinación de la Acidez Potencial es hecha por el método del Acetato de Calcio a pH 7 o por el método indirecto del índice SMP. Se utiliza para el cálculo de la CIC Total y por lo tanto en el cálculo de la saturación de bases (%SB) y para la recomendación de encalamiento. Tomé, 1997 y Navarro, 2000 Para un buen entendimiento, se hace necesario hacer algunas aclaraciones de los términos utilizados en este capítulo y es así como no es correcta la denominación, comúnmente utilizada, de pH del suelo, debido a que este término se aplica a la concentración de iones H+ en soluciones.

También no es correcto decir pH de la solución del suelo, debido a que técnicamente el extracto del suelo en el cual se mide la acidez activa, en el laboratorio, es diferente a la solución del suelo, la cual es equivalente a la solución extraída por medio de los succionadores o lisímetros colocados en el campo conjuntamente con un juego de tensiómetros con la finalidad de saber a que grado de tensión se encuentra retenida el agua en los poros del suelo, ya que si la tensión es baja, suelo saturado, el grado de dilución es más alto que si el suelo está con tensiones más altas, suelo seco, o cerca de la capacidad de campo, lo cual traerá diferencias notables en la lectura del pH. La denominación técnicamente correcta sería pH de un extracto acuoso del suelo. Pero como se ha generalizado tanto el término de pH del suelo, en este libro para no causar ningún tipo de confusión, se continuará utilizándole así. El pH es la medida relativa del número de iones hidrógeno (H+) e iones hidróxilos (OH-), presentes en solución. Cuando estos dos iones están presentes en igual número, la solución es neutra (pH 7). Si existen más iones H+, el pH es menor que 7 (ácido) y si hay más iones OH-, el pH es mayor que 7 (básico o alcalino). La escala del pH tiene un rango de 0 a 14. Cada cambio en una unidad de pH representa un incremento o decrecimiento de 10 veces la concentración de iones H+ o iones OH-. Por lo tanto, un cambio relativamente pequeño en el pH, representa un considerable cambio en la acidez o alcalinidad de una solución. Por ejemplo, existen 10 veces más iones H+ en solución a pH 6 que a pH 7. En otras palabras, la acidez es 10 veces mayor. Una solución con pH 5 tendrá 100 veces más iones H+ en solución que pH 7, mientras que una solución con pH 4, tendrá 1.000 veces más H+ en solución que a pH 7. Para un buen manejo de las cifras, que expresadas como concentraciones de H+, son muy grandes, se ha adaptado los valores al sistema logarítmico y es por eso que al pH se lo define como el logaritmo de la inversa de la concentración de H+ en la solución de un extracto acuoso de suelo.

pH = logH+1pH = logH+1

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El Potencial Hidrógeno o pH del Suelo

La significancia práctica de esta expresión logarítmica es que a cada unidad de cambio en pH corresponde un incremento de 10 veces en acidez o basicidad.

pH del Suelo Acidez/Basicidad

comparada con pH 9,0 BASICIDAD 100 8,0 10 7,0 NEUTRAL 6,0 10 5,0 ACIDEZ 100 4,0 1.000

Una solución neutra tiene una concentración de 0,0000001 M de H+ y de OH-. La constante de equilibrio para la ionización del agua es:

(H+) (OH-) = 10-14 En forma logarítmica se puede expresar:

- log (H+) + - log (OH-) = 14 Se usa el símbolo pH para -log (H+) y pOH para -log (OH-), por lo que se tiene:

pH + pOH = 14 a 25°°°°C Por esto el pH es el logaritmo negativo de la actividad de los iones H en el suelo. Cuando pH = 7, pOH = 7 (solución neutra). En soluciones muy diluidas, la actividad y la concentración de los iones es muy similar. Se puede calcular el pH a partir de la concentración de iones H+ y viceversa. Para una solución 0,001 N de HCl: Se pconcenlogarit

Ejemplo: El pH = 3,2. ¿Cuál es la concentración de iones H+ en solución? - log (H+) = 3,2 Ahora un cálculo en la otra dirección: Ejemplo: Concentración de (H+) = 0,0033. ¿Cuál es el pH?

pH = - log 0,0033 pH = log 330 = 2,48 Como ya se indicó anteriormente, el pH del suelo es más complejo que el pH de la solución. Las partículas del suelo contienen cargas electrostáticas negativas en la superficie, debido a su composición química. Las partículas con cargas positivas (cationes), tal es el caso del ión H+, son atraídos y retenidos en la superficie del suelo por atracción electrostática. Estos iones son intercambiables, significando que ellos son reemplazados por otros cationes. Cuando se aplica cal (CaCO3) a un suelo ácido, los iones calcio (Ca++) reemplazan a los iones H+ de los sitios de intercambio. Los iones de H+ son neutralizados por la reacción química con el carbonato de calcio y el pH del suelo se incrementa hasta la neutralidad (pH7). Muy pequeñas cantidades de cal serán necesarias para incrementar el pH si solamente el ion H+ en solución fuese el que

log =H+1

3,2log =H+1log =H+1

=H+1

3,2

Antilog 3,2 = 1.585=H+1

Antilog 3,2 = 1.585=H+1

(H+) =1.585

1= 0,00063(H+) =

1.5851

= 0,00063

pH =0,0033

1logpH =0,0033

1log

29

uede convertir valores de pH a traciones de iones H, usando

mos.

contribla capdel suamortigque lacualqurequierenmiena una u

-log 0,001pH =0,001

1= log

log 1.000= 3=

-log 0,001pH =0,001

1= log

log 1.000= 3=

uye a la acidez del suelo. Pero debido a acidad de intercambio catiónico (CIC) elo, él tiene una apreciable capacidad uadora o “buffer” que no es otra cosa resistencia al cambio del pH en

ier dirección. Por esta razón se en considerables cantidades de das del suelo para poder cambiar el pH otra dirección.

Page 31: Libro Suelos

El Potencial Hidrógeno o pH del Suelo

30

INTERPRETACION

El pH es un índice que indica el grado de acidez o alcalinidad de un extracto acuoso del suelo. Se trata de un índice, es decir es un indicativo de las condiciones generales de fertilidad del suelo. En una comparación muy práctica, el pH es para el suelo como la fiebre es para el cuerpo humano, es decir la fiebre indica la existencia de una enfermedad o dolencia más ella en sí no es una enfermedad. Esto significa que un pH bajo o un pH alto en el suelo ocasionaría deficiencias o excesos nutricionales de varios elementos, lo cual sería considerado como la enfermedad. Tomé, 1997 y Navarro, 2000 Una solución nutritiva hidropónica, puede tener un pH de 4 o de 8,5 y las plantas bien pueden seguir absorbiendo los nutrientes si estos son mantenidos en solución mediante artificios químicos. Pero en el suelo pH’s menores de 4,5 o arriba de 7,5 ya restringen bastante el crecimiento, debido a que estos valores indican la existencia de varias condiciones desfavorables en las plantas como deficiencias de Ca y Mg, altos contenidos de aluminio, alta fijación de fósforo a pH bajo y deficiencia de micronutrientes o un exceso de sales a pH alto. Estas observaciones son muy oportunas debido a que muchos productores y técnicos ponen demasiada atención a los valores de pH en forma aislada, estando otros índices de fertilidad con valores óptimos o ideales. En algunos casos, por ejemplo, un encalamiento o aplicación de azufre al terreno antes de tomar la muestra puede inducir al incremento o reducción de las lecturas de pH, lo que no significa que el suelo esté con exceso de acidez o alcalinidad, pudiéndose percibir que esto ocurre o no si los demás parámetros del análisis están adecuados. Tomé, 1997 pH MEDIDO EN AGUA y pH MEDIDO EN CaCl2 0,01 M

Para tener una idea general de las condiciones de fertilidad del terreno, la determinación del pH en una solución acuosa o en una solución de CaCl2, actúa como índice que tiene un mismo significado Las dos formas de determinación no son complementarios ni opuestas entre sí.

No hay necesidad en un laboratorio de realizar las dos determinaciones ni presentar los dos resultados en sus informes. En todo caso el pH determinado en CaCl2, puede presentar las siguientes ventajas para el laboratorio. Tomé, 1997 a) La decantación después de la agitación

es más rápida debido al efecto floculante o dispersante del calcio, obteniéndose una ganancia en tiempo.

b) Reduce o quita la variación estacional (en la época más seca, un mismo suelo puede presentar pH en agua más alto que la época lluviosa).

c) Reduce el efecto de las aplicaciones de fertilizantes fuertemente salinos en las lecturas del pH (por efecto de interferencia de las sales con el electrodo de vidrio calomelano, en el caso de no usar un electrodo combinado).

d) Reduce las alteraciones debido a la dilución. Eso facilita el trabajo en el laboratorio, debido a que no es necesario medir el volumen de solución con alta precisión.

e) Se obtiene una mejor correlación entre el pH y el % SB. Cuanto más alto el pH mayor es la saturación de bases del suelo, debido a una menor variabilidad de las lecturas del pH en CaCl2. Tomé, 1997

Debido a una mayor precisión de las lecturas del pH en CaCl2, este se torna en un índice más confiable que el pH en agua. Esto es muy bueno tanto para quien va a interpretarlo y utilizar los resultados de los análisis, cuanto para el responsable técnico del laboratorio, debido a que él puede percibir probables errores analíticos cuando se ha perdido la relación entre el pH con otras características, como contenido de calcio y magnesio, saturación de bases, presencia de Al, etc. Tomé, 1997 DIFERENCIA ENTRE EL pH EN AGUA y EL pH EN CaCl2 0,01 M

Normalmente, para una misma muestra, el pH en agua es mayor que el pH en CaCl2, más esta diferencia no tiene un valor fijo (se consideran variaciones de 0,6 unidades). En suelos muy ácidos, la diferencia puede llegar a 1,0 unidad, en suelos próximos a la neutralidad los dos valores pueden ser iguales.

Page 32: Libro Suelos

El Potencial Hidrógeno o pH del Suelo

31

Además, no es importante conocer la diferencia entre esas lecturas, debido a que ambas tienen la misma finalidad. En los suelos con carga variable que presentan un ∆pH (delta pH) positivo (que tiene predominancia de cargas positivas) el pH en CaCl2 es más elevado que el pH en agua, condición muy común en suelos derivados de ceniza volcánica de la serranía ecuatoriana, de manera especial los suelos ácidos del páramo. Tomé, 1997 QUE SE PUEDE CONCLUIR A PARTIR DEL INDICE DE pH

Para el caso de los levantamientos de suelos, es muy frecuente utilizar la diferencia entre el pH en agua y el pH en KCl 1M, conociéndose esta diferencia como ∆pH (delta pH), para estimar la carga líquida del suelo. Si el valor de ∆pH es negativo (pHKCl < pHH20), el suelo tiene predominancia de cargas negativas, por lo que tiene mayor poder de fijar cationes que aniones. En caso contrario un valor de ∆pH positivo (pHKCl > pHH20), indica un suelo con predominancia de cargas positivas, capaz de fijar más aniones que cationes. Tomé, 1997

∆∆∆∆pH = pHKCl - pHH20 QUE SE PUEDE INFERIR DE LOS DATOS DEL pH

En el caso de conocer los datos del pH del suelo, varias previsiones se pueden tomar dada la importancia que tiene esta determinación. Según los valores encontrados del pH del suelo, las condiciones favorables o desfavorables se advierten el momento que el pH está hacia arriba o hacia abajo del valor neutro 7, pero se tornan realmente críticas en los valores menores de 4,5 de pH en CaCl2, ó menores de 5,5 en agua, o pH’s en agua y en CaCl2 mayores o iguales a 7.

SUELOS CON pH MUY ACIDO

En pH muy ácido pueden ocurrir las siguientes situaciones: 1. Deficiencia de fósforo por proceso de

fijación, en este caso el ión fosfato (H2PO4), se combina con hierro o con aluminio, formando compuestos de baja solubilidad y por lo tanto no disponibles para la planta, o los fosfatos están en forma de precipitados

2. Los contenidos de las bases se reducen de manera considerable.

3. Pero por otra parte la disponibilidad de microelementos, hierro, cobre, cinc, boro y manganeso son muy buenas, con excepción del molibdeno, cuya disponibilidad disminuye con la reducción del pH.

4. A un pH menor a 5,5 la presencia de aluminio se eleva y se vuelve fitotóxico.

5. Toxicidad de hierro y manganeso, debido a que su disponibilidad se incrementa tanto que los niveles se vuelven fitotóxicos.

6. Baja Capacidad de Intercambio Catiónico efectiva y alta Capacidad de Intercambio Aniónico, por lo que ocurre alta lixiviación o lavado de cationes.

7. Baja saturación de bases pero alta saturación de aluminio.

8. Acumulación de materia orgánica debido a la disminución de la descomposición de la misma por falta de actividad microbiana en condiciones de extrema acidez, con altos contenidos de Al+3.

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1. A pH menores a 5,5 en agua y 5,0 en

CaCl2, la presencia de Al+++ intercambiable es inevitable. Estos valores pueden ser más elevados en suelos con altos contenidos de arcilla, como en los de la Provincia del Azuay o El Oro en Ecuador, y más bajos en suelos arenosos como los encontrados en los valles interandinos o en los Entisoles de la costa ecuatoriana.

2. El grado de correlación existente entre el

pH y la CIC Total es muy bajo, ya que se pueden encontrar suelos ácidos con alta CIC Total, dependiendo, principalmente del contenido de materias orgánicas.

Page 33: Libro Suelos

El Potencial Hidrógeno o pH del Suelo

Para el caso de la CIC Efectiva, se encuentra que la CICE es más alta con pH’s altos, disminuyendo conforme el suelo se vuelve más ácido por la pérdida de las bases.

3.

4.

SUELOS CON pH ALCALINO

En pH alcalino pueden ocurrir las siguientes situaciones: 1. Deficiencia de fósforo debido a la

formación de compuestos insolubles,

32

Al correlacionar el pH con la Conductividad Eléctrica, no se muestra ningún grado de correlación, significando con esto que se puede encontrar altas conductividades a bajos pH’s, o viceversa.

Pero sí existe una relación directa entre el pH del suelo y la saturación de bases, y dentro de las bases con el Calcio. Cuando mayor es el pH más alto será el %SB y el Calcio.

combinados con calcio. 2. Altos contenidos de Calcio, Magnesio y

Potasio. 3. Alta saturación de bases (%SB) con

valores próximos a 90 o 100%. 4. Ausencia de aluminio intercambiable. 5. Alta CIC Efectiva, a menos que se trate

de un suelo arenoso, el cual puede tener un pH elevado y una baja CIC Total y por lo tanto, será bajo también la CIC Efectiva.

6. Puede ser un suelo salino o sódico, si es el sodio el que está presente, se trata de un suelo de pobre estructura, bajo crecimiento radicular y de baja retención de agua.

7. Pérdida de Nitrógeno por volatilización, debido a procesos de hidrólisis, en la transformación de NH+

4 en NH3 que por ser un gas se volatiliza.

8. Baja disponibilidad de los microelementos, con excepción del molibdeno. Tomé, 1997

VARIACIONES DEL pH CON LA PROFUNDIDAD

En condiciones naturales, el pH aumenta a medida que se profundiza en el suelo. Esta norma es muy estable, en suelos ácidos se puede esperar que el valor del pH aumente en los horizontes inferiores, debido fundamentalmente al lavado de bases de los horizontes superiores, situación muy común en los suelos de la amazonía ecuatoriana. EFECTO DEL pH EN EL CRECIMIENTO DE LA PLANTA

Un pobre crecimiento de las plantas, ya sea en suelos ácidos como alcalinos, tiene un sinnúmero de razones, como. La solubilidad de los elementos nutritivos está íntimamente relacionada con el pH. Algunos nutrientes son altamente insolubles a valores de pH altos, mientras que otros son menos disponibles a valores de pH bajo.

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El Potencial Hidrógeno o pH del Suelo

33

La disponibilidad máxima para la mayoría de nutrientes ocurre en el rango de pH de 6,5 a 7,5.

Modificado de California Fertilizer Association, 1990 Del gráfico anterior, se desprenden algunas interpretaciones en relación a la disponibilidad de los nutrientes. La solubilidad de las diferentes formas de nitrógeno sean estas sales amoniacales o nítricas, es elevada en casi todo el intervalo de pH que presenta un suelo. Para el caso del fósforo es interesante advertir que bajo un pH 6,5 su disponibilidad disminuye notoriamente, debido a que los elementos Fe y Al incrementan su solubilidad y forman compuestos de fósforo que son insolubles que pueden ser fijados por los coloides del suelo o pueden también ser precipitados a medida que el pH desciende a menos de 5,5. Por otra parte si el pH se incrementa y sobrepasa el valor de 7,5 es el calcio el que provoca su precipitación. Si el pH asciende a 8,5 la solubilidad del fósforo se incrementa debido a la presencia de sales de sodio que se encuentran en exceso. En todo caso la máxima asimilación del fósforo se presenta en el rango de 6,5 a 7. Cuando se observa la disponibilidad del potasio, es importante observar que el azufre sigue el mismo patrón de comportamiento, esto es se encuentran disponibles en un amplio rango del pH, al igual que el nitrógeno. Para el caso del azufre su disponibilidad a pH muy ácido disminuye, debido a que se pierde fácilmente por lixiviación. El calcio y el magnesio por el hecho de ser elementos alcalino térreos, su disponibilidad es mayor en el rango de pH alto. Su asimilación disminuye a medida que el pH desciende, debido a las pérdidas por lixiviación.

Para los microelementos cobre, hierro, cinc, cobalto y manganeso, su disponibilidad se ve muy restringida a pH’s altos por la tendencia a insolubilizarse bajo la forma de hidróxidos. El boro es un elemento que presenta mayor solubilidad en un rango de pH entre 5 y 7, reduciéndose entre 8 y 8,5 para ampliar su disponibilidad en pH's mayores debido a que forma boratos de sodio. El único de los microelementos que es más soluble en un rango de pH alcalino, es el molibdeno ya que a pH ácido precipita muy fácilmente. En todo caso la mayor disponibilidad de la mayoría de los elementos nutritivos, esta en un rango de pH entre 6 y 7. Un pobre crecimiento de las plantas, puede ser el resultado de efecto directo del pH sobre las células radiculares, causando una reducción en la permeabilidad y reduciendo la absorción de agua y nutrientes. El citoplasma de las células consiste fundamentalmente de proteínas y las moléculas de proteínas pueden ser alteradas grandemente en la presencia de iones de H+ o de OH-. Una alteración o desorganización de la configuración molecular de las proteínas en el interior de las células radiculares puede fácilmente interferir con la absorción, tanto de agua como de nutrientes. La mayoría de las plantas crecen adecuadamente en el rango de pH de 5,5 a 8,0. Sin embargo, cada especie y muchas veces cada variedad, tiene un pH específico para crecer mejor. Este crecimiento óptimo está relacionado con el desarrollo radicular y la absorción de nutrientes y de agua. ENMIENDAS PARA CORREGIR EL pH DEL SUELO

En el Ecuador, y de manera especial en la serranía, se pueden distinguir claramente los tipos de suelos en función del tipo de material parental que ha dado su origen. Es así como suelos de las provincias de Cotopaxi y Tungurahua que se originan de cenizas básicas y que presentan además bajas precipitaciones durante el año, han dado como resultado suelos que tienen reacción alcalina y en algunas áreas inclusive se han producido acumulaciones de sodio en varios grados. En suelos con sodio alto (suelos sódicos), pueden encontrarse valores de pH que excedan 8,5. Los suelos con pH alto necesitan de la aplicación de enmiendas.

pH

5.0

8.0

6.5 Mo

N K S

Fe Mn Zn B Cu

Ca

Mg

H2PO4

HPO4

P

Muy Acido

Rango Adecuado

Muy Alcalino

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El Potencial Hidrógeno o pH del Suelo

34

El azufre elemental es la enmienda más ampliamente utilizada para reducir el pH del suelo. Cuando el azufre es añadido al suelo, microorganismos como el Thiobacillus oxidans convierte el azufre en ácido sulfúrico (H2SO4). Esta reacción de oxidación produce energía, la cual es utilizada por los organismos. El ácido sulfúrico producido en la reacción se ioniza y produce iones H+, los cuales causan una reducción en el pH. La reacción que tiene lugar se expresa en las siguientes ecuaciones químicas: 1. 2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 Azufre + Oxígeno + Agua Acido Sulfúrico 2. H2SO4 2H+ + SO-

4 Acido sulfúrico iones hidrógeno + iones sulfato Algunos productores acostumbran añadir ácido sulfúrico directamente en el suelo para reducir el pH. Además de lo peligroso que es manejar este tipo de productos, se corre el riesgo de causar daño a la microflora y microfauna benéfica del suelo, razón por la cual no es una práctica bien recomendada.

Existen otros productos que pueden ser utilizados como enmiendas, tal es el caso del sulfato de hierro y aluminio, los mismos que se hidrolizan en el suelo (reaccionan con el agua) para producir un exceso de iones H+.

Requerimiento de Azufre (kg/ha) para bajar el pH a 6,5

pH del Suelo

Suelos

Livianos

Suelos

Medianos y Pesados 7,5 400 - 600 800 – 1.000 8,0 1.000 – 1.500 1.500 – 2.000 8,5 1.500 – 2.000 Más de 2.000

Fuente: Richards, 1954 El sulfato de calcio, conocido como yeso, no cambia el pH del suelo. El azufre en el yeso está ya completamente oxidado y el sulfato de calcio es una sal neutra. Por lo tanto, al no existir el proceso de hidrólisis no se produce un exceso de iones H+. Muchos suelos son muy ácidos para un crecimiento óptimo de las plantas. Los suelos ácidos son el resultado de un material parental con estas características, o pueden ser el resultado de un excesivo lavado de las bases por la presencia de altas pluviosidades, o pueden ser el resultado del uso continuo de fertilizantes formadores de ácidos. En el proceso de nitrificación del amonio (NH+

4) del que se trata en detalle en el capítulo del nitrógeno, por cada molécula de NH4 que se nitrifica, se producen 2 moléculas de H+, según la siguiente reacción:

2NH+

4 + 3O2 Nitrosomonas 2NO2 + 2H2O + 4H+ 2NO2 + O2 Nitrobacteria 2NO3 + H2O Amonio + oxígeno Nitritos agua Hidrógenos Nitritos + oxígeno nitrato agua La acumulación de los iones H+ causa el decrecimiento del pH del suelo. El exceso de acidez puede ser corregido mediante la aplicación de Carbonato de calcio (conocido como cal agrícola) al suelo.

La hidrólisis de la cal (CaCO3) en suelos ácidos produce un exceso de iones OH-, el cual incrementa el pH del suelo.

Page 36: Libro Suelos

El Potencial Hidrógeno o pH del Suelo

35

Una reacción simplificada puede ser descrita de la siguiente manera:

CaCO3 + H2O Ca+ + HCO3 + OH- HCO3 + H2O H2CO3 + OH-

H2CO3 CO2 + H2O Carbonato de Ca + agua iones de Ca + iones hidroxilos + anhídrido carbónico + agua Otros materiales que pueden ser usados para incrementar el pH son: Cal dolomítica (CaCO3.MgCO3), realiza un excelente trabajo a más de proveer de magnesio donde este elemento es deficitario. Oxido de calcio (CaO) e hidróxido de calcio [Ca(OH)2], pueden ser usados como materiales para incrementar el pH, pero debido a su condición de ser quemantes, se debe manejar con mucho cuidado y bajo supervisión técnica, la reacción es más rápida que con el carbonato de calcio. Cantidades aproximadas de Cal requerida

para incrementar el pH a 6,5 kg/ha

pH del Suelo

Suelos Livianos

Suelos Medianos a Pesados

5.5 1.000 – 2.500 3.000 – 5.000 4.5 3.000 – 4.000 6.000 – 8.000 3.5 4.000 – 5.000 9.000 – 12.000

Fuente: Richards, 1954 La cantidad a ser aplicada está en directa relación a la capacidad tampón o amortiguadora del suelo, debido fundamentalmente al contenido de materia orgánica y al tipo de material arcilloso. Se entiende por capacidad amortiguadora o tampón a la resistencia que presenta el suelo a modificar su pH cuando se le añade ácidos o bases. Esta propiedad es de mucha importancia ya que evita tener cambios muy radicales en el suelo, los mismos que podrían alterar la vida de las plantas y de los microorganismos y la disponibilidad de los nutrientes.

EL pH Y SU EFECTO SOBRE LOS PESTICIDAS APLICADOS AL SUELO O AL FOLLAJE Por mucho tiempo, se ha venido advirtiendo una falta de eficiencia de muchos agroquímicos el momento de aplicarlos en el campo, las razones no estuvieron muy claras, hasta que se consideró el pH de la solución en la que estos productos se encontraban disueltos. En primera instancia se pensó que todas las soluciones debían ser llevadas a un pH neutro y se utilizaron productos neutralizantes para producir un alargamiento de la vida media del pesticida. Pero se encontró que estos productos no alargaban el período de reingreso ni la actividad residual del plaguicida. Así mismo se encontró que no todos los plaguicidas deben ser sometidos a neutralización, por ejemplo productos con bases metálicas (estaño, cobre), se pueden solubilizar y provocar efectos fitotóxicos. La generalidad de la pérdida de efectividad de un plaguicida se debe a un proceso de hidrólisis, debido a un alto pH del agua de la solución. Las investigaciones realizadas con varios plaguicidas, han determinado que la hidrólisis afecta más a los insecticidas y de manera especial a los organofosforados, carbamatos y piretroides. Al momento se conoce que casi todos los plaguicidas, sean estos insecticidas, fungicidas, herbicidas y algunos reguladores de crecimiento son afectados por el proceso de hidrólisis.

Page 37: Libro Suelos

El Potencial Hidrógeno o pH del Suelo

36

Durante el proceso de hidrólisis se produce una metabolización del ingrediente activo llegando a la formación de metabolitos que muchas veces nada tienen que ver con la molécula original, siendo estos unas veces más tóxicos o a su vez muy inofensivos que el ingrediente activo principal. Esto hace que el producto no actúe o se tenga que incrementar la dosis para lograr el objetivo final. Muchos fabricantes, no proporcionan información sobre la velocidad con que sus productos se descomponen. Esta información se expresa como “vida media” del producto, o sea el período en el cual la acción original del producto se reduce a un 50%.

A continuación se presenta un listado de agroquímicos con el pH del agua al cual se debe trabajar para evitar su pérdida y lograr su máxima eficiencia. Esta lista corresponde a una revisión de literatura realizada por Agrobiolab y por su propia investigación.

NOMBRE TECNICO COMENTARIOS VIDA MEDIA ABAMECTINA pH ideal 5 ALACHLOR Se descompone en soluciones alcalinas

ALLETTHRIN Incompatible con álcalis

AMITRAZ pH ideal 5 ANILAZINE Se descompone en soluciones alcalinas

ARAMITE Se descompone en soluciones alcalinas

AZULAM No hay efecto ATRAZINE Se descompone lentamente en soluciones alcalinas

AZINPHOSMETHYL pH 9 = 12 horas pH 5, 17 días

BACILLUS TURING pH 5, ideal. Se descompone en soluciones alcalinas BENDIOCARB pH 7, 4 días

BENFLURALIN No hay efecto BENOMYL pH 7 = 12 min. pH = 5 horas, pH 5 = 30 horas

BETA CIFLUTRIN pH 4 = 36 d, pH 7 = 17 d, pH 9 = 7 d

BENZOMATE Se descompone en soluciones alcalinas. BUTOCARBOXIN Estable en pH de 7

BITERTANOL pH 4, 7 y 9 = 1 A (año)

PATAFOL Se descompone en soluciones alcalinas CAPTAN pH 10 = 12 min., pH 4 = 4 horas

CARBOFURAN pH 9 = 72 horas, pH 6 = 200 días, pH 4 = 1 A pH 7 = 121 d, pH 9 = 31 horas

CARBOFURAN GR. No aplicar si se aplicó cal al suelo. CHLORBENZILATE Se descompone en soluciones alcalinas.

CHLORPIRIFOS Estable en soluciones neutras.

CHOLOTALONIL pH 7 = 12 min., pH 6 = 6 a 8 horas

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El Potencial Hidrógeno o pH del Suelo

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CHLORSULFURON No reducir pH.

CAUMAPHOS Se descompone en soluciones alcalinas. CYPERMETRIN pH 8 = 35 horas, más estable en soluciones ácidas.

B-TETRAMETRIN Se descompone en soluciones alcalinas.

DEMETON METHYL pH 6 = 7 horas DIAZINON pH 8 = 13,6 días, pH 7 = 18.5 días más, estable neutral.

DICAMBA Estable en pH 5 a 6

DICHLONE Estable en pH 5 a 6 DICHLORVOS H 7 = 8 horas

DICOFOL Estable a pH de 5,5 a 6 DICROTOPHOS H 9 = 50 días, pH 6 100 días más estable en soluciones ácidas.

DIMETHAN Se descompone en soluciones alcalinas.

DIMETHOAT pH 9 = 48 min., pH 6 = 12 horas, pH 4 = 21 días DISULFOTON pH 9 = 7.2 horas, pH 5 = 60 horas

DIURON Estable en pH neutral pH 4 = 5 A, pH 7 = 6 A y pH 9 = > 1 A

DICLOFLUANID (EUPAREN) pH 4 = 15 d, pH 7 = 18 horas, pH 9 = 10 min. DODINE Incompatible con clorobenzilate.

ENDOSULFAN Bastante estable.

ENDRIN Se descompone en soluciones alcalinas. EPN pH 10, 8 a 10 horas, pH 6 más de un año

FASTAC Se descompone en soluciones alcalinas.

FENAMINOSULF Se descompone en soluciones alcalinas.

FENAMIPHOS Se descompone en soluciones alcalinas pH óptimo 5 suelo, pH 4 = 1 A, pH 7 = 8 A, pH 9 = 3 A

FENITROTHION pH 4 = 1 A, pH 7 = 8 A, pH 9 = 3 A

FENSULFOTON pH 4 = 1 A, pH 7 = 8 A, pH 9 = 3 A FENTION pH 4 = 1 A, pH 7 = 8 A, pH 9 = 3 A

FLUAZIFOPBUTYL pH 4 = 1 A, pH 7 = 8 A, pH 9 = 3 A

FORMOTHION Se descompone en soluciones alcalinas. GIBERELLINAS Se descompone en soluciones alcalinas.

GLYPHOSATE Efectivo en pH 3,5 IPRODIONE pH 7 óptimo.

ISOFENFOS Se descompone en soluciones alcalinas.

ISOLAN Se descompone en soluciones alcalinas. LINDANE Se descompone en soluciones alcalinas.

MALATHION pH 8 = 6 días, pH 6 = 55 días, pH 4 = 350 días

METAMIDOPHOS Se descompone en soluciones alcalinas. VIDA MEDIA pH 4 = 1.8 A, pH 7 = 120 h, pH 9 = 70 horas

Page 39: Libro Suelos

El Potencial Hidrógeno o pH del Suelo

38

METHIOCARB Estable en pH neutro.

METHOMYL Estable a pH 6 únicamente. METRIBUZIN No afecta el pH

MONOCROTOPHOS Se descompone en soluciones alcalinas.

NALED Estable en pH 7 OXAMYL Estable en pH de 4,7

OXYFLUORPHEN Estable en pH neutro

OXITHIOQUINOX Estable bajo pH 7 PARAQUAT Se descompone en soluciones alcalinas.

PARATHION pH 10 = 29 horas, pH 5 = 670 días PERMETRIN Estable en pH 5 a 6

PHOSPHOMIDON pH 10 = 30 horas, pH 4 = 72 días

PROPHENOPHOS Se descompone en soluciones alcalinas. PROPICONAZOL (TILT) pH 5 vida media del producto.

PROPARGITE pH 5 vida media del producto.

PROPOXUR pH 5 vida media del producto. PROPANIL pH 4 = > 1 A, pH 7 = > 1 A, pH 9 = > 1 A

SIMAZINE pH 5 vida media del producto 1 A

TERBUPHOS Se descompone en soluciones y suelo alcalinos. TEBUCONAZOLE FOLICUR pH 4 > 1 A, pH 7 = > 1 A, pH 9 = > 1 A

TETRAMETRIN pH 4 > 1 A, pH 7 = > 1 A, pH 9 = > 1 A

TRIADIMEFON Estable en pH 4 a 5 (BAYLETON) pH 4 = > 1 A, pH 7 = > 1 A, pH 9 = > 1 A

TRIAZOPHOS Se descompone en soluciones alcalinas.

TRICHOLORFON pH 8 = 63 min., pH 6 = 3.7 días, pH 4 = 510 días, pH 7 = 46 horas, pH 9 = < 30 min.

TRIFORINE Estable en pH de 10 a 11

Page 40: Libro Suelos

Capacidad de Intercambio Catiónico

39

CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO (CIC) Para un mejor entendimiento de la CIC, en los suelos y de como se relaciona con la fertilidad de los mismos, se requiere del conocimiento de algunos términos tales como: Iones son partículas de materia (átomos), los cuales poseen ya sean cargas eléctricas negativas o positivas. Los iones que poseen cargas positivas se los denomina cationes, mientras que aquellos que tienen cargas negativas se denominan aniones. Las partículas que tienen cargas opuestas se atraen entre ellas, mientras que partículas con la misma carga se repelen. Debido a la química de las partículas de suelo, especialmente de las arcillas y de la materia orgánica, sitios de cargas negativas se desarrollan sobre sus superficies. La capacidad de intercambio catiónico se refiere a la habilidad que tiene el suelo de atraer y retener cationes sobre su superficie e intercambiarlos con otros en el medio ambiente circundante. Los cationes retenidos en la superficie se denominan iones adsorbidos. Mientras más grande es la CIC, más grande es la capacidad de retención de cationes y debido a que la mayoría de los elementos esenciales para el crecimiento de las plantas son cationes, los suelos con altos valores de CIC, sirven como un buen reservorio para estos nutrientes. ¿QUE DETERMINA LA CIC DE LOS SUELOS?

La capacidad de intercambio catiónico se refiere a la clase y cantidad de mineral y de materia orgánica que forman parte de las partículas del suelo, a los cuales se les denomina coloides. Como se ha visto ya, la porción mineral del suelo está compuesta por partículas de muchos tamaños. La CIC de la arena y del limo es casi insignificante, mientras que en los suelos que contienen apreciables cantidades de arcilla pueden tener valores relativamente grandes de CIC. Los diferentes tipos de arcillas presentan amplias diferencias en su CIC. Las arcillas típicas de áreas tropicales con altas pluviosidades y temperaturas, tienen CIC mucho más bajos que las arcillas de áreas más frías y áridas.

Básicamente, hay dos tipos de arcillas que pueden estar presentes en los suelos. Una de ellas representada por la caolinita, tiene una CIC pequeña de aproximadamente 5 - 10 meq/100g, de arcilla (mmolc/dm3). La CIC es debido fundamentalmente a los sitios expuestos por el rompimiento de bordes de cristal de arcilla y está mas supeditada a los cambios de pH, conociéndose a éstas como cargas dependientes del pH o de carga variable. El otro tipo de arcilla, representada por la montmorillonita, tiene una CIC mucho más grande, tal vez de 100 - 150 meq/100 g, de arcilla (mmolc/dm3). La CIC de este tipo de arcillas es debido a la sustitución isomórfica, en la cual los iones de tamaño similar pero de diferente magnitud de carga han sido sustituidos uno por otro cuando los cristales de arcilla se han formado. Esto da como resultado un desbalance de cargas negativas sobre la superficie de los cristales de arcilla, así como también en los sitios a lo largo de los bordes rotos. En este tipo de arcilla se habla de que posee cargas permanentes y no son dependientes del pH. Un suelo franco arcilloso, con un contenido de 30% de arcilla puede tener una CIC de solamente 2 a 3 meq/100 g (mmolc/dm3), si la arcilla predominante es la caolinita. Por otra parte, un suelo franco arcilloso conteniendo el 30% de arcilla montmorillonita podría tener una CIC de 30 - 40 meq/100 g (mmolc/dm3). La materia orgánica también contribuye grandemente en la CIC del suelo. La materia orgánica en alto estado de descomposición (humus) puede tener una CIC de 150 - 300 meq/100 g (mmolc/dm3). RELACION ENTRE LA CIC Y LA FERTILIDAD DEL SUELO

Los iones fijados o adsorbidos en la superficie del suelo son fácilmente disponibles para el crecimiento de las plantas. Ellos pueden ser intercambiados con la solución del suelo, donde la absorción por las plantas ocurre en forma inmediata, pudiendo también tomar directamente de la superficie por intercambio iónico con las raíces de las plantas, pero a un grado bastante limitado.

Page 41: Libro Suelos

Capacidad de Intercambio Catiónico

40

En cualquiera de los casos, el suelo sirve como un reservorio de nutrientes para ser utilizados durante el crecimiento del cultivo. Los iones adsorbidos o fijados por las superficies del suelo no están sujetos a pérdidas por lavado o lixiviación como suceden con aquellos que no están adsorbidos. Por esta razón el nitrógeno amoniacal (NH+

4), un catión, no es fácilmente lavado o lixiviado del suelo, mientras que el nitrógeno nítrico (NO-

3), un anión, puede ser lixiviado con el agua de percolación. Debido a esta habilidad del suelo de adsorber cationes en sus superficies, la fertilización con nutrientes que tengan cargas positivas es importante. Nutrientes como el potasio (K+), magnesio (Mg++) y cinc (Zn++) deben ser incorporados en el suelo con el objeto de colocarlos en la zona radicular de los cultivos. Los nutrientes no se mueven desde la superficie del suelo a la zona radicular por efecto de la lluvia o irrigación en los suelos que contienen apreciables cantidades de arcilla y de materia orgánica. CARACTERISTICAS DE LOS CATIONES

Algunos cationes son retenidos más firmemente por los sitios de adsorción que otros. Los dos principales criterios que determinan la fuerza de atracción entre cationes y las partículas de suelo son el tamaño de los iones y la magnitud de la carga de ellos. Algunos iones, llamados monovalentes, tienen una sola carga positiva mientras que otros llamados divalentes y trivalentes, tienen dos o tres cargas positivas, respectivamente. Algunos iones son relativamente pequeños en diámetro mientras otros son considerablemente grandes. En algunos casos, los iones están enlazados a las moléculas de agua (hidratados), lo cual incrementa el diámetro efectivo del ión. Los iones más grandes son retenidos con menor firmeza que los más pequeños. Los iones con una mayor magnitud de carga son adsorbidos más firmemente que aquellos con menor magnitud de carga.

Los iones de sodio (Na+) son relativamente grandes, debido a que ellos están hidratados y ellos tienen una sola carga. Por lo tanto, ellos son adsorbidos muy ligeramente sobre la superficie del suelo. Los iones de calcio (Ca++) son considerablemente más pequeños y tienen dos cargas positivas. Por lo tanto, los iones de calcio reemplazan a los iones de sodio fácilmente en los sitios de intercambio de las partículas de suelo. En el proceso de recuperación de los suelos sódicos, se debe aplicar yeso como enmienda y como fuente de calcio para reemplazar al sodio de los sitios de intercambio. Luego se aplica agua para lavar el sodio de la zona radicular. Este es un buen ejemplo de intercambio iónico que se usa para mejorar la producción de cultivos. Los suelos que contienen apreciables cantidades de arcilla y materia orgánica, son generalmente más fértiles que los suelos arenosos y pobres en materia orgánica, esto está íntimamente relacionado con la capacidad de intercambio catiónico de estos suelos. Por lo indicado anteriormente, cuando se realice un programa de fertilización, se debe considerar la textura y la capacidad de intercambio catiónico del suelo. CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO TOTAL

La CIC Total corresponde al número total de cargas negativas que posee el suelo. Esta característica del suelo se la determina con la finalidad de conocer el tipo de mineral arcilloso presente en el suelo (Caolinita o Montmorillonita), con fines fundamentalmente de clasificación de suelos. Su determinación se la realiza mediante la saturación de las cargas negativas con Acetato de Amonio pH7 y luego la determinación del amonio (NH+

4), por el método convencional. En muchos laboratorios se consigue la CIC Total mediante la suma de todos los cationes analizados, utilizando una solución extractora adecuada que bien puede ser Bicarbonato de sodio (en Ecuador) ó acetato de calcio para los suelos ácidos de Brasil. Para el caso del sodio, se analiza en una solución de pasta saturada, extraída con bomba de succión.

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Capacidad de Intercambio Catiónico

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La suma de todos los cationes (Ca + Mg + K + Na + H + Al), se debe hacer utilizando las mismas unidades que pueden ser meq/100 g o meq/100 ml, cmolc/dm3 o mmolc/dm3. La capacidad de intercambio total se la puede obtener añadiendo al por ciento de saturación de bases (%SB) el H + Al. Tomé, 1997

C.I.C. Total = SB + (H + Al)

En el caso de los análisis que presentan la determinación de Al+++ intercambiable y de acidez potencial separadamente, se debe tener cuidado de no sumar el Al intercambiable porque ya está incluido en la acidez potencial (H + Al), situación que acontece con los suelos de la amazonía ecuatoriana. CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO EFECTIVA (CICE)

Con fines de fertilización, la CICE es el parámetro más indicado para trabajar, debido a que corresponde a las cargas del suelo que están disponibles para los procesos de intercambio, es decir, que están ocupados por los cationes efectivamente intercambiables, que son Ca, Mg, K, Na y Al. El ión H+ no es intercambiable, porque está adsorbido en la CIC por enlaces covalentes, siendo retirado solamente por neutralización (reacción con OH-) cuando se realiza la aplicación de la cal en el suelo. Por lo tanto:

C.I.C. Efectiva = Ca+Mg+K+(Na)+Al ó

C.I.C. Efectiva = SB + Al Cuando se mira a la CICE, lo más importante no es si su valor es alto o bajo, la importancia radica en que los cationes potasio, calcio, magnesio y sodio mantengan las relaciones adecuadas entre ellos y al sumar todos esos valores, se llegue a un valor de suficiencia. Es decir una CICE de 14 o 15 meq/100 ml de suelo, será considerada como suficiente si el calcio presenta valores de 9 a 10 meq/100 ml, si el magnesio tiene valores de 3 a 4 meq/100 ml y si el potasio tiene valores de 1 a 2 meq/100 ml y el resto para llegar a 14 o 15 meq/100 ml, corresponden a elementos como el sodio, el aluminio, el hierro, el manganeso, el cinc y el cobre.

SATURACION DE BASES (SB)

El porcentaje de saturación de bases es un parámetro que indica la cantidad de la capacidad de intercambio catiónico, que está siendo ocupada por las bases o iones de cambio; en otras palabras, indica qué proporción del total de las cargas negativas existentes en el suelo están ocupadas por cationes útiles (Ca, Mg y K). Buol, 1973 El inddecoqudeeu Lo

Lo

Algpocoaltalusu Lo Al+ 0,3 %

Posudisanenexande

%SB =Ca + Mg + K

Ca + Mg + K + Na + (H+Al)x 100%SB =

Ca + Mg + K

Ca + Mg + K + Na + (H+Al)x 100 ó

%SB es un parámetro excelente para icar las condiciones generales de fertilidad l suelo, pudiéndose utilizar como mplemento en los reportes de análisis, ya e de acuerdo a % SB y el % de saturación aluminio, se pueden dividir a los suelos en: tróficos, distróficos y álicos. Tomé, 1997

s suelos Eutróficos (fértiles):

%SB> 50%

s suelos Distróficos (poco fértiles):

%SB < 50%

unos suelos distróficos pueden ser muy bres en Ca+2, Mg+2 y K+ y presentar ntenidos de aluminio intercambiable muy o, llegando a presentar una saturación de minio mayor al 50% y en este caso los elos son clasificados como álicos.

s suelos álicos (muy pobres):

++ intercambiable > 0,3 meq/100 ml ó

cmolc /dm3 y

Saturación de Al > 50%

r estos conceptos, se puede decir que todo elo álico es distrófico pero no todo suelo trófico es álico. Tomé, 1997 Es importante otar que existe un alto grado de correlación tre el pH y el % SB, lo cual puede verificar la istencia de inconsistencias eventuales en un álisis, provenientes de errores analíticos o digitación.

SBCICT

%SB = x 100SBCICT

%SB = x 100

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Capacidad de Intercambio Catiónico

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En el caso de no estar seguro, se puede inferir el valor de %SB a partir del pH, se puede esperar que un pH elevado corresponda a valores elevados de %SB y viceversa. Si esto no está aconteciendo en el análisis que se está interpretando, se debe solicitar al laboratorio su verificación. La CIC de un suelo puede estar completamente saturada de bases, con casi todos los sitios de intercambio llenos con bases intercambiables (Ca, Mg, K, etc.). Este es el caso general encontrado en regiones áridas, donde el lavado de las bases no ocurre o puede presentarse también en suelos recién encalados ya sea con fuentes calizas o dolomíticas.

En condiciones de alta humedad provocada por el exceso de lluvias, estas bases son lavadas y reemplazadas ya sea por iones hidrógeno o iones aluminio, en este caso el porcentaje de saturación de bases es bajo, y se crea la necesidad de realizar un encalamiento.

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Conductividad Eléctrica y Salinidad

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CONDUCTIVIDAD ELECTRICA Y SALINIDAD La salinidad del suelo se refiere al contenido de sales solubles en el mismo. Las sales son comúnmente mezclas de cloruros, sulfatos, bicarbonatos, nitratos y boratos de sodio, magnesio y calcio. Cualquiera sea el caso: contenido total de sales, sales individuales o combinación de las mismas en el suelo; ellas causan un retraso en el crecimiento de las plantas, daño en los tejidos y decrecimiento en rendimiento. FUENTES DE SALES

La meteorización de las rocas a través del tiempo es el origen de las sales solubles del suelo. Donde la lluvia es copiosa, casi todas las sales han sido lavadas del suelo, en cambio en regiones áridas los niveles de sales son altos. Sin embargo no todos los suelos de las regiones áridas son salinos. El agua de riego puede ser una fuente de sales y esta es la fuente más importante desde el punto de vista agrícola.

El uso de aguas salinas provenientes de pozos de seguro producirá efectos salinos en el suelo. Además, el agua de los ríos que se usan para irrigación progresivamente se hace salina, conforme avanza en su recorrido conforme va llevando las sales que han sido lavadas de los suelos en la cuenca hidrográfica. Otra fuente de salinidad puede ser la transportada por las aguas subterráneas y se mantiene una tabla de agua cerca de la superficie del suelo y por capilaridad ascienden las sales y se acumulan en la zona radicular de las plantas. EFECTO DE LAS SALES EN LA PRODUCCION DE CULTIVOS

Conforme se produce el incremento de las sales en el suelo, se hace más difícil para las raíces de las plantas absorber agua. Muchos cultivos sensitivos a las sales presentan síntomas de insuficiencia hídrica con sus hojas achurruscadas. Existe un progresivo decrecimiento en el desarrollo y rendimiento a medida que los índices salinos se incrementan, como se muestra en el cuadro a continuación, para el cultivo de rosa:

REDUCCION DEL RENDIMIENTO EN EL CULTIVO DE ROSAS

POR EL INCREMENTO DE LA C.E. EN EL SUELO Y EN EL AGUA

% DE REDUCCION 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Ces dS/m 1,7 2,1 2,5 3,0 3,3 3,6 3,9 4,2 4,4 4,7

Cea dS/m 1,1 1,4 1,7 2,0 2,2 2,4 2,6 3,8 2,9 3,1 Fuente : Berstein, 1981 Entre los efectos adicionales se pueden mencionar los siguientes: 1. Reduce la disponibilidad del agua para la

planta por el decrecimiento del potencial osmótico (PO). El potencial osmótico en la solución del suelo decrece por el incremento de la concentración de sales, por lo tanto, la gradiente osmótica entre la solución del suelo y la interna no es tan grande como la requerida para mover el agua dentro de la célula.

2. La concentración alta de sales puede estar en niveles tóxicos.

3. Ocurre un desbalance nutricional, debido a la alta concentración de sales. Altera la disponibilidad de otros nutrientes.

4. Ocurren cambios en el pH, debido a la presencia de carbonatos (pH 8,5) o del exceso de sodio (pH > 8,5).

La alta concentración de sodio causa la dispersión de las arcillas que taponan los poros y da como resultado una pobre aireación y una pobre infiltración del agua. CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

Cuando mayor es la concentración de sales en una solución del suelo, mayor es la corriente eléctrica que puede ser transmitida a través de ella. Por eso la conductividad eléctrica del extracto de saturación (CEe) se utiliza como indicadora de la salinidad del suelo.

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Conductividad Eléctrica y Salinidad

El agua pura es muy mala conductora de la electricidad, mientras que el agua que contiene sales en solución puede conducir corriente en forma proporcional a la cantidad de sales disueltas. Conductancia equivalente = Conductancia___ Equiv. de iones en una sal La resistencia al paso de la corriente eléctrica se la mide usando un Ohmetro, el mismo que se basa en la ley de Ohm, que puede ser expresada con la siguiente ecuación:

Donde: l = Intensidad de la corriente E = Diferencia de potencial R = La Resistencia Si de esta ecuación se despeja la resistencia, se tiene:

La conductanresistencia, espuede existir ase la expresa (mmhos/cm). El conductímeplatino, las cuaagua que pasamás concentrsolución mayor La conductividextracto de clasificación dsalinidad y lospara evaluar exceso de saleeléctrica del e25ºC.

Las mediciones de la CE obtenidas directamente en el suelo o sustrato en el campo, con aparatos portátiles, o la conductividad eléctrica de extractos obtenidos con diluciones mayores (relación suelo: agua de 1:1 o 1:1,5), no pueden ser usadas como parámetros para evaluar el grado de salinización, a menos que en casos particulares, en que previamente se han obtenido valores de correlación entre ellos y la CEe se use un factor de corrección. Cuando se usan los extractores o succionadores, para obtener la solución del suelo, es imprescindible manejar los valores de la conductividad eléctrica, con las lecturas de los tensiómetros, previamente calibrados, para saber con qué grado de tensión el agua está retenida en el suelo. Lo más adecuado es obtener extractos de suelo en condiciones de capacidad de campo, ya que son los valores que más se correlacionan con los que se pueden obtener en el laboratorio. EXPRESION DE RESULTADOS

La unidad anteriormente utilizada para la conductividad eléctrica era mmhos/cm (milimohs por centímetro).

I =E

RI =

E

R

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cia es el recíproco de la decir la mayor facilidad que l paso de la corriente eléctrica, en S/m (mhos/cm), o en dS/m

tro consiste en dos celdas de les se conectan entre sí por el entre ellas, de allí que mientras adas están las sales en esa es el paso de corriente.

ad debe ser determinada en un saturación. Los índices de e los suelos en cuanto a la niveles críticos considerados

la tolerancia de los cultivos al s, se basan en la conductividad xtracto de saturación (CEe) a

Para el SI de unidades, lo correcto es expresar en S/m (Siems por metro). Se puede utilizar el submúltiplo dS/m (deciSiems por metro), los valores son numéricamente equivalentes a las unidades usadas anteriormente.

1 dS/m = 1 mmho/cm

A continuación se presentan algunas equivalencias de las unidades para expresar:

CE en mmhos o dS/m = CE en mhos o S/m x 10 3

CE en micromohos o microS/m = CE en mhos o S/m x 106

Ejemplo: 0,00128 mmhos/cm es equivalente a: 1,28 mmhos/cm (0,00128 x 103) 1.280 micromhos/cm (0,00128 x 106) INTERPRETACIONES

De acuerdo a lo expuesto, la CEe está relacionada con el contenido de sales en la solución del suelo.

R =E

IR =

E

I

Page 46: Libro Suelos

Conductividad Eléctrica y Salinidad

El exceso de sales en la zona radicular, sin considerar el tipo de especie iónica predominante, o sea cualquiera que sea la sal, perjudica la germinación, desarrollo y productividad de las plantas. Eso ocurre porque a mayor concentración de la solución las raíces requieren de mayor energía para conseguir absorber el agua, efecto osmótico, energía que será desviada de los procesos metabólicos esenciales. Una forma de verificar si el dato de CE es correcto o para saber de donde proviene el grado salino del suelo, es mediante la determinación de NO3, ya que existe una alta correlación directa de este radical con el dato de CE del suelo.

Esos efectos están íntimamente ligados a desarreglos en el funcionamiento de los sistemas enzimáticos de las plantas. Ciertos iones como el sodio, afectan también indirectamente por su efecto de deterioro de la estructura del suelo, más no incide en ningún momento sobre la CE del suelo, como se muestra en el gráfico siguiente:

Otro radical que presenta una buen grado de correlación positiva con la CE es el SO4 que por ser un ión muy móvil en el suelo forma sales en forma muy fácil.

Usando los datos de la conductividad eléctrica del extracto de saturación se pueden hacer las siguientes relaciones: a) Concentración de sales meq/L = 640 x C.Ee en dS/m b) ppm = 0,64 x C.Ee x 106 (en los límites de

100 a 5.000 microS/m). c) Concentración total de cationes en meq/L

C.I.C. mmolc/dm3 = 10 x C.Ee en dS/m (para aguas de riego y extractos de saturación entre 0,1 y 5,0 dS/m).

45

Pueden existir también efectos tóxicos directos de los iones presentes en exceso.

d) Presión osmótica en atmósferas. P.O. = 0,36 x C.Ee dS/m

Landon N. citado por Román, 2001, elaboró una tabla en la que se da a conocer la respuesta de las plantas a diferentes niveles de conductividad eléctrica del extracto de saturación del suelo.

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Conductividad Eléctrica y Salinidad

C.E.e a 25ºC

(dS/m) Respuesta de las Plantas

0 - 2,0 Los efectos de salinidad son imperceptibles.

2,0 - 4,0 La productividad de plantas muy sensibles a la salinidad puede ser reducida.

4,0 - 8,0 La productividad de plantas sensibles a la salinidad, es reducida significativamente.

8,0 - 16,0 Solamente plantas tolerantes a la salinidad pueden producir satisfactoriamente.

> 16,0 Muy pocas plantas tolerantes a la salinidad producen satisfactoriamente.

En el estudio de salinidad de los suelos, es de mucha importancia el porcentaje que el Na representa respecto a los demás cationes adsorbidos. Este porcentaje, expresando las cantidades en meq/100 g., se denomina Porcentaje de Sodio Intercambiable, PSI.

PSI = meqNa/100 g x 100 C.I.C.E La clasificación de los suelos según su PSI, es la siguiente:

CLASE PSI No sódicos <7 Ligeramente sódicos 7 – 10 Medianamente sódicos 15 – 20 Fuertemente sódicos 20 – 30 Muy fuertemente sódicos >30

Otro índice característico de toda solución salina obtenida de un extracto de saturación de una solución del suelo extraída con un succionador o extractor o de una agua de riego, es la Relación de Adsorción de Sodio, RAS, que se define: * Donde los

La condues tambiéexpresad

El análisis del agua de riego es más complicada y el dato de la CEa no es suficiente para determinar la calidad del agua de riego. Tanto el suelo como el agua de riego deben ser analizados para determinar los contenidos de sales específicas. Si la naturaleza del problema radica en los contenidos altos de sales, la mayoría de las enmiendas de suelo desempeñan un papel muy pequeño para corregirlo. Sin embargo, los problemas de salinidad pueden estar acompañados por problemas de sodio; si este es el caso, el uso de enmiendas dará buenos resultados. El propio análisis de suelo determinará la naturaleza del problema y la cantidad de enmienda que debe ser aplicada, si es necesaria. Un lavado insuficiente luego de la aplicación de las enmiendas, puede empeorar el problema de salinidad y puede resultar en una quema severa del cultivo. Cuando los problemas de salinidad, naturales o creados por un mal manejo de fertilizantes, sean la causa de reducción en calidad y en cantidad de los cultivos, se debe esperar corregirlos antes de poner ningún otro

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cationes se expresan en meq/L ctividad eléctrica del agua de riego n medida y se la reporta como CEa

a en milisiems/cm (mS/cm).

esfuerzo físico o económico. Ras =Na

Ca + Mg2

Ras =Na

Ca + Mg2

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Conductividad Eléctrica y Salinidad

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CLASIFICACION DE LAS AGUAS POR SU SALINIDAD PARA EL RIEGO POR GOTEO

CE (dS/m) INTERPRETACION 0-1 Excelente. No necesita lavado de sales. 1-2 Buena. Apenas necesita aplicarse un 10% de agua de lixiviación.

2-3 Regular. Necesita de lixiviación del orden del 15%. Pérdidas de cosecha no superiores al 10%.

3-4

Mediocre. Necesita de lixiviación de 25% con una fertilización esmerada y un buen manejo del agua, las pérdidas de cosecha ser del 10 al 20% o menores, según el manejo.

4-5

Mala. Puede utilizarse esporádicamente y nunca como agua de riego definitiva. Con buena fertigación puede haber pérdidas de cosecha del orden del 20 al 30%.

5 Muy mala. Caso de utilizarse deber ser como caso extremo y a ser posible en tierras sueltas.

RANGOS DESEABLES DE ALGUNOS ELEMENTOS EN EL AGUA DE RIEGO

PH 6-8 C.E <0,8 dS/m RAS 0 – 4 FÓSFORO (P) 0,005 - 5,0 ppm POTASIO (K) 0,013 - 0,26 meq/L CALCIO (Ca) 2,0 - 6,0 meq/L MAGNESIO (Mg) 0,5 - 2,0 meq/L MANGANESO (Mn) 0,5 - 2,0 ppm Sodio (Na) 0 - 0,22 meq/L BORO (B) 0,2 - 0,8 ppm COBRE (Cu) 0 - 0,2 ppm CINC (Zn) 1,0 - 5,0 ppm HiERRO (Fe) 2,0 - 5,0 ppm AlUMINIO (Al) 0 - 5,0 ppm MOLIBDENO (Mo) 0 - 0,02 ppm CLORO (Cl) 0 – 140 ppm FLUOR (Fl) 0 - 1,0 ppm SULFATOS (SO4) 0 - 8,0 meq/L CARBONATOS (CO3) <2 meq/L BICARBONATOS (HCO3) <1,5 meq/L Na2CO3 <1 meq/L NITRATOs (NO3

-) 0 - 5,0 ppm AMONIO (NH4) Indeterminado SALES SOLUBLES 0,2 - 1,0 dS/m

Fuente: Martínez, 1994 Con los datos de contenido de sales y del grado de acidez de las aguas de riego, se está en capacidad de definir la calidad de las mismas:

Agua dura: Es la que contiene más de 300 mg/L (ppm) del ión carbonato de calcio (CaCO3). Agua suave: Contiene menos de 100 mg/L (ppm) del ión carbonato (CaCO3).

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Conductividad Eléctrica y Salinidad

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Agua suavizada: Es aquella agua dura que ha sido tratada para remover los iones Ca++ y

Mg++, los cuales pueden ser reemplazados con sodio (Na+).

LIMITES PERMISIBLES DE BORO PARA AGUAS DE RIEGO

Clase de Boro

Cultivos Sensibles

ppm

Cultivos Semitolerantes

ppm

Cultivos Tolerantes

ppm 1 <0,33 <0,67 <1,00 2 0,33 a 0,67 0,67 a 1,33 1,00 a 2,00 3 0,67 a1,00 1,33 a 2,00 2,00 a 3,00 4 1,00 a1,25 2,00 a 2,50 3,00 a 3,75 5 >1,25 > 2,50 >3,75

Fuente: Richards, 1954

VALORES DE CALIFICACION DE AGUAS DE RIEGO

BAJO MEDIO ALTO NITROGENO AMONIACAL 10,0 ppm 20,0 35,0 NITROGENO NITRICO 5,0 ppm 30,0 40,0 FOSFORO 1,0 ppm 3,0 7,0 CINC 3,0 ppm 5,0 10,0 COBRE 0,1 ppm 0,2 0,25 HIERRO 0,5 ppm 2,5 3,0 MANGANESO 0,5 ppm 2,0 2,5 BORO 0,7 ppm 2,8 3,0 CLORO 3,0 ppm 4,0 10,0 POTASIO 1,0 meq/L 2,0 3,0 CALCIO 1,0 meq/L 5,0 8,0 MAGNESIO 0,5 meq/L 2,0 3,0 SODIO 0,5 meq/L 1,9 2,5 CARBONATOS 0,5 meq/L 1,9 2,5 BICARBONATOS 1,5 meq/L 5,0 8,5 COND. ELECTRICA 0,5 dS/m 0,8 1,0 AZUFRE 0,5 ppm 5,0 6,0 R.A.S. 2,0 4,0 5,0

Fuente: Agrobiolab, 1995

MEJORADORES QUIMICOS DE LOS SUELOS CON Na 1. Sales solubles de Ca:

• Cloruro de Ca • Yeso

2. Acidos o formadores de ácidos:

• Azufre • Acido Sulfúrico • Sulfato de Hierro • Sulfato de Aluminio • Cal – Azufre

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Conductividad Eléctrica y Salinidad

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3. Sales de calcio de baja solubilidad (con o sin Mg):

• Roca caliza molida • Cal Dolomítica

FACTORES QUE DECIDEN LA APLICACION DE LOS MEJORADORES QUIMICOS 1. Contenido de Carbonatos de metales

alcalino térreos. 2. pH del suelo TIPOS DE SUELOS SALINOS 1. Suelos con carbonatos de metales alcalino

térreos. 2. Suelos libres de carbonatos pero con pH > 7,5. 3. Suelos libres de carbonatos pero con pH < 7,5.

TRATAMIENTO SEGUN EL TIPO DE SUELO

Tipo 1. - Sales solubles de Calcio Acidos o formadores de ácidos Calizas. Tipo 2. - Acidos o formadores de ácidos. Tipo 3. - Yeso o sales solubles de Calcio

REACCIONES QUIMICAS DE VARIOS MEJORADORES EN SUELOS QUE CONTIENEN CARBONATOS ALCALINO TERREOS YESO 2 Na X + CaSO4 Ca X + Na2SO4 AZUFRE 2S + 3O2 2SO3 (oxidación microbiológica) SO3 + H2O H2SO4 H2SO4 + CaCO3 CaSO4 + CO2 + 8H2O 2Na X + CaSO4 Ca X2 + Na2SO4 SULFATO DE HIERRO FeSO4 + H2O H2SO4 + FeO H2SO4 + CaCO3 CaSO4 + CO2 + 8H2O 2NaX + CaSO4 CaX2 + NaSO4 Cuando se oxida un átomo de azufre hasta H2SO4 puede substituir teóricamente a 4 iones de sodio con el calcio. * Nota: “X” en las reacciones significa la matriz

del suelo.

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El Agua del Suelo

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EL AGUA DEL SUELO

El suelo mineral consiste de cuatro componentes importantes: material mineral, agua, aire y materia orgánica y dentro de este último se encuentran uno de los componentes que quizás poca o ninguna importancia se lo ha dado por mucho tiempo, por ser de nivel microscópico y se refiere a los microorganismos del suelo (microflora y microfauna benéfica). El objetivo del control del agua en el campo, es el mantenimiento de la humedad en óptimas condiciones para el crecimiento de las plantas. Mediante el entendimiento de los principios aplicables del agua en el suelo, el técnico o el productor están mejor capacitados para maniobrar aspectos bajo su directo control. Grandes cantidades de agua deben ser aplicadas para satisfacer los requerimientos de evapotranspiración, esto es, evaporación del suelo y transpiración de las plantas. Los cultivos de cereales requieren cantidades equivalentes a 18.500 litros de agua cada 25 kg, de producto final; el cultivo de rosa requiere de 4 a 6 litros/m2/riego para producir 1,3 tallos florales/m2/mes; las hortalizas presentan de igual manera requerimientos altos dependiendo de su especie. El agua actúa además como solvente, el cual conjuntamente con las sales disueltas forman parte de la solución del suelo que sirve como medio para suplir los elementos requeridos para el crecimiento de las plantas. Ventajosamente para quienes realizan agricultura, el suelo actúa como un reservorio tremendamente grande y considerando las diversas formas como el agua puede ser removida del suelo, se puede considerar a este como un medio eficiente para el almacenamiento de este líquido vital. Afortunadamente, el agua puede ser retenida por el suelo por períodos muy prolongados y aún puede estar disponible para las plantas cuando su crecimiento se inicia. PROPIEDADES DEL AGUA

El agua interviene directamente en muchas reacciones en el suelo y su propiedad para participar en estos procesos depende fundamentalmente de su estructura.

Los dos hidrógenos en la molécula del agua no están juntos como pudiera inferirse de la fórmula H2O y tampoco están en posiciones opuestas como lo indicaría la fórmula HOH. Los átomos de hidrógeno (más pequeños), se unen a los de oxígeno, separados por un ángulo de 105 grados. El átomo de oxígeno con su capa exterior posee cuatro pares de electrones compartiendo dos electrones con los átomos de hidrógeno, dándole a este lado de la molécula carácter electropositivo y al lado opuesto electronegativo. Es por ello que la molécula de agua es dipolar y ayuda a explicar por qué no actúa independientemente sino que se unen a otras moléculas vecinas, de manera que el lado positivo de una molécula (hidrógeno) atrae el lado negativo de otra. En un conjunto de moléculas de agua, cada una tiene la tendencia de estar unida a cuatro moléculas más, unión que se ha llamado ligamentos de hidrógeno. Esto hace que se considere al agua no como una colección de moléculas separadas, sino como una asociación de ellas organizadas en un patrón hexagonal, este arreglo es típico del agua sólida (hielo) y en la medida en que el hielo se derrite se van rompiendo ligamentos de hidrógeno, formándose grupos de moléculas de agua más pequeños, pero más compactos, razón por la cual la densidad sube de 0,917 g/cm3 a 1,00 g/cm3 para el agua a 4 grados centígrados. Para romper un ligamento de hidrógeno se requiere 4,5 Kcal/mol, de manera que estos ligamentos mantienen tan fuertemente unidas las moléculas de agua que características como el punto de fusión, punto de ebullición, constante dieléctrica, calor específico y viscosidad son mucho más altos que en otros compuestos de mayor peso molecular. La polaridad del agua permite explicar por qué moléculas de agua son atraídas por iones cargados positivamente; cationes como el sodio, potasio y el calcio se hidratan a través de la interacción con el lado negativo del agua. De igual manera, la superficie de las arcillas cargadas negativamente atraen el agua por su lado positivo formando ligamentos hidrógenos responsables de la estructura no expandible de la caolinita.

Page 52: Libro Suelos

El Agua del Suelo

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También la solución de sales en agua se debe a su polaridad, ya que los componentes iónicos de la sal, por ejemplo cloruro de sodio, tienen mayor atracción por las moléculas de agua que entre los iones constituyentes de la sal. Cuando iones y arcillas se hidratan se produce una liberación de energía, la cual ha sido denominada calor de solución en el caso de hidratación de los iones o calor de humedecimiento en la hidratación de arcillas.

Otra propiedad importante del agua que influencia su comportamiento en el suelo, es la tensión superficial. Este fenómeno se evidencia en la interfase líquido aire, y es el resultado de una mayor atracción de las moléculas de agua entre sí que la atracción del aire ejerce sobre ella. El equilibrio de estas fuerzas en el balance agua aire es una fuerza que tiende a halar el agua hacia abajo para tratar de hacer el área superficial tan pequeña como sea posible. Debido a la fuerza de adhesión entre las moléculas de agua, su tensión superficial es mayor si se compara a otros compuestos de peso molecular similar y su valor a 20ºC, es 72,75 dinas/cm o g/seg2. En los microporos del suelo se presenta el proceso de capilaridad el cual tiene una alta relación con la tensión superficial. El movimiento de agua hacia arriba en los microporos o poros capilares del suelo es debido a dos fuerzas: 1. La fuerza de atracción del agua por las

partículas sólidas de las paredes de los poros.

2. La tensión superficial del agua, la cual

tiende a resistir la formación de un plano recto en la superficie de la interfase aire-agua.

Representación del Desequilibrio de Fuerzas Moleculares que provoca la

Tensión Superficial

ALTURA DE TENSION

El agua en el interior de un capilar, según se muestra en la figura a continuación, se mantiene a la altura h, sobre la superficie libre del líquido, debido a una fuerza ascensional producida por la tensión superficial. Puesto que la tensión superficial provoca una succión del agua en el interior del suelo, se suele definir como altura de succión, en lugar de altura de tensión. La altura de tensión se expresa en términos de longitud equivalente de la columna vertical del agua.

Ascensión del Agua por un Capilar

debido a la Tensión Superficial

Los poros de los suelos son irregulares y aún más los planos de suspensión de las fases líquido-vapor, donde actúa la tensión superficial, presentan una forma no solo irregular si no inclinada hacia la horizontal. Por ello las alturas reales de ascensión del agua en un capilar son realmente menores que las teóricas encontradas con fórmulas establecidas. En términos generales y en condiciones normales, la capilaridad actúa libremente hasta 1,2 ó 1,5 m de altura, relativamente bien hasta 3m y más lentamente hasta 9 o más.

����������yyyyyyyyyy

A B

C

��������

yyyyyyyy

������������yyyyyyyyyyyy�

�yy

Altura (h) SUPERFICIE

DEL AGUA (d)

2r

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LA TENSION DE HUMEDAD DEL SUELO

La fuerza de tensión del agua en los suelos no saturados ha sido denominada con los nombres de atracción del suelo, fuerza de succión y tensión capilar. La textura, la solución y la temperatura del suelo influyen sobre su contenido de humedad, para una tensión dada. La textura afecta en especial a las curvaturas de las láminas de agua capilar y los otros dos factores actúan sobre la tensión superficial del líquido, en consecuencia, todos influyen sobre tensiones. La altura de tensión “h” de la figura anterior, se mide por medio del tensiómetro, puesto que si bien es posible medir la tensión superficial y el peso específico, no sucede lo mismo respecto al radio de los capilares, debido a que en los suelos los poros presentan un altísimo grado de irregularidad como ya se había hecho mención. Los términos comúnmente usados de succión, tensión y potencial húmedo, sirven para designar la fuerza con que el agua es retenida en el suelo por estas fuerzas. Se mide en bares, que son unidades de presión casi equivalentes a atmósferas (1 atmósfera = 1,0127 bares), o bien en unidades de pF, concepto que fue introducido por R. Schonfield en 1935, simplificando con él la expresión de las constantes de energía. La expresión de pF es muy semejante a la de pH y puede ser definida como el logaritmo de la cifra que expresa, en centímetros, la altura de la columna unidad de agua necesaria para equilibrar la fuerza retentiva. Una atmósfera se la define como la presión ejercida por una columna de mercurio de 76 cm de altura y 1 cm2 de base. Si se desea calcular el peso de dicha columna, se puede hacer uso de la siguiente fórmula: P = V * D = B * H * D Donde se tiene que: V = Volumen D = Densidad del mercurio (13,6 g/cm3 ) B = Base H = Altura Entonces: P = 1 cm2 * 76 cm * 13,6 g/cm3 = 1.033,6 g

que casi es igual a 1.000 g

El peso de una columna de agua de 1.000 cm de altura y 1 cm2 de base, se deduce a su vez de:

P = 1 cm2 x 1.000 cm x 1 g/ cm3

(es la densidad del agua) Por lo tanto el peso de una columna de agua de 1.000 cm de altura es de 1.000 g. Este razonamiento permite establecer las equivalencias que se presentan en la siguiente tabla: Equivalencias entre distintas Unidades de

Tensión de Humedad del Suelo

Altura de una columna de

Agua

Presión en atm.

(bares)

Equivalencia valores pF

1 1/1.000 0 10 1/100 1 100 1/10 2 346 1/3 C.C. 2,54

1.000 1 3 10.000 10 4

15.849 15 P.M.P. 4,2 Fuente: Navarro, 2000

En relación a las fuerzas de retención el agua el suelo se puede clasificar en: Agua higroscópica, que equivale a la máxima cantidad de agua que las partículas de suelo pueden adsorber cuando se ponen en contacto con una atmósfera saturada de vapor de agua. Es el agua que está adherida por el coeficiente higroscópico, es decir con una tensión entre 31 y 10.000 atmósferas. Su eliminación sólo se consigue manteniendo la muestra de suelo varias horas a 105 o 110 grados centígrados. El agua capilar, que es la retenida por las partículas sólidas del suelo mediante fuerzas de tensión superficial. Constituye el agua presente en el suelo que queda retenida entre 0,3 y 31 atmósferas, es decir, en un grado menor que la higroscópica. Puede decirse que es la que queda adherida tanto por la capacidad de campo como por el coeficiente higroscópico. Puede ser eliminada secando la muestra al aire.

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El agua gravitacional, o libre es la que se halla por encima de la capacidad de campo, retenida sólo por tensiones menores a 0,3 atmósferas. Constituye la llamada también agua de drenaje. DISPONIBILIDAD DEL AGUA PARA LAS PLANTAS

El crecimiento de las plantas se ve restringido, tanto a bajos como a altos niveles de humedad en el suelo. La evidencia de esta relación puede ser atendida si se realiza un seguimiento de algunos cambios que tienen lugar luego de una fuerte lluvia o irrigación. Si se asume que el suelo tiene una estructura bien granulada y su textura es de un suelo franco, bastante uniforme en su distribución en el perfil; a medida que el agua entra en el suelo, el aire es desplazado y la superficie del suelo se humedece, los poros del suelo llegan a estar completamente llenos con agua. Si la lluvia o el riego continúan, se produce un movimiento del agua hacia abajo (percolación) y desplazamiento del aire. El suelo se satura. Los efectos desfavorables de esta humedad excesiva sobre las plantas resulta principalmente en una pobre aireación, las raíces y los microorganismos aeróbicos sienten una falta de oxígeno muy acentuada. Las plantas dejan de asimilar nutrientes como el hierro y el manganeso, a la vez que las transformaciones de los elementos que requieren de la acción de los microorganismos queda paralizada y se producen acumulaciones que a más de crear desbalances, provocan efectos fitotóxicos, como es el caso del nitrógeno y del azufre. En el primero permanecen en forma de NH4

+ por falta del proceso de nitrificación y en el segundo permanece como azufre elemental. Un daño adicional de la sobresaturación del suelo es que las partículas pierden su cohesión y se produce el rompimiento de la estructura del suelo, dando como resultado la compactación del suelo.

Cuando la lluvia o la irrigación se detienen, existe un continuo movimiento del agua, el cual puede parar después de uno o dos días. La cantidad de agua que un suelo bien drenado puede retener aproximadamente después de que ha sido completamente humedecido es lo que se conoce como “capacidad de campo”. El agua se ha desplazado de los poros grandes y ha sido remplazada por aire. El agua permanece retenida como una película rodeando a las partículas del suelo. Esta es la mayor fuente de agua disponible para el crecimiento de las plantas. Las raíces de plantas en crecimiento son las que mayor remoción de esta agua disponible realizan. La remoción por las plantas y la evaporación directa de la superficie del suelo son también responsables de la pérdida del agua del suelo. Ultimadamente, la tasa de entrega para las plantas será tan lenta que las plantas permanecerán marchitas durante el día y la noche. El contenido de humedad del suelo a este estado se denomina coeficiente o punto de marchitez permanente. El agua que permanece en el suelo se encuentra en películas muy finas que rodean a las partículas individuales del suelo. Por lo tanto, al punto de marchitez, existe una apreciable humedad, que no está disponible para plantas superiores, se encuentra aún en el suelo, esta agua es la que mantiene la sobrevivencia de los microorganismos en el suelo. Esta agua está contenida tan fuertemente, que solo se mueve en el estado de vapor. Las plantas son incapaces de satisfacer sus necesidades de evapotranspiración, y los nutrientes imposibilitados de ser transferidos desde la solución del suelo a la planta. En términos generales, la cantidad de agua que se encuentra en un suelo saturado es dos veces mayor que la de capacidad de campo y cerca de cuatro veces el porcentaje del punto de marchitez permanente.

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CONTENIDO DE LA HUMEDAD DEL SUELO

Espacio Sólido Espacio Poroso 50 g de Suelo 50 g de Agua Suelo Saturado 50 g de Suelo 25 g de Agua 25 g de Aire Capacidad de Campo

50 g de Suelo 10 g de Agua 40 g de Aire Pto. de Marchitez Permanente

CAPACIDAD DE CAMPO El contenido de humedad que existe en el suelo después de las eliminaciones del agua gravitacional se denomina capacidad de campo. La capacidad de campo no puede ser determinada con precisión debido a que no existe en el tiempo de continuidad en la curva de humedad. No obstante, el concepto de capacidad de campo es de gran utilidad para la estimación de la cantidad de agua contenida en el suelo, de que puede disponer la planta. La mayor parte del agua de gravedad drena del suelo antes de que pueda ser consumida por los vegetales. La determinación práctica de la capacidad de campo se suele efectuar dos días después del riego. En consecuencia, la capacidad de campo determina el punto específico de la curva del contenido de humedad con relación al tiempo, el hecho de especificar el tiempo de medición permite igualmente calcular el agua utilizada por las plantas durante el período en el cual el agua está drenando. El terreno en el que está sembrado un cultivo en período de gran actividad, alcanza la capacidad de campo mucho antes que en el caso de que no haya raíces que extraigan agua del terreno, por ello, no hay que desperdiciar el agua utilizando para el cultivo entre el riego y el momento de medición de la capacidad de campo. El volumen de agua utilizado, cuando el riego es ligero, es de importancia, y por ello no hay que olvidarlo en la práctica del regadío. La capacidad de campo puede ser medida mediante la determinación del contenido de humedad de un terreno después de un riego que sea lo suficientemente intenso para que el suelo sobre el cual se opera se humedezca completamente.

Las determinaciones de la disminución de humedad, en diferentes momentos después del riego, sirven para comprender e interpretar con propiedad las características de capacidad de campo del terreno. Pero hay que tener en cuenta que para las determinaciones de la capacidad de campo realizadas por este método tengan un grado de confianza aceptable, es preciso que el terreno drene adecuadamente. En el caso que haya capas de limo y arcilla que restrinjan la capacidad de filtración, así como la existencia de un manto freático, las determinaciones de la capacidad de campo serán erróneas, por considerarse interferidas por las anteriores condiciones. A pesar de que la capacidad de campo, por definición, es función directa del tiempo, no hay que sobrestimar este factor. Por ejemplo si se estima la capacidad de campo dos días después de un riego, el dato no puede ser utilizado sin ulterior corrección en el caso de que el riego se haya realizado en estaciones distintas. Abundando en el mismo concepto, el valor de la capacidad de campo, cuando hay sobre el terreno un cultivo, difiere de la que se calculara cuando la tierra está en barbecho, también hay que tomar en consideración el efecto de la evaporación superficial. A pesar de todo lo anteriormente recetado, el concepto de capacidad de campo reviste gran utilidad a la hora de calcular el volumen de agua retenido en el suelo. Para las aplicaciones prácticas no es necesaria una precisión excesiva en la determinación de este valor. La tensión de humedad de un suelo que ha alcanzado la capacidad de campo suele estar comprendida entre 1/10 y 1/3 de atmósfera (pF de 2 a 2,54), dependiendo el valor de las características de drenaje del terreno y el lapso transcurrido después del riego que se considera necesario para que el suelo alcance la capacidad de campo.

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La tensión de humedad de los suelos arenosos, cuando se encuentran en la capacidad de campo, tiende a ser 1/3 de atmósfera (pF de 2,54), e incluso algunos han llegado hasta 3/5 de atmósfera. Para la mayoría de los terrenos agrícolas los valores de la tensión se encuentran en las proximidades de 1/10 de atmósfera (pF de 2), más bien que en el entorno de 1/3 de atmósfera, para valores de capacidad de campo calculados mediante la determinación del contenido de humedad. El gran intervalo que existe, en lo que respecta al contenido de humedad y volumen de agua del suelo, entre 1/3 y 1/10 de atmósfera, señala la necesidad de definir con precisión la tensión a la cual se da la capacidad de campo. El hecho de admitir que la capacidad de campo se produce usando la tensión de 1/3 de atmósfera en lugar de la real que pudiera ser 1/10, conduce a un error de consideración a la hora de estimar el volumen de agua a disposición de las plantas, después del riego. PUNTO DE MARCHITEZ PERMANENTE El contenido de humedad de los suelos, cuando las plantas se marchitan permanentemente, se denomina punto o coeficiente de marchitamiento, que corresponde al límite inferior de la humedad aprovechable por los vegetales. Una planta se marchitará cuando no es capaz de seguir obteniendo humedad suficiente para hacer frente a sus necesidades hídricas. Cuando soplan vientos cálidos puede producirse un marchitamiento transitorio, pero a continuación las plantas se recuperan en la parte más fría del día. El marchitamiento permanente, de la misma manera que el temporal, depende del agua utilizada por el vegetal, de la profundidad de la zona radicular y de la capacidad de retención del terreno. En un clima cálido el marchitamiento permanente se produce cuando existe un contenido superior de humedad que en otro frío. Se considera que una planta está marchita permanentemente cuando no se recupera después de haber sido colocada en una atmósfera saturada en la que no se produce consumo aparente alguno.

Las estimaciones de campo del punto de marchitamiento se realizan mediante el cálculo del contenido de humedad del terreno en el cual las plantas se han marchitado permanentemente. Este método está sujeto a más error y requiere una gran experiencia, mayor que el de determinación de la capacidad de campo sobre el terreno. Hay que tener en cuenta también la profundidad y naturaleza del enraizamiento. Además es difícil encontrar plantas en estado de marchitez permanente. Para que una planta alcance el estado de marchitez permanente después de un riego, en el caso de que utilice un volumen considerable de agua, son precisas, una semana en terrenos arenosos y cuatro semanas en los arcillosos, y aún más en el caso de que el enraizamiento sea profundo. La tensión a la cual se produce el marchitamiento permanente oscila entre 7 y 40 atmósferas y depende de la velocidad de utilización del agua, del cultivo, del contenido de sales del suelo y de su textura. Cuando aumenta la temperatura y la velocidad de consumo de humedad, el marchitamiento se produce con tensiones más bajas y contenido de humedad mayor. En el punto de marchitamiento la tensión de la humedad del suelo es aproximadamente de unas 15 atmósferas (pF de 4,2). El hecho de que pueda oscilar entre 10 y 20 atmósferas (pF entre 4 y 4,3) no tiene gran importancia, puesto que las oscilaciones del contenido de humedad son pequeñas para cambios de tensión de humedad grandes. El tanto por ciento de marchitamiento permanente puede ser estimado aproximadamente dividiendo la capacidad de campo por un factor que oscila entre 20 y 24 y que es función de la proporción de limo del suelo, en el caso de que ésta sea alta se debe utilizar el número 24. HUMEDAD UTILIZABLE La diferencia de contenido de humedad del suelo, entre la capacidad de campo y el punto de marchitamiento, se denomina humedad utilizable, que representa aquella que puede ser almacenada en el terreno para su subsiguiente utilización por las plantas.

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La humedad utilizable puede ser expresada en tanto por ciento de humedad, Pw, o en tanto por ciento de volumen, Pv o de espesor h, según los casos. En algunas ocasiones es aconsejable hacer mención de la cantidad de agua utilizable que queda en el terreno o de la extraída, sin embargo, cuando se establece una correlación entre el contenido de humedad del suelo y el rendimiento del cultivo, la cantidad remanente de humedad o la extraída, puede ser expresada como el tanto por ciento de la humedad utilizable para obtener una expresión más significativa del estado de la humedad en el suelo.

HUMEDAD FACILMENTE UTILIZABLE La humedad contenida en las proximidades del punto de marchitamiento no es utilizable fácilmente por las plantas, por lo que se emplea la denominación de humedad fácilmente utilizable, para definir la parte de humedad utilizable que puede ser extraída por los vegetales sin gran esfuerzo y que representa un 75% aproximadamente de la humedad utilizable total. LA SOLUCION DEL SUELO El agua del suelo sirve como el solvente y agente transportador para pequeñas pero muy significativas cantidades de sales disueltas, muchas de las cuales son esenciales para el crecimiento de las plantas. En cada uno de los tres mecanismos involucrados en la absorción de nutrientes: intercepción radicular, flujo de masas y difusión; el agua es el elemento primordial. La intercepción radicular depende del crecimiento radicular, el cual es a su tiempo dependiente de una adecuada humedad. El flujo de masas de nutrientes hacia las raíces ocurre conjuntamente con el movimiento del agua desde raíces más humedad de suelo hacia áreas más secas, debido a la toma del líquido vital por las plantas. Los nitratos y sulfatos son dos de los nutrientes absorbidos principalmente por este mecanismo.

La difusión ocurre cuando los iones cerca de la superficie radicular son absorbidos, causando una zona de baja concentración de los iones adyacentes a la rizósfera y produciendo el movimiento de los iones desde la zona de más alta concentración a la de menor concentración. La medida de la solución del suelo es una herramienta muy útil para quienes manejan cultivos con fertilización intensiva o fertirrigación. La obtención de la solución del suelo se la realiza mediante el uso de succionadores o lisímetros, que consisten en un tubo plástico con una punta semipermeable de cerámica (similar a las utilizadas con los tensiómetros), donde se produce un vacío mediante una bomba de succión o jeringa, a través de un tubo delgado que va desde el tapón de goma hasta la punta de la cápsula de porcelana. Para poder evaluar adecuadamente las texturas obtenidas en la solución del suelo, principalmente para los nitratos, nitritos, sulfatos, pH y conductividad eléctrica, es necesario conocer el grado de tensión del agua o solución del suelo a la que se encuentra durante el tiempo de recolección de la solución a ser determinada, para esto es indispensable tener la ayuda de un juego de dos tensiómetros ubicados a dos profundidades (por ejemplo, a 30 cm el uno y a 50 cm el otro). Las lecturas de los tensiómetros determinan si la condición de humedad del suelo es de saturación, si las lecturas son inferiores a 10 centibares, en muchos suelos, o si está a capacidad de campo, si las lecturas están entre 18 y 22 centibares o si las condiciones son más secas en lecturas superiores a 30 centibares. Si la condición es de saturación de agua, la solución extraída será más diluida en función de la concentración de sales presentes, en relación a la obtenida en condiciones de capacidad de campo, y la obtenida en condiciones de sequedad tendrá una concentración mucho mayor que las dos anteriores. Por esta razón es necesario considerar estas condiciones cuando se hacen comparaciones con valores obtenidos en un laboratorio de análisis de suelo. Si se desea hacer esta comparación se debe hacer un estudio previo de correlación.

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MEDICION DEL AGUA DEL SUELO

Existen varios métodos para medir el contenido del agua en el suelo. Todos ellos tienen sus ventajas y desventajas. A continuación se describen algunos de los métodos más usados. • Método Gravimétrico.- Se toma una

muestra en el campo y se determina la masa del suelo y la masa del agua, para lo cual se usa la siguiente ecuación:

θθθθm = Mw/Ms

Donde: θθθθm = contenido de la masa de agua. Mw = masa de agua. Mw = peso del suelo húmedo menos el

peso del suelo seco. Ms = masa del suelo seco. Ventajas: Es el método más básico y simple. Desventajas: Destruye la muestra para hacer las mediciones. Se requiere conocer la densidad aparente del suelo.

• Tensiómetros.- Consiste en una cápsula porosa permeable al agua y solutos, pero impermeable a las partículas de suelo. Este aparato se coloca a una determinada profundidad en el suelo, en la que se desea conocer la tensión con la cual el agua es retenida. La cápsula y el tubo que conecta al medidor de vacío (manómetro) están llenos de agua. Ventajas: Determina las necesidades de riego “insitu”, cuando los suelos tienen un relativo buen contenido de humedad. Desventajas: Sólo mide tensión en el rango de 0 a 0,85 atmósferas (0-85 centibares), lo cual representa una succión limitada del rango total de succión en el cual las plantas pueden sobrevivir, pero a su vez constituye el rango donde puede funcionar un sistema de microirrigación (0 - 20 centibares). Las investigaciones en microirrigación han demostrado que para optimar la producción, debería programarse el riego cuando la tensión de humedad alcance de 15 a 22 centibares, en la mayoría de los suelos.

¿COMO FUNCIONA UN TENSIOMETRO? El tensiómetro es un tubo cerrado lleno de agua. Tiene en la base una punta de cerámica y en el otro lado, un tope con un manómetro de medición. Este tubo es instalado en el suelo con la punta de cerámica localizada cerca de donde se desea medir la humedad del suelo. Este tubo es generalmente lo suficientemente largo para que el manómetro permanezca sobre el nivel del suelo para permitir las lecturas. Al secarse el suelo, succiona el agua a través de los poros de la punta de cerámica, creando un vacío parcial dentro del tensiómetro lo que permite una lectura en la válvula de vacío. El poder de succión del suelo que retira el agua del interior del tensiómetro aumenta a medida que el suelo se seca y las lecturas del manómetro suben. Cuando el suelo es regado, la succión del mismo se reduce y el agua vuelve al interior del tensiómetro a consecuencia del vacío. Esto reduce dicho vacío y las lecturas de la válvula bajan.

¿QUE SIGNIFICAN LAS LECTURAS? Las lecturas señalan la humedad relativa del suelo. Una lectura alta es causada por un suelo seco (al haber una succión alta) y una lectura baja es debida a un suelo húmedo (baja succión). Casi todas las válvulas de los tensiómetros son calibradas con graduaciones que van de 0 a 100 llamados centibares. Cien centibares es igual a un bar que es la unidad de presión utilizada por los meteorólogos que es igual a la atmósfera estándar. Un tensiómetro puede operar en un rango de 0 a 85 centibares. Al momento con el avance de la electrónica se puede encontrar en el mercado tensiómetros de lectura digital. La lectura de 0 indica un suelo saturado en donde las raíces de las plantas sufren de falta de oxígeno, de 0 a 5 es demasiado húmedo para la mayoría de los cultivos. Lecturas de 10 a 25 representan el nivel ideal de agua y aireación, en la mayoría de los suelos corresponde a la capacidad de campo.

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Si las lecturas son mayores de 25, podría haber deficiencia de agua para las plantas sensibles o para las plantas con sistemas radiculares superficiales, lo que incluye plantas en macetas y plantas que crecen en suelos de textura arenosa. Casi todas las plantas que tienen un sistema de raíces de 40 centímetros de profundidad o más, no sufren de falta de agua antes de que las lecturas lleguen a niveles de 40 o 50. En suelos de textura media, las plantas con un buen sistema radicular de 45 cm de profundidad o más, usualmente no sufrirán de falta de agua antes de que las lecturas lleguen a 70 centibares. En suelos de textura media a moderadamente fina, las plantas que tienen un sistema radicular profundo no necesitarán de riego por varios días después que las lecturas pasen de 70 cb. Las lecturas de 80 representan una condición de humedad del suelo lo suficientemente seco para necesitar riego bajo estas condiciones, aún cuando las plantas no demuestren estrés. Estas interpretaciones se aplican a lecturas obtenidas cerca de la mitad de la masa radicular. ¿CUANTOS TENSIOMETROS SE REQUIEREN? No existe un estimativo por hectárea porque las condiciones pueden variar. Debe haber por lo menos uno y de preferencia dos, para cada área del terreno que tenga diferente textura del suelo y profundidad del perfil, de acuerdo al tipo de cultivo, gradiente, método de riego, tiempo de riego, (por más de 2 a 3 días) y facilidad o problemas de riego. En cada situación se puede necesitar tensiómetros a diferentes niveles. El número dependerá del suelo y la profundidad de las raíces. Usualmente, sólo se necesitará 1 a 30 cm de profundidad para plantas con sistemas radiculares superficiales. Serán necesarios dos cuando se tengan plantas con raíces activas más profundas que 30 cm o se desee averiguar el movimiento del agua dentro del perfil del suelo. Para plantas con raíces más profundas que 1,20 metros. (árboles frutales), es aconsejado tener instrumentos en tres diferentes niveles de profundidad, para estudiar el movimiento del agua en el perfil.

En un campo uniforme regado con una sola unidad, un tensiómetro localizado para cada 5 hectáreas puede ser suficiente. Es una buena idea empezar con pocos tensiómetros y ganar la experiencia necesaria en su manejo y luego decidir si es necesario o no instalar más. ¿DONDE COLOCAR UN TENSIOMETRO? El tensiómetro debe ser instalado en la zona activa de la raíz, en buen contacto con el suelo y en una posición donde el agua regada seguramente mojará el suelo. Observe la concentración de la zona activa de las raíces y profundice al cavar cerca de una planta adyacente pero no donde el tensiómetro será instalado. En plantaciones nuevas, coloque la punta de cerámica cerca de las nuevas raíces o del pan de tierra, ya que la textura del suelo diferirá del resto del terreno y la transferencia de agua puede ser impedida. Después de varias semanas de instalado el tensiómetro se puede reinstalar cerca de la línea de la gotera del árbol en crecimiento. Movimientos subsecuentes pueden ocurrir anualmente durante el período de crecimiento rápido, con menos frecuencia luego de este período. Donde exista riego por surcos, localizar los instrumentos lo suficientemente cerca del surco para tener la seguridad de que el agua va a tener contacto con el tensiómetro. Con casi todos los cultivos en hileras, se coloca el tensiómetro en hilera. Con riego por aspersión colocar los tensiómetros donde ellos puedan ser mojados, esto es donde no exista bloqueo de los aspersores por postes, troncos, tallos, ramas u hojas. En riego por goteo se debe colocar entre 20 y 30 cm del emisor. ¿CUAL ES LA LECTURA QUE ME INDICA CUANDO REGAR? Depende del cultivo, suelo, clima y del método de riego. Los tensiómetros deben ser calibrados para cada condición, por personal calificado. Creer que la experiencia y las investigaciones pueden dar guías para tomar decisiones definitivas no siempre es verdadero. Como normas generales se pueden indicar las siguientes: * Cuando se tiene riegos de total cobertura, no

riegue cuando las lecturas indiquen de 0 a 10. Este suelo estará todavía demasiado húmedo y las plantas podrían sufrir de falta de oxígeno.

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En casi todos los tipos de suelo, no se necesita riego cuando las lecturas indican de 10 a 25.

Con algunas excepciones, no se debe demorar en la aplicación del riego cuando las lectura lleguen de 75 a 80. El suelo está casi seco y su habilidad de proveer de agua a las plantas durante los períodos de uso rápido es muy malo. Al seguir algunas sugerencias de cuándo regar, de acuerdo a las lecturas obtenidas, éstos pueden ser usados como una guía para algunos cultivos con riego total. Recuerde que siempre para obtener la máxima eficiencia se debe pedir la ayuda de un especialista para realizar las calibraciones necesarias.

Arboles frutales 70 a 80 Cítricos 50 a 70 Aguacates 40 a 50 Uvas 40 a 60 Tomates 60 a 70 Crisantemos 40 a 50 Fresas 25 a 35 Rosas 20 a 30 Melones, zanahorias 50 a 60 Pastos 20 a 30 Claveles 25 a 35

Con riegos parciales frecuentes como son a través de goteo o microaspersión, el objetivo es mantener las lecturas en niveles entre 10 a 25 al controlar el volumen de agua aplicado. Se debe realizar la calibración para mantener lecturas que coincidan con la capacidad de campo. ¿SE DEBE MANTENER UN RECORD DE LECTURAS? El mantener un récord de lecturas permite la realización de diagramas que indican el comportamiento del movimiento del agua en el perfil a través del tiempo. Estos diagramas permiten realizar ajustes, de ser necesario, en el manejo del agua durante el ciclo del cultivo, en el futuro. Los diagramas serán realizados en un eje de coordenadas teniendo en el eje de las Y a las lecturas del tensiómetro expresadas en potencial matricial y en eje de las X a los días del mes. Se deben diferenciar las profundidades de los tensiómetros.

¿POR QUE SE NECESITA AÑADIR AGUA? Cuando la succión del suelo se mantiene baja, se perderá muy poca agua del tensiómetro. Cuando el suelo se seca, la succión sacará agua del instrumento, creando un gran vacío contra el cual es muy difícil prevenir el escape de aire. Con una succión alta, lo poroso de la punta de cerámica permite el paso de aire dentro del instrumento. Cuando el suelo es regado, el agua regresa al interior del instrumento, pero no lo suficiente porque se encuentra lleno de aire. El mejor momento para añadir agua es después del riego cuando se ha llenado naturalmente, el vacío es bajo, y la tapa puede ser retirada fácilmente. Si se añade bastante agua utilice una bomba de vacío para retirar las burbujas. ¿PUEDEN LOS TENSIOMETROS AYUDAR A AUTOMATIZAR EL RIEGO? Existen tensiómetros con puntas de contacto electrónicas que pueden ser colocadas a cualquier lectura de succión deseada. Cuando el suelo se seca a la lectura de succión deseada, un circuito es cerrado en el manómetro del tensiómetro. El circuito generalmente incluye un programador de riego conectado a un control remoto de la válvula. El control remoto de la válvula está en la tubería de agua y puede prender o apagar el sistema de riego. Una gran variedad de conexiones se pueden realizar para permitir que las señales del tensiómetro prendan o apaguen el sistema de riego automático y puedan ser guardados en un programador hasta que llegue el momento adecuado. Esta programación evita que se riegue cuando no es necesario y solo cuando el tensiómetro lo indique. Sin embargo, el programador no puede comenzar a regar si no recibe una señal del tensiómetro. El resultado es un sistema completamente automatizado de riego.

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EL METODO DE NEUTRONES PARA LA DETERMINACION DE LA HUMEDAD DEL TERRENO El método de la medida de la humedad por medio de neutrones encierra unas perspectivas muy prometedoras. Este método consiste en la emisión de neutrones a gran velocidad desde un emisor, contra el terreno alrededor de él. Estos neutrones son frenados por el agua, de manera que aquellos que alcanzan un tubo contador son más lentos y éste registra, pero en cambio no puede hacer lo mismo con los más veloces. Cuanto mayor es la humedad del suelo, mayor es el número de neutrones de movimiento lento que llegan al tubo contador. El hidrógeno es el elemento que absorbe mayor número de neutrones de gran velocidad. Puesto que el agua es la fuente principal de hidrógeno del suelo es lógico que exista una correlación significativa entre el contenido de agua del terreno y el número de neutrones de pequeña velocidad que llegan al contador. En la práctica se hace un hoyo con una sonda y se introduce en él un tubo de metal de forma que se entibie el suelo. El emisor de neutrones y el aparato contador se colocan dentro del hoyo y se les hace descender a la profundidad deseada. La lectura obtenida en una unidad de tiempo es proporcional al contenido de humedad del suelo que rodea al emisor y al contador. Hay que tener la precaución de hacer un número de hoyos suficiente para obtener una indicación representativa de la humedad del suelo. Algunos metales e incluso metaloides tales como el boro y el cloro absorben neutrones de gran velocidad e influyen, por tanto, sobre el número de neutrones lentos registrados en un tiempo dado, de forma que cuando la lectura se hace cerca de la superficie, aunque el contenido de humedad sea el mismo, será diferente que cuando se efectúan a mayor profundidad. La zona de influencia es menor a medida que el contenido de humedad aumenta. Se progresa continuamente en reducir el peso de los aparatos, con lo que se hace más fácil el manejo, y en la disminución de las pérdidas de radiación.

Debido a que se pueden efectuar lecturas desde el momento en que el aparato se coloca en el hoyo, la pérdida de tiempo no es muy tomado en cuenta, por lo que el método de los neutrones resulta de gran rapidez. De la misma forma, el muestreo en el mismo hoyo es posible sin destruir la muestra. El método de los neutrones promete ser muy útil para la medida de humedad del suelo. UTILIZACION DE LAS PROPIEDADES TERMICAS La conductividad térmica del suelo puede ser utilizada como un índice de su humedad, puesto que el nivel de conductividad depende de la presencia de la humedad en el terreno. La termoresistencia, que es una resistencia térmicamente sensible, ha proporcionado un control excelente; debido a la influencia de la temperatura sobre la conductibilidad térmica se puede presentar un material permanentemente poroso con dimensiones y distribución adecuadas de los poros dentro del cual puede colocarse un aparato, térmicamente sensible, sin estropear el elemento sumisor de calor y el sensible. ERROR DE MUESTREO El error de muestreo ha sido uno de los principales inconvenientes que ha encontrado el investigador a la hora de determinar la humedad del suelo; puesto que la obtención de muestras representativas es uno de los problemas más importantes, el crecimiento desigual de las plantas y la falta de uniformidad en la penetración de las raíces no pueden ser soslayados puesto que producen variaciones del contenido de humedad. Las modificaciones de textura y estructura del suelo alteran la infiltración, transmisión y retención de la humedad. Los cambios introducidos en la configuración de la superficie del terreno condicionan la oportunidad de infiltración de la lluvia y la forma y dimensiones de los camellones alteran la velocidad de infiltración del agua de riego. Evidentemente, todos los factores mencionados hacen que el contenido de humedad sea distinto para los diversos puntos de una parcela.

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Es preciso tomar varias muestras del mismo terreno, si se quiere obtener una muestra representativa de la humedad del suelo a menos que el método elegido exija una muestra de gran volumen. El número de muestras necesarias para obtener una muestra total representativa aumenta a medida que las diferencias de humedad entre los diversos puntos del terreno se hacen más profundos. Otro inconveniente radica en que básicamente todos los métodos de determinación de la humedad utilizan un número reducido de muestras y cada una de ellas es lógico que difiera por lo menos ± 20% de la media que resultaría de un universo de muestras muy numeroso. En consecuencia es preciso que la investigación se concentre en poner en práctica métodos de determinación de la humedad, que de un modo práctico y en poco tiempo den valores representativos de la humedad del suelo.

MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL SUELO El agua en el suelo se mueve y a su vez queda retenida por largo tiempo bajo condiciones no saturadas, debido a que las fuerzas de adhesión atraen el agua hacia la superficie de las partículas del suelo y debido a que las fuerzas de cohesión mantienen a las moléculas del agua juntas. Juntas estas dos fuerzas se refiere a las fuerzas de fijación o adsorción. El agua se mueve en el suelo en el momento en que estas dos fuerzas no estén balanceadas. La tasa de movimiento depende de cuanto cambian las fuerzas de adsorción de un punto a otro en el suelo y del grado de llenado de los poros con agua. Las fuerzas de adsorción en el suelo se relacionan a las fuerzas de atracción que ejercen las partículas sobre el agua y la relativa facilidad con la que dicha agua puede ser removida de esta superficie húmeda. Mientras más cerca están las moléculas de agua a la superficie, o más fina es la película, más difícil es removerla. En el espacio entre las partículas de suelo (espacio poroso) el agua es retenida por las fuerzas de cohesión. La absorción de agua por una toalla, es un buen ejemplo de la atracción del agua por la superficie sólida en un material poroso.

A medida que la toalla se va saturando el agua empieza a gotear para sacar su excedente. El agua goteará hasta que las fuerzas de cohesión que mantienen a las moléculas de agua juntas (tensión superficial) estén bien balanceadas con la fuerza de gravedad que las atrae desde abajo. Después de que el goteo ha cesado el agua que queda como remanente será removida por evaporación. Las fuerzas de evaporación remueven el agua de la superficie sólida hasta que las fuerzas estén balanceadas por las fuerzas de adsorción. Si la humedad relativa de la atmósfera es baja, en el caso de la toalla, quedará eventualmente seca. Si la humedad es alta, el agua quedará retenida en la toalla. Estas mismas fuerzas hacen que el agua quede retenida o se mueva en el suelo. Mientras más pequeños sean los poros, o tubo capilar que contiene agua, más grande será la fuerza que se requiere para removerla. En el caso del suelo existe una excepción, debido a que los poros y tubos son irregulares en tamaño y forma y el camino que tiene que recorrer el agua es muy tortuoso, el suelo requiere una serie de tubos capilares. El tamaño de los poros en el suelo determina cuanta agua puede ser retenida contra las fuerzas que tienden a removerla. Debido a que el suelo tiene diferente forma, tamaño y distribución de poros la relación entre las fuerzas de remoción y el contenido de agua es diferente para cada suelo. El movimiento del agua dentro del perfil del suelo es importante desde dos puntos de vista: (1) transporte de nutrientes y (2) provisión de agua para el crecimiento de las plantas. Un entendimiento del movimiento del agua llega a ser más importante con el uso cada día más frecuente de herbicidas, nematicidas y pesticidas en general, debido a que estos biocidas se mueven con el agua del suelo. El manejo de la humedad del suelo es más importante aún cuando se trabaja con técnicas de fertirrigación donde el riego y los drenajes juegan papeles muy importantes. Para el caso práctico de aplicación de un nematicida, las condiciones de humedad del suelo deben ser las ideales para permitir la disolución lenta del ingrediente activo, pero no permitiendo la pérdida del mismo por percolación.

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Los suelos como se ha visto, no son uniformes, a pesar de que aparecen así en la superficie. Muchos sitios microscópicos o medio ambientes microscópicos existen dentro de un centímetro cúbico de suelo. Los suelos minerales están cerca del 50% de su espacio poroso lleno de porcentajes variables de agua y aire, dependiendo del estado de humedad del suelo. El movimiento del agua depende grandemente del tamaño, forma y número del espacio poroso en el suelo. La textura y la estructura del suelo determinan estos factores en alto grado. El movimiento del agua en el suelo se clasifica dentro de los siguientes tres tipos: 1. Flujo no saturado.- Generalmente se

refiere al agua capilar. 2. Flujo saturado.- Usualmente significa el

flujo del agua gravitacional o agua libre. 3. Equilibrio de vapor.- El movimiento en la

fase de vapor. AGUA CAPILAR

El agua capilar, como ya se indico anteriormente, es una de las formas como el líquido se mueve en el suelo. El agua capilar resiste el movimiento debido a la gravedad. Está presente como fina película de agua alrededor de las partículas del suelo. El agua es retenida por las partículas del suelo, por las fuerzas de adhesión (atracción del agua por el agua). A medida que la película de agua se hace más gruesa, la fuerza de gravedad excede a la fuerza de cohesión, y el agua drena del suelo. Las raíces de las plantas ejercen una fuerza o tensión sobre la película de agua alrededor de las partículas del suelo y el agua penetra a las raíces de la planta. Mientras más fina es la película de agua, mayor tensión es requerida por parte de las raíces para tomar agua desde el suelo. En ausencia de lluvias o de riego, la película de agua se vuelve tan fina que las plantas no pueden obtener suficiente agua para su crecimiento. A medida que las raíces absorben agua en una limitada área, tensiones desiguales o decrecimiento del grosor de la película de agua tiene lugar.

Entonces por capilaridad el agua se mueve pocos milímetros desde el área de película más gruesa a la más fina que rodea las películas. Por medio de esta acción, el agua puede moverse en cualquier dirección, dependiendo de la dirección de la tensión desigual más grande, o de la dirección donde la película está más delgada. Se debe recordar que el agua capilar se mueve desde el área de película más gruesa hacia la más fina o desde áreas de baja a alta tensión (presión negativa). Una molécula particular de agua se mueve solamente a lo mucho unos pocos milímetros, pero el efecto total de la capilaridad puede ser la causa de que ocurra el movimiento del agua a lo largo de varios centímetros debido a la repetición de una serie de pasos. AGUA GRAVITACIONAL

El agua gravitacional, como fue descrita en párrafos anteriores, es el agua que drena del suelo por acción de la fuerza de gravedad. Esta puede ser usada por las plantas, pero si el suelo está saturado por un período prolongado se presenta una deficiencia de oxígeno que interfiere con el crecimiento radicular y toma de agua por la planta y la acción de los microorganismos benéficos del suelo. El movimiento gravitacional del agua está grandemente determinado por: 1. La cantidad de agua que entra en el suelo. 2. La conducción de la humedad del suelo en

el perfil. 3. La cantidad de agua retenida en el suelo a

capacidad de campo. Desde el punto de vista práctico, las características de textura y estructura del suelo determinan estos factores.

EL VAPOR DE AGUA El movimiento del agua en el suelo, particularmente a niveles bajos de humedad, puede ocurrir en la fase de vapor. Esto ocurre principalmente como una diferencia de humedad y/o temperatura desde un sitio microscópico a otro. El agua puede vaporizarse en un sitio y moverse como vapor hacia otro, condensarse a la forma líquida y ser tomada por la planta.

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Como en el movimiento del agua capilar, la distancia que se mueve una molécula particular de agua es pequeña, pero el efecto neto puede ser a distancias grandes. El agua tiende a moverse como vapor de una área de alta humedad a una de baja humedad, cuando otros factores permanecen estables. DETERMINACION DE LA NECESIDAD DE AGUA POR LOS CULTIVOS Para determinar la cantidad de agua que debe ser adicionada a un suelo para satisfacer los requerimientos hídricos de un cultivo, se debe conocer qué cantidad de agua perdió el suelo y transpiró el cultivo el día anterior para reponerlo al día siguiente. Comparativamente con una cuenta corriente de un banco, es necesario realizar un balance de entradas y salidas para determinar la cifra que nos interesa conocer. El agua almacenada en una capa determinada de suelo, se pierde por el proceso de evaporación desde la superficie, y se expulsa por las plantas en el proceso llamado transpiración, o como comúnmente se lo expresa E.T. El éxito de un riego es reemplazar la E.T., en forma oportuna. La evapotranspiración ha sido definida como el uso consuntivo del agua, que corresponde a la suma de los términos transpiración, que es el agua que penetrando a través de las raíces de las plantas es utilizada por ellas en la construcción de células y tejidos o es emitida por las hojas y reintegrada a la atmósfera, y el término evaporación, que es el agua evaporada por el terreno adyacente, por la superficie del agua o por la superficie de las hojas de las plantas. El agua depositada por el rocío, la lluvia o el riego artificial y que se evapora sin ser utilizada por el sistema de la planta, forma parte del agua evapotranspirada. La cantidad de agua que es absorbida por un cultivo en crecimiento, varía de acuerdo a un sinnúmero de variables, las mismas que son bastante difíciles de asignarles valores adecuados y muchas veces queda la incertidumbre en su actuación sobre el agua consumida por las plantas. De allí que los métodos empíricos para el cálculo de la E.T., han tenido muchas limitaciones en su utilización práctica.

Entre los principales factores que influencian la E.T. se podrían mencionar: exposición al sol, al viento, a la temperatura, humedad, tipo de cultivo, edad de éste, tamaño y estado sanitario de la planta, tipo de suelo, nivel de humedad del suelo y otros más. Existe un gran número de métodos empíricos para determinar la cantidad de agua que hay que aplicar al cultivo, entre ellos se puede mencionar al método de Penman, que lo enfoca desde un punto de vista más teórico, mostrando que la evapotranspiración está íntimamente relacionada con la energía solar recibida. El método de Thornthwaite que considera que la temperatura constituye un buen Índice de energía en una zona de equilibrio y fundamental. El método de Nowry-Johnson que en esencia consiste en un procedimiento empírico basado en datos recogidos en la zona en la que se aplica, partiendo de la premisa que existe una relación lineal entre el calor efectivo y la evapotranspiración. Ellos definen al calor efectivo como la integral de las temperaturas diurnas máximas, por encima de 0ºC durante el período de desarrollo, medidas en grados por día. El método de Blaney-Criddle quienes desarrollaron una fórmula que se basa en la temperatura media mensual y el porcentaje de iluminación mensual con respecto al anual, lleva a obtener un factor que lo denominan como F, llamado fuerza evaporante. El método escogido para el estudio en este libro, ha sido el de "Balance de Agua" el que supone que la zona radicular es un depósito de agua. El agua eliminada por evaporación y transpiración desde este depósito del suelo se llama el "debe", mientras que el agua añadida al depósito del suelo por el riego o lluvia es el "haber", dando exactamente la idea de un balance contable. así se puede perfectamente realizar un balance de la cantidad de agua. El riego se programa cuando el balance se ha reducido por la evapotranspiración. Si por alguna razón el riego se suspende por varios días la cantidad deberá ser saldada por un sobre-riego hasta que el déficit se haya eliminado, como en el caso del banco con un sobregiro.

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Este método es relativamente fácil y ha sido explicado por Boswell, 1990 en su libro Micro-irrigation Design Manual, del cual se hará esta referencia. Para estimar el requerimiento diario de agua, se debe contar con lecturas diarias de la evapotranspiración neta medidas mediante un evaporímetro de clase "A". Para llegar al valor estimado de E.T. estas lecturas deben ser ajustadas a la cobertura del cultivo para luego multiplicarlas por el factor del cultivo "Kc", que debe ser previamente determinado. De esta forma los datos del evaporímetro se utilizan para calcular la cantidad de agua requerida. Debido a todas las suposiciones que hay que hacer para traducir las lecturas del evaporímetro a los requerimientos de agua de la planta, es fundamental que el estado de humedad se controle continuamente, para lo cual existen instrumentos como los tensiómetros que sirven para verificar el estado de almacenamiento de agua en el depósito del suelo y para perfeccionar en aproximaciones sucesivas el proceso de programación. ¿QUE ES EL EVAPORIMETRO CLASE “A”? Es un depósito de agua de tamaño estándar utilizado universalmente para medir la evaporación. Las medidas asignadas a este tanque son de 1.206,5 mm de diámetro y 250 mm de altura, provisto de un dispositivo para medir los cambios de nivel del agua debidos a la evaporación o lluvia. La evaporación del tanque evaporimétrico se mide en milímetros. La evaporación de un tanque de servicio metereológico, ha resultado ser un buen indicador de evaporación máxima. Diversas observaciones realizadas en zonas de baja humedad indican que la cifra más alta de evapotranspiración llega ser para un período corto de tiempo del 10 al 20% superior a la evaporación que se produce en un tanque evaporímetro clase "A". Como ya se dijo, los resultados de las lecturas deben ser ajustados de acuerdo a la exposición del tanque y el tipo de cultivo.

El Grupo Clínica Agrícola de Ecuador, ha diseñado un tanque evaporímetro que consiste en una cubeta plástica de 0,60 m de largo por 0,40 m de ancho y 0,30 m de profundidad, en la cual se ha colocado un pedazo de tubo plástico de 0,10 m, de diámetro dentro del cual se ha instalado un pedazo de 10 cm, de una cinta métrica, con el fin de tener un espejo de agua más estable el momento de registrar las lecturas. Esta cubeta ha sido previamente calibrada con el evaporímetro clase “A” y se ha dado el correspondiente factor de ajuste, el cual se ha puesto en un programa de computación para su uso dentro del cálculo de la evapotranspiración “ET”. Tanto el tipo de cultivo como su estado de desarrollo influyen ciertamente sobre la transpiración, y en consecuencia sobre la evapotranspiración. COMO APLICAR LAS LECTURAS DEL EVAPORIMETRO CLASE “A” O LA CUBETA DEL GRUPO CLINICA AGRICOLA Cuando las lecturas se realizan diariamente y a la misma hora indicarán el cambio neto de la lluvia y evaporación de las 24 horas anteriores. Cuando las condiciones de cultivo se las realiza bajo invernaderos, la lectura corresponde a la evaporación ocurrida. Esta lectura se aplica luego a una fórmula para llegar a un valor estimado de la E.T. E.T. = A x B x C Donde: A = Evaporación en el evaporímetro (mm) B = Factor del cultivo "Kc" C = Cobertura del cultivo (Cobertura Total = 1) Con solo contar con las lecturas del evaporímetro, se puede conseguir una información muy valiosa para determinar la lámina de agua a ser aplicada en un cultivo. Pero debido a que los cultivos poseen diferentes características en cuanto al uso del agua, las lecturas de evaporación deben ser ajustadas y depuradas para aproximarse más al consumo real de agua por cultivo específico a una edad particular y para unas condiciones bajo las cuales está creciendo. Para conseguir esto, se debe determinar el factor de cultivo.

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¿QUE ES EL FACTOR DE CULTIVO O “Kc"? El factor del cultivo denominado "Kc", se refiere a las Características que presenta cada tipo de planta en su mayor o menor exigencia en el consumo del agua desde el reservorio del suelo, debido a sus Características innatas de su sistema radicular. Características del follaje, mecanismos de abertura y cierre de estomas y su fisiología en general. Todo esto va a depender del estado de desarrollo del cultivo y de las condiciones medioambientales donde crece. La determinación del factor de cultivo "Kc" se hace primeramente adoptando un factor asumido y programando el riego basado en este factor. Para una primera aproximación se puede utilizar un factor de cultivo entre 0,60 y 0,70, que de acuerdo a la experiencia de muchos autores, suponiendo que exista una buena infiltración, es bastante aproximado. Para determinar el factor "Kc" real, se requiere de la ayuda de los tensiómetros, los mismos que deben ser colocados a varias profundidades, para determinar un perfil de humedad del suelo que represente la zona radicular. El área que deben cubrir los tensiómetros es la equivalente al área mojada por los emisores, que pueden ser microaspersores, goteros o si es el riego por surcos o gravedad, su área correspondiente. Las lecturas tomadas de los tensiómetros indicarán si el suelo se encuentra en un buen grado de humedad en relación a la exigencia que pone el cultivo, de esta manera estos valores servirán como una guía para desarrollar el factor del cultivo real que se usará con los datos de evaporación del tanque. Las lecturas de los tensiómetros deben ser registradas diariamente a una misma hora (temprano en la mañana). Los riegos se basarán en el dato del “Kc” supuesto hasta obtener lecturas de los tensiómetros que oscilen entre 15 y 20 centibares. Luego de varios días de registros se podrá apreciar ciertas tendencias en las lecturas, esto es: si el suelo empieza a secarse, las lecturas de los tensiómetros empezarán a subir y por lo tanto se deberá aumentar el supuesto factor del cultivo.

Pero si por el contrario las lecturas de los tensiómetros indican una tendencia a la baja en la tensión del suelo, la humedad de éste está aumentando y se deberá reducir el supuesto factor del cultivo. Cuando las lecturas del tensiómetro indican una tendencia estable, con niveles de humedad del suelo fluctuando dentro del rango de capacidad de campo, para lo cual se debe realizar las comprobaciones necesarias, tomando muestras de suelo y pesando en el sitio para luego someterlas a secamiento total en una estufa a 105ºC, y repetir el proceso de pesaje y por diferencia determinar la cantidad de agua que a quedado retenida en el suelo a ese grado de tensión. En el laboratorio con las muestras tomadas se realiza la determinación de la capacidad de campo sometiendo a las muestras a una tensión equivalente a 1/3 de atmósfera. Una vez obtenida toda esta Información se realiza el ajuste completo del factor de cultivo "kc" que fue asumido. COBERTURA VEGETAL Para complementar el ajuste de las lecturas del tanque evaporímetro, se debe determinar la cobertura vegetal que corresponde al porcentaje de la superficie total cubierta por el follaje. La cobertura vegetal puede también expresarse como el porcentaje del área sembrada en relación al área total, a medio día en un día soleado. La cobertura vegetal cambia de cultivo a cultivo y dentro de ellos dependiendo del grado de desarrollo del mismo y su edad. Para cultivo en hileras o en camas, como el caso del cultivo de flores, la zona de cobertura vegetal se puede estimar determinando la relación entre el ancho de la cama o zona cubierta y la separación entre ellas. aquí es necesario considerar si la cama tiene una sola hilera de plantas o dos. Por ejemplo si se tiene que el ancho de las camas en un cultivo de rosas es de 0,90 m y la separación entre camas es de 0,80 m la cobertura vegetal será: Cobertura vegetal = 0,80/0,90 =0,88 Para cultivos arbóreos la cobertura vegetal puede ser estimada calculando la relación del área cubierta por la masa verde y el área total referidas a la superficie abarcada por un árbol.

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Por ejemplo para una plantación de manzana con un espacio entre árboles de 4,0 por 5,0 m y una superficie media cubierta por ellos de 2,5 por 3,5 metros, la cobertura vegetal sería: Cobertura Vegetal = 2,5 x 3,5 / 4,0 x 5,0 = 0,44 EJEMPLOS REALES DE CALCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACION (E.T.) Luego de haber obtenido los valores de las lecturas del tanque de evaporación y haber conocido el factor de cultivo y la cobertura vegetal, se puede calcular la E.T. para cada cultivo en las diferentes zonas geográficas del país. A continuación se ilustrarán estos cálculos con varios ejemplos: Ejemplo 1 Para el cultivo de rosas ubicado en la zona de Tabacundo (Ecuador), durante el mes de Agosto, se ha determinado una lectura del tanque de evaporación equivalente a 9 mm. El factor de cultivo “Kc” usado para un cultivo en producción de la variedad Ana, en un suelo franco arenoso con buena infiltración es de 0,75. La cobertura vegetal del cultivo es de 0,75. Calcular la E.T. E.T. = A x B x C A = evaporación del tanque = 9 mm B = Factor del cultivo = 0,75 C = Cobertura vegetal = 0,75 E.T. = 9 x 0,75 x 0,75 = 5,0 mm Es decir que el riego que debe proporcionarse al cultivo al día siguiente equivale a una lámina de agua de 5 mm, o lo que es lo mismo se debe aplicar 50 m3/ha de agua de riego o 5 L/m2/riego. Si el área a ser regada es de 7.200 m2 se tiene: 50.000 Litros / 7.200 m2 = 6,9 L/m2/riego En la misma plantación se ha determinado una lectura del evaporímetro de 2 mm durante el mes de Abril. Calcular la E.T. E.T. = 2 x 0,75 x 0,75 = 1,13 mm

Es decir que el riego del día siguiente equivale a una lámina de agua de 1,13 mm o lo que es lo mismo se debe aplicar 11,3 m3/ha/riego. 11.300 L / 7.200 m2 = 1,57 l /m2/riego En el caso de que la cantidad de agua a ser aplicada sea demasiado pequeña, se acumulan las lecturas de evaporación y se aplica cada 2 o 3 días. Si la plantación de rosas se ubica en la zona de la provincia del Cotopaxi (Ecuador), en suelos con mediana infiltración y con un nivel de la capa freática alto el valor de la E.T. será diferente al caso anterior, para el mismo mes de Agosto. A = Evaporación del tanque = 9 mm B = Factor del cultivo = 0,60 C = Cobertura vegetal = 0,70 E.T. = 9 x 0,60 x 0,70 = 3,78 mm Es decir que la cantidad de agua a ser aplicada al día siguiente es de 3,78 mm que equivale a 37,8 m3/ha/riego. 37.800 L / 7.200 m2 = 5,25 L /m2 / riego lo cual es inferior en 1,65 litros/m2/riego en relación a la zona de Tabacundo. Ejemplo 2 En la provincia de Manabí (Ecuador), en una Plantación de algodón, variedad Cocker, en un estado avanzado del cultivo, se ha determinado una lectura del Evaporímetro de 12 mm, con una cobertura del cultivo de aproximadamente el 80%. El factor de cultivo “Kc” para esta variedad y en esta edad es de 0,75. Calcular E.T. E.T. = 12 x 0,75 x 0,80 = 7,2 mm Lo que significa que se debe aplicar una lámina de agua equivalente a 7,2 mm o lo que es lo mismo 72 m3/ha/riego, para recuperar la cantidad de agua perdida el día anterior por el cultivo y por el suelo.

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Ejemplo 3 En la provincia de El Oro (Ecuador), durante el mes de Julio, en una Plantación de banano variedad Gran Ney, con una densidad de siembra de 1.700 plantas/Ha, que proporciona una cobertura vegetal del 90%, se tiene una lectura del tanque de evaporación de 6 mm. El factor del cultivo usado para banano, es de 0,80. Calcular E.T. E.T. = 6 x 0,80 x 0,90 = 4,32 mm Lo que significa que se debe aplicar al día siguiente 4,32 mm de agua que equivalen a aplicar 43,2 m3 de agua por hectárea. Por lo general la aplicación del agua de riego se la determina por tiempo, para lo cual se debe considerar el tipo de tubería, el caudal de la bomba en L/hora/metro y la eficiencia de aplicación del sistema expresado en porcentaje, así se tiene que; para cultivos en hileras para plantaciones arbóreas con el tiempo de aplicación T se calcula usando la siguiente fórmula: T = S x E.T. / Q x EA Donde: T = Tiempo de aplicación (horas) S = Separación media entre tuberías (metros) E.T. = Evapotranspiración (mm) Q = Caudal del proyecto (L/h/m) EA = Eficiencia de aplicación del sistema (%) Para el caso del cultivo de rosas ubicado en la zona de Tabacundo (Ecuador), con un valor de E.T. de 5 mm. Las líneas de cultivo están separadas 1,2 m. El caudal del proyecto es 12 L/h/m, (2 hileras con 3 goteros de 2 L/h/m) y la eficiencia de aplicación del sistema es de 95 %. Encontrar T: T = 1,2 x 5,0 / 12 x 0,95 = 0,53 horas que

equivalen a 31,8 minutos

COMO LA HUMEDAD DEL SUELO AFECTA LA ASIMILACION DE NUTRIENTES POR LAS PLANTAS

La toma de nutrientes es un proceso activo requiriendo del consumo de energía por las células de las plantas. Este proceso puede verse afectado por un estrés hídrico y sus efectos en la permeabilidad de la membrana celular, hidratación de las enzimas de la planta, el suplemento de carbohidratos desde el proceso de fotosíntesis y otros procesos de crecimiento. El movimiento de los iones desde las partículas del suelo y el espacio poroso hacia la superficie radicular, como se vio en el capítulo anterior, es un proceso pasivo, que no requiere desgaste de energía por parte de la planta; este depende del flujo de la solución del suelo hacia las raíces y del movimiento de los iones en la solución del suelo, mediante los tres mecanismos ya indicados. El efecto de la humedad del suelo en la toma de nutrientes es complicado por las interacciones entre las especies de cultivos y variedades, contenido de arcilla en el suelo, capacidad del suelo para restituir la solución del suelo, número de poros pequeños y la concentración de los iones en la solución del suelo a diferentes niveles de humedad. MOVIMIENTO Y ABSORCION DEL NITROGENO

El nitrógeno como NO3

-, está casi siempre disuelto en la solución del suelo. Este se mueve a distancias relativamente grandes en el suelo por el mecanismo de flujo de masas. El movimiento del NO3

- en algunos cultivos puede darse en un 50% como flujo de masas y el 50% como difusión, durante el período de crecimiento. La toma del NO3

-, cuando las plantas alcanzan un estrés hídrico excede la utilización en el proceso de crecimiento y el nitrato se acumula en los tejidos de la planta. Esto indica que los cultivos toman N en forma de NO3

-, en suelos secos o sobre la capacidad de campo más rápidamente que lo requerido. La toma total de NO3

-, es generalmente más baja en cultivos sometidos a estrés de humedad debido a un proceso de crecimiento más lento, en vez de una falta de toma de nitratos.

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MOVIMIENTO Y ABSORCION DEL FOSFORO

El fósforo se encuentra en concentraciones muy bajas en la solución del suelo. La concentración del suelo varía entre 0,1 y 1 ppm (partes por millón), en el agua del suelo. El fósforo se mueve hacia las raíces por el proceso de difusión. El movimiento en el suelo es limitado a distancias muy cortas. El movimiento hacia la superficie radicular se ha estimado en 0,5 mm en un día, 0,10 mm en tres días y 0,13 mm en 10 días. La absorción del P se reduce por un estrés hídrico en la planta. La permeabilidad de la membrana se reduce para el P por un estrés hídrico y el P es retenido más fuertemente sobre la superficie de las partículas de suelo a un nivel bajo de humedad. La adición de fósforo al suelo resulta en una toma más alta del elemento a cualquier nivel de humedad del suelo. El manejo de la aplicación del P al suelo pone énfasis en la colocación del P en la zona más húmeda donde la absorción es más alta. Ultimamente, con el uso de la fertirrigación y la aplicación de fuentes de alta solubilidad, la asimilación del P por las plantas ha alcanzado un alto grado de eficiencia, pudiendo llegar a ubicarle a la profundidad donde se encuentra el sistema radicular absorbente de la planta. MOVIMIENTO Y ABSORCION DEL POTASIO

La concentración de potasio en la solución del suelo varía de 10 a 200 ppm, con un promedio de 50 ppm. Existen cultivos como palma africana, banano, cereales, algunas hortalizas y el cultivo de rosa, en la fase de producción que pueden reducir la concentración de la solución del suelo a 0,01 ppm, creando un camino para que el proceso de difusión mueva más potasio hacia el sistema radicular. Se estima que el 85% del potasio se mueve por difusión, 10% por flujo de masas y 5% por intercepción radicular.

Este fenómeno ha dado lugar a que se desarrollen técnicas de fertilización más adecuadas y precisas, mediante el uso de fuentes de alta solubilidad, para colocarlas en los períodos más adecuados y provocar lo que el autor ha llegado a denominar un “suero o inyección a la vena”, consiguiéndose resultados muy satisfactorios en el incremento del rendimiento en varios cultivos. Las tasas de difusión están influenciadas por el contenido de humedad del suelo y los niveles de K intercambiable en el mismo en particular. Existe una alta interacción entre las partículas de arcilla, el contenido de agua en el suelo y los niveles de potasio, calcio y magnesio, con el desplazamiento de K a la solución del suelo. EFECTO DE LA FALTA DE AGUA EN LA ABSORCION DE NUTRIENTES Y CRECIMIENTO DE LA PLANTA Para que cualquier cultivo pueda alcanzar su máximo rendimiento, necesita que su sistema radicular se encuentre en un medio ambiente que tenga un adecuado nivel de nutrientes, disponibilidad de oxígeno y un contenido de agua acorde con su requerimiento (capacidad de campo). El contenido de agua no solo influencia la tasa del crecimiento radicular sino también la disponibilidad de oxígeno y la capacidad del suelo para suplir nutrientes. Si existe una condición de sequedad, la capacidad del suelo de suplir nutrientes y la habilidad del cultivo para absorberlos, decrece. Sin embargo, un exceso de nutrientes o alta fertilidad en condiciones de sequedad, disminuye la capacidad del suelo de entregar los nutrientes por efecto de la disminución en su presión osmótica, al alcanzar la solución del suelo conductividades eléctricas altas. ABSORCION DE LOS NUTRIENTES POR LA PLANTA

Para entender por qué la sequedad reduce la disponibilidad y la absorción, se deben entender los mecanismos que los suplen.

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Existen dos tipos de nutrientes, los móviles y los inmóviles y los mecanismos para que ellos sean suplidos son diferentes, por lo que las condiciones de sequedad reducirán el ritmo de absorción de estos dos tipos de elementos, en diferente forma. Los nutrientes móviles se desplazan libremente en el agua, un caso de estos es el ion NO3

-, este tipo de nutriente es abastecido a la planta principalmente por flujo de masa del agua del suelo hacia el sistema radicular. La acción del flujo o movimiento de masas es causado por las raíces durante la absorción de agua en respuesta al proceso de transpiración. Los elementos móviles son barridos por el movimiento del agua hacia el sistema radicular donde pueden ser absorbidos. Los nutrientes inmóviles no se mueven libremente con o dentro del agua del suelo. Estos nutrientes están retenidos por las partículas o existen en el suelo en formas poco solubles. El potasio (K+) y el fósforo (H2PO4

- y HPO4=)

son el ejemplo de nutrientes inmóviles. Como resultado de su limitado movimiento en el agua del suelo, el flujo de masas no provee de la cantidad de nutrientes que la planta exige Para satisfacer estos requerimientos, la planta debe extender continuamente su sistema radicular para llegar hasta los sitios donde los elementos inmóviles se encuentran. En esencia, la planta debe explorar el suelo para obtener este tipo de nutrientes, conociéndose a este mecanismo como intercepción radicular. La mayoría de plantas toman medidas para conservar el agua bajo condiciones de seguridad. La primera respuesta de conservación de agua es la reducción de la transpiración, lo cual trae como consecuencia la reducción del ritmo de crecimiento de la planta. El ritmo de transpiración se reduce notablemente como resultado de la falta de disponibilidad del agua.

No solamente existe menos agua en el suelo bajo condiciones de sequedad, si no que el agua está retenida más fuertemente (potencial matricial), que el agua en un suelo húmedo; las raíces tienen que hacer mayor esfuerzo para extraer esta agua y el movimiento del agua en el suelo es más limitado. El efecto inmediato es la reducción del flujo de masas del agua del suelo. Además, muy pocos nutrientes móviles alcanzan las raíces para que sean absorbidas. Debido a que el ritmo de transpiración es menor y la disponibilidad de los elementos móviles se ve limitada, el ritmo de crecimiento de toda la planta es más lento. El crecimiento del sistema radicular se retarda, esto resulta en el decrecimiento del proceso de difusión y de intercepción radicular, reduciendo la absorción de nutrientes como el potasio y el fósforo. La clave para asegurar que el cultivo absorba la mayor cantidad de nutrientes para alcanzar buenos rendimientos, bajo condiciones de sequedad, es el de desarrollar y mantener un estado balanceado de la fertilidad del suelo. Las plantas absorben la mayor cantidad de nutrientes móviles por unidad de agua, tomada bajo estas condiciones. Los sitios de los nutrientes inmóviles están también a su más alto estado de concentración en el suelo cuando los niveles de fertilidad son altos y balanceados. El crecimiento del sistema radicular es mayor bajo condiciones de sequedad cuando los nutrientes no son el factor limitante. EFECTO DE ALTA HUMEDAD (SATURACION) EN EL SUELO, SOBRE EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS Y LA ASIMILACION DE NUTRIENTES

Un suelo saturado de agua tiene efectos muy marcados en las reacciones de varios nutrientes. La disponibilidad de varios nutrientes se incrementa mientras que de otros decrece por efectos de una mayor fijación o pérdida por lavado o lixiviación.

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El Agua del Suelo

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Los cambios en la disponibilidad de los nutrientes se deben a procesos biológicos que se paralizan por la falta de oxígeno en los suelos saturados o inundados. Una lámina de agua sobre la superficie del suelo restringe el movimiento del oxígeno hacia el suelo y hace que los microorganismos que ordinariamente usan oxígeno, utilicen otras substancias para poder continuar con su proceso de crecimiento. Estas reacciones químicas y biológicas que se producen son la causa de los cambios de comportamiento de los nutrientes en suelos inundados o saturados. COMPORTAMIENTO DEL NITROGENO EN SUELOS SATURADOS

El comportamiento del nitrógeno en suelos inundados y con carencia de oxígeno, es notablemente diferente que en suelos bien drenados conteniendo adecuadas cantidades de oxígeno. En un suelo saturado o inundado, se produce la acumulación de amonio (NH4

+), la inestabilidad de los nitratos (NO3

-), acumulación de los nitritos (NO2

-) y un más bajo requerimiento de nitrógeno para cumplir el proceso de descomposición de la materia orgánica. Esto afecta el comportamiento de los fertilizantes nitrogenados añadidos al suelo, a su vez que al nitrógeno natural del suelo y se debe tomar en consideración en la fertilización nitrogenada de cultivos como el arroz de inundación. REACCION DEL NITROGENO AMONIACAL

El nitrógeno amoniacal añadido a suelos saturados se mueve en la solución del suelo de donde es rápidamente absorbido en las partículas del suelo, muy poco del NH4

+ permanece en la solución del suelo, sin embargo, cuando el NH4

+ es removido de la solución del suelo, la mayoría es deslizado desde los sitios de intercambio de las partículas del suelo. En suelos saturados que tienen contenidos grandes de hierro y manganeso fijado en la matriz del suelo, un alto porcentaje de NH4

+ está presente en la solución del suelo. Esta condición incrementa la pérdida de NH4

+ por lixiviación cuando se produce la percolación del agua en perfil del suelo.

COMPORTAMIENTO DEL FOSFORO EN SUELOS SATURADOS

Se puede apreciar un incremento en solubilidad del fósforo soluble y extractable, bajo condiciones saturadas de agua; este incremento se lo atribuye a un incremento en la disponibilidad de fosfatos de hierro y a la mineralización del fósforo inorgánico. En suelos con un alto poder de fijación de fósforo, estos fosfatos de hierro pueden quedar absorbidos y si el pH es ácido se forman fosfatos de hierro ocluidos que dificultan ostensiblemente la asimilación por parte de las plantas, creando la doble deficiencia de fósforo y de hierro, especialmente esta última muy notoria en cultivos ornamentales, como el de rosa. COMPORTAMIENTO DEL POTASIO EN CONDICIONES SATURADAS

El potasio es menos afectado que el fósforo y nitrógeno, bajo estas condiciones. Aunque el potasio existe en varias formas en el suelo, el potasio utilizado por los cultivos es el que está absorbido en las partículas del suelo que se lo conoce como potasio intercambiable y muy pequeñas cantidades que están presentes en la solución del suelo. Un estado de saturación del suelo resulta en una apreciable cantidad de potasio proveniente de los sitios de intercambio hacia la solución del suelo. En suelos donde se tiene un alto poder de fijación de potasio, es un limitante. COMPORTAMIENTO DE OTROS ELEMENTOS EN CONDICIONES SATURADAS

Algunos elementos como el calcio y el magnesio no presentan mayores cambios bajo estas condiciones, pero otros como el hierro, el manganeso y el azufre sufren cambios muy radicales bajo condiciones saturadas. En el caso de los dos microelementos por su acción química de oxidación y reducción sufren transformaciones que limitan su asimilación por parte de la planta; para el caso del hierro los cultivos absorben las formas oxidadas es decir Fe+++ y no las formas reducidas Fe++, lo cual provoca una severa limitación en su asimilación, produciendo de primera instancia una clorosis férrica a nivel de puntos apicales.

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El Agua del Suelo

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NECESIDADES DE DRENAJE

La humedad del suelo en exceso, esto es sobre lo que el suelo puede retenerla a capacidad de campo (1/3 de atmósfera) es poco o nada beneficiosa para la mayoría de cultivos. Debido a que el oxígeno se difunde a través de los poros llenos de aire cerca de 10.000 veces más rápido que a través del agua, el exceso de agua que desplaza el aire del suelo, causa una deficiencia de este elemento y una restricción en el crecimiento del cultivo. El ritmo de uso del oxígeno por parte del cultivo es de 3 a 6 kg/ha/hora. Un exceso de agua también dificulta muchas labores de labranza, retarda el tiempo de siembra o trasplante e interfiere con la actividad normal de los microorganismos en el suelo. ¿CUAL ES EL OBJETIVO DE UN DRENAJE?

Los principales objetivos de un drenaje son: 1. Prevenir el encharcamiento del agua en la

superficie del suelo. 2. Remover el exceso de agua de la zona

radicular. 3. Remover el exceso de sales en suelos

naturalmente salinos o bajo condiciones de fertilizaciones altas y continuas, en cultivos intensivos o bajo invernaderos.

EFECTO DE LA TABLA DE AGUA SOBRE EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS

La óptima profundidad de la tabla de agua para el buen crecimiento de las plantas, depende de la especie, de la textura del suelo, del clima y de la práctica de irrigación. Hablando en forma general, mientras más ligera es la textura del suelo, mayor es la tolerancia de los cultivos a una tabla de agua alta. En áreas irrigadas de suelos, naturalmente salinos, el efecto de salinidad puede ser el mayor problema. Cuando esto sucede, como son los suelos de las provincias de Cotopaxi y Tungurahua en la Sierra y de la Península de Santa Elena, en la Costa del Ecuador, la profundidad deseada de la tabla de agua debe estar por lo menos a 2 metros de la superficie del suelo con el objeto de manejar adecuadamente los problemas de salinidad.

AIREACION

La tabla de agua ejerce un efecto directo en la aireación del suelo, ya que el intercambio del aire con la atmósfera ocurre fundamentalmente en los espacios porosos del suelo. Cuando este espacio poroso está lleno de agua se inhibe el intercambio de aire. Con una pobre aireación, existe una reducción en el crecimiento radicular y la absorción de nutrientes causando una disminución en el ritmo de respiración en las células radiculares. La actividad microbiana cambia de aeróbica a anaeróbica cuando el oxígeno es limitado. Esto tiene un efecto directo en la nutrición de las plantas, debido a que la entrega de los nutrientes por la descomposición de la materia orgánica, se ve limitada porque esto se presenta bajo condiciones aeróbicas. Bajo condiciones anaeróbicas se produce una denitrificación del NO3

- y la pérdida del nitrógeno como gas. Una descomposición anaeróbica de la materia orgánica puede dar lugar a la formación de substancias tóxicas como SH2, el cual es tóxico para el crecimiento de las plantas. El hierro y el manganeso pueden sufrir cambios químicos y permanecer en el estado reducido y en cantidades altas son tóxicos para las plantas. SALINIDAD

Mientras que en las zonas húmedas el problema de salinidad es de poca o ninguna importancia, en condiciones secas o de manejo intensivo de fertilizantes y cultivos es de mucha consideración. Todas las aguas de irrigación contienen sales disueltas, las mismas que pueden acumularse en el suelo. Un agua clasificada como buena para el riego, puede contener sobre una tonelada de sal en una lámina de agua de 15 mm, aguas de menos calidad pueden contener dos veces esta cantidad de sales. Debido a que las sales pueden ser removidas en forma efectiva por medio de lavado, resulta ser muy importante tener un buen sistema de drenaje interno en el suelo. Tablas de agua alta impiden un drenaje interno y limitan la remoción de sales del suelo.

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El Agua del Suelo

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También, debido a que las aguas subterráneas contienen sales, una tabla de agua cercana a la superficie del suelo promueve la acumulación de sales en el mismo, provenientes del ascenso del agua por capilaridad desde la tabla de agua.

Por esta razón, el éxito de una buena producción a largo plazo bajo programas de irrigación o fertirrigación, está en mantener la tabla de agua o nivel freático a por lo menos 2 metros de la superficie del suelo.

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El Nitrógeno en el Suelo y su Importancia

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EL NITROGENO EN EL SUELO Y SU IMPORTANCIA De acuerdo con la teoría geoquímica de Stevenson, el N que se encuentra actualmente en la atmósfera se hallaba originalmente como amonio y como nitrato en la capa terrestre. Con el desarrollo de la tierra, el nitrógeno se ha evaporado hacia la atmósfera, en donde existe actualmente como amoniaco. Alrededor del 80% del gas atmosférico es nitrógeno, pero éste representa solamente el 2% del nitrógeno total de la tierra. La concentración de N original en las rocas, es sin embargo, extremadamente bajo. El nitrógeno del suelo procedente de la fijación atmosférica y de los residuos orgánicos es alto en comparación con el de las rocas, a pesar de esto es una parte insignificante del total. En agricultura la parte más importante de N usado por las plantas es a veces el que se provee en forma de fertilizante. Sin exagerar, el crecimiento de las plantas está mas a menudo afectado por la deficiencia de N que de otro nutrimento. Una razón para esto es que las plantas requieren grandes cantidades de nitrógeno. Se ha calculado que las plantas contienen más átomos de N que de ningún otro elemento derivado del suelo, a excepción del hidrógeno. Es así como el agua es el elemento más importante en el crecimiento de los vegetales. CONTENIDO DE LOS SUELOS

La capa arable de la mayoría de los suelos contiene entre 0,02% y 0,4% de nitrógeno. Para casos particulares esto evidentemente está influenciado por el clima, tipo y cantidad de vegetación, topografía, material parental, actividad del hombre, fotoperíodo y otros factores. FORMAS DEL NITROGENO DEL SUELO

Nitrógeno Inorgánico Las formas inorgánicas del nitrógeno del suelo incluyen: nitratos (NO3

-), nitritos (NO2-), óxido

nitroso (N2O), óxido nítrico (NO), amonio (NH4+),

amoniaco (NH3+). Desde el punto de vista de

fertilidad del suelo, las formas NH4+, NO2

- y NO3-

son las de mayor importancia, porque así es como absorben las plantas este elemento. El NH4

+ se encuentra generalmente en forma intercambiable adsorbido a los coloides del suelo. El NO2

- y el NO3- se encuentran en

solución en el agua del suelo. Los tres reunidos representan 2% del nitrógeno total.

Las formas NH3+, N2O y NO son gases y se

encuentran en muy pequeñas cantidades, generalmente no son posibles de detectar. De estas el N2O y el NO tienen importancia negativa porque es así como se pierde el nitrógeno del suelo por denitrificación. Nitrógeno Orgánico

Las formas orgánicas del nitrógeno del suelo se hallan como aminoácidos y proteínas consolidadas, aminoácidos libres, amino-azúcares y otros compuestos no identificados. El contenido de N en la materia orgánica es del 5% y únicamente el 1% es disponible para las plantas. TRANSFORMACIONES DEL NITROGENO EN LOS SUELOS

Las plantas absorben la mayor parte de su nitrógeno en forma de NH4

+ y NO3- Las

cantidades de estos dos iones que pueden utilizarse por las raíces de los cultivos, dependen: a) De la cantidad suministrada como

fertilizante que ha sido liberada luego de haberse establecido un equilibrio entre la mineralización y la inmovilización del nitrógeno del suelo y,

b) De las pérdidas en el terreno. 1.- Equilibrio del nitrógeno orgánico-mineral

en el suelo: La mineralización del nitrógeno es simplemente la conversión del N orgánico a la forma mineral y la inmovilización es la conversión del nitrógeno inorgánico o mineral a la orgánica. La materia orgánica del suelo se puede dividir en dos categorías: a) El humus, relativamente estable y de muy

lenta descomposición y, b) Los materiales orgánicos sujetos a una

descomposición francamente rápida. Si estos materiales tienen una cantidad pequeña de nitrógeno en relación con el carbono, los microorganismos necesarios para descomponer este material tomarán nitrógeno del suelo y empobrecerán su contenido.

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El Nitrógeno en el Suelo y su Importancia

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Si la relación C:N es menor de 10, no usarán el N del suelo, pero si es mayor de 30, no solamente agotarán el N del suelo sino que tomarán parte del N aplicado como fertilizante químico. 2.- Mineralización de los compuestos

nitrogenados: Se produce a través de las tres reacciones siguientes: a) Aminización

Se realiza por organismos heterotróficos (bacterias y hongos), es la descomposición hidrolítica de las proteínas y la liberación de aminas y aminoácidos. Proteínas R- NH2 + CO2 + energía

(calor) + otros productos b) Amonificación

Las aminas y aminoácidos así liberados son utilizados por otro grupo de organismos heterótrofos y se produce la liberación de compuestos amoniacales.

R- NH2+HOH NH3

+ + R- OH + Energía +HOH NH4

+ + OH-

El amonio así liberado puede tener los siguientes destinos:

1. Ser convertido a nitritos y nitratos. 2. Ser absorbido por las plantas. 3. Ser utilizado por microorganismos. 4. Ser fijado en ciertos tipos de arcilla.

c) Nitrificación

Es la oxidación biológica de amonio a nitrato. Tiene dos etapas, la primera de amonio a nitritos, por medio de las bacterias autotróficas nitrosomonas.

Nitrosomonas

2NH4 + 3O2 2NO2 + 2 H2O + 4 H+

+Energía (84,0 Kcal)

y la segunda de nitritos a nitratos, la que se efectúa por un segundo grupo de bacterias autotróficas nitrobacteria.

Nitrobacteria 2NO2

- + O2 2NO3-

De las tres reacciones anteriores se puede concluir tres aspectos importantes: 1) Las reacciones requieren oxígeno, luego

serán más rápidas en suelos bien aireados. 2) Las reacciones liberan hidrógeno, esto da

como resultado la acidificación del suelo cuando se usa constantemente fertilizantes amoniacales u orgánicos nitrogenados (Urea).

3) Que es necesaria la presencia de una buena

población microbiana, cuya actividad está relacionada con la humedad y temperatura del suelo.

FORMAS DE APROVISIONAMIENTO DE NITROGENO AL SUELO 1) Fijación Simbiótica

Se produce por medio de bacterias del género, Rhizobium que viven en simbiosis con ciertas plantas leguminosas huéspedes. Se describen cantidades de nitrógeno fijado de 300-800 kg/ha en cultivos de alfalfa y trébol.

Asociaciones Rhizobium – Leguminosas

Especie de Rhizobium

Leguminosa a la que puede Inocularse

Alfalfa R. meliloti Trébol dulce

R. trifolii Trébol Arveja Lenteja R. leguminosarum Algarrobo

R. phaseoli Fréjol R. lupini Lupinos

Soya Lespedeza Crotalaria Kudzu

R. Japonicum

Maní Fuente: Martín, 1980 Las condiciones para que se produzca una buena simbiosis son: bajo contenido de N en el suelo, pH alrededor de 6, buen aprovisionamiento de Ca, P y Mo, buena población microbiana temperatura y humedad adecuadas, compatibilidad leguminosa-bacteria.

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El Nitrógeno en el Suelo y su Importancia

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2) Fijación no Simbiótica La fijación de N en el suelo se realiza también por ciertos organismos que viven libremente, se estima en 10 a 50 kg/ha/año la cantidad fijada por este proceso.

Los organismos responsables son: Bacterias: aerobias: Azotobater

anaerobias: Clostridium, Aerobacter, otras.

Algas azules-verdes: Nostoc y Celothrix La fijación se efectúa por heterotropismo o por fotosíntesis dependiendo del tipo de organismo.

3) Fijación atmosférica a través de

descargas eléctricas.- Existen varias formas gaseosas de nitrógeno en la atmósfera, las que por las descargas eléctricas se convierten en NO3

-, el que cae a la tierra por medio de las lluvias. Se considera que esta forma de aprovisionamiento es mayor en zonas industriales; dependiendo del lugar la cantidad fijada y caída puede variar de 1 a 30 kg/ha por año.

4) Fijación industrial del nitrógeno.- Desde el

punto de vista de la agricultura comercial, la fijación industrial del nitrógeno es la fuente más importante de este elemento como nutrimento de las plantas. Hay tres reacciones básicas por las que se realiza la fijación del nitrógeno elemental:

a) Oxidación directa del nitrógeno. b) Proceso de la cianamida en que el N

reacciona con carburo cíclico. c) Proceso de Clunde-Haber, en el que el

N3- y el H+ forman gas amoníaco. 5) Materiales Orgánicos.- Los residuos

vegetales y animales que son incorporados al suelo a través de su manejo son también fuente de aprovisionamiento de este elemento del suelo, aunque su aporte puede considerarse como limitado si se desea alcanzar altos rendimientos en los cultivos.

Por ejemplo: Asuma un suelo con un contenido de materia orgánica de 1%. El peso de una hectárea de suelo a 20 cm de profundidad y con una densidad de 1 g/cm3 es de 2'000.000 de kg.

2'000.000 x 0,01 = 20.000 kg M.O. / ha Se conoce que la materia orgánica tiene un contenido de N de un 5%. Por lo tanto: 20.000 x 0,05 = 1.000 kg N total / ha Si se asume que apenas un 1% de este N es disponible para las plantas, se tiene: 1.000 x 0,01 = 10 kg N disponible / ha

En un suelo con 4% de M.O. se puede tener entre 40 a 80 kg de N/ha/año. Esto daría una producción extremadamente baja y no acorde con el potencial genético de muchos cultivos en los actuales momentos. Por lo tanto si se depende de lo que el suelo puede naturalmente suplir de N a un cultivo, lo que se conseguirá es únicamente bajos rendimientos y pobre calidad del producto final. PERDIDAS DE NITROGENO DEL SUELO 1. Removido por los cultivos.- Las pérdidas

de nitrógeno del suelo ocasionadas por la absorción de los cultivos, se estima en una cantidad que fluctúa entre el 0,9% y 1,4% del nitrógeno total, lo que significa un promedio de 28 a 45 kg./ha/año.

2. Lavado del nitrógeno.- Se estima que las

pérdidas de N de las tierras cultivables, debido al lavado ascienden a un promedio de 28 kg/ha/año. El 99% de esta pérdida a capas profundas es de la forma de nitratos y el 1% de amonio. Lógicamente este proceso tiene mayor intensidad en suelos arenosos.

3. Pérdida de nitrógeno gaseoso.- Se han

sugerido tres mecanismos como causas de esta pérdida:

a) Denitrificación: Cuando los suelos se

encharcan el oxígeno es excluido, entonces se implanta la descomposición anaerobia. Algunos de los organismos que intervienen tienen la capacidad de obtener su oxígeno de los nitratos, liberándose así óxido nitroso y nitrógeno elemental (gases). Los organismos responsables de estas reacciones son del género Pseudomonas, Micrococcus y otros.

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El Nitrógeno en el Suelo y su Importancia

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Reacciones

+4H +4H 2HNO3 2HNO2 H2 N2 O2 - 2H2O -2H2O -H2O Nitrato Nitrito Acido Oxido Hiponitroso Nitroso b) Las pérdidas de Nitrógeno como gas: en

suelos ácidos bien drenados, pueden ser consideradas a través de tres mecanismos, todos los cuales se relacionan con la descomposición de los nitritos (NO-

2). La primera es la descomposición del nitrito de amonio, representada en la siguiente ecuación:

NH4NO2 2H2O + N2

La segunda está representada por la Reacción de Van Slyke, según la siguiente ecuación:

RNH2 + HNO2 ROH + H2O + N2

La tercera es la descomposición espontánea de ácido nitroso:

3HNO2 2NO + HNO3 + H2O

Desde el punto de vista práctico se puede evitar estas pérdidas controlando el drenaje excesivo del terreno.

c) Volatilización del Amoníaco: Si se aplican

fertilizantes amoniacales en la superficie de suelos alcalinos, puede perderse amoniaco libre a causa de esta reacción:

NH4

+ + H2O + OH NH3+ + 2H2O

Normalmente las pérdidas de amoniaco resultantes de la volatilización superficial pueden prevenirse mediante la colocación de materiales nitrogenados varios centímetros más abajo de la superficie del terreno. La reacción de un fertilizante amoniacal aplicado sobre la superficie de un suelo recién encalado, puede

conducir a pérdidas considerables de nitrógeno por lo siguiente: 2NH4

++CaCO3 2NH4CO3+Ca 2NH3++CO2+H2O

El 2NH4CO3 no es un compuesto muy estable. Por otra parte si se aplica un fertilizante nitrogenado de forma nítrica sobre un suelo recién encalado, se produce la retención del NO3

- por parte del calcio presente y produciendo luego una liberación más lenta del nitrógeno, de acuerdo a la siguiente reacción: 2KNO3 + Ca(CO3)2 2KHCO3 + Ca(NO3)2

En todo caso se recomienda incorporar los fertilizantes nitrogenados lo más que se pueda en el suelo para evitar la pérdida de nitrógeno en forma de gas. REACCION DEL NH4

+ CON EL SUELO Como el NH4

+ actúa como un catión, en contacto con el suelo se producen reacciones de intercambio y la capacidad de intercambio de cationes del suelo juega un papel muy importante para su retención. En suelos con baja CIC el NH4

+ puede lixiviarse si se sobrepasa dicha capacidad de retención de cationes. Ejemplo: Se tiene un suelo arenoso con apenas 2 cmolc/dm3 (meq/100 g) de C.I.C. y se desea aplicar 200 kg/ha de NH4

+, se asume que la aplicación se realiza en una banda de 5 cm, en una cama de 1 metro de ancho.

-2H2O

N2

N2O

+2H -H2O

+2H

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El Nitrógeno en el Suelo y su Importancia

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5 cm de banda fertilizante 100 cm de cama 5/100 = 1/20 de la superficie de la cama que ha sido utilizada para la aplicación del fertilizante. Ahora 200 kg/ha de NH4

+ = 0,56 cmolc/dm3 (meq/100 g). Si solo se utiliza 1/20 de la superficie, se está utilizando 1/20 de la C.I.C. 1/20 x 2 cmolc/dm3 = 1/10 cmolc/dm3 ó 0,1 cmolc/dm3 Por lo tanto la capacidad de intercambio en la zona aplicada es 0,1 cmolc/dm3 y si se está adicionando 0,56 cmolc/dm3 el NH4

+ se irá a más de un metro de profundidad. Para evitar este problema, se recomienda aplicar el fertilizante al voleo o incorporarlo inmediatamente al suelo, con el fin de aprovechar a lo máximo la capacidad de intercambio catiónico bajo en los suelos arenosos, o incrementar la CIC mediante la adición de materia orgánica.

REACCIONES DE LA UREA EN EL SUELO La urea conocida químicamente como carbodiamida (NH2)2CO es el fertilizante nitrogenado de mayor contenido de N (46%). La urea al ser aplicada en el suelo, en combinación con el agua y la acción de la enzima natural ureasa, se transforma en NH4

+ formando parte de un compuesto (NH4)2 CO3, el cual no es muy estable, de acuerdo a la siguiente reacción: (NH2)2CO + 2HOH ureasa (NH4)2CO3 NH3

+ + CO2 + H2O Al no tener este compuesto final mucha estabilidad, se puede perder N en forma de NH3

+, especialmente bajo condiciones de alta humedad y alta temperatura.

Se recomienda no dejar la urea aplicada sobre la superficie del suelo en condiciones de humedad y temperaturas altas, situación muy común dentro de un invernadero. EFECTO DE LA FUENTE DE N EN LAS PLANTAS El N en la forma de NH4

+ puede entrar en combinaciones orgánicas, en forma directa sin necesitar transformaciones. Por otra parte el NO-

3 debe ser reducido a NH4+ en la planta para

formar combinaciones orgánicas. Esto ha dado lugar a mirar la actividad de los nitratos y la reductasa como enzima. NO3

- Nitrato Reductasa NO2- Nitrito Reductasa NH3

+ En suelos bien drenados la transformación de NH4

+ a NO3- es muy rápida y en esta forma es

fácilmente tomado por las plantas. En NH4+ es

tóxico si se acumula en algún grado en la planta y por esto debe entrar en combinaciones orgánicas en forma rápida. Por otra parte el NO3

- puede acumularse en la planta sin causar ningún daño y puede permanecer almacenado sin ningún peligro, pero a su vez debe ser reducido a NH4 para poder formar parte de los compuestos orgánicos, llámense éstos aminas o proteínas. Con una alta absorción de NH4

+ por parte de las plantas, éstas deben usar los carbohidratos para sintetizar el N y almacenar compuestos tales como las amidas, en vez de usar los carbohidratos para su crecimiento. Si el suplemento de carbohidratos es limitado, una aplicación alta de NH4

+ dará lugar al uso de estos escasos carbohidratos presentes con fines de desintoxicación. Por lo expuesto se deduce que una buena relación NH4

+/NO3- es

necesaria para mantener un buen balance del nitrógeno dentro de la planta. La forma NO3

- debe ser suministrada durante los días poco soleados y fríos y el NH4

+ en los días más soleados y calientes, y si se tiene una buena oxigenación en el suelo, condición de capacidad de campo, en los cultivos ornamentales y en forma particular en la rosa.

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El Nitrógeno en el Suelo y su Importancia

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FUNCIONES DEL NITROGENO EN LAS PLANTAS El nitrógeno tiene vital importancia para la nutrición de las plantas y su suministro puede ser controlado por el hombre. Las principales formas de asimilación por la planta son los iones nitrato (NO3

-) y amonio (NH4+). La mayor

proporción es absorbida en forma nitrato. Sin embargo, hay otras formas orgánicas que son utilizadas por la planta pero su escala muy pequeña (ácidos nucleicos, aminoácidos). En las plantas el contenido promedio de N es de 1,6%, lo que representa el 10% del peso total, para el caso de cultivos ornamentales, se tienen valores de 3,5 en rosas y de 5 a 6% en gypsophilia. Independientemente de la forma como es absorbido siempre se transforma en amina (NH2), luego en aminoácidos y proteínas. Las proteínas tienen antes que importancia estructural, características esenciales en el metabolismo, no son estables sino que se están transformando continuamente. Además el N, tiene funciones en otros procesos, es parte componente de la clorofila y por ende de la fotosíntesis. Interviene en las hormonas, consecuentemente en el crecimiento. También es componente de la energía respiratoria al formar parte del trifosfato de adenosina. METABOLISMO DEL NITROGENO EN LAS PLANTAS

Reducción del Nitrato (NO3) a Amonio (NH4) Como ya se explicó anteriormente, el nitrógeno en forma de nitrato no puede ser utilizado por las plantas y para que ello sea posible, es necesario el proceso de reducción a NH4 y es así como puede ser incorporado como constituyente de diversos compuestos orgánicos. El proceso de reducción requiere de una determinado consumo de energía, para lo cual los glúcidos de reserva de la planta y las substancias fotosintéticas, son las encargadas de dotar no solamente esa energía sino también de los esqueletos carbonados necesarios para la incorporación del grupo amonio y de los hidrógenos requeridos para esta reducción.

Según Guerrero, 1994, el proceso de reducción, del NO3 a NH4 no tiene lugar en una sola etapa, sino que tiene que pasar por la forma de nitritos NO2, lo cual está muy bien sustentado por la presencia de esta forma de nitrógeno en los tejidos vegetales o en el extracto celular, luego de una aplicación de una fuente fertilizante nítrica, como es el caso del nitrato de calcio, que al ser aplicado en forma foliar después de 30 a 40 horas se detectan concentraciones altas de NO2, que luego desaparecen. Por los tanto. la reducción de NO3 a NH4 ocurre en dos etapas, en ninguna de las cuales se requiere de ATP, ni compuestos de carbono. Guerrero, 1994 En la primera fase, el nitrato se reduce a nitrito en una reacción en la que participan dos electrones, provenientes de elementos minerales, conocidos como donantes, y está catalizada por el enzima nitrato reductasa. En la segunda fase en nitrito se reduce a amoníaco en una reacción que implica la participación de seis electrones y catalizada por el enzima nitrito reductasa. Aquí es donde tiene una gran importancia la participación de elementos como el molibdeno y el hierro, que son los metales que participan cediendo los electrones necesarios, como se indica en el diagrama correspondiente. Para el caso del enzima nitrato reductasa se ha determinado que se trata de una flavomolibdoproteina formada por tres grupos prostéticos, el FAD (flavin adenin dinucleótico), citocromo b y molibdeno. El NADH2 (nicotinadenin dinucleótido reducido), es el donante primario de electrones. Por otro lado, la nitrito reductasa se encuentra catalizada por una ferroproteina que es la ferredoxina nitrito reductasa, que utiliza específicamente ferredoxina como transportador de electrones los que recoge de otros sistemas enzimáticos como donadores de electrones. Como queda entonces bien indicado, las mayores fuentes de nitrógeno inorgánico que las plantas están en capacidad de absorberlas son la nítrica (NO3

-) y la amoniacal (NH4

+).

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El Nitrógeno en el Suelo y su Importancia

En el caso de este último debe ser incorporado a compuestos orgánicos en forma casi inmediata, efecto que toma lugar a nivel radicular, con la finalidad de no tener acumulaciones de NH4

+ en la planta, debido a que su almacenamiento como tal es mucho más difícil que en la forma de NO3

-, el cual a su vez debe ser reducido a NH4

+ para la formación de aminoácidos, proteínas y otros compuestos orgánicos donde el nitrógeno es su componente principal. En el caso de NO3

-, es fácilmente transportado a través del xilema y puede ser almacenado en las vacuolas de las raíces, tallos, hojas, flores y

frutos pero para formar parte de las estructuras orgánicas y pueda cumplir con sus funciones esenciales como nutriente debe ser reducido a la forma amoniacal con la ayuda de dos enzimas. La primera de ellas ya mencionada como nitrato reductasa, reduce el nitrato (NO3

-) a nitrito (NO2

-), para en forma inmediata tener la acción de la segunda enzima conocida como nitrito reductasa la encargada de reducir el nitrito (NO2

-) a amoniaco (NH3+), situación que es

indicada en la figura que se presenta a continuación, para un mejor entendimiento:

ACCION ENZIMATICA EN LA REDUCCION DEL NO3

- y DEL NO2- A NH3

+

La nitrato reductasa es unpeso molecular, debido química, que posee varios el caso de molibdeno, FADEsta enzima se localiza encélula vegetal y requiere electrones para cumplir reducción y para ello utilizaNADPH que al transfoproduce 2 electrones. Dende reducción, se asume qtransfieren directamente deun elemento del grupo pros Cuando no existe un bueNO3

-, la presencia de reductasa disminuye notorser rápidamente inducida aniveles adecuados de citoq

O

NITR

CITOPLASMA

I No-

3

NADPH

- Ferrodoxina Reducida

2e- NO-

2

NH3

Fe (II)

o

NADP

79

a enzima de un alto a su complejidad

grupos prostéticos tal H, FAD y citocromo. el citoplasma de la de proveedores de

con el proceso de sustancias como el rmarse en NADP, tro de este proceso ue los electrones se l molibdeno, que es tético, al nitrato.

n abastecimiento de la enzima nitrato

iamente, pero puede l aplicar NO3

- o con uininas.

Una deficiencausa decomplementcontenidos amidas. Gue Por otra partnitrito (NO2sustancias ienzima nitrmolecular y en las hojaraíces. El fotfalta de ésproduce la felas hojas, ynecesario pGuerrero, 19

ATO REDUCTASA

Fe (III)

CLOROPLAST

FADH

FAD

Citocromo

Citocrom

Fotosistema

Mo (IV)

Fuente: G

cia de inhibicada conde NH4

+ rrero, 199

e, la nitra-) en amntermediaato reduestá asos y conosistemata por mrredoxina es la ara el 94

Ferredoxina Oxidasa

e

2e-

A

NITRITO REDUCTAS

Mo (VI)

uerrero, 1994

molibdeno también es la ión de la enzima

la presencia de altos y ciertos aminoácidos y 4

to reductasa transforma el onio sin liberación de

rias; a lo contrario de la ctasa, posee bajo peso ciada con los cloroplastos los proplastidios en las en presencia de la luz y a

edio de la respiración, reducida en el interior de que provee del electrón proceso de reducción.

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El Nitrógeno en el Suelo y su Importancia

80

A nivel radicular se ha encontrado que la ferredoxina no está presente y es de suponer que existe la presencia de algún otro tipo de transportador que lleva el electrón desde el NADPH a la enzima. La reducción del nitrato a nivel radicular está supeditada al tipo de planta, a la edad de la misma y al suministro de NO3

-. Guerrero, 1994 En general cuando el suministro es bajo, su reducción ocurre en las raíces, pero cuando éste aumenta, una alta proporción del nitrato es transportado a las hojas para su reducción, lo que requiere el consumo de ATP y carbohidratos reflejándose en un consumo de energía. En una especie determinada de plantas ornamentales, la proporción de nitrato en las raíces se incrementa con la temperatura de los invernaderos y la edad de la planta, pero también influye el catión que acompaña la asimilación. Guerrero, 1994 Se ha encontrado que cuando el catión acompañante es el calcio la reducción ocurre en mayor proporción en las raíces y cuando el acompañante es el potasio la translocación del NO3

- a las hojas es rápida, lo que ha llevado a comparar como un “ suero a la vena”, para el caso de un fácil entendimiento. La enzima nitrato reductasa varía su actividad a medida que se incrementa el área foliar del cultivo, de allí que en plantas frondosas o que han alcanzado una expansión foliar máxima, la tasa de incremento de la enzima también es máxima, hasta cuando se ha llegado a la completa formación de las hojas donde la acción enzimática baja y se produce el almacenamiento de concentraciones altas de NO3

- en las vacuolas. Guerrero, 1994 Esto da lugar a la formación de ácidos orgánicos en forma aniónica en el citoplasma y su posterior traslado a las vacuolas para mantener el balance catión-anión y el pH intracelular. De esta manera la reducción del NO3

-, después de haber alcanzado el desarrollo foliar puede provocar problemas osmóticos, los mismos que ventajosamente son solucionados por medio de la retranslocación de nitrógeno reducido en forma de aminoácidos y amidas junto con cationes móviles como el potasio y el magnesio en el floema, para ser llevadas a las nuevas áreas de crecimiento. Guerrero, 1994

Este proceso de almacenamiento temporal del nitrato en las vacuolas hace que las plantas no sientan ningún problema de “empacho”, por exceso de nitrógeno, no sucediendo lo mismo cuando la forma amoniacal y el amonio se encuentran inclusive en bajas concentraciones. Esto puede suceder cuando se realizan aplicaciones foliares de fuentes amoniacales en concentraciones altas. La manera como la planta sale de esta fase de intoxicación por amonio o por NH3

+ derivado de la reducción del nitrato, es formando aminoácidos, amidas y compuestos orgánicos fácilmente utilizables por ella. Todo lo descrito anteriormente, lleva a realizar cierto tipo de conclusiones parta un mejor manejo de las fuentes fertilizantes nitrogenadas. Al conocer que el nitrato debe ser reducido a amoníaco para que el nitrógeno entre en el sistema metabólico, se debería asumir que al emplear una fuente amoniacal, su asimilación sería más rápida. Esto se ha comprobado que es cierto siempre y cuando los contenidos de glúcidos en la planta sean normales o altos, pero por otra parte al abastecer de nitrógeno a la planta con fuentes nítricas, únicamente, se produce una alta reducción de glúcidos, al igual que es lo que pasa en el proceso de reducción de NO3 a NH3 lo que puede llevar a niveles peligrosamente bajos de glúcidos, trayendo como consecuencia ablandamiento de tejidos, lo que puede ocasionar, en el caso de las flores, un cabeceo prematuro y formación de masa vegetativa suculenta, la que puede ser susceptible al ataque de insectos y enfermedades. Por lo tanto se recomienda el uso de fuentes nitrogenadas que mantengan un buen equilibrio de las formas, nítrica, amoniacal y orgánica. En este último caso muchas de las aminas y aminoácidos suministrarían nitrógeno aprovechable para el crecimiento de la planta. La carbodiamida (urea) es una buena fuente de nitrógeno orgánico, siempre y cuando las condiciones tanto de humedad como de temperatura del suelo y la presencia de la biota sea la más adecuada posible. Guerrero, 1994 EL NITROGENO Y SUS INTERRELACIONES

La relación existente entre el nitrógeno y el fósforo en las plantas es muy conocida, así como también la relación entre nitrógeno y potasio.

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El Nitrógeno en el Suelo y su Importancia

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La asimilación de nitratos estimula la asimilación de los cationes, mientras que los aniones cloro e hidróxilo, restringen la asimilación de nitratos. Una concentración alta de carbohidratos incentiva la asimilación de amonio y la asimilación de amonio restringe la asimilación de cationes, lo que trae como consecuencia una deficiencia de calcio a la vez que reduce los niveles de potasio en la planta.

EL NITROGENO COMO NO3

- • Es fácilmente lixiviado, en especial en

suelos arenosos. • Cuando el suelo está seco asciende a la

superficie y al ubicarse en los primeros centímetros, no puede ser alcanzado por las raíces y más bien provoca la salinización del suelo, incrementando la conductividad eléctrica.

• Cantidades mayores a 160 kg N/Ha. (80 ppm de NO3

-), se lixivia y provoca la contaminación de las aguas subterráneas.

• Los nitratos son preferidos por las plantas por su baja toxicidad.

• Como NO3- el nitrógeno circula en la savia

en mayor concentración. • Con la asimilación de NO3

- se requiere menos cantidad de fósforo como ATP, para su metabolización, que puede ser más lenta.

• Con la asimilación de NO3-, permite una

mayor asimilación de calcio, magnesio y potasio, por ser un anión.

• En suelos con buena actividad microbiana, la forma amoniacal es fácilmente oxidada a NO3

-, para su fácil asimilación. • El nitrógeno nítrico bloquea la absorción de

cloro, proveniente ya sea de los fertilizantes o de suelos salinos.

• El NO3- es la forma más indicada de

nitrógeno cuando el pH del suelo es alto o cuando se realizan aplicaciones de cal, por no tener ningún proceso de volatilización en el medio.

EL NITROGENO COMO NH4

+ • La planta absorbe muy poco nitrógeno en

forma amoniacal ya que su acumulación es tóxica para la misma, por eso es que el NH4

+ es incorporado a compuestos orgánicos, en forma casi inmediata, tanto a nivel radicular como de las hojas.

• El NH4+ requiere de una metabolización

muy rápida para evitar una acumulación en la savia vegetal.

• Para la metabolización de NH4+ se requiere

mucho más fósforo que para el caso del NO3

-, especialmente porque el amonio pesa en la balanza de los iones de carga positiva.

• El NH4+ por ser un catión descoloca a los

cationes K+, Ca++ y Mg++ y torna muy precario al metabolismo vegetal.

• Aumenta la susceptibilidad de las plantas al ataque de enfermedades fungosas.

• No solo disminuye la resistencia de las plantas por la menor absorción de potasio y calcio, si no también en una baja en aproximadamente un 40% en el contenido de fenoles en la hoja, los mismos que son considerados poderosos fungistáticos.

• La volatilización del amonio es fuerte en suelos alcalinos ya que el calcio y el sodio promueven su liberación.

• En suelos salinos por la presencia de calcio y magnesio, la pérdida de NH4

+ es menor. • Las prácticas de encalado hacen disminuir

su pérdida hacia el aire, especialmente cuando no está el suelo expuesto directamente al ambiente.

• El NH+4 puede ser fácilmente absorbido en

suelos más secos, por no subir a la superficie y necesitar manganeso y cobre para su metabolización, elementos presentes en pH ácido.

• Cuando falta calcio, fósforo y magnesio, el nitrógeno es absorbido por la planta, pero su metabolización es deficiente. La formación de proteínas es muy escasa, permaneciendo en forma de aminoácidos, mientras parte del nitrógeno sigue circulando por la savia y se pierde a través de la hoja.

• La escasez de manganeso puede causar efectos similares a los anotados en el punto anterior.

• Por otra parte el sulfato de amonio moviliza el manganeso, en especial en suelos bajos en pH, de tal modo que puede tornarse tóxico.

• La metabolización lenta del nitrógeno amoniacal causa fácilmente su toxicidad cuando la savia vegetal es pobre en calcio.

• Una fertilización nitrogenada en suelo ácido y compactado, pobre en calcio, fósforo y manganeso, no sólo disminuye la acción benéfica del nitrógeno, sino que a veces hace que el cultivo muera.

• El efecto benéfico de una fertilización nitrogenada, puede fallar por falta de elementos para su rápida metabolización.

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El Nitrógeno en el Suelo y su Importancia

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• Una fertilización con sulfato de amonio aumenta la necesidad de fósforo en la planta, disminuyendo la posibilidad de absorción de calcio y potasio.

• Una fertilización con nitrato de calcio disminuye la necesidad de fósforo, aumentando la absorción de potasio y calcio.

• Una fertilización amoniacal en exceso hace que las plantas se vuelvan menos resistentes al frío, a la sequía y a las pestes.

• En suelos con buena actividad biológica, la aplicación de formas amoniacales, se ve más garantizada por su rápida oxidación a NO3

-. • La necesidad de nitrógeno, en cualquier

forma, aumenta con la intensidad de la luz. Por otra parte la sombra reduce la necesidad de nitrógeno hasta un 50%.

SINTOMAS DE DEFICIENCIA DE NITROGENO Bajo condiciones de deficiencia de nitrógeno las hojas son pequeñas, al igual que los tallos, el crecimiento se reduce considerablemente. Las hojas tienen un color verde amarillento en los primeros estados de crecimiento, debido a la limitación en la síntesis de clorofila, luego se vuelven amarillas rojizas o púrpuras por la presencia de pigmentos de antocianina. Los síntomas son más pronunciados en las hojas viejas, porque es un elemento muy móvil en la planta. Los síntomas pueden diferir de acuerdo al tipo de la planta. Además causa serios disturbios en el metabolismo principalmente en el balance proteínas-carbohidratos, esto produce fuertes disminuciones en el rendimiento. Enlace para ver algunas Deficiencias Nutricionales en Nitrógeno EXCESOS DE NITROGENO El excesivo suplemento de nitrógeno ocasiona bastante desarrollo, por la tendencia de que los carbohidratos participan más en la formación del protoplasma antes que en la pared celular. Bajo estas condiciones las células son grandes y con paredes débiles. La incidencia del rompimiento interno de las células durante el almacenamiento hace que se pudran mas fácilmente los productos, porque el protoplasma contiene altas cantidades de agua y muy poca materia seca.

CRECIMIENTO DE RAICES Adecuados suministros de nitrógeno producen un crecimiento notorio de las raíces, principalmente de las secundarias, lo que le da mayor asentamiento a la planta y favorece la absorción de otros nutrimentos. En el maíz se ha observado que las raíces llegan hasta profundidades adecuadas en presencia de dosis óptimas de fertilización nitrogenada. FRUCTIFICACION Existe un punto de equilibrio del N con el fósforo principalmente en donde la fructificación es alta. Generalmente la falta o exceso de nitrógeno perjudica mucho a la fructificación. En granos pequeños la relación grano-paja es menor en condiciones de deficiencia de N, esta va aumentando a medida que la dosis se acerca al óptimo. Un mejor efecto se obtiene haciendo aplicaciones en cobertura de este elemento. En maíz la máxima relación grano-material-vegetal ocurre a altos niveles de nitrógeno, esto es debido al notorio incremento en el área foliar. VOLTEAMIENTO Es el desplazamiento inelástico de la planta desde su posición vertical. Usualmente es un desplazamiento lateral provocado por el viento, la altura y peso de la planta, más el peso del agua que cae sobre ella. El aumento del volteamiento con la aplicación de dosis altas de nitrógeno, se debe justamente a que da lugar a plantas muy altas, pesadas y con tallos débiles en su punto de inercia lo que provoca su rompimiento. En maíz este fenómeno está relacionado con la población de plantas por hectárea, generalmente el rompimiento se produce a la altura del tercer entrenudo (punto de inercia). Para evitar el volteamiento de cereales, cuando son necesarias aplicaciones altas de nitrógeno, hay tres diferente métodos: 1. Mejoramiento de variedades para obtener

aquellas con paja resistente; 2. Aplicación de hormonas que controlen el

crecimiento y, 3. Aplicaciones de nitrógeno en cobertura.

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El Nitrógeno en el Suelo y su Importancia

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INCIDENCIA DE ENFERMEDADES

El desarrollo de las enfermedades de las plantas varía con las aplicaciones de nitrógeno. La respuesta no es uniforme, varía de acuerdo a la naturaleza de las plantas, de las enfermedades y de las condiciones ambientales. En algunos casos la incidencia de enfermedad se incrementa con la aplicación de nitrógeno, en otros no. Según observaciones realizadas parece que la influencia del nitrógeno en la presencia de enfermedades es indirecta, pues al dar lugar a un gran crecimiento, aumenta la humedad ambiental lo que favorece la proliferación de hongos. También vuelve susceptibles a las plantas al dar lugar a la formación de muchas proteínas y nucleoproteínas en las células muy ricas en agua y débiles de cubierta. Se ha encontrado en trigo que plantas con alto contenido de nitrógeno producen una substancia tóxica que contrarresta al Puccinia Glumarum, pero al contrario altas fertilizaciones nitrogenadas incrementan la susceptibilidad del trigo al ataque de Puccinia graminis, asociando esto a la falta de sustancias fenólicas en las hojas al tiempo de la emergencia de las flores. En el caso de cultivos ornamentales, y de forma específica en el rosal, un exceso de nitrógeno trae como consecuencia el incremento en el ataque de peronóspora y oidio. En definitiva el nitrógeno ayuda a algunas plantas a escapar de ciertas enfermedades y en otros casos aumenta la susceptibilidad. METODOS DE ANALISIS DE NITROGENO Y SU INTERPRETACION Nitrógeno Total En el capítulo correspondiente a formas de N en el suelo, se indica que este elemento se encuentra presente en forma orgánica y en forma inorgánica, teniéndose dentro de esta última a las formas amoniacales, nitritos y nitratos y al conjunto de todas estas formas se denomina nitrógeno total.

Por mucho tiempo se ha venido utilizando el análisis de N total como una herramienta para predecir las necesidades de este elemento en los programas de fertilización de los cultivos, lamentablemente su bajo índice de correlación, encontrado por varios investigadores en varios lugares del mundo, con la respuesta de los cultivos a la aplicación de nitrógeno, ha determinado que se utilicen otros parámetros para establecer mejores predicciones, debido a que es necesario considerar muchos factores que intervienen directamente en la respuesta del cultivo a la aplicación del N, entre los cuales se pueden mencionar a los siguientes: • Requerimiento de los cultivos determinado

por el rendimiento o metas de rendimiento. • Habilidad de las plantas para tomar el

nitrógeno y utilizarlo eficientemente. • Capacidad del suelo para suplir el nitrógeno

en las formas de nitratos y amoniacales. • El contenido de materia orgánica en el

suelo. • Adiciones de materia verde ya sea como

estiércoles o incorporación de cultivos frescos.

• Adición de residuos frescos que pueden llevar consigo cantidades interesantes de nitrógeno al suelo.

Estos factores pueden muy bien determinar la respuesta de rendimiento del cultivo, mediante la adición de dosis de N en varios tipos de suelos y varios sistemas de cultivo. En forma general, para cultivos que requieren cantidades altas de N para producir altos rendimientos, como en el caso del maíz, el nitrógeno requerido es mucho más grande que la habilidad que tenga el suelo para suplirlo. Como resultado las recomendaciones de N se basan en resultados experimentales de rendimientos esperados o metas de rendimiento, los cuales calibran las aplicaciones de nitrógeno con el rendimiento. Para este caso, la credibilidad de la respuesta al N, no es únicamente dada a las dosis de elemento adicionado, si no también a la cantidad de materia orgánica presente, a las adiciones de estiércoles o al cultivo de leguminosas que han precedido la rotación. Pero en forma contradictoria se tiene que, es necesario añadir N para acelerar la descomposición de los residuos.

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El método tradicional para la determinación de N total ha sido el presentado por Johan Kjeldhal en 1883 a la Sociedad de Química Danesa y luego publicado en la Zeitschrifte fur Analytische Chemie el mismo año. Los principios básicos del procedimiento Kjeldhal han permanecido casi invariables hasta la presente fecha. El procedimiento Kjeldhal determina el contenido de N en las dos substancias orgánica e inorgánicas. A pesar de que el principio básico (conversión del nitrógeno orgánico a amonio) no ha cambiado sustancialmente desde su introducción hace más de 100 años, la técnica como tal ha sufrido considerables variaciones y los mayores cambios han ocurrido en el procedimiento de digestión y en la determinación de la forma amoniacal (NH4

+). El procedimiento de determinación de N presenta dos partes; la primera, que corresponde a la digestión o transformación del nitrógeno orgánico a la forma amoniacal (NH4

+) y la segunda, a la determinación de nitrógeno como NH4

+. Es la fase de digestión la que ha sido modificada más frecuentemente y donde la precisión y reproductibilidad de la determinación ha sido más afectada. Por lo tanto la designación de la fase de digestión como Kjeldhal no es suficiente para identificar el procedimiento específico usado. Es necesario considerar que el N determinado por el método Kjeldhal, no es necesariamente el nitrógeno total (N) contenido en la muestra analizada, debido a que no todas las formas de nitrógeno son convertidas a la forma amoniacal (NH4

+), durante la fase de digestión. El procedimiento Kjeldhal no recuperará el N que existe en formas oxidadas como nitratos (NO3

-) y nitritos (NO2

-), al menos que la muestra a ser determinada, sea pretratada para reducir estos dos aniones a amonio (NH4

+). Sin embargo, algunos observadores han encontrado que una porción de los nitratos pueden ser convertidos a NH4+ en la fase de digestión sin una previa reducción. La muestra debe ser pretratada para prevenir la conversión de nitratos a NH4+ durante el paso de digestión. Algunas evidencias indican que la recuperación de nitrógeno está relacionada con el catalizador utilizado, siendo el mercurio el que mejores resultados ha presentado.

Los sistemas Kjeldhal modernos han cambiado considerablemente en las últimas décadas. El sistema macro-Kjeldhal tradicional, que utilizaba aparatos de digestión y destilación para balones de 800 mililitros de capacidad, han sido reemplazados por tubos de digestión y bloques calentadores compactos y aparatos de destilación al vapor automáticos. El amonio (NH4+) es determinado ya sea por el procedimiento tradicional de destilación titulación o por espectrofotometría automática. NITROGENO AMONIACAL El ión amonio (NH4

+) es retenido por los suelos en forma intercambiable, de la misma forma que los cationes metálicos, en tal virtud debe extraerse mediante otro ión de intercambio como es el caso del sodio utilizado en la solución extractora de bicarbonato de sodio del método Olsen Modificado. El ión amonio experimenta un equilibrio de fijación en las arcillas de tipo 2:1, especialmente en los espacios fuertemente cargados existentes entre las capas de la vermiculita, exactamente de la misma forma que el potasio (K), por estrechamiento del espacio existente entre las capas. El ion amonio que queda fijado de esta forma experimenta solo un intercambio lento y posee manifiesta resistencia a nitrificarse. De esto se deduce que la determinación de amonio (NH4

+), debe hacerse en suelos que contengan un porcentaje adecuado de coloides sean estos orgánicos o inorgánicos, y no en suelos con altos contenidos de arenas o materias inertes. Dentro del proceso, debe tomarse precauciones para impedir la transformación de los compuestos orgánicos del suelo en amoniaco como consecuencia de las reacciones de hidrólisis. Esto impide el que pueda conseguirse una determinación satisfactoria del amonio por destilación en forma de amoniaco, mediante un tratamiento del suelo con un álcali caliente. El uso de una disolución acidificada de una sal para fines de desplazamiento parece ser una precaución satisfactoria. La cantidad de amonio canjeable cae frecuentemente en el intervalo de 0,01 a 0,1 meq por 100 g de suelo, correspondiente a una cantidad comprendida entre 1,4 y 14 ppm, en suelos dedicados a una agricultura normal.

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El Nitrógeno en el Suelo y su Importancia

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Por otro lado en suelos destinados a cultivos intensivos, tal es el caso de hortalizas y flores bajo condiciones de invernadero, desarrollados en la última década en nuestro país, se encuentran cantidades que sobrepasan los 60 ppm, de NH4

+, lo cual hace que su determinación sea justificada. NITROGENO COMO NITRATOS (NO3

-) La determinación de N como nitratos (NO3

-), es relativamente nueva pero se ha extendido muy rápidamente en varias zonas, especialmente que tienen regímenes de lluvia insuficientes, para predecir los requerimientos de N tanto para cultivos tradicionales como para cultivos intensivos cultivados bajo condiciones controladas de invernadero, o que utilizan sistemas de riego por aspersión o goteo. La alta solubilidad y movilidad del ion nitrato, hace que el muestreo tenga que ser realizado a profundidades mayores que las acostumbradas, esto es superiores a 10 cm, llegando en muchos casos hasta los 60 cm. La profundidad de muestreo puede depender del tipo de cultivo y del tipo de suelo. Es obvio que un muestreo a profundidades como las indicadas de 40 a 60 cm, sean más difíciles y requieran de mayor tiempo. Las muestras que van a ser utilizadas para análisis de nitratos deben ser secadas en forma inmediata al muestreo. La alta solubilidad del NO3

- en agua hace que su extracción sea bastante simple. Para permitir la formación de una sal estable, el método recomienda la adición de óxido de calcio antes de añadir el agua destilada suficiente para que con una agitación vigorosa se traiga a solución todos los nitratos contenidos en la muestra. La determinación de los nitratos puede ser realizada por medio del método de ácido fenolsulfónico o con el uso del electrodo específico para nitratos. COMO MATERIA ORGANICA Debido a que la mayoría del N se encuentra en los suelos en forma orgánica, es posible obtener una idea del contenido total del nitrógeno en el suelo a partir del contenido de la materia orgánica del mismo.

Para ello se han establecido factores de conversión, los mismos que son muy comúnmente utilizados en los laboratorios.

% M.O. x 0,55 = % NT

Este factor que es aproximado, se encuentra sometido a grandes variaciones cuando se aplican a diferentes tipos de suelos. La determinación de la materia orgánica se la realiza a partir del carbono el mismo que se encuentra en los suelos formando parte de cuatro tipos de materiales orgánicos y minerales así: Carbonatos minerales, principalmente CaCO3 y MgCO3; pero se presentan también pequeñas cantidades muy activas e importantes de CO2 y también HCO3

- y CO3= iones derivados de los

carbonatos más solubles. Formas muy condensadas de composiciones próximas al carbono elemental (carbón vegetal, grafito, carbón de hulla). Residuos de plantas, animales y microorganismos alterados y bastante resistentes, denominados a veces “humus” y “humatos”, que no constituyen un compuesto único, al contrario de lo que parecen seguir estas denominaciones. Residuos orgánicos poco alterados de vegetales, animales y de microorganismos vivos y muertos, que sufren descomposiciones bastante rápidas en los suelos. Es por lo tanto claro inferir que el carbono total de los suelos incluye estas cuatro formas. El carbono orgánico total incluye las tres últimas, siendo eliminadas las formas minerales por lavado con un ácido reductor diluido antes de la determinación de carbono orgánico. La determinación más reproducible del carbono orgánico es la que incluye las tres formas en que se presenta sin intentar su fraccionamiento. La materia orgánica químicamente activa que se encuentra relacionada con la génesis del suelo y su fertilidad incluye las dos últimas formas. Por ello algunas veces se realizan esfuerzos para eliminar las formas muy condensadas, en las determinaciones de materia orgánica.

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También es necesario establecer una diferencia entre la materia orgánica más vieja, que es más resistente y que constituye el humus propiamente dicho, y los residuos orgánicos recientemente añadidos, que quedan sometidos a una descomposición rápida, con lo que dejan disponibles sus elementos nutrientes para los cultivos siguientes: Varios han sido los cambios realizados a los métodos originales desarrollados por Schollenberger y posteriormente por Walkey y Black, pero los principios básicos se mantienen. En el método de Schollenberger, la materia orgánica del suelo se oxida mediante ácido crómico en presencia de un exceso de H2SO4 con aplicación de calor externo, valorando el exceso de ácido crómico por retroceso con disolución de la sal ferrosa. El método de Walkey y Black, se basa en la calefacción espontánea por disolución del H2SO4, lo implica esencialmente el mismo procedimiento que el de Schollenberger, salvo en el hecho de que la cantidad de calor aplicada es menor que la que suministra procedente de fuentes externas. Por esta razón se oxida algo menos de la materia orgánica total, lo que es considerado como una ventaja, ya que no es medida la fracción de materia orgánica menos activa. En todo caso en estos métodos no interfiere el contenido de carbono en forma de carbonatos y también las distintas formas de carbón elemental son atacadas solamente en parte y por lo tanto quedan excluidas fundamentalmente de la medida. INTERPRETACION Luego de la revisión realizada en los párrafos que anteceden, se puede concluir que la determinación de N en el suelo no es del todo fácil y que sus valores en la mayoría de los casos no tienen un significado mayor con relación a la respuesta en rendimiento esperado en los cultivos, si antes no se toma en consideración varios factores los mismos que han sido ya analizados. La determinación del N total como una guía para establecer una recomendación de fertilización, de hecho ha quedado fuera de uso, no solo por su complejidad sino por la falta de predicción a las respuestas del nitrógeno por el cultivo.

En todo caso el método de Kjeldhal queda perfectamente habilitado para la determinación del N en las plantas y en los fertilizantes. Por otra parte si se desea conocer el contenido de N total de un suelo, la determinación de la materia orgánica es un excelente medio para hacerlo y en muchos casos el contenido de materia orgánica en el suelo, puede predecir de mejor manera las respuestas del cultivo, en especial si se tratan de cultivos perennes o semiperennes. Por otra parte la determinación del N en forma amoniacal o de nitratos puede tener un valor muy significativo, si se está trabajando con cultivos de manejo muy intensivo, tal es el caso de hortalizas y flores bajo condiciones de invernadero o de frutales con sistemas de irrigación por aspersión o por goteo. En los momentos actuales que se ha puesto mucho énfasis en la protección del medio ambiente, evitando la contaminación de los suelos y aguas, el conocimiento de la cantidad de nitratos especialmente en las fuentes de agua y capas freáticas, es de muchísima importancia. Por otra parte, los análisis de N en el suelo y los datos de ganancia de rendimiento indican que con la adición de N los rendimientos de los cultivos se incrementan más allá de los límites de respuesta. La conclusión a la que se llegó luego de la conducción de decenas de experimentos de campo fue la de que, sin el apoyo del análisis de nitrógeno en el suelo existe muy poca esperanza de mejorar la precisión de las recomendaciones de N. El análisis de N al igual que cualquiera de los otros elementos, es una herramienta que debe ser usada adecuadamente para sacar el máximo de utilidad, su interpretación es la base fundamental del éxito. FUENTES FERTILIZANTES NITROGENADAS

Comparaciones agronómicas de varios fertilizantes nitrogenados, cuando son aplicados de acuerdo con las recomendaciones técnicas, han indicado leves diferencias en su eficiencia. Obviamente, las condiciones pueden variar para una localidad específica que puede hacer que una fuente actúe mejor que la otra, pero esas condiciones son a menudo predecibles.

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El Nitrógeno en el Suelo y su Importancia

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El nitrato (NO3-) es frecuentemente la forma

dominante de N que utilizan de mejor manera los cultivos. Los fertilizantes a base de NO3

- son calificados como de acción inmediata, llegándose a utilizar el término de “inyección o suero a la vena”, pero bajo determinadas circunstancias, están más sujetos a pérdidas por lixiviación. El radical amonio (NH4

+), puede ser un portador importante de nitrógeno para los cultivos, especialmente durante los estados tempranos de crecimiento. Las fuentes que contienen NH4

+, pueden ser un portador importante de nitrógeno para los cultivos, especialmente durante los estados tempranos de crecimiento. Las fuentes que contienen NH4

+ pueden producir beneficios indirectos, tales como la estimulación de la absorción de fósforo y la exhibición de ciertos patógenos radiculares. Pero la interacción de varios factores físico-químicos y biológicos que no siempre son los más adecuados, hacen que la conversión de NH4

+ a NO3- sea lenta o ineficiente.

La urea como fuente más económica por unidad de nitrógeno y por manejo, es considerada el fertilizante nitrogenado por excelencia, pero debido a sus dificultades para la conversión de NH4

+ a NO3- en condiciones adversas, y su

facilidad de hidrolizarse de NH4+ a NH3

+, con resultados adversos en cuanto a la pérdida de N por volatilización, alta fitotoxicidad, por liberación de amoniaco y contenido de biuret, han hecho que esta fuente presente ciertas restricciones de uso bajo condiciones de suelo y climas específicos. Los fertilizantes nitrogenados que contienen o generan amonio, sin excepción, son generadores de hidrógenos al pasar por el proceso de nitrificación, (2 moléculas de NH4

+, generan 4 moléculas de H+), lo cual produce acidificación en el suelo. El sulfato de amonio es la fuente que más intensamente produce acidez lo que puede ser adverso en el caso de suelos ácidos; sin embargo bajo condiciones de suelos alcalinos, su efecto acidificante puede ser muy beneficioso, al disminuir el pH, neutralizar el sodio y aumentar la disponibilidad de microelementos. En condiciones alcalinas la nitrificación del sulfato de amonio es mejor que en suelos ácidos.

Bajo condiciones óptimas para que el proceso de nitrificación tenga lugar, la superioridad de una de las formas de nitrógeno (NH4

+ o NO3-)

puede estar relacionada con el ion acompañante. Así, el sulfato de amonio resulta en mayores rendimientos que otros abonos nitrogenados en suelos deficientes en azufre. El proceso de nitrificación de los materiales amoniacales, urea y orgánicos naturales, genera poca justificación a la creencia de que estas fuentes, cuando se aplican en suelos húmedos, cálidos y bien aireados, liberan lentamente su nitrógeno y en consecuencia, disminuyen las pérdidas por lixiviación. Debido a la acción de los coloides del suelo, la forma amoniacal (NH4

+) es retenido en sus cargas negativas impidiendo su movilidad; en el caso de los nitratos (NO3

-) por estar cargados negativamente son retenidos con menor intensidad, lo que supone una mayor pérdida por lixiviación que con el NH4

+, particularmente en suelos de textura fina. Este efecto disminuye cuando las condiciones del suelo favorecen la nitrificación. Cuando las diferencias en propiedades acidificantes, en ión acompañante, portador nutricional y reacción en el suelo sean identificadas y manejadas apropiadamente, mediante sistema y época de aplicación, cualquier fuente fertilizante será, frecuentemente, tan efectiva como cualquier otra, en lo que respecta al incremento en el rendimiento. El uso continuo de fuentes acidificantes, resultará en una caída del pH del suelo, con la consecuente disminución en los rendimientos, a menos que se aplique el encalamiento suficiente para neutralizar la acidez producida. Los fertilizantes amoniacales están sujetos a fijaciones en suelos que presentan arcillas tipo 2:1, como la montmorillonita o vermiculita. Guerrero, 1994.

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FUENTES DE NITROGENO, GRADO, QUIMICA Y METODO RECOMENDADO DE APLICACION

Fuente Fertilizante

Grado % N - P2O5 - K2O

Forma Física

Método Recomendado de

Aplicación Amonio Anhídrido (NH3)

82-0-0 Líquido a alta presión

Debe ser inyectado a 15-20cm, en suelo franco y húmedo

Nitrato de Amonio (NH4 NO3)

33,5-0-0 Granulado Voleo o banda, puede quedar sobre la superficie.

Sulfato de Amonio (NH4)2 SO4

20-0-0 Gránulos secos Voleo o banda, puede quedar sobre la superficie.

Urea (NH2)2 CO 45-0-0 Gránulos secos Voleo o banda, incorporado en el suelo.

Nitrato Sódico Na NO3

16-0-0 Gránulos secos Voleo o banda, puede quedar sobre la superficie.

Nitrato de Calcio Ca (NO3)2

15,5-0-0 Gránulos secos Voleo o banda, puede quedar sobre la superficie.

Calnitro (NH4 NO3 + Ca CO3)

20,5-0-0 Gránulos secos Voleo o banda, puede quedar sobre la superficie.

Fosfato Diamónico (NH4)2 HPO4

18-46-0 Gránulos secos Voleo o en el surco, puede quedar en la superficie.

Nitrato de Potasio (KNO3)

13-0-44 Gránulos secos Voleo, en surco o en banda, puede quedar en la superficie.

Fosfato Monoamónico

12-61-0 Gránulos secos Voleo o banda, puede quedar sobre la superficie.

Fuente: Walsh, 1973

PRINCIPALES FACTORES DE CONVERSION DEL NITROGENO

MULTIPLICAR POR PARA CONSEGUIR

Nitrato (NO3) 0,226 Nitrógeno Nitrato de potasio (KNO3) 0,466 Potasa (K2O) Nitrato de potasio (KNO3) 0,387 Potasio (K) Nitrato de sodio (NaNO3) 0,165 Nitrógeno (N) Nitrógeno (N) 1,216 Amoníaco (NH3) Nitrógeno (N) 2,856 Nitrato de amonio (NH4 NO3) Nitrógeno (N) 4,716 Sulfato de amonio (NH4)2 SO4 Nitrógeno (N) 4,426 Nitrato (NO3) Nitrógeno (N) 6,071 Nitrato de sodio (NaNO3) Nitrógeno (N) 6,250 Proteína Amoníaco (NH3) 4,700 Nitrato de Amonio (NH4 NO3) Amoníaco (NH3) 3,888 Sulfato de amonio [NH4)2 SO4] Amoníaco (NH3) 0,823 Nitrógeno (N) Nitrato de amonio (NH4NO3) 0,350 Nitrógeno (N) Sulfato de amonio [(NH4)2SO4] 0,212 Nitrógeno (N)

Fuente : Padilla, 1998 y Knott, 1962

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El Fósforo en el Suelo y su Importancia

89

EL FOSFORO EN EL SUELO Y SU IMPORTANCIA El fósforo en forma pura se combustiona espontáneamente en contacto con el aire. En esta forma pura se lo utiliza para la elaboración de palillos o cerillos de fósforo y demuestra su propiedad combustible cada vez que se enciende uno de ellos. Es evidente entonces que el fósforo en su forma pura no puede ser utilizado convenientemente en la agricultura, y tampoco el fósforo existe en esta forma naturalmente en el suelo. Cómo el fósforo reacciona o se combina en varias formas en el suelo se discute en este capitulo. EL FOSFORO EN EL SUELO El compuesto mineral fosforado más comúnmente encontrado en el suelo está en la forma de fosfato de calcio.

Este compuesto ocurre en tres grados de disponibilidad para las plantas. 1. Fosfato monocálcico, el cual es soluble en

agua y es inmediatamente disponible para las plantas.

2. Fosfato dicálcico, el cual no es soluble en agua pero es soluble en citratos (En los fertilizantes, la definición legal describe esta forma como disponible), es más lentamente disponible para las plantas.

3. Fosfato tricálcico, el cual no es soluble ni en agua ni en citratos.

El fósforo en el suelo se encuentra en constante, equilibrio entre la fase sólida y la fase líquida del suelo.

¿QUE PASA CUANDO SE AÑADE FOSFORO AL SUELO?

Si se considera un fertilizante fosfórico soluble en agua, el fósforo se incrementa en la solución del suelo y produce reacciones las cuales transfieren al fósforo a la fase sólida. Los óxidos de hierro y aluminio son importantes en los suelos ácidos y el calcio en los suelos alcalinos. Los factores que influencian la difusión del fósforo desde la solución del suelo hacia las raíces de las plantas dependen de la gradiente de concentración (K1) entre la fase sólida y la solución del suelo. La concentración del fósforo en la solución del suelo está en el rango de:

< 0,01-0,3ppm

Una planta ornamental u hortícola, en continuo proceso de producción de flores o frutos, requiere que esta cantidad (0,3 ppm) sea restituida varias veces durante un día. Para que se produzca el efecto de difusión es necesario contar siempre con una zona de alta concentración y una zona de baja concentración de fósforo, lo cual sucede cuando se añade al suelo una fuente de alta solubilidad la que enriquece rápidamente a la solución del suelo y promueve el movimiento del fósforo hacia el sistema radicular donde existe una zona milimétrica (5 mm), de baja concentración de fósforo, debido a la contínua asimilación por parte de la planta.

FASE SOLIDA

PO4

Factor de Cantidad

TASA DE LIBERACION

(K1)

Factor de Intensidad

P

Solución del Suelo

Factor de Difusión

Difusión

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El Fósforo en el Suelo y su Importancia

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De ahí que es recomendado, a pesar de tener contenidos altos de fósforo en la fase sólida, añadir dosis pequeñas de fósforo a la solución del suelo para promover la difusión.

Efecto de Difusión del Fósforo en el Suelo

¿COMO EL FOSFORO SE MUEVE DESDE EL SUELO HACIA LAS RAICES POR EFECTO DE DIFUSION?

Al decrecer el contenido de agua decrece rápidamente el coeficiente de difusión o tasa de difusión debido a que el camino a recorrer en los espacios porosos del suelo se hace más largo o más tortuoso. La complejidad del espacio poroso en el suelo forza al fósforo a tomar una ruta larga hasta alcanzar las raíces. La tasa de liberación de fósforo desde la fase sólida hacia la solución del suelo es muy rápida, razón por la cual no es de mayor importancia. La liberación de una cantidad dada de fósforo, depende en la solubilidad de P en la fase sólida. La tasa de liberación es constante pero varía dependiendo del tipo de suelo.

METEORIZACION DEL FOSFORO EN EL SUELO

CaP MgP FeP Fosfatos ocluidos de Fe y A Esto ha sido utilizado como índice de meteorización. Si la mayor parte del fósforo inorgánico está en forma de fosfato de calcio, el suelo ha sido poco intemperizado y se habla de suelo jóvenes, pero si las cantidades de

fósforo son altas en la formde hierro y aluminio es un suelo ha sido altamente habla de suelos viejos o de

Decrece en solubilidad

P P P

P

P

P P

P

P

P P

P P

Camino Corto

Camino Largo

SUELO ARCILLOSO 0.01 ppm

(baja liberación)

0.1 ppm (alta liberación)

SUELO ARENOSO

EJEMPLO:

l

a de fósforo ocluido indicativo de que el intemperizado y se suelos tropicales.

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El Fósforo en el Suelo y su Importancia

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FORMAS DE FOSFORO EN EL SUELO En suelos ácidos las formas predominantes de fósforo son los fosfatos de hierro y aluminio en varias combinaciones.

En suelos alcalinos las formas de fósforo presentes son las siguientes:

Ca (H2PO4)2 fosfato monocálcico

Ca HPO4 fosfato dicálcico Ca3 (PO4)2 fosfato tricálcico

Ca10(PO4)4(OH)2 Hidroxy apatita

Ca10(PO4)6 F2 Fluorapatita

Decrece en solubilidad

La forma H2PO4- es dominante en suelos ácidos y la forma HPO4= es dominante en suelos alcalinos, en ambos casos a nivel de la solución del suelo.

En la solución del suelo tenemos: 4 5 6 7 8 9 10 pH REACCIONES DE LOS FERTILIZANTES FOSFORICOS CON EL SUELO Cuando se añade fósforo al suelo en cantidades grandes la solubilidad de la masa total de fósforo en el suelo es más alta que cuando se añade cantidades pequeñas, debido fundamentalmente al proceso de fijación que experimentan algunos suelos. Se entiende por fijación de fósforo a cualquier cambio que un fertilizante fosfórico experimenta en el suelo y reduce la disponibilidad de este elemento para las plantas.

FACTORES QUE AFECTAN LA FIJACION DEL FOSFORO Generalmente esto ocurre en la fracción mineral del suelo y los compuestos asociados con las arcillas, tal es el caso del hierro y el aluminio y de los iones intercambiables Al+++ y Ca++. El factor tiempo es determinante dentro de este proceso ya que al inicio la reacción es muy rápida y luego se hace mucho más lenta. La cantidad de fósforo extraída con el tiempo decrece debido a la reacción de fijación que prevalece pero a un ritmo más lento. A medida que se incrementa la concentración de fósforo añadido al suelo, la fijación del elemento se incrementa, aunque la cantidad relativa de fósforo puede decrecer.

1,0

0,5

H2PO4- HPO4

=

pH 7,5 Proporción

Relativa

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El Fósforo en el Suelo y su Importancia

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FIJACION DE FOSFORO EN SUELO CON VARIOS PODERES DE ADSORCION

El suelo 1 es un suelo con poco poder de fijación de fósforo y se trata de un suelo arenoso pobre en materia orgánica. El suelo 2 posee mediano poder de fijación de fósforo y se trata de un suelo franco con un contenido

normal de materia orgánica. El suelo 3 es un suelo con un poder muy alto de fijación de fósforo, debido ya sea a la presencia de materia orgánica o de minerales amorfos altamente fijadores, como el alofano, o de suelos muy ácidos con presencia de contenidos altos de Fe+++ y Al+++, por su alta meteorización.

PRECIPITACION

Al+3 + 2HOH Al(OH)2+ + 2H+ Para que esto ocurra, el aluminio (Al+++) y el hierro (Fe+++), deben estar presentes y ellos provienen de los minerales del suelo. El pH del suelo es el que controla la presencia de estos dos elementos en formas solubles y es así como a pH’s menores a 5 o 5,5, la presencia de los dos elementos es inevitable.

El proceso de adsorción o fijación ocurre bajo la presencia de compuestos amorfos de óxidos, el Fe+++ y Al+++, los cuales son muy reactivos y la superficie reactiva de estos componentes no está limitada por el pH.

Al +++

Al+3 Suelo

+H2PO4-

Complejo de intercambio

AlPO4 . 2H2O Forma insoluble (Similar a la variscita en su composición química)

Cantidad de P extraído ppm

Cantidad de P - añadido ppm

SUELO 3 SUELO 2 SUELO 1

0

55 140 330

100

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El Fósforo en el Suelo y su Importancia

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La reacción que tiene lugar en el proceso de adsorción o fijación es la siguiente:

ADSORCION O FIJACION DEL FOSFORO EN EL SUELO

Al (OH)3 + H2PO4

- Al (OH)2 H2 PO4 + OH- AlPO4 2H2O

Esta reacción es similar con el óxido de hierro. La fórmula final es químicamente similar a la variscita y a la strengita, teniendo como producto final precipitados de Fe+++ y Al+++, respectivamente.

ADSORCION O FIJACION SOBRE CARBONATOS DE CALCIO

Los fertilizantes fosfóricos solubles, pueden reaccionar con el carbonato de calcio produciéndose una rápida adsorción monolaminar sobre la superficie del Ca CO3, según la siguiente reacción:

Ca CO3 + K2HPO4 CaHPO4 + K2CO3 Carbonato de Fosfato en Compuesto no muy soluble Calcio Suelo alcalino en agua

REACCIONES CON LAS ARCILLAS El fósforo puede reaccionar con las arcillas tanto del tipo 1:1 (Caolinita), como del 2:1 (Montmorillonita), con las siguientes reacciones: Con la Caolinita:

+ Solución Concentrada de P Al + Si

Al + H2PO4- Al PO4

El aluminio reacciona con el fósforo y forma precipitados de Aluminio. Por esta razón no es muy aconsejado el aplicar soluciones muy concentradas de fósforo en suelos con presencia de Caolinita. Con la Montmorillonita: Investigaciones realizadas a este respecto, han encontrado que el fósforo es adsorbido o

fijado sobre la superficie de estas arcillas en una reacción 1 a 1 con formulaciones químicas muy similares a la variscita.

Arcilla

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El Fósforo en el Suelo y su Importancia

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REACCIONES DE LOS GRANULOS DE FERTILIZANTE FOSFORADO EN EL SUELO Cuando los gránulos de superfosfato [Ca(H2PO4)2] entran en contacto con el suelo, las moléculas de agua se mueven hacia ellos y se inicia su reacción.

Ca (H2PO4)2 + H2O CaHPO4 + H3PO4 + HOH

El resultado es un componente muy ácido el cual puede ser tóxico y nocivo para las semillas y raíces de plantas jóvenes al momento del transplante. Por este motivo se debe evitar el colocar superfosfato muy cerca de las plantas al realizar una fertilización sólida. NATURALEZA DE LA SOLUCION ALREDEDOR DEL GRANULO DE FERTILIZANTE FOSFORICO Aproximadamente el 21% del fósforo permanece en el gránulo el resto se mueve fuera de él. La solución a su alrededor tiene un pH de 1,01 a 1,48. La concentración de fósforo es de 4 a 4,5 M La concentración de la solución es 1,3 M

Esta solución es extremadamente tóxica para organismos y para la germinación de semillas. Por esta razón el fertilizante debe ser bien mezclado con el suelo para disminuir este efecto arriba indicado. Por otra parte para todo cultivo y de manera especial los ornamentales y hortícolas no es muy aconsejado manejar fertilizaciones continuas de ácido fosfórico, porque se crea el desequilibrio en la biota del suelo y posteriormente se presentan situaciones adversas en la asimilación de otros nutrientes. COMPOSICION DE OTRAS FUENTES FOSFORICAS El fosfato diamónico, es un producto fertilizante muy comúnmente usado en nuestro medio y se lo conoce con la formulación 18-46-0, su reacción en el suelo es la siguiente:

NH4H2PO4 NH4

+ + H2PO4=

(fosfato monoamónico)

H+ + HPO4

=

(Constante de solubilidad) pk = 7,5 x 10-3 a pH 3 (NH4)2 HPO4 2NH4

+ + HPO4=

(fosfato diamónico)

H+ + PO4=

pk = 6,2 x 10-8 a pH 8

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El Fósforo en el Suelo y su Importancia

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A pH 8 se tiende a formar hidróxido de amonio el cual es inestable y puede volatilizarse, según la siguiente reacción:

NH4OH NH3 + HOH Al colocar el fosfato diamónico cerca de plántulas o semillas, el amoniaco puede causar toxicidad muy elevada. Con el fosfato monoamónico al formarse un medio ambiente ácido no permite la formación de mucho amoniaco. Cuando se aplica fosfato diamónico conjuntamente con yeso (CaSO4.2H2O), se puede eliminar el efecto tóxico del amoniaco ya que este reacciona con el ión sulfato SO4

= y forma sulfato de amonio y decrece la concentración de amoníaco libre y por lo tanto su efecto tóxico. SOLUBILIDAD DE LOS COMPUESTOS FOSFORADOS Como se ha venido indicando en este capítulo, la solubilidad o disponibilidad del fósforo para las plantas, está íntimamente relacionado con el pH del suelo. Al incrementar el pH del suelo, la solubilidad de los sistemas Fe-P + Fe(OH)3, se incrementan. Al-P y Fe-P solos decrecen en solubilidad al incrementar el pH. La más alta solubilidad a pH bajo, se debe a la acción ácida de disolución. Cuando se tienen presentes los sistemas Al-P+Al(OH)3 o Fe-P+Fe(OH-)3, el incremento en acidez (baja de pH), disuelve a los hidróxidos de Al y Fe y pone mayor concentración de estos iones en solución y la solubilidad del fósforo decrece notablemente debido a que reaccionan con el Al y Fe y se precipitan. Al incrementar el pH, la solubilidad del Ca-P, decrece debido a la tendencia que existe de formar compuestos hidratados de Ca-P+Ca(OH)2, fosfatos de calcio y calcio intercambiable el cual pasa a ocupar los sitios de intercambio en la matriz. En suelos calcáreos, la solubilidad de los compuestos de fosfatos de calcio es muy similar a la de los fosfatos de hierro y aluminio, en suelos ácidos.

Los fosfatos de calcio a pH altos forman compuestos menos solubles; alrededor de pH 6 o 7 la solubilidad del fósforo es más alta. A pH más alto que 7, por aplicaciones de cal, la solubilidad del fósforo decrece debido a la presencia de Ca, el cual se encuentra en concentraciones altas y ayuda a la fijación de los fosfatos. Cuando el pH es mayor que 5, la roca fosfórica es menos soluble y no se disuelve en el medio. En pH inferior a 5, la variscita y la strengita son más solubles que la roca fosfórica y pueden disolverse. FUNCIONES DEL ELEMENTO EN LAS PLANTAS

El fósforo es un componente vital de la estructura de los ácidos nucleicos, nucleoproteínas, fitinas, fosfolípidos, adenosina, trifosfato (ATP) y muchos compuestos fosforilados. Como componente de los ácidos nucleicos, el fósforo constituye parte del DNA de los cromosomas y del RNA de los núcleos y ribosomas, donde es vital para el proceso de división del núcleo y de la célula y regulación de cada uno de los procesos celulares. El fósforo es importante también como componente estructural en los fosfolípidos de la membrana celular, regulando el movimiento en las dos direcciones de los materiales en la célula y en los organelos. Los fosfolípidos también actúan como material de almacenamiento en las semillas, aunque el fósforo en las semillas es almacenado principalmente como fitinas, las mismas que son hidrolizadas al momento de la germinación de la semilla, entregando el fósforo para servir en el proceso de transformación del ATP. El fósforo también actúa en ciertas enzimas catalizando reacciones metabólicas. La enzima fosfoglucomutasa, es vital en el metabolismo de los azúcares. El fósforo además actúa en la pared celular primaria como la enzima ácida fosfatasa.

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El Fósforo en el Suelo y su Importancia

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El fósforo está luego involucrado en la reacción inicial de la fotosíntesis, donde se lo encuentra en el quinto carbón del azúcar y conjuntamente con el CO2, inician la reacción. CONTENIDOS EN LAS PLANTAS

El contenido de fósforo es mayor en los tejidos con crecimiento más activo en la planta, tal es el caso de regiones meristemáticas jóvenes, desarrollo de flores, frutos y semillas; pero, en promedio, el contenido de fósforo en una planta saludable, está considerado en el rango de 0,25 a 1% del peso de materia seca producida. Los valores con suficiencia están entre 0,20% y 0,40% en tejidos de hojas recientemente maduras. El nivel crítico es 0,20% cuando es deficiente y mayor que 1% cuando está en exceso. METABOLISMO DEL FOSFORO EN LA PLANTA

A lo contrario del nitrógeno, el fósforo como H2PO4

- en suelos ácidos y HPO4= en suelos

alcalinos, permanece en forma oxidada en la planta ya que no es reducido en su interior. Una vez que es absorbido a través del sistema radicular puede permanecer como fosfato inorgánico o ser esterificado por la acción de un grupo hidróxilo a una cadena de carbones de azúcares, o estar unido a otro fosfato por medio de un enlace pirofosfato rico en energía. Para facilitar la funcionalidad en el metabolismo de la planta, las tasas de intercambio entre los fosfatos inorgánico y orgánico son muy altas. El fósforo como componente de los ácidos nucleicos forma un puente entre los ribonucleósidos dando lugar a la formación de una macromolécula que en el caso de DNA son los encargados de llevar información genética y en el RNA de trasladarla. Es menester también considerar que los fosfolípidos contienen cantidades abundantes de enlaces (C-P-C) diester de fósforo que forman puentes entre un diglicérido y un aminoácido o puede también ser con una amina o un alcohol. La fosfatodicolina, como aminoácido es la más común y se la conoce como lecitina.

Se han identificado aproximadamente 50 ésteres de diferentes características que están formados por azúcares y fosfato de alcoholes, de los cuales una quinta parte están de manera abundante en la célula e incluyen compuestos como la glucosa - 6 fosfato y el fosfogliceraldehido. Los ésteres fosfatos actúan como intermediarios en rutas metabólicas ya sea de síntesis o de degradación lo cual está íntimamente relacionado con el metabolismo energético de las células y los fosfatos ricos en energía. En el caso del ATP es un intermediario rico en energía que la libera en varias rutas de biosíntesis o es fuente principal de energía en el mecanismo de asimilación de los nutrientes por intermedio del sistema radicular. Epstein, 1972. Cuando se producen los procesos de respiración, fotosíntesis o glicólisis, se libera energía la misma que es utilizada para la formación de pirofosfatos que luego de un proceso de hidrólisis llega a producir hasta 12 Kcal por mol de ATP. Como se ha indicado el Adenosin Tri-Fosfato (ATP), es el principal fosfato rico en energía requerido para la síntesis de almidón, de allí que didácticamente se ha simulado tener en el interior de la hoja el “departamento del fósforo”, encargado de transformar los azúcares en almidones, lo cual es extremadamente importante considerar en la nutrición de cultivos que producen almidones en su fase final, como es el caso del banano, de la papa y la yuca, como ejemplos. Los enlaces pirofosfatos del ATP, pueden ser transmitidos a otras coenzimas las cuales difieren del ATP en la base nitrogenada, por ejemplo, el uridin trifosfato (UTP) y el guanosin trifosfato (GTP) que participan en la síntesis de sacarosa y celulosa, respectivamente. El fósforo se almacena en forma de fitatos en granos y semillas, los mismos que son sales del ácido fítico (ácido hexainositol fosfórico). La fitina es la sal soluble del ácido fítico con calcio y magnesio. Existe una gran afinidad con otros elementos tal el caso del potasio, cinc y el hierro.

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El Fósforo en el Suelo y su Importancia

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En las primeras etapas de crecimiento de las plántulas, esto es en la fase de germinación, el embrión requiere minerales para fosforilación y síntesis de proteínas (magnesio), expansión celular (potasio) y formación de lípidos de membrana y ácidos nucleicos (fósforo). Clavijo, 1994 CONTENIDOS DE FOSFORO EN LA PLANTA El fósforo en base al contenido en peso de materia seca, en la mayoría de los cultivos está constituyendo del 0,15% al 1%, considerando valores de suficiencia de 0,20% a 0,40% en tejidos de hoja en estado de iniciar madurez. Los niveles críticos están normalmente en valores menores a 0,20% cuando se consideran deficientes y mayores a 1,0% cuando están en exceso. Concentraciones altas de fósforo se encuentran en hojas tiernas y sus pecíolos. Cultivos que alcanzan rendimientos altos contienen entre 17 a 84 kg, de fósforo por hectárea. La cantidad de fósforo presente al momento de cosecha es considerablemente más bajo en cultivos de granos cuando solamente éste es removido, dejando la mayor parte del fósforo en la planta. En el cultivo de rosa se ha encontrado que el contenido total de fósforo en la planta está entre 1,85% a 2,24%, encontrándose los porcentajes mayores a nivel radicular (1,21% a 1,48%), seguido luego de las hojas y flores (0,23% a 0,26%) y luego los tallos (0,18% a 0,24%). INTERACCION DEL FOSFORO CON OTROS ELEMENTOS

• El principal problema es su fijación en el

suelo. • Es responsable de la transferencia de

energía en la síntesis de sustancias orgánicas.

• El fósforo generalmente se liga a algún compuesto del suelo y puede existir en forma de humatos, de apatita o ligado al hierro y aluminio.

• El pH del suelo debe estar encima de 5,5 para que el fósforo permanezca disponible.

• No pueden existir procesos de reducción en el suelo, o sea que el suelo debe estar bien aireado y no saturado de agua.

• La biota debe ser capaz de movilizar fósforo de combinaciones con aluminio y hierro, siendo las bacterias más activas productoras de ácidos. Un suelo debe tener estructura grumosa (aireación suficiente), y un buen tenor de materia orgánica y calcio, para garantizar un abastecimiento normal de las plantas con fósforo.

• Cuando la cantidad de P2O5 sobrepasa los 100 kg/ha es necesario adicionar cinc, ya sea como sulfato, óxido o quelato, para contrarrestar su deficiencia.

• En presencia de nitrógeno amoniacal, parte del fertilizante fosfórico puede volverse inaprovechable.

• Dosis pequeñas de superfosfato, provocan una absorción mayor de boro y cinc y una disminución de la absorción de manganeso, hierro y cobre. Lo contrario sucede con dosis altas.

• La incorporación periódica de materia orgánica y su humificación, aumenta el poder tampón o "buffer" y posibilita la ligazón del P en forma de humatos, que son disponibles para el cultivo.

FORMAS SOLUBLES DE FOSFORO EN LA PLANTA

Las formas solubles de fósforo (en 2% de ácido acético) están presentes como ortofosfatos en los tallos principales y pecíolos de las hojas en la sección de crecimiento activo de la planta. La concentración oscila entre 100 y 5.000 ppm, (0,01 a 0,5%) del peso seco y es determinado químicamente para evaluar el estado nutricional del fósforo en la planta; las concentraciones críticas ocurren aproximadamente a niveles de 2.000 ppm (0,20%). SINTOMAS DE DEFICIENCIA

Los síntomas más normales de deficiencia de fósforo se manifiestan con un crecimiento lento, débil y plantas pequeñas que presentan un color verde obscuro con hojas bajeras o viejas mostrando una pigmentación púrpura o violácea. Debido a que el fósforo es un elemento bastante móvil en la planta, los síntomas de deficiencia iniciales se presentan en tejidos viejos.

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El Fósforo en el Suelo y su Importancia

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Enlace para ver algunas Deficiencias Nutricionales en Fósforo SINTOMAS DE EXCESO

Un exceso de fósforo aparece fundamentalmente en la forma de deficiencia de un microelemento que puede ser hierro o cinc, siendo los primeros elementos afectados en mayor proporción que el cobre. DETERMINACION DEL P DISPONIBLE EN EL SUELO Existen muchos métodos de laboratorio para determinar el P disponible en el suelo, y ellos varían dependiendo del tipo de suelo y de sus características especialmente relacionados con el pH. Lo más importante del análisis radica en el tipo de solución extractora que se use y la que más se aproxime a simular la extracción del P del suelo por las raíces de las plantas, en un medio ambiente específico será la solución extractora más idónea a ser usada. Por la naturaleza de la reacción las soluciones extractantes pueden ser clasificadas de la siguiente manera: 1. Formación de complejos químicos.-

FNH4, el flúor forma un complejo con el Al+++ o el Fe+++ que forman parte de sus respectivos fosfatos y deja en libertad al fósforo. Este método es conocido como Bray 1 y Bray 2, usado muy frecuentemente en suelos ácidos de Ecuador y Colombia.

2. Solvente.- Soluciones ácidas a bajo pH tienden a actuar como solventes de Al-P y Fe-P y dejan en libertad el fósforo. Ejemplo: HCl y H2SO4, conocido como método de Mehlich o Carolina del Norte, muy usado en algunos estados de Brasil. El H2SO4 sólo es usado específicamente para suelos con caña de azúcar.

3. Intercambio aniónico.- Aniones tal es el caso del SO4

= y del HCO3-

reemplazan al fósforo adsorbido y lo dejan en libertad para su determinación. Métodos usados especialmente en suelos con presencia de bases como Ca y Mg.

4. Hidrólisis.- Productos como el NaHCO3 con un pH 8,5, produce la hidrólisis de los fosfatos de hierro y aluminio formando hidróxidos de Fe y Al y libera al fósforo para ser determinado.

En suelos de pH neutro con presencia de contenidos altos de calcio, el extractante determinado como más adecuado ha sido el Na HCO3, conocido como extractante de Olsen. Con ciertas modificaciones hechas al extractante de Olsen en el Ecuador, se utiliza la solución extractante de Olsen Modificado con buenos resultados de correlación con el crecimiento y rendimiento de los cultivos y de manera especial ornamentales y hortícolas. El bicarbonato presente en la solución reemplaza al fósforo fijado y el sodio (Na) ayuda a reducir la actividad del calcio (Ca).

5. Resinas de intercambio aniónico.- En este método se utilizan resinas de intercambio aniónico, las mismas que son fácilmente regeneradas luego de extraer el fósforo retenido en el proceso de análisis. Este se viene utilizando en los últimos años en especial en el estado de São Paulo - Brasil.

EXPRESION DE RESULTADOS

Las unidades tradicionalmente usadas en la presentación de resultados de fósforo, han sido: ppm P (Parte de P por un millón de partes de suelo) ó µµµµgP/ml (Microgramos de P por mililitro de suelo). Actualmente el Sistema Internacional (SI) acepta el: mg P/dm3 (Miligramos de P por decímetro cúbico de suelo). Numéricamente todas estas unidades son equivalentes, no requiriendo ninguna transformación;

1 ppm P = 1 µµµµg P/ml = 1 mg. P/dm3

En algunas publicaciones, en especial europeas se puede encontrar la unidad meq PO4

3-/100 ml, de suelo (número de milequivalentes del ión fosfato por cien mililitros de suelo). Para la transformación al SI se debe hacer lo siguiente:

µµµµg P/dm3 = meq PO43-/100 ml x 103

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El Fósforo en el Suelo y su Importancia

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DETERMINACION DE LOS VALORES DE P DISPONIBLE

Como se ha visto, existe más de un extractante para fósforo disponible, por lo tanto el primer paso que se debe dar para la clasificación de los valores que generan una recomendación de fertilización es verificar si la tabla con recomendaciones de fertilización corresponde al extractante que ha sido usado en el análisis. Con un resultado de análisis obtenido con el extractante Mehlich o Bray 1, no se puede consultar una tabla de recomendaciones elaboradas en base del extractante Olsen modificado o de la Resina y viceversa. La dosificación del contenido de P disponible depende del extractante, de la textura del suelo y del cultivo. De esta forma, para clasificar el contenido de P disponible debe tenerse en mente un conjunto de factores variables, es decir para qué cultivo se está clasificando, en qué tipo de suelo (especialmente con relación a la textura) y cuál es el extractante utilizado en el análisis.

FUENTES FERTILIZANTES FOSFORICAS

Según estudios realizados, se ha determinado que las diferencias agronómicas con el uso de las diferentes fuentes fertilizantes fosfóricas, se pueden resumir de la siguiente manera: El grado de solubilidad del portador de fósforo incide fundamentalmente en la eficiencia agronómica. Comparativamente las fuentes hidrosolubles (superfosfatos y los fosfatos de amonio) suelen, en general, ser más eficaces y rápidos en el efecto agronómico relativo al incremento de productividad, que las fuentes poco solubles en agua. Los fosfatos de amonio pueden superar agronómicamente a los superfosfatos o fosfatos de calcio, debido a su mayor solubilidad del fósforo, y a la presencia de amonio. El fosfato monoamónico (MAP), en suelos alcalinos, acidifica temporalmente el volumen de suelo adyacente a los gránulos e incrementa la aprovechabilidad y absorción del fósforo.

Lo propio puede ocurrir en el caso del superfosfato triple. El efecto estimulante del NH4+ en el aprovechamiento del P, ha sido atribuido a la caída del pH en la rizosfera, a la estimulación del desarrollo radicular y al incremento en la actividad metabólica en la planta. Esto resulta en que los fosfatos de amonio (DAP y MAP), suelen superar a los superfosfatos en el efecto sobre el arranque inicial del cultivo y en algunos casos, en el rendimiento final. Esto ha sido comprobado, principalmente en suelos deficientes en fósforo. Cuando se aplica a la siembra o en la proximidad de las plántulas, el fosfato diamónico (DAP) puede generar efectos fitotóxicos, lo cual puede ocasionar la quemazón de los brotes y se limita la germinación. Este efecto parte del desprendimiento de NH3 causado por la hidrólisis del amonio, e intensificado por la reacción alcalina del DAP durante su disolución. En comparación con el MAP, por su reacción ácida, el efecto fitotóxico es inferior que el causado por el DAP. Según Martínez, 1994, la eficiencia de las rocas fosfóricas a más de su reactividad química depende del tamaño de la partícula y de las siguientes propiedades del suelo: pH siendo el óptimo menor que 5,0, la disponibilidad del fósforo menor que 7,0 ppm, por el método de Olsen Modificado, capacidad de fijación de fósforo siendo adecuado menos que 45% y de la disponibilidad de calcio, teniendo como favorable el valor menor que 1,0 meq/100 g.

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El Fósforo en el Suelo y su Importancia

100

CUADRO DE COMPOSICION DE ALGUNOS FERTILIZANTES FOSFORICOS

Fuente Fertilizante

Grado %

Formas de

Fósforo

Porcentaje Total de P disponible

N P2O5 K2O S Roca fosfórica [Ca3(PO4)2]3 CaF2

-

25-40

-

-

Ortofosfato

14-65

Superfosfato Simple Ca (H2PO4)2

-

16-22

-

11-12

Ortofosfato

97-100

Acido fosfórico H3 PO4

-

48-53

-

-

Ortofosfato

100

Superfosfato Triple Ca (H2PO4)2

-

44-46

-

1-1,5

Ortofosfato

97-100

Fosfato Monoamónico NH4H2PO4

11-13

48-62

-

0-2

Ortofosfato

100

Fosfato Diamónico (NH4)2 HPO4

18-21

46-53

-

0-2

Ortofosfato

100

Fosfato Monopositivo KH2PO4

-

51

35

-

Orthofosfato

100

Fosfato Dipotásico K3HP2O7, KH2PO4

-

41

54

-

Orthofosfato

100

Fuente: Follet, 1981

PRINCIPALES FACTORES DE CONVERSION DEL FOSFORO

MULTIPLICAR POR PARA OBTENER

Acido fosfórico P2O5 0,437 Fósforo (P) Fósforo 2,291 Acido fosfórico (P2O5)

Fuente: Knott, 1962

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El Potasio en el Suelo y su Importancia

101

EL POTASIO EN EL SUELO Y SU IMPORTANCIA Es uno de los elementos requeridos en grandes cantidades por las plantas. Se encuentran en los suelos en cantidades variables y es absorbido por las plantas en forma de ión K+. El contenido de potasio de los suelos y de los fertilizantes se expresan también en forma de K2O, tomando en este caso el nombre de potasa. Por lo general, los suelos contienen más potasio que cualquiera de los otros nutrientes más importantes y la mayor parte se encuentra en forma de silicatos insolubles como feldespatos y micas. En suelos muy arenosos el potasio se infiltra aunque no tan rápidamente como el nitrógeno en forma de nitratos. En suelos pesados o arcillosos la infiltración es lenta, ya que las partículas finas de estos suelos, tienen la propiedad de absorber física y químicamente el potasio. FORMAS DE POTASIO EN EL SUELO Desde el punto de vista mineralógico: a) Los feldespatos formados por ortoclasas y

microclines cuya fórmula general es KAlSi3O8, se encuentran principalmente en las fracciones de limo y arena, debido a la meteorización del material parental. En los suelos altamente intemperizados se tiene muy poca ortoclasa y microclines.

b) En las micas, conformadas por Muscovita y Biotita con un grado de estabilidad mayor en la primera que en la segunda, el potasio se encuentra como componente de ellas. En el caso de la Biotita, el hierro forma parte de su estructura, el mismo que causa una ligera fuerza en la misma y cuando entra en el proceso de oxidación ayuda al rompimiento de ésta. Estos minerales se encuentran principalmente en las fracciones de limo y arcilla.

c) En las micas arcillosas, como es el caso de los minerales Illíticos, que es una arcilla específica que contiene potasio (IIlita), este elemento se encuentra en cantidades bastante considerables, formando parte de materiales parentales poco intemperizados, en especial de las zonas templadas. La clase de material parental determina en gran parte, la cantidad de potasio en el suelo.

El potasio en la corteza terrestre se encuentra en aproximadamente un 2,5%, siendo el contenido de potasio mayor en las rocas ígneas que en las sedimentarias, de allí que los suelos derivados de cenizas volcánicas son ricos en potasio. El contenido de potasio varía en los suelos generalmente entre 0,04 y 3%; en casos excepcionales como en suelos alcalinos, el contenido de potasio puede llegar a más de 6%. El potasio que se presenta en los suelos asociado a los silicatos, o sea el potasio estructural, representa la mayor parte del potasio en el suelo; en cambio este potasio no es disponible directamente para la planta pero participa en los procesos dinámicos con reacciones lentas. Desde el punto de vista del crecimiento de las plantas, las formas químicas de potasio, son de mucha importancia. Desde el punto de vista químico: Existen tres formas de potasio: K K K no intercambiable Intercambiable Disponible Micas y feldespatos Sitios de intercambio Sol. del suelo Como se indicó previamente, solamente un pequeño porcentaje del potasio total presente en el suelo, está en forma disponible para las plantas a un momento determinado, debido a que las reacciones presentadas arriba se producen en forma constante. Con la aplicación de un fertilizante potásico, el potasio va primeramente a la solución del suelo y luego en forma rápida se transforma en potasio intercambiable y luego en no intercambiable. A medida que las plantas remueven el potasio disponible, la reacción se revierte y el potasio intercambiable pasa a la solución del suelo. Como resultado existe una constante fijación y liberación de potasio en el suelo. Durante el proceso de meteorización física, química y biológica, las fuerzas actúan sobre el material parental y lo fraccionan en partículas más finas, arenas, limos y arcillas. Este rompimiento resulta en la liberación de elementos, incluyendo el potasio y la formación (síntesis) de los diferentes minerales arcillosos.

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El Potasio en el Suelo y su Importancia

102

La mayor parte del potasio heredado del material parental está en forma no intercambiable e intercambiable. La cantidad relativa de las fracciones arena, limo y arcilla encontrada en el suelo, depende de la clase de material parental (areniscas, piedras calizas o micas), de donde el suelo proviene. Las fracciones de arena y limo de la mayoría de los suelos están conformadas principalmente de cuarzos. Otros minerales fundamentalmente feldespatos, en esta fracción pueden contener potasio y otros nutrientes, pero debido a su tamaño muy grande, las partículas se disuelven lentamente y la tasa de entrega de potasio es también lenta. Además debido a la naturaleza física y mineralógica de las arenas y limos, su habilidad para fijar potasio es muy baja. Las formas de potasio en el suelo son generalmente agrupadas como: a) Potasio no disponible b) Potasio intercambiable c) Potasio en solución POTASIO NO DISPONIBLE

En este caso, el potasio está en combinación con otros compuestos minerales. El potasio no es accesible para la absorción por la planta hasta que el compuesto sea degradado por acción de reacciones químicas. Un suelo promedio contiene 44.800 kg, de K2O/Ha, en una capa de 20 cm, y aún así el potasio es el tercer componente en las fórmulas fertilizantes. La razón para esto es que el potasio contenido en los minerales se pone disponible muy lentamente. POTASIO INTERCAMBIABLE

El potasio intercambiable es el ión K+, que está retenido eléctricamente a las partículas de arcilla y coloides orgánicos que conforman el complejo de intercambio. Este potasio intercambiable se lo considera disponible para la planta y es el potasio que se lo determina en un análisis de suelos. El potasio liberado por reacciones químicas desde los minerales que son degradados, es la fuente del potasio intercambiable en suelos vírgenes.

POTASIO EN SOLUCION

Es el potasio que se encuentra disuelto en la solución del suelo y que presenta cantidades que no exceden a 1 kg/ha, en la capa arable. Este potasio se lo incluye en los valores de análisis de suelos. MOVIMIENTO DEL POTASIO EN EL SUELO

El movimiento del potasio en el suelo varía ampliamente y depende del tipo de suelo y en la mayoría de los casos el potasio se mueve con limitación. El potasio puede lixiviarse en suelos arenosos y en suelos con muy baja capacidad de intercambio catiónico, pero donde se aplican dosis normales de fertilizante, pérdidas por lixiviación de K son extremadamente pequeñas bajo la mayoría de condiciones. A menos que los niveles de potasio sean muy bajos, aplicaciones anuales de fertilizantes potásicos son preferibles a aplicaciones masivas, intentando mantener niveles altos por algunos años, debido a la posibilidad de fijación o lixiviación, esto generalmente para cultivos anuales o semiperennes. Para el caso de cultivos intensivos, hortícolas o florícolas, la aplicación frecuente de potasio es la más adecuada, en bajas dosis y con fuentes de alta solubilidad. Si se aplica K por fertirrigación, aplicaciones diarias mantienen al cultivo en óptimas condiciones lo que da lugar a alcanzar rendimientos muy altos y de calidad. FIJACION DEL POTASIO

El potasio fijado es aquel que cuando se añade potasio al suelo es atrapado entre las partículas de arcilla en forma no intercambiable. El potasio puede ser fijado por la fracción de arcilla, de manera especial por las de tipo 2:1 y entre ellas la IIlita, la montmorillonita y la vermiculita, mediante la introducción del potasio en el hexágono formado por los oxígenos en la estructura de los tetraedros de sílice, que forma una de las tres capas de la arcilla, en las interláminas. La fijación se produce porque el diámetro del espacio formado por el hexágono de oxígeno es de 2,8 Aº y el diámetro del potasio es de 2,66 Aº, lo que hace que el potasio quede retenido en ese espacio.

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El Potasio en el Suelo y su Importancia

MECANISMO PROPUESTO PARA LA FIJACION DEL K

Hexágono de oxígeno de las arcillas 2:1 2,8 Aº de diámetro K • Montmorillonita • Vermiculita • Illita

En los suelos ácidosactúan como sostenesdos láminas se unan. o capas se juntan el orificios mantienen lasfuertemente, produciénelemento. Por otrainterlaminar de las IIlitala acumulación de ioneAº) y de NH4

+ (diámetrproduzca este fenómedeshidrate el un potasespacio interlaminar electrostáticas. El K+

accesibles a la pcondiciones de ausedisponibles de K (camb FACTORES QUE INFLFIJACION DEL POTA a) Tipo de Minerales 1. La Caolinita no fij

sus espacios interl

2. Las arcillas del grupo 2:1, montmorillonita, Illita, vermiculita son minerales arcillosos fijadores de potasio, siendo la Illita la que presenta mayores condiciones favorables para este proceso.

Una prueba muy sencilla realizada en el laboratorio puede indicar el grado de fijación de potasio de una arcilla, ésta consiste en saturar a la arcilla con CKl y extraer el K ya sea con agua o cualquier extractante, y observar cuánto potasio del

* El K tiene un diámetro de 2,66 Aº

103

el Al+3 y el Al (OH)3 y no permiten que las

Cuando las dos láminas potasio ubicado en los

capas juntas o pegadas dose la fijación de este parte el espacio s de 3,5 Aº sólo permite s potasio (diámetro 2,68 o 2,86 Aº). Para que se no es necesario que se io y se introduzca en el saturando las cargas

y el NH4+ fijado son

lanta solamente bajo ncia de otras formas iable) del suelo.

UENCIAN LA SIO EN EL SUELO

Arcillosos

a potasio debido a que aminares no se abren.

añadido se puede extraer. b) Secamiento y Humedecimiento

Este fenómeno tiene un efecto bastante grande en el proceso de fijación del potasio. Bajo condiciones de humedad la montmorillonita no fija potasio debido al ensanchamiento de las interláminas por efecto del agua, lo que permite un movimiento libre de la misma conjuntamente con el potasio dentro de ellas. Por otro lado la Vermiculita y la IIlita no tienen el mismo efecto que la montmorillonita y su mayor grado de fijación del potasio tiene lugar en condiciones secas.

c) Magnitud de la Carga de las Interláminas

Las cargas negativas de las partículas de arcilla atraen a las cargas positivas del ión potasio. La energía de atracción depende en la magnitud de la carga. Una gran carga puede atraer las interláminas más fuertemente entre ellas.

Por ejemplo: Una carga de interláminas de 200 meq/100 g de arcilla puede fijar potasio más fácilmente que una carga de 110 meq/100 g de arcilla. Esto puede estar relacionado con la densidad de la carga, ya que 110 meq/100 g no es suficiente para mantener las interláminas juntas. d) Fuente de la Carga

En la Montmorillonita la fuente de la carga está dentro de la lámina de octaedros de aluminio; la Vermiculita tiene el mayor porcentaje de la fuente de carga en la lámina de los tetraedros de sílice.

Al

Si

Si

Si

Al Si

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El Potasio en el Suelo y su Importancia

104

De acuerdo a la ley de Coulomb, la fuerza de atracción es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la distancia de las cargas eléctricas. Por lo tanto en la Montmorillonita la fuerza de atracción no es suficientemente grande como para mantener las interláminas juntas.

e) La Clase de Ión presente en las

Interláminas

Cuando el ión aluminio Al+++ se encuentra presente en las interláminas puede actuar como sostén el cual no permite que las interláminas se junten, además de que son causantes en la reducción en parte, de la carga efectiva, debido a la reducción del pH por su proceso de hidrólisis.

De igual forma el hidróxido de aluminio Al(OH)3 cuando está presente en las intercapas, por su gran radio molecular provoca el reemplazo de otros cationes no permitiendo así la fijación de K. Generalmente los suelos ácidos no presentan mayores problemas de fijación de potasio. Con el proceso de encalamiento de estos suelos hasta pH 6, no se produce aún problemas de fijación ya que el Al+++ permanece en las interláminas. Pero es necesario anotar que en condiciones de pH bajo en el suelo, la disponibilidad de potasio para las plantas disminuye notablemente.

TOMA DEL POTASIO POR LAS PLANTAS

El Potasio es tomado por las raíces de la planta como el ión K+. Las raíces intercambian H+ por K+ en la solución o por los iones de K+ retenidos en la superficie de las arcillas o la materia orgánica, este proceso es conocido como intercepción y se asume que aproximadamente un 4% del potasio es tomado por este mecanismo y 7% es barrido por las raíces por el flujo del agua que se mueve hacia la raíz, mecanismo conocido como flujo de masas. Esta baja cantidad se debe a la poca concentración de K en la solución del suelo. El sobrante 89%, se aproxima a las raíces por el mecanismo de difusión. A medida de que las raíces toman K+ en la rizosfera (creando una zona de baja concentración), el K+ se mueve hacia la raíz una distancia relativamente corta (de varios milímetros), a través del film húmedo desde las zonas de alta concentración.

DIFUSION DE POTASIO EN EL SUELO COMO EL PDESDE EL S

Es importan(y todos los fluyen a traraíces. Se renutrientes deenergía provlas raíces, dey agua, proenergía. El oproceso de hipotónica setravés de las

* En suelos ácidos no existen problemas de fijación de K

Hidróxidos de Al

K

OTASIO SE MUEVE UELO HACIA LA RAIZ

te considerar que el potasio otros nutrientes), no únicamente

vés de la pared celular de las quiere de energía para mover los ntro de la raíz. Esta fuente de

iene del proceso de respiración de la conversión de azúcares a CO2 cesos de los cuales se libera tro mecanismo aceptado es el del ósmosis, en donde una solución mueve hacia una hipertónica, a

membranas de las células.

K

K K

K

K K

K K K

K K

K

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El Potasio en el Suelo y su Importancia

105

METABOLISMO DEL POTASIO EN LA PLANTA La absorción de este catión univalente es altamente selectiva y muy acoplada a la actividad metabólica. Como está ya indicado, se caracteriza por su alta movilidad en las plantas, es decir, entre células, tejidos y en su transporte por xilema y floema. El potasio es el catión más abundante en el citoplasma y sus sales contribuyen al potencial osmótico de células y tejidos. Se encuentra también en cloroplastos y vacuolas facilitando alargamiento celular y procesos reguladores del turgor. Las altas concentraciones de potasio que se presentan en el citoplasma y en los cloroplastos contribuyen a neutralizar los aniones macromoleculares solubles e insolubles para neutralizar el pH entre 7 y 8 en estos compartimentos y así facilitar las reacciones enzimáticas. EL POTASIO EN LA NUTRICION DE LAS PLANTAS

El potasio se encuentra en las células y en el fluido de las plantas. Es muy levemente enlazado y no atrapado como para formar parte de compuestos orgánicos. El potasio es muy rápidamente absorbido y la mayor parte está en el componente líquido de la célula en forma soluble. Es un elemento muy móvil en la planta y se mueve sueltamente desde los tejidos viejos hacia los puntos de crecimiento de raíces y parte aérea. El potasio, es en muchas ocasiones, tomado más tempranamente que el nitrógeno y el fósforo y su asimilación se incrementa más rápido que la producción de materia seca. Esto significa que el potasio se acumula temprano en el período de crecimiento y luego es traslocado a otras áreas y de manera especial para el caso de la rosa, la toma temprana de potasio provoca el alargamiento de tallos y de flores encontrándose por este motivo altas concentraciones de este elemento en estos órganos de la planta (1,83% a 2,33% en tallos y 2,17% a 3,06% K en las flores).

FUNCION DEL POTASIO EN LA PLANTA

El potasio realiza variadas funciones en la planta y hasta la fecha no se han llegado a conocer a plenitud ciertos aspectos del mismo. Lo que está probado es que no desempeña una función específica, como es el caso de otros elementos como el nitrógeno, el fósforo o el azufre. El potasio debido a su gran movilidad, actúa en la planta como un agente neutralizante de los ácidos orgánicos resultantes del metabolismo, asegurando así un balance de la concentración del hidrógeno presente en los jugos celulares. De allí que cuando en un análisis del extracto celular se detectan valores de pH ácidos, se puede advertir una deficiencia de potasio en las células, lo cual puede ser corregido con una fertilización foliar o al suelo. Entre las funciones más importantes del potasio se tienen su rol en la: FOTOSINTESIS La fotosíntesis es un proceso complejo y muchas variables lo influencian, el potasio está relacionado con la fotosíntesis en muchas formas, entre las que se tiene a la influencia que el potasio tiene en la asimilación de CO2 por la planta al regular la apertura de los estomas en la hoja para permitir el ingreso del dióxido de carbono y la salida del oxígeno. Debido a que el CO2 es la fuente de carbono para muchos de los procesos de desarrollo en la planta, la reducción en su asimilación disminuye el ritmo metabólico y la planta crece a un ritmo menor que el óptimo. Por otra parte se considera que el potasio acumulado en la superficie de los cloroplastos, durante el proceso de fotosíntesis, penetra a su interior con el fin de neutralizar los ácidos orgánicos y mantiene un pH estable y adecuado para el metabolismo. En relación a la eficiencia en la captación de la luz, el potasio juega un papel muy importante ya que durante períodos de poca luminosidad este elemento ayuda en la asimilación de la luz aumentando el proceso fotosintético, y siendo menos necesario cuando el períodos luminoso es alto o normal.

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El Potasio en el Suelo y su Importancia

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FORTALECIMIENTO DE TEJIDOS

El potasio está directamente asociado con el fortalecimiento de tejidos y su resistencia al volteamiento, ya que está involucrado en mantener la integridad estructural de los componentes de la célula y posiblemente aún en la membrana celular. El decrecimiento en la integridad estructural puede ser debido al rompimiento progresivo del parénquima en las raíces de sostén y tallos de las plantas deficientes en potasio. El potasio es necesario para el desarrollo normal de lignina y celulosa, los mismos que dan fortaleza y rigidez a las plantas para mantenerse erguidas. El potasio incentiva el desarrollo del sistema radicular, lo cual da como resultado una mejor exploración de nutrientes y de agua en el suelo. METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS

El metabolismo de los carbohidratos consiste en la conversión de los azúcares simples formados a través del proceso de la fotosíntesis a azúcares más complejos y a almidones. Un síntoma común de deficiencia de potasio es la interrupción en el proceso metabólico de los carbohidratos, causando una acumulación de azúcares simples y la baja de concentración de azúcares complejos y almidones. La deficiencia también decrece la velocidad y la cantidad del movimiento de los carbohidratos dentro de la planta en aproximadamente un 50%. Las consecuencias de un decrecimiento en el metabolismo de los carbohidratos y la disminución en el movimiento del producto, es obvio. Primero, existe menos material disponible para que la planta use en su crecimiento. Esto da como resultado plantas pequeñas con un pobre sistema radicular. También existen menos azúcares y almidones disponibles para el relleno de granos o frutos, o como en el caso de la papa y banano se produce una reducción en el peso final. Como consecuencia de todo esto existe una exhaustiva translocación de material desde las raíces, los tallos y hojas a las áreas reproductivas.

METABOLISMO DE LAS PROTEINAS

Sin un adecuado suplemento de potasio, los aminoácidos libres (los mismos que están combinados en la planta para formar proteínas) y los nitratos solubles se acumulan en las partes vegetativas de la planta (tales como hojas, tallos y ramas), causando una reducción total de proteínas en la planta. Este aspecto tiene importancia primordial en la producción de pastos o forrajes para el consumo de animales. Con el incremento de aminoácidos libres y con una reducción en proteínas se produce una pérdida marcada de peso y falta de consistencia y calidad. Muy a menudo se puede apreciar que cuando los tejidos presentan deficiencias de potasio, los excesos de nitratos están presentes en tallos, ramas y hojas, debido a la reducción en la conversión de nitrógeno a proteína. CALIDAD DE FRUTOS, HORTALIZAS Y FLORES

En función de su rol en la producción de carbohidratos, proteínas y neutralización de los ácidos orgánicos, el potasio tiene un importante efecto en la calidad de flores, frutos y hortalizas. El uso de potasio es bien conocido en el incremento de tales factores como tamaño de flores, frutos, coloración y mantenimiento de la calidad en postcosecha. El incremento de la calidad generalmente se lo consigue dentro del mismo rango de requerimiento para alcanzar los óptimos rendimientos. CONTRARRESTAR EL ATAQUE DE INSECTOS Y ENFERMEDADES

Cuando el metabolismo de los carbohidratos y proteínas es alterado por el inadecuado potasio en el sistema, se produce la acumulación de azúcares simples, lo cual ha sido demostrado ser un gran atrayente para el desarrollo de enfermedades principalmente fungosas y bacterianas, o el ataque de insectos, principalmente chupadores, ya que los tejidos se debilitan y la planta pierde su salud y vitalidad, bacterianas, o el ataque de insectos, especialmente chupadores. Se ha encontrado que la deficiencia de potasio tiene una alta correlación con el ataque de mildew y de peronóspora en varios cultivos ornamentales y hortícolas.

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El Potasio en el Suelo y su Importancia

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BALANCE HIDRICO EN LA PLANTA

El rol del potasio en el mantenimiento de una adecuada relación del agua en la planta es un importante factor para el adecuado funcionamiento de los procesos metabólicos y fotosintéticos. Las plantas que crecen con cantidades adecuadas de potasio mantienen niveles internos más altos de humedad en las hojas, por lo contrario bajos niveles de potasio producen deficiencias hídricas en las hojas llegando a morir, y los tallos y ramas se secan. Estos problemas ocurren a pesar de tener buena cantidad de agua disponible para la planta, pero se acentúa en condiciones secas lo que causa un “estrés” de humedad en la planta. Las plantas que reciben adecuado potasio tienden a tener tasas más lentas de transpiración que las plantas deficientes en este elemento. Cuando las plantas con buenos contenidos de potasio son expuestas a vientos secos y calientes aparentemente cierran sus estomas mucho más rápido, por acción de las células guardianas, que las plantas deficientes en potasio. El potasio actúa como un regulador de la presión osmótica celular, hace disminuir la transpiración y contribuye a mantener la turgencia celular. ACCION SOBRE ENZIMAS

Más de 50 sistemas enzimáticos de las plantas, animales y microorganismos requieren potasio para su normal actividad. Estas enzimas están involucradas en síntesis de fotofosforización, glicólisis, fosforilización oxidativa, respiración, síntesis de proteínas y síntesis de glicógeno y almidones. Estos son procesos vitales de las plantas, por lo que no es ningún misterio que el potasio es el mayor nutriente para las mismas. El elemento potasio ha sido catalogado como el activador de enzimas por excelencia y existen más de 50 enzimas que lo requieren para aumentar la velocidad de reacción y en algunos casos la afinidad por el sustrato.

En plantas deficientes en potasio ocurren cambios químicos notables como acumulación de carbohidratos solubles, disminución de los niveles de almidón y aumento de compuestos nitrogenados solubles. Los cambios en los metabolismos de carbohidratos se deben a la acción que el potasio ejerce sobre ciertas enzimas reguladoras, particularmente la piruvato kinasa y la 6-fosforo-fructokinasa. El potasio también afecta la actividad de la almidón sintetasa y de las ATPasas ligadas a la membrana, las cuales no solamente facilitan su transporte si no que le facilitan su función en alargamiento celular y osmoregulación. De allí que bien se dice que para obtener flores o frutos de calidad y de mayor tamaño, la nutrición con potasio es importante. Se conoce que el potasio actúa a nivel de la síntesis de las proteínas en los diferentes pasos del proceso incluyendo la unión del RNA a los ribosomas. Por otra parte, la síntesis y actividad de la nitrato reductasa requieren de la presencia del potasio, haciendo que la acción de esta enzima sea más rápida y su ausencia puede traer acumulación de nitratos en las hojas, con el consecuente retraso en la reducción a NH4

+ y en consecuencia, la formación de proteínas y aminoácidos en la planta es altamente alterada. Por otra parte un buen abastecimiento de potasio se hace sentir sobre todo cuando la planta es alimentada con nitrato de amonio, ya que lleva consigo la acumulación en la planta de una gran cantidad de amoníaco no transformado, pero gracias a la presencia del potasio, el nitrógeno amoniacal es más rápidamente utilizado para la síntesis de aminoácidos, desapareciendo dicha acumulación. El potasio afecta la fotosíntesis a varios niveles; sirve para balancear la producción de H inducida por la luz y su salida desde las membranas tilakoides del cloroplasto estableciendo una gradiente necesaria para la síntesis de ATP o fotofosforilación. Un incremento en el contenido de potasio en las hojas, es acompañado por un aumento en las tasas de fotosíntesis y una disminución en la respiración. La regulación de la apertura estomatal, importante para la absorción de CO2, es otro nivel de la fotosíntesis bajo el dominio del potasio.

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El Potasio en el Suelo y su Importancia

108

La elongación celular comprende la formación de una gran vacuola central que ocupa del 80 al 90% del volumen de la célula, lo cual se consigue con un incremento de la extensibilidad de la pared celular y una acumulación de solutos para crear un potencial osmótico interno. Se ha establecido que este fenómeno es una consecuencia de la acumulación de potasio en las células para estabilizar el pH del citoplasma e incrementar el potencial osmótico en las vacuolas. En consecuencia la consecución de tallos más largos, en el cultivo de rosas, por ejemplo, está directamente relacionada con la nutrición potásica. Además, la elongación del tallo producida por ácido giberélico requiere del suministro del potasio en una acción sinergética. Este es el caso de promover desarrollo de los tallos en cultivos como Gypsophilia y otras flores de verano. Un incremento en la concentración de potasio en las células guardianes de los estomas, promueve la toma de agua desde las células adyacentes aumentando el turgor y así la apertura estomatal. Por su parte el cierre estomatal en la oscuridad se correlaciona con una salida del potasio y una disminución de la presión osmótica en las células guardianes. La acumulación de potasio se balancea con la entrada de malato o de cloro, dependiendo de la especie. La apertura y cierre de los estomas, está regulado por la presencia de potasio y es éste el fenómeno fisiológico que protege a las plantas durante el estrés hídrico, causado por la deficiencia de agua. El mismo principio que se aplica en el movimiento estomatal regula los movimientos de las hojas bien sea ritmos circadianos o respuestas a estímulos mecánicos. Es decir, el flujo de potasio manejado por una toma de hidrógeno y el acompañamiento del cloro producen aumentos o disminuciones del turgor en los sitios encargados de ser motor de los movimientos. El mecanismo de carga de la sacarosa dentro del floema se relaciona con altas concentraciones de potasio en los tubos de sieve. Se ha establecido que la presencia de potasio contribuye notablemente a la presión osmótica total y al ritmo de flujo de fotosintatos desde las fuentes hasta los vertederos o sitios de demanda.

Desde el punto de vista de la compensación de cargas, el potasio es el catión predominante para balancear aniones inmóviles en el citoplasma y aniones móviles en vacuolas, floema y xilema. El potasio balancea el NO3

- para su transporte por el xilema y almacenamiento en vacuolas. CONTENIDO DE POTASIO EN LA PLANTA

Los contenidos de potasio en los tejidos de las hojas de la mayoría de cultivos oscila entre el 1% al 5%, en función de su peso de materia seca, tomándose como valores de suficiencia entre 1,5% y 3% en hojas que han alcanzado recientemente su madurez. Los contenidos de potasio son considerados deficientes cuando los valores son menores de 1,5% o en exceso si se sobrepasan el valor de 3,0%. Cuando el K se encuentra en exceso sobrepasa los niveles de suficiencia en 2 o 3 veces. La suficiencia de K puede ser tan alta como 6,0% a 8% en tejidos de tallos o algunos cultivos hortícolas. Concentraciones más altas se encuentran en tejidos jóvenes, en los pecíolos y tallos de plantas. Cultivos de alto rendimiento como tomate, contienen entre 56 y 560 kg K /Ha, en cultivos como banano los contenidos sobrepasan los 1.680 kg k/ha. Muchas plantas pueden absorber más potasio de lo que realmente necesitan; este exceso se lo refiere como un consumo de lujo. CONSUMO DE LUJO DE POTASIO

Bajo condiciones normales de campo y con un suplemento adecuado de nutrientes, la asimilación de K, por los cultivos es a menudo 4 veces mayor que la de fósforo, e igual o mayor que la de nitrógeno. Si suficientes cantidades de potasio están disponibles en el suelo, las plantas tienden a tomar K en exceso con relación a sus necesidades. Esto ha sido denominado “consumo de lujo”, debido a que el exceso de potasio no incrementa los rendimientos significativamente.

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El Potasio en el Suelo y su Importancia

109

INTERACCIONES DEL POTASIO

• Promueve la resistencia al frío, sequía y enfermedades.

• En condiciones de buena humedad y

temperatura, la absorción de potasio es muy grande, debido a su mejor difusión en el suelo, es decir, del movimiento en dirección a la raíz.

• La absorción es mejor en un pH cercano al

neutro. • En muchos casos una fertilización potásica

no surte efecto debido a la absorción escasa que puede ocurrir de calcio y magnesio, en presencia de nitrógeno amoniacal.

• Un desequilibrio entre aniones y cationes,

perjudica la nutrición del cultivo, debido probablemente a una absorción excesiva de potasio en perjuicio de la de calcio, lo que aumenta el efecto tóxico del manganeso.

• Cuando el nivel de calcio es

suficientemente alto, puede esperarse un efecto positivo del potasio. Pero si la deficiencia de calcio es fuerte puede no haber asimilación de potasio por la raíz del vegetal, debilitando grandemente a la planta.

• Una respuesta a la fertilización con potasio

tiene lugar cuando el nivel del elemento en el suelo es menor a 40 ppm, la cantidad de fósforo disponible es adecuada y la proporción con calcio es menor que 6.

• Pero depende especialmente de la

nitrificación del nitrógeno en el suelo, que facilita la absorción de los cationes, por pesar en el balance de los aniones. Por eso en suelos con buena ventilación y micro vida activa, el efecto del fertilizante potásico es mejor.

• El potasio presenta mejores respuestas

cuando existe un buen balance con boro.

FORMAS SOLUBLES

Debido a que el potasio no existe en formas combinadas en la planta, puede ser extraído fácilmente ya sea de tejido fresco o seco, la concentración extraída es esencialmente igual a la determinada por el análisis total. En algunas hortalizas se considera deficiente el contenido de potasio cuando en la savia de ramas frescas y pecíolos se encuentran contenidos menores a 2.000 ppm de K (0,2% de K) y es considerado adecuado cuando los contenidos de potasio son mayores a 3.000 ppm (0,3% de K). SINTOMAS DE DEFICIENCIA DE POTASIO

Se manifiesta primeramente a través de un amarillamiento de los ápices y márgenes foliares adultos, continuando luego hacia el centro o base de la hoja. Los límites entre las áreas necróticas y el tejido foliar son nítidos. Como consecuencia de este deterioro, disminuye la actividad fotosintética y se detiene la síntesis del almidón. En ciertos casos las hojas presentan una curvatura hacia abajo y un moteamiento blanco amarillento. Las plantas deficientes en K son fácilmente viradas y son muy sensibles al ataque de insectos y enfermedades. El rendimiento y la calidad del producto final decaen notablemente y su preservación en postcosecha se reduce notoriamente. Las plantas llegan a ser sensibles a la presencia de amonio, llegando posiblemente a una toxicidad por NH4

+. Debido a que el K+ es móvil en la planta, los síntomas de deficiencia primeramente aparecen en tejidos más viejos. Enlace para ver algunas Deficiencias Nutricionales en Potasio SINTOMAS DE EXCESO DE POTASIO

Las plantas con un exceso de potasio presentan síntomas de deficiencia de magnesio y posiblemente calcio, debido a los desbalances.

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El Potasio en el Suelo y su Importancia

110

En muchos cultivos ornamentales, como rosa, gypsophilia, etc., el exceso de K+ provoca la fragilidad de los tallos, adquiriendo la característica vidriosa, lo cual produce pérdidas altas a la cosecha y postcosecha, en rosa las espinas son muy frágiles y sus hojas muy duras y sin brillo. DETERMINACION DE K DISPONIBLE EN EL SUELO

Al igual que para el fósforo, existen muchos métodos de laboratorio para determinar el potasio disponible para las plantas, y ellos varían dependiendo del tipo de suelo y de sus características, especialmente del tipo de arcilla y su capacidad de intercambio catiónico. Entre los extractantes más frecuentemente usados en nuestros países están:

• Acetato de amonio 1N, pH 7,0 • Bray • NH4NO3 • NaHCO3 • NaNO3 • CaCl2 • H2SO4+HCl

En el laboratorio “AGROBIOLAB” de Ecuador, se utiliza el extractante NaHCO3, que corresponde al método conocido como Olsen Modificado, haciendo que el Na+ desplace al K+ de los sitios de intercambio y lo extraiga la solución del suelo. En algunos estados de Brasil, se utiliza la solución doble ácido H2SO4 + HCl, conocido como método de Mehlich o Carolina del Norte, o el de la Resina de intercambio catiónico, no encontrándose mayores diferencias en los resultados en términos prácticos, entre los dos extractores. La determinación en todos los métodos no requiere de ninguna reacción química adicional después de la extracción, ya que se la realiza ya sea por fotometría de llama o por Absorción Atómica.

EXPRESION DE RESULTADOS

Las unidades que se han venido utilizando en los últimos tiempos para la expresión de resultados de potasio disponible han sido:

meq K+/100 g ó meq K+/100 ml de suelo

(número de milequivalentes de K+ por cien mililitros o gramos de suelo) ó ppm K (parte de K en un millón de partes de suelo) Ninguna de las formas de expresión pertenecen al SI (Sistema internacional). Para este sistema los contenidos de K disponible pueden ser expresados en una de las siguientes unidades: cmolc/dm3 (Mentimol de cargas por decímetro cúbico de suelo)

mmolc/dm3 (Milimol de cargas por decímetro cúbico de suelo)

mg K/dm3 (Miligramos de potasio por decímetro cúbico de suelo) Es necesario considerar que por algún tiempo más, se seguirán usando las unidades antiguas, por lo que se hace necesario conocer las equivalencias con las unidades nuevas: • Numéricamente son equivalentes entre sí:

meq K/100 ml = meq K/100 g = cmolc/dm3 = ppm K = mg K/dm3

• Los valores en mmolc/dm3 son 10 veces

mayores que meq K/100 ml ó meq K/100 g ó cmol/dm3

• El factor de transformación entre

cmolc/dm3 ó meq K/100ml. ó meq K/100 g, para ppm. ó mg K/dm3, es de 390.

Para el cálculo de la suma de bases o CICE (Suma de K, Ca, Mg y Na) el K debe ser transformado para la misma unidad de los otros cationes cmolc/dm3 ó mmolc/dm3.

Page 112: Libro Suelos

El Potasio en el Suelo y su Importancia

111

DIAGRAMA DE CONVERSION DE UNIDADES DE POTASIO AL SISTEMA INTERNACIONAL (SI)

Fuente: Tomé, 1997 *Las celdas sombreadas corresponden al SI. Las unidades contenidas en el mismo cuadro son numéricamente

equivalentes. DETERMINACION DE LOS VALORES DE K DISPONIBLE

Debido a que existen numerosas soluciones extractoras para potasio disponible, el primer paso a darse para la clasificación de los valores para generar una recomendación de fertilización corresponde al extractante que ha sido utilizado en el análisis. En un resultado de análisis obtenido con el extractante Mehlich o Bray, no se puede consultar una tabla de recomendaciones elaborada en base del extractante Olsen Modificado, o de la Resina de intercambio catiónico o viceversa. La textura y la capacidad de intercambio de cationes efectiva (CICE) de los suelos, están íntimamente relacionadas, siendo que los suelos más arenosos poseen más bajo CICE. Por lo tanto, para consultar una tabla de recomendaciones, se puede decir que el nivel de K intercambiable o disponible, adecuado para las plantas, debe ser más alto para suelos arcillosos y con alta CICE, que en suelos arenosos y con baja CICE. Para el caso de no existir para una determinada región, una separación de suelos en clases texturales, para una clasificación de potasio intercambiable, se puede usar la relación entre el contenido de K y la CICE,

usando el concepto de porcentaje de saturación de K, así:

do Esmamápa FU

El cucopopola losqucacoquclo

ppmK

mgK / dm3 mmolc / dm3

cmolc / dm3

meqK/100ml

multiplicar por 10

multiplicar por 39

dividir para 390 multiplicar por 390 dividir para 10

dividir para 39

33

nde CIC Total = Ca + Mg + K + Na + (H+Al)

te valor debe estar entre 3 y 5% para la yoría de los cultivos, en especial para los s exigentes en K como el caso de banano,

pa, caña de azúcar, tomate, etc.

ENTES FERTILIZANTES POTASICAS

fertilizante más comúnmente usado en los ltivos en el campo es el cloruro de potasio, nocido comercialmente como muriato de tasio, resulta ser la fuente más económica r unidad de potasio lo que ha hecho que sea fuente más recomendada con excepción de cultivos que requieren azufre o magnesio y e tienen problemas con el cloro, como es el so del tabaco, el cual debe ser fertilizado n sulfato o nitrato de potasio debido a que la ema no es adecuada cuando se utiliza el ruro de potasio.

%Sat K = x 100cmolcK / dm

cmolc(CICE)Total/dm3%Sat K = x 100

cmolcK / dm

cmolc(CICE)Total/dm3

Page 113: Libro Suelos

El Potasio en el Suelo y su Importancia

112

En el cuadro siguiente, se dan a conocer las principales fuentes de fertilizantes potásicos.

FUENTES FERTILIZANTES QUE CONTIENEN POTASIO

Material Fórmula Composición Como Oxido N - P2O5 K2O

Aproximada Como Elemento Puro

N - P – K Cloruro de K KCl 0-0-60 0-0-50 Sulfato de K K2SO4 0-0-50 0-0-42 + 18% S Sulfato de K y Mg K2SO4 - 2MgSO4 0-0-22 0-0-18 + 22% S + 11% Mg Nitrato de K KNO3 13-0-44 13-0-37 Hidróxido de K KOH 0-0-75 0-0-62

Fuente: Follet, 1981 EL MURIATO O CLORURO DE POTASIO

Es un producto cristalino, soluble en agua que contiene cerca del 50 al 52% de potasio (K) (60 - 63% K2O). Es bajo en costo y más soluble que la mayoría de las otras fuentes potásicas. Es más concentrado que otras formas y para la mayoría de cultivos es la mejor fuente de potasio encontrada en el mercado. Como un fertilizante líquido claro, la máxima concentración que se puede conseguir es de cerca del 8%. En fertilizantes en suspensión, donde la arcilla atapulgita se usa para mantener los cristales finos en suspensión, se puede conseguir concentraciones hasta el 25% de (K). En el mercado se puede conseguir el cloruro de potasio de coloración rojiza que es el más común, o el de color blanco que contiene exactamente la misma concentración del 60% de K20. SULFATO DE POTASIO

Es una fuente cristalina soluble en agua que contiene del 42 al 44% de potasio (50-53% K2O), 18% de azufre y menos del 2,5% de cloro. Se lo produce principalmente para satisfacer los requerimientos de mercado de un fertilizante potásico con bajos contenidos de cloro. El sulfato de potasio es más costoso por unidad de potasio que la forma de cloruro.

Es una fuente preferida para ciertos cultivos, tal es el caso de tabaco, papa, que debe ser usada como papa frita. La razón fundamental para preferir el sulfato de potasio en papa es que cultivadas en exceso de cloro causa un efecto cauchoso y no-crocante en las papas fritas. El sulfato de potasio tiene una más baja solubilidad y no se lo utiliza para hacer fertilizantes líquidos, pero puede ser utilizado en suspensión. SULFATO DE POTASIO Y MAGNESIO

Este producto contiene 18% de potasio (22% K2O), 11% de magnesio y 22% de azufre. Es una fuente excelente de potasio y magnesio soluble en agua y es de gran importancia en suelos donde existe la deficiencia de magnesio. NITRATO DE POTASIO

Contiene cerca del 13% de nitrógeno y 37% de potasio (44% K2O). Puede provenir como un producto del tratamiento de los salitres sólidos potásicos con el cloruro de potasio o por una combinación química de sales de potasio con ácido nítrico. El nitrato de potasio tiene una solubilidad más alta que el cloruro y el sulfato de potasio a temperaturas mayores a 21ºC.

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El Potasio en el Suelo y su Importancia

113

FACTORES DE CONVERSION DEL POTASIO

MULTIPLICAR POR PARA OBTENER

K2O 0,830 K K2O 1,583 KCl K2O 2,146 KNO3 K2O 1,850 K2SO4

K 1,907 KCl K 2,589 KNO3 K 1,205 K2O K 2,229 K2SO4

Fuente: Knott, 1962 INTERACCION DEL POTASIO Y DEL MAGNESIO EN EL SUELO

La relación K/Mg en el suelo, es una de las relaciones más importantes en la nutrición vegetal, particularmente con especies forrajeras debido al problema potencial del tetanismo. La agricultura intensiva de hoy en día requiere grandes cantidades de potasio y magnesio. Las plantas contienen más potasio que cualquiera de los otros nutrientes, con excepción del nitrógeno en muchos casos y cerca de 6-8 veces más potasio que magnesio. COMPETENCIA ENTRE POTASIO Y MAGNESIO

El potasio y el magnesio compiten entre sí, por la absorción por parte de la planta. Esta competencia aún no es muy clara de entenderla, pero está asociada con la absorción a nivel de la superficie radicular, o con la translocación una vez dentro de la planta. En todo caso, cualquiera que sea la razón se sabe que niveles altos de potasio en el suelo, reducen la absorción de magnesio por la planta, por lo tanto agravando o iniciando niveles de deficiencia de magnesio en la planta. Aparentemente el Mg++ no reduce la toma de K+, o solo a un nivel bajo, si alguno. La asimilación de Mg++ por las plantas tiende a incrementarse en muchos suelos con el aumento del porcentaje de saturación de magnesio en el suelo. El incremento del porcentaje de saturación del K+ a menudo decrece la asimilación de Mg++, más que la del Mg++ sobre el K+.

De allí la importancia de mantener un apropiado balance o relación de K/Mg, con el objeto de maximizar los beneficios de la fertilización con K+ y Mg++. La fertilización con Mg++, es más efectiva en incrementar la concentración de Mg++ en la planta en suelos ácidos de textura arenosa. En suelos pesados, desde francos a arcillosos, la aplicación de Mg++ ha demostrado poco efecto en el incremento de las concentraciones de Mg en la planta. El resultado final de la interacción del K+ y el Mg++ en el suelo, está influenciado por el crecimiento de la planta. Las gramíneas tienden a absorber preferentemente los iones K+ más libremente que los iones de Mg++. Mientras que las leguminosas tienden a absorber preferentemente más iones de Mg++ que iones de K+. Esta es la razón por la cual los problemas de tetanismo predominan cuando el mayor porcentaje de la mezcla forrajera está constituido por gramíneas. La influencia de la relación K/Mg, sobre el crecimiento de la planta depende en la cantidad de estos elementos presentes en el suelo, propiedades físicas y químicas y el tipo de planta a ser desarrollada. Como una regla general, el %SB debe estar en el rango de 6-12% para Mg y de 2-5% para K, con el valor bajo para suelos arenosos ácidos y el valor alto para suelos arcillosos pesados. El porcentaje de saturación de bases para Mg++ debe estar superior al 15% o mayor para suplir Mg++ en forma adecuada para pastos gramíneas, de los que se alimentan rumiantes susceptibles al tetanismo.

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El Calcio en el Suelo y su Importancia

114

EL CALCIO EN EL SUELO Y SU IMPORTANCIA En la nutrición vegetal, el calcio, magnesio y azufre desempeñan el papel de macronutrientes. Son elementos abundantes y en general su provisión en el suelo es suficiente para cubrir las necesidades de las plantas. Por eso, no se piensan en ellos como fertilizantes. Los fertilizantes y enmiendas aportan al suelo grandes cantidades de calcio, magnesio y azufre. El calcio (Ca), magnesio (Mg) y el azufre (S) se los denomina elementos secundarios debido a que las plantas utilizan cantidades considerables de ellos en su crecimiento normal, pero estos elementos, por lo general no son agregados al suelo como fertilizantes en cantidades grandes. El término secundario posiblemente no es el más adecuado debido a que actualmente, existe una tendencia para incorporarlos dentro del grupo de los macroelementos, en forma conjunta con el N, P y K y poner en el otro grupo a todos los microelementos. Pero para mantener una consistencia con la literatura existente en este campo, se continuará en este texto, manteniendo el término de secundarios para estos tres elementos. El calcio y magnesio se usan en forma de cal para aumentar el pH de los suelos ácidos. Es indudable que las aplicaciones de calcio y magnesio en abonos aportados al suelo con otro objetivo, eliminan muchas deficiencias. FORMAS DE CALCIO EN EL SUELO El calcio es relativamente abundante en el suelo y muy rara vez es un limitante en el crecimiento de los cultivos. El calcio constituye el 3,6 % de la corteza terrestre y se encuentra presente en minerales tales como los feldespatos, anfiboles, piroxenos, dolomita, yeso y calcita. También ocurre en minerales como la apatita, la plagioclasa y la hornblenda, que se meteorizan algo más fácilmente que el promedio de minerales del suelo. El contenido de calcio en el suelo está en un rango de 0,01 a 0,5% en suelos de zonas húmedas, debido al lavado del mismo, hasta más del 5% en los horizontes superiores de suelos de zonas áridas. En suelos de regiones templadas, el calcio suele representar del 75 al 85% del total de bases cambiables existentes. La mayoría de los suelos, contienen entre 200 y 10.000 kg de Ca cambiable por hectárea.

Este calcio se encuentra en equilibrio con unos pocos kilogramos de calcio disuelto, que normalmente se hallan presentes en la solución del suelo. El suelo en condiciones normales, suele contener unas 1.000 veces más calco cambiable que disuelto. La gran concentración de calcio en los puntos de intercambio catiónico es consecuencia del tamaño del ión Ca++ hidratado, bastante pequeño en relación a su carga 2+. Esta circunstancia da a lugar a la absorción preferente de iones Ca++ sobre, prácticamente, la totalidad de los restantes que suelen encontrarse en el suelo. Esta adsorción o fijación preferente es más fuerte en arcillas con capacidad de cambio elevada, como la montmorillonita (80 a 120cmolc/dm3) y menos pronunciada en arcillas con capacidad de cambio bajas, como la caolinita (3 a 5 cmolc/dm3). Es máxima en el humus, probablemente porque éste posee una capacidad de cambio muy elevada (300 cmolc/dm3) y porque algunos de sus componentes orgánicos pueden formar quelatos con parte de los iones Ca2+. El calcio cambiable del suelo presenta una relación importante con el pH y con la disponibilidad de varios nutrientes. La cantidad de calcio y de otros cationes básicos desciende al aumentar la acidez del suelo y aumenta cuando éste se hace más alcalino. El exceso de carbonato cálcico amortigua el pH en un valor próximo a 8 que suele dar lugar a una baja solubilidad del fósforo, hierro, manganeso, boro y cinc, causando a veces, deficiencias en uno o más de esos nutrientes esenciales para la planta. En resumen, existen tres tipos de componentes de Ca principales en el sistema suelo planta: a) La fracción mineral la forman los

feldespatos, diversos tipos de calizas y apatitas y variados compuestos de fósforo.

b) La fracción adsorbida o fijada en el complejo coloidal en la que el calcio juega un excelente papel de floculante para mantener una buena estructura del suelo.

c) El Ca++ en la solución del suelo. Se encuentra como ión libre (Ca2+) o bien combinado con grupos de escasa movilidad en la planta (oxalatos, carbonatos, fosfatos, carboxilos, hidroxilofenólicos, etc.

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El Calcio en el Suelo y su Importancia

115

Varios autores afirman que las raíces de las plantas no penetran en las capas de suelo carentes de calcio, aunque las restantes condiciones sean favorables para su crecimiento y aunque se encuentre calcio en otras capas. El contenido de este elemento en la planta suele ser bastante alto, si bien varía mucho de unos cultivos a otros (0,5 a 3% en función de la materia seca).

REACCIONES DEL CALCIO EN EL SUELO Aunque el calcio contenido en el suelo puede alcanzar valores muy elevados, especialmente en los suelos calizos, las fracciones más activas e importantes del sistema son el Ca++ cambiable y el Ca++ en solución. El Ca++ por su carga y reducida hidratación es adsorbido más fuertemente que Mg++, K+ y Na+ por el complejo coloidal del suelo, con la excepción de las posiciones que tienen gran afinidad por el K+ y por el NH4

+, que compite en cierta medida con dicho ion. Sin embargo, el Ca++ suele ocupar entre el 30 y el 90% de la capacidad total de cambio del suelo. La mayoría del calcio intercambiable es disponible para la planta, a pesar de que el calcio contenido en los minerales primarios y secundarios está disponible en forma muy lenta. Razón por la cual, un análisis del calcio total no está muy relacionado con la asimilación de calcio y la nutrición y crecimiento de las plantas. El calcio es normalmente el catión de carga positiva más predominante en las partículas del suelo, debido a que es retenido más fuertemente que el potasio y el magnesio. Además, el material parental por lo general contiene mucho más calcio que magnesio y potasio. El calcio no es un elemento que se lixivia muy fácilmente debido a que es retenido sobre la superficie de los coloides en forma muy fuerte. El papel del calcio liberado es menos complejo que el del potasio. Los iones calcio situados libremente en solución pueden:

1) Ser perdidos en las aguas de drenaje, 2) absorbidos por organismos,

3) adsorbidos o fijados en las partículas de arcilla circundantes, o

4) precipitados como un compuesto cálcico

secundario, particularmente en los climas áridos.

En lo que existe reportado en la literatura, no se ha encontrado una conversión en el suelo del calcio a una forma comparable con el potasio fijado o lentamente disponible. El calcio es un elemento esencial para las plantas, pero a su vez es muy importante en el suelo por otras razones. El mejora la estructura del suelo al agregar los coloides de arcilla y humus y lo hace al suelo más granulado, esto hace que exista mejor aireación y penetración del agua en el suelo, por lo tanto promoviendo un mejor lugar para el crecimiento del sistema radicular de las plantas y de los organismos del suelo. METABOLISMO DEL CALCIO EN LA PLANTA El calcio es parte constituyente de cada célula de las plantas. Mucho del calcio que se encuentra en las plantas ocurre como pectato de calcio en y a lo largo de las paredes celulares de las hojas y tallos. Estos depósitos concentrados de calcio engrosan y fortalecen estas partes de la planta. Las plantas y sus componentes, tienen contenidos variables de calcio y esto depende de la especie, variedad y condiciones de crecimiento de las mismas. Las flores y semillas son generalmente bajas en calcio, una cantidad relativamente grande de calcio está contenida en las hojas. Este elemento es absorbido en menor proporción que el potasio. Sin embargo, se extrae por la planta en cantidad muy superior, debido a que el contenido de calcio en la solución del suelo es generalmente, unas 10 veces, mayor que el de potasio. Por otra parte, se ha comprobado que el calcio puede ser absorbido sólo por las partes más jóvenes de la raíz, en las que las células de la endodermis no se han suberizado. Algunos investigadores mantienen que la vía de entrada del calcio es a través del espacio libre intercelular, siendo transportado hacia el xilema sólo en las raíces, en las que la endodermis suberizada no impide su paso.

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El Calcio en el Suelo y su Importancia

116

Según esta teoría, la absorción y transporte del calcio en la planta serían procesos pasivos en contraste con los de otros elementos. El calcio es un elemento relativamente inmóvil en la planta, no se redistribuye fácilmente provocando un estrés por su deficiencia. No se mueve de hojas viejas a nuevas, por lo tanto un suplemento continuo de calcio es esencial. El contenido de calcio en la semilla, como quedó indicado, es tan pequeño que se hace necesario también un suplemento para su proceso de germinación. Al calcio se le atribuyen una serie de roles y funciones dentro de la planta. El promueve el desarrollo de raíces y hojas y es parte constituyente de las paredes celulares donde ocurre como pectato de calcio, necesariamente insolubles. Este elemento juega un papel esencial en la estabilidad de las membranas, y es básico para la absorción de elementos nutritivos y varios procesos metabólicos. El calcio es un componente de la calmodulina, un regulador de la membrana y de las actividades enzimáticas. El calcio afecta a la permeabilidad de las membranas citoplasmáticas y la hidratación de los coloides. Este elemento mejora el vigor general de la planta y endurece los tallos de los cereales. El calcio es responsable de la elongación de las células, síntesis de proteína y división normal de las células (mitosis). Afecta la estructura de los cromosomas al combinarse con el ácido nucleico y se lo encuentra como parte de los genes de la planta. Influencia la absorción de agua y de los otros nutrientes de la planta.

Regula la traslocación de carbohidratos y la acidez y permeabilidad de las células, y sirve como un ión antagónico para los otros cationes. Puede encontrarse Ca en las plantas combinado con ácidos orgánicos. Por ejemplo, el ácido oxálico es un subproducto del metabolismo. Empero, es una sustancia soluble, tóxica para el protoplasma cuando llega a altas concentraciones en las células, pero cuando se une al calcio, el ácido oxálico soluble se convierte en oxalato de calcio, muy insoluble y que no daña al protoplasma. Promueve la producción de granos y semillas. El calcio es importante para la formación y funcionamiento de las bacterias (Rhizobium) que forman los nódulos en las raíces de las leguminosas. CONCENTRACION DE CALCIO EN LA PLANTA Las concentraciones de calcio en tejidos sanos y saludables de muchos cultivos, tienen un rango entre 0,2% y varios porcientos, en base a su peso seco. De todas maneras es necesario que estos valores estén más en exceso que deficientes, para cumplir con los requerimientos metabólicos mínimos. Cuando los otros cationes divalentes se encuentran con valores bajos, concentraciones bajas de calcio compensan los requerimientos nutricionales de las plantas o a lo contrario, cuando los otros elementos se encuentran a niveles tóxicos, el calcio ayuda a corregir estos efectos nocivos. Para tener una idea de las concentraciones de calcio encontradas en diferentes cultivos en relación con el porcentaje de materia seca producida, y su relación con el magnesio, se presenta los siguientes valores:

CONTENIDO DE Ca EN EL TEJIDO DE ALGUNOS CULTIVOS

Cultivo % Calcio Relación Ca:Mg Rosas 2,93 3,2:1 Alfalfa 1,39 3,8:1 Trébol rojo 1,14 4,2:1 Soja 1,23 3,2:1 Brocoli 2,59 1,4:1 Maíz 0,22 2,6:1 Avena 0,17 1,7:1 Trigo 0,15 1,7:1 Apio 2,39 1,9:1

Fuente: Agrobiolab, 1995

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El Calcio en el Suelo y su Importancia

117

INTERACCIONES DEL CALCIO Un exceso de calcio induce a una deficiencia de magnesio, debido al antagonismo existente entre estos dos elementos, aún que este antagonismo no es tan fuerte como el del potasio y sodio hacia el magnesio. La causa para este antagonismo es el desequilibrio en el complejo de cambio y en la solución del suelo. Por esta razón siempre es recomendado guardar un buen balance catiónico sea a bajas o altas concentraciones, pero que todos estén dentro de su equilibrio natural. Así mismo un exceso de calcio provoca una carencia de fósforo, fundamentalmente en suelos calcáreos, debido a la formación de fosfatos insolubles en el suelo. Lo mismo puede ocurrir en condiciones de altos pH, debido a un sobre encalamiento. Por estos motivos, cuando se recomienda hacer una enmienda con cal, se debe aplicar la cal con unos meses de anticipación y nunca aplicar la cal conjuntamente con la fuente de fósforo. Es también conocido que altas concentraciones de calcio, que por lo general están asociados con una elevación del pH del suelo, promueven la carencia de hierro, de manganeso, de cinc o de boro debido a la formación de diversos compuestos insolubles. MOVIMIENTO DEL CALCIO HACIA LA PLANTA Y DENTRO DE ELLA Como quedó indicado anteriormente, el calcio es un elemento poco móvil en el suelo y su acercamiento hacia las raíces de la planta, en un alto porcentaje, se realiza por flujo de masas como mecanismo principal de transporte iónico, y muy poco por difusión. Los iones de calcio se desplazan hacia las raíces algo más despacio que el agua del suelo, a menos que la humedad sea lo suficientemente alta como para reducir la velocidad de transpiración.

El Ca++ de la solución del suelo se mueve en la rizósfera hacia la raíz con el movimiento del agua en cantidad muy superior (10 a 20 veces) a la que absorbe la planta, por esta razón la deficiencia de este elemento muy raras veces se presentan en los cultivos en el campo, ya que su abastecimiento es casi constante y a tiempo.

El calcio es muy susceptible de perderse por lavado, fenómeno que se agudiza con el proceso de acidificación de los suelos. En el interior de la planta el calcio es un elemento casi inmóvil y su movimiento de tejidos viejos a tejidos nuevos es casi nulo, de allí es que las deficiencias nutricionales se las detecta en tejidos nuevos o brotes apicales. SINTOMAS DE DEFICIENCIA DE CALCIO Deficiencias de calcio en los cultivos rara vez se las encuentra. Sólo en condiciones de extrema acidez, con calcio cambiable inferior al 20% de la capacidad de cambio, es posible que se registren deficiencias de este elemento en los cultivos. Aún así ya se ha visto que algunas especies son capaces de obtener suficiente Ca++ con niveles aún más bajos. Los síntomas de deficiencia de calcio son difíciles de determinar hasta que la deficiencia se haga crítica. Los síntomas de deficiencia aparecen primero en los tejidos más jóvenes o en los puntos apicales, debido a que el calcio es un elemento inmóvil en la planta. Las hojas jóvenes y raíces a menudo se muestran quebradizas, retorcidas, cortas o achurruscadas unas con otras. Esto es asociado, algunas veces, con una débil estructura del tallo. La falta de crecimiento causa una concentración de nitrógeno en hojas jóvenes y les dota de un color verde obscuro. En causas extremas de deficiencia, las hojas apicales se tuercen, se tornan verde pálido y eventualmente se secan y mueren, siendo las puntas y bordes las que se afectan primero. Pueden encontrarse deficiencias inducidas debidas a la escasez de calcio en los frutos y órganos de almacenaje, tales como moteado de la manzana, mal del corazón del apio y malformaciones diversas en tomate, pimiento, zanahoria, coles, etc. El camino más obvio para corregir las deficiencias en el suelo, es mediante la aplicación de cal (calcítica o dolomítica).

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El Calcio en el Suelo y su Importancia

118

En el caso de que el calcio sea requerido sin aumento en el pH como resultaría por el uso de la cal, el yeso es también fuente satisfactoria de este elemento. Enlace para ver algunas Deficiencias Nutricionales en Calcio DETERMINACION DE Ca EN EL SUELO Al pasar de los años la metodología de análisis de los cationes ha venido cambiando, y a su vez facilitando su determinación, con resultados mucho más precisos y confiables. Un método comúnmente usado en la mayoría de laboratorios consistía en la titulación del extracto de suelo, con el ácido etilendiaminotetracético (EDTA), en el cual se procedía a determinar la cantidad de calcio y de magnesio y luego determinada la cantidad únicamente de calcio, siendo el magnesio obtenido posteriormente por diferencia. En la actualidad laboratorios como Agrobiolab de Ecuador, realizan la extracción del Ca y Mg mediante una solución de bicarbonato de sodio, conocida como solución de Olsen Modificada. En el extracto así obtenido, se determinan los dos elementos mediante el uso del espectrofotómetro de absorción atómica (EAA), que consiste en un aparato con un principio semejante al fotómetro de llama, pero en vez de medir los fotones emitidos por los átomos de Ca y Mg, mide la cantidad de fotones, que son emitidos por una lámpara llamada de cátodo hueco, que son absorbidos por los átomos de calcio o de magnesio, según sea el caso. La lámpara de cátodo hueco, emite un haz de luz monocromático con la longitud de onda que es específica del elemento que se desea determinar, en este caso el calcio y el magnesio. Los átomos de los elementos Ca y Mg que son excitados en la llama, que posee una temperatura de más de 3.000 grados centígrados, absorben parte de esos fotones. Es decir, que cuando mayor cantidad de átomos existen, la absorción es mayor y el haz inicial será atenuado en relación a su punto inicial, atenuación que es registrada por el detector. Los aparatos modernos, son completamente computarizados y la lectura final la emiten directamente en concentración, sin ser necesario la elaboración de curvas patrones, como se las hacía anteriormente.

EXPRESION DE RESULTADOS Al igual que con el potasio, las unidades que se han venido usando para la expresión de resultados de calcio disponible han sido: meq Ca++ / 100 g ó meq Ca++ / 100 ml de suelo (número de milequivalentes de Ca++ por cien gramos o mililitros de suelo. ppm Ca (una parte de Ca++ en un millón de partes de suelo) * Ninguna de estas formas de expresión,

pertenecen al SI (Sistema Internacional) razón por la cual se debe seguir familiarizándose con las nuevas unidades que son:

cmolc/dm3 (centimol de carga por decímetro cúbico de suelo) mmolc/dm3 (milimol de carga por decímetro cúbico de suelo) mg Ca/dm3 (miligramos de calcio por decímetro cúbico de suelo) Numéricamente son equivalentes entre sí: meq Ca/100 ml = meq Ca/100 g = cmolc/dm3 ppm Mg = mg Mg/dm3 • Los valores en mmolc/dm3 son 10 veces

mayores que meq Ca/100 ml ó meq Ca/100 g ó cmolc/dm3.

• El factor de transformación entre cmolc/dm3 ó meq Ca/100 ml ó meq Ca/100 g para ppm ó mg Ca/dm3 es de 200.

Para el cálculo de la suma de bases o CICE (suma de K, Ca, Mg y Na) el Ca debe ser transformado para la misma unidad de los otros cationes cmolc/dm3 ó mmolc/dm3.

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El Calcio en el Suelo y su Importancia

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DIAGRAMA DE CONVERSION DE UNIDADES DE CALCIO AL SISTEMA INTERNACIONAL (SI)

Fuente: adaptado de Tomé, 1997 *Las celdas sombreadas corresponden al S.I. Las unidades contenidas en el mismo cuadro son numéricamente

equivalentes. INTERPRETACION DE RESULTADOS Como en el caso del potasio, las cantidades de calcio en el suelo, están íntimamente relacionadas con el pH o la acidez del mismo; el calcio es también utilizado en el cálculo de la suma de bases que a su vez sirve para el cálculo de la Capacidad de Intercambio Catiónica Efectiva (CICE) y de allí llegar al valor de saturación de base. Debido a que el calcio en los suelos ácidos de las se halla sobre todo en la forma cambiable y como minerales primarios no descompuestos, en la mayor parte de estos suelos los iones de calcio se hallan presentes en la cantidad máxima en el complejo de intercambio.

Al igual que cualquier otro catión, las formas cambiables y en solución se hallan en equilibrio dinámico. Si disminuye la actividad del calcio en la fase de la solución, como puede ocurrir por filtración o eliminación de las plantas, tiende a haber un desplazamiento del equilibrio en la dirección opuesta, con la subsiguiente adsorción de algo de calcio por el complejo de intercambio. La cantidad absoluta de calcio cambiable presente, con frecuencia, no es tan importante, para la nutrición de las plantas, como la cantidad presente en relación a las cantidades y tipos de otros cationes retenidos por los coloides, o el grado de saturación de calcio.

Por ejemplo, un suelo que tenga solamente 1.500 kg de calcio cambiable por hectárea, pero con una baja capacidad de intercambio catiónico, puede suministrar bien a las plantas una mayor cantidad de este elemento que un suelo conteniendo 9.000 ó 10.000 kg de calcio cambiable por hectárea pero con una alta capacidad de intercambio catiónico. El grado de saturación del calcio es de considerable importancia a este respecto, por cuanto la cantidad de este elemento retenido en forma cambiable por un coloide disminuye en proporción a la capacidad total de cambio de este coloide, y la cantidad de calcio absorbido por las plantas disminuye. El tipo de arcilla influye en el grado de disponibilidad de calcio; las arcillas tipo 2:1 requieren un grado de saturación mucho mayor para un nivel dado de utilización de las plantas que las arcillas tipo 1:1. Las arcillas del grupo de la montmorillonita requieren una saturación de calcio del 70% o más para que este elemento sea liberado con suficiente rapidez para el crecimiento de las plantas. Las arcilla del grupo de la caolínita, por otra parte, son capaces de satisfacer el requerimiento en Ca++ de la mayor parte de las plantas a valores de saturación de tan solo del 40 al 50%. De esta manera se puede esperar que si los valores de calcio están bajos, el suelo estaría con un exceso de acidez o sea un pH bajo, una baja saturación de bases, posiblemente una baja CICE y probablemente con una toxicidad de aluminio.

ppmCa

mgCa / dm3 mmolc / dm3

cmolc / dm3

MeqCa/100ml

multiplicar por 10

multiplicar por 20

dividir para 200 multiplicar por 200 dividir para 10

dividir para 20

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El Calcio en el Suelo y su Importancia

En este caso la aplicación de una calcita o una dolomita, resulta ser lo más adecuado ya que a más de corregir la acidez, ayuda a elevar los tenores de calcio y magnesio. En los suelos arenosos puede ocurrir que tanto el contenido de calcio y magnesio y la CICE, estén bajos y al sacar el valor de la saturación de bases se encuentren valores medianos o altos, lo cual puede ser erróneo, y en este caso el valor de la saturación de bases es relativo,

ya que puede dar una falsa indicación de fertilidad elevada. De allí la importancia de clasificar los valores absolutos de calcio y magnesio. Los valores de calcio utilizados por el laboratorio Agrobiolab de Ecuador, se presentan en la siguiente tabla. Indices usados por Agrobiolab del Ecuador, para calificar los contenidos de calcio en el cultivo de flores, bajo invernadero:

Unidades Bajo Suficiente Alto

cmolc/dm3 < 5,0 9,9 15,0

mmolc/dm3 < 50 99 150

SATURACION DE Ca EN LA CICE De igual manera que en e caso del potasio, para el calcio se puede también calcular el porciento de saturación de Ca en la CICE, mediante el uso de la siguiente fórmula: FUE El ccorrsueambno coloesta

Como fertilizantes con contenido apreciable de calcio, deben recordarse los siguientes: Nitratos amónicos, cálcicos (10-20% CaO) Cianamida cálcica (54%) Nitrato cálcico (28%)

333

120

NTES FERTILIZANTES DE CALCIO

alcio es muy utilizado como enmienda o ección, para solucionar problemas del lo, como la acidez o el exceso de sodio. En os casos, se trata de sustituir elementos deseables adsorbidos en el complejo idal por este elemento, que da una gran bilidad estructural del suelo.

Super fosfatos (17-28%) Escorias básicas (45-50%) Fosfato bicálcico (32%) La caliza (CaCO3) y el yeso (CaSO4.2H2O) son los dos materiales que deben tenerse en cuenta cuando se identifican necesidades específicas de calcio como fertilizante. El superfosfato ordinario también puede servir ya que el 70% de su calcio se encuentra en forma de yeso. Cuando se desea una sal neutra es mejor utilizar yeso. A continuación se dan a conocer las fuentes que contienen calcio – más usadas en la agricultura actual.

%Ca = x 100cmolcCa / dm

cmolc(CICE)/dm3%Ca = x 100

cmolcCa / dm

cmolc(CICE)/dm3

cmolcCa / dm

cmolc(CICE)/dm3

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El Calcio en el Suelo y su Importancia

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PRINCIPALES FUENTES FERTILIZANTES QUE CONTIENEN Ca

Composición Aproximada Material Fórmula Como Oxido Como Elemento Puro

Piedra caliza CaCO3 8 a 12 29,3 Cal Dolomita CaCO3 + MgCO3 15,93 20,0 Cal hidratada Ca(OH)2 30,4 46,1 Oxido de calcio CaO 23 60,3 Nitrato de Ca Ca (NO3)2 60 19,4 Roca fosfórica 3Ca3(PO4)2-CaF2 18,6 33,1 Superfosfatotriple Ca(H2PO4)2 19,03 13,6 Yeso CaSO4-2H2O 31,48 22,5 Quelato de Ca EDTA-Ca 13,29 9,5 Cianamida cálcica CaCN2 53,86 38,5

Fuente, Follet, 1981

FACTORES DE CONVERSION DE Ca

MULTIPLICAR POR PARA OBTENER Calcio (Ca) 1,40 Oxido de Ca (CaO) Calcio (Ca) 2,50 Carbonato de Ca (CaCO3) Calcio (Ca) 4,30 Yeso (CaSO4-2H2O) Oxido de Ca (CaO) 0,71 Calcio (Ca) Carbonato de Ca (CaCO3) 0,40 Calcio (Ca) Yeso (CaSO4-2H2O) 0,23 Calcio (Ca)

Fuente: Knott, 1962

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El Magnesio en el Suelo y su Importancia

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EL MAGNESIO EN EL SUELO Y SU IMPORTANCIA El magnesio fue reconocido como elemento esencial para el crecimiento de las plantas a finales del siglo XIX y ratificado a inicios del siglo XX con el estudio de la estructura química de la clorofila, donde el magnesio constituye el núcleo central, alrededor del cual se forma la molécula de clorofila. Este hecho demuestra la esencialidad del elemento magnesio en toda planta verde. El magnesio es probablemente requerido por todo tipo de platas, verdes y no verdes, para cumplir reacciones enzimáticas que no están asociadas con la clorofila. FORMAS DEL MAGNESIO EN EL SUELO 1. Desde el punto de vista mineralógico El magnesio constituye el 1,9% de la superficie de la tierra, sin embargo, los contenidos de magnesio en la corteza son variables y oscilan en un rango de 0,1% en suelos áridos con clima húmedo, a 4% en suelos con una textura fina, áridos, o semiáridos, formados de material parental alto en magnesio. El magnesio se origina por la meteorización de las rocas que contienen minerales primarios, tales como la biotita, la dolomita, hornblenda, oliveno, el piroxeno y la serpentina. También se encuentra en los minerales de las arcillas como la clorita, illita, montmorillonita y vermiculita. Durante la meteorización mineral de las rocas, el magnesio es liberado a la solución del suelo donde (1) puede perderse por lixiviación (2) puede ser absorbido por organismos vivos (3) adsorbido por la CIC (4) o precipitar como mineral secundario, especialmente en climas áridos. El magnesio en los minerales de las arcillas se pierde lentamente en el agua usada en los riegos y por un exhaustivo manejo de cultivos. La Vermiculita tiene un alto contenido de magnesio y puede ser una fuente significativa de magnesio en los suelos. Las condiciones donde el magnesio puede presentar deficiencias incluye suelos ácidos, arenosos, con mucha humedad y baja CIC, calcáreos, suelos ácidos que reciben una gran cantidad de materiales limosos bajos en Mg, alta fertilización de NH4 o K+ y manejo de cultivos con gran demanda de magnesio.

2. Desde el punto de vista químico El magnesio es retenido por las partículas de suelo y esta fracción intercambiable se encuentra en equilibrio con el magnesio de la solución del suelo. Un gran porcentaje de magnesio total del suelo se encuentra en forma relativamente no disponible. Tanto el Mg no disponible como el lentamente disponible se encuentra en los minerales como la mica y la dolomita y se puede liberar solo cuando estos minerales se erosionan por acción del agua del suelo que contiene ácido carbónico disuelto. El magnesio en el suelo, como ha quedado indicado, se encuentra como magnesio intercambiable o en la solución del suelo predominantemente. La absorción del magnesio por las plantas depende de la cantidad existente en la solución del suelo, del pH del suelo, del % de saturación en la CIC, de la cantidad de otros elementos intercambiables y del tipo de arcilla. Excesos de magnesio pueden ocurrir en ciertas circunstancias, donde los suelos están formados por serpentina en el subsuelo o están influenciados por aguas subterránea altas en magnesio. El Mg que se encuentra en el suelo se agota mucho más rápido que el calcio o que el potasio y los suelos arenosos tienden a presentar mayores deficiencias de este elemento que los suelos de textura más fina que poseen un mayor capacidad de intercambio catiónico.

Como el potasio, pero en menor extensión, el magnesio se encuentra en el suelo en forma muy lentamente disponible para la planta, la cual está en equilibrio con el magnesio intercambiable. La presencia de estas formas relativamente no asequibles en suelos ácidos es favorecida con la presencia de componentes solubles de magnesio y una arcilla 2:1. Presuntamente el magnesio podría ser atrapado en la capa interna de minerales que se expanden y contraen, tal el caso de la montmorillonita. Grandes cambios en el magnesio intercambiable pueden suceder por la adición de un material calcáreo. Al principio los niveles de magnesio se incrementan, pero a medida que el pH se acerca a la neutralidad estos decrecen.

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El Magnesio en el Suelo y su Importancia

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Esta reducción es atribuida a la fijación del magnesio por reacciones con sílice soluble o cloruro de aluminio y a una precipitación con Al(OH)3. Suelos de textura muy arenosa en regiones húmedas muestran la mayor deficiencia de magnesio. Estos suelos normalmente contienen pequeñas cantidades del magnesio total o intercambiable. Los suelos son probablemente deficientes cuando contienen menos de 25 a 50 ppm de magnesio intercambiable.

El magnesio intercambiable normalmente participa de un 4 a 20% de la CIC de los suelos, pero en suelos derivados de roca con presencia de serpentinas, el magnesio intercambiable puede exceder al calcio. La saturación crítica de magnesio para el crecimiento óptimo de las plantas coincide cercanamente con este rango, pero en muchos casos, el % de saturación de magnesio no debe ser menos de 10%. La reducción de magnesio intercambiable, en muchos suelos ácidos es causado por altos niveles de aluminio intercambiable. La saturación de aluminio de 65 a 70% es a menudo asociado con la deficiencia de magnesio. La disponibilidad de magnesio puede también ser severamente afectada por alta concentración de H+ en suelos orgánicos donde el aluminio intercambiable no es la causa mayor de la acidez. Deficiencias de magnesio también pueden ocurrir en suelos con una alta relación de Ca/Mg intercambiables donde ésta relación no debe exceder de 10/1. Altos niveles de potasio intercambiable pueden interferir con la asimilación de magnesio en las plantas. Generalmente la relación recomendada K/Mg es de <4/1 para flores, 3/1 para vegetales y 2/1 para frutos. Los suelos ácidos contienen generalmente de 100 a 2.000 kg/ha de magnesio intercambiable. En los suelos alcalinos, estando presente la dolomita, el contenido de magnesio intercambiable puede alcanzar más de 2.000 kg/ha. En los climas secos, donde la precipitación pluvial es insuficiente para percolarse a través de todo el perfil, el magnesio se acumula como MgCO3 ó MgSO4 al igual que el calcio. De hecho la química del magnesio es parecida, en muchos aspectos, a la del calcio. Por lo tanto, la disponibilidad del magnesio para la planta se encuentra controlada casi por los mismos factores que actúan sobre el calcio.

Estos factores son:

1. Contenido de magnesio intercambiable del suelo

2. Porcentaje de saturación de magnesio en el complejo coloidal del suelo.

3. Naturaleza de los sitos de intercambio. 4. Naturaleza de los otros cationes de

intercambio. REACCIONES DEL MAGNESIO EN EL SUELO El magnesio es un pequeño y fuerte catión divalente (Mg2

+) con un radio iónico de 0,428 nm y una alta energía de hidratación equivalente a 1.908 J/mol. Por su calidad de catión es retenido en la superficie de los coloides orgánicos e inorgánicos; esta forma intercambiable del magnesio es disponible para las plantas y no es fácilmente lixiviado del suelo. Su tasa de entrega puede ser fuertemente reducida por la acción de elementos tales como el K, NH4, Ca y Mn, además del H que resulta de un pH ácido. En efecto, ciertas pruebas han demostrado que el magnesio es casi insoluble en suelos que tienen valores de pH de 6,2 a 8,0, lo que significa que los valores óptimos de pH para el aprovechamiento de magnesio parece estar entre 5,5 y 6,2. Las deficiencias de magnesio por lo general se encuentran es suelos ácidos y en suelos orgánicos que contienen carbonatos libres de calcio. En suelos arenosos la deficiencia de magnesio se acentúa por las aplicaciones altas de potasio. Altos contenidos de potasio en la solución del suelo, debido a fertilizaciones recientes, o en condiciones de fertirriego, tienden a interferir la asimilación de magnesio por las plantas. Deficiencias de magnesio pueden ocurrir en suelos que han recibido continuas aplicaciones de materiales calcáreos bajos o ausentes de magnesio. Una deficiencia de magnesio en las hojas, inducida por una competencia de cationes, como resultado de una buena provisión de potasio, no necesariamente lleva a una reducción de magnesio, sino que puede inclusive aumentar el magnesio en las flores o en los frutos. Debido a la diferencia en cargas entre el potasio y el magnesio, existe una interacción termodinámica entre estos dos cationes a varios niveles de humedad del suelo.

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El Magnesio en el Suelo y su Importancia

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A medida que el suelo se seca partiendo de una condición de casi saturación, existe un cambio en la proporción de los dos cationes en la solución del suelo lo que contribuye a una pobre asimilación del magnesio cuando el suelo regresa a la condición de casi saturación, debido a que los contenidos altos de potasio en el suelo interfieren con la asimilación de magnesio por las plantas. Como una recomendación se tiene que no se permita al suelo perder demasiado humedad y si esto acontece antes de regar o al inicio del período de lluvias, se debe aplicar una fuente de magnesio, de manera especial en suelos de textura arenosa, para contrarrestar este efecto. METABOLISMO DEL MAGNESIO EN LA PLANTA Debido a que el magnesio es el constituyente importante de la clorofila y actúa como activador de numerosas enzimas que afectan la transferencia de fosfatos, la deficiencia de este elemento s puede afectar cualquier faceta del metabolismo de las plantas. Un síntoma claro de este efecto es la clorosis de los tejidos, seguido por una disminución de la fotosíntesis. Los procesos biosintéticos son alterados como un resultado de la inhibición de enzimas esenciales en la fosforilización, y como resultado de esto se presentan compuestos solubles de nitrógeno en concentraciones elevadas. El contenido de magnesio en cloroplastos normales es generalmente alto, varios autores han encontrado anormalidades en los tejidos finos de los cloroplastos cuando existe una deficiencia de magnesio, al igual que alteraciones en las mitocondrias. EL MAGNESIO EN LA NUTRICION DE LAS PLANTAS El magnesio (Mg) es absorbido por las plantas como, Mg2+ en la solución del suelo, y llega hasta el sistema radicular de las plantas por flujo de masas o difusión. El magnesio intercambiable a nivel radicular es captado en menor proporción que el calcio. La cantidad de magnesio tomado por las plantas, es usualmente menor a la de calcio o potasio.

La concentración de magnesio en la solución del suelo, es comúnmente de 5 a 50 ppm en regiones con clima templado, aunque también se han encontrado concentraciones entre 120 y 2.400 ppm en suelos sometidos a cultivos intensivos o bajo fertirrigación. Como ya se ha indicado, la reacción más importante del magnesio es la fotosíntesis a través de la cual las plantas convierten el dióxido de carbono del aire, el agua del suelo y la energía del sol, en azúcares simples. El pigmento verde de las plantas, llamado clorofila, convierte la energía luminosa en energía química y es esencial para la fotosíntesis. La clorofila contiene aproximadamente 2,7% de magnesio como componente importante. Cerca del 10% del magnesio en las plantas se encuentran en los cloroplastos; por lo tanto, la función más importante del magnesio en la planta es la formación de clorofila. Ningún otro nutriente puede sustituir al magnesio. El hierro es necesario para la formación de clorofila, pero no es un constituyente de la molécula. Resulta interesante notar cuan cerca las plantas y los animales están asociados a través de la composición de la clorofila de las plantas y la hemoglobina de los corpúsculos rojos de la sangre. Estos dos compuestos son químicamente similares , magnesio es el elemento central de la clorofila y el hierro cumple el mismo papel en la hemoglobina. La fórmula de la clorofila está dada por: C55H72O5N4Mg y la fórmula de los hematíes es C34H33O5N4Fe, lo que indica un alto grado de similitud. En adición a su rol como componente de la clorofila, el magnesio ayuda en la formación de muchos compuestos de la planta, tal el caso de azúcares, proteínas, aceites y grasas. El Mg regula la asimilación de otros nutrientes, de manera especial el fósforo, y está involucrado en las traslocación y metabolismo de carbohidratos. El actúa como un transportador de fósforo, particularmente en las semillas. El magnesio es también un activador específico de un sinnúmero de enzimas incluyendo la de la fosforilización, deshidrogenasa y carboxilasa.

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El Magnesio en el Suelo y su Importancia

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FUNCION DEL MAGNESIO EN LA PLANTA Las funciones del magnesio en las plantas están relacionadas con su movilidad dentro de las células, con su capacidad para interactuar con grupos fosforílicos, a través de un enlace iónico, y para actuar como un elemento puente y formar complejos de diferente estabilidad. Aunque muchos de los enlaces que envuelven Mg2

+ son iónicos, algunos son parcialmente covalentes, como la molécula de clorofila. El magnesio forma complejos ternarios con las enzimas, en los cuales los puentes catiónicos son necesarios para estabilizar una geometría precisa entre las enzimas y el substrato. Una alta proporción del Mg2

+ total, está involucrada en la regulación del pH celular y el balance entre cationes y aniones.

SINTESIS DE LA CLOROFILA Y CONTROL DEL pH CELULAR La función principal del magnesio y ciertamente la más familiar es la de ser el átomo central de la molécula de clorofila. En hojas verdes sin embargo, sólo una pequeña proporción del magnesio total está unida a la clorofila y aún bajo severas deficiencias de magnesio este valor no excede de aproximadamente 25%. Sobre un 70% del magnesio total puede ser fácilmente extraído con agua. Cuando la provisión óptima de magnesio para el crecimiento, entre 10 y 20% del magnesio total de las hojas está localizado en los cloroplastos, menos de la mitad está unido a la clorofila; una proporción similar de potasio (10-20%) está localizado en los cloroplastos. La proporción de calcio, sin embargo, es usualmente mucho más baja. El citoplasma, como el resto de los otros compartimientos de la célula, pueden contener otro 10-20% del de magnesio y potasio. Cuando son aplicados a altos niveles, estos cationes son almacenados en las vacuolas, habiendo un cambio correspondiente en la distribución entre los compartimientos de la célula. En las células de un tejido de una hoja madura, aproximadamente 15% del volumen de toda la célula está ocupado por los cloroplastos y el citoplasma, el restante 85% está ocupado por la vacuola. Así una proporción del 20% del magnesio de la hoja está localizado en los cloroplastos, los cuales ocupan sólo 5% del volumen total, lo que indica una muy alta concentración de magnesio.

Altas concentraciones de magnesio y potasio son requeridas en los cloroplastos y citoplasma para mantener un pH alto entre 6,5 - 7,5 comparado con el pH de la vacuola 5,0 – 6,0. La influencia del pH en la estructura de la proteína y por lo tanto en la actividad enzimática, es dependiente de las estrictas regulaciones del pH de los componentes de la célula, y cationes como Mg, K y Ca, que realizan esta función reguladora. En los componentes de la célula el magnesio es también necesario para la neutralización de ácidos orgánicos, el grupo fosforílico de los fosfolípidos y particularmente ácidos nucleicos. MAGNESIO EN LA SINTESIS DE PROTEINAS El magnesio también tiene un función esencial como un elemento conector para la agregación de subunidades ribozómicas, a un proceso que es necesario para la síntesis de proteínas. Cuando los niveles de magnesio son deficientes o en presencia excesiva de potasio, las subunidades se disocian y la síntesis de proteínas se detiene. El magnesio es también requerido por las polimerasas de RNA y de aquí para la formación de RNA en el núcleo. Este papel anterior puede ser relacionado a ambas conexiones entre el doblez individual del DNA y la neutralización de las proteínas ácidas de la matriz del núcleo. En las células de las hojas al menos el 25% del total de proteína esta localizado en los cloroplastos. Esto explica porque una deficiencia de magnesio particularmente afecta el tamaño, la estructura y la función de los cloroplastos incluyendo la trasferencia del electrón en el fotosistema II. Bajos contenidos de clorofila en hojas deficientes de magnesio, son causadas por síntesis de proteínas inhibidas, en vez de una falta de magnesio por la síntesis de las moléculas de clorofila. Esto también explica porque en plantas deficientes en magnesio los otros pigmentos de la planta también son afectados de la misma manera que la clorofila.

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ACTIVACION DE ENZIMAS Y TRANSFERENCIA DE ENERGIA Hay una larga lista de reacciones enzimáticas las cuales requieren o son promovidas por el magnesio. Muchas de estas pueden ser categorizadas por el tipo general de reacción las cuales ellas conforman, tales como la transferencia de fosfatos o grupos carboxílicos. El magnesio está preferencialmente unido a bases nitrogenadas y grupos fosforílicos. En el caso del ATP, un compuesto Mg. ATP es formado con una razonable estabilidad sobre pH 6 en el cual muchas de las cargas negativas has sido neutralizada. La síntesis de ATP tiene una absoluta necesidad de magnesio como un componente conector entre el ADP y la enzima. Una de las enzimas claves con una alta necesidad de magnesio y pH alto es la fructosa-1-6-difosfato, la cual regula la asimilación entre la síntesis de almidón y el trifosfato en los cloroplastos. Relativamente sólo una pequeña proporción del magnesio total de la planta es requerido para las varias funciones del magnesio en los cloroplastos y el citoplasma. En células vacuoladas una mayoría de cationes de magnesio actúan como contenedores para aniones orgánicos ácidos y aniones inorgánicos guardados en las vacuolas en el centro de la lámina de la pared de las células.

CONCENTRACION DE MAGNESIO EN LA PLANTA En promedio, el requerimiento óptimo de magnesio para el crecimiento de las plantas es de aproximadamente 0,5% del total de la materia seca. Una clorosis total en las hojas es el síntoma más visible de deficiencia de magnesio. De acuerdo a la función del magnesio en la síntesis de proteínas, la proporción de proteínas nitrogenadas es disminuida y las que no son nitrogenadas es incrementada en las hojas con deficiencias de magnesio. Mediciones hechas en el área foliar y en la clorofila, dan que la cantidad de fotosíntesis que se realiza, es menor en hojas con deficiencias que en hojas normales, así como la respiración celular. La aparición de unos leves y pasajeros síntomas de deficiencia durante la fase vegetativa, no siempre son asociados con una disminución de la producción final, a menos que cambios irreversibles como una reducción en el número de granos por área ocurra.

La acumulación de almidón en las hojas de las plantas con deficiencias de magnesio es principalmente responsable por los altos contenidos de materia seca de estas hojas, indicando que la fotosíntesis es menos perjudicada que la síntesis de almidón en los cloroplastos y traslocación de azúcares dentro de las células. Todos estos procesos metabólicos tienen altos requerimientos de energía rica en fosfatos y de magnesio para la trasferencia de energía. Un mal transporte de los fotosintetatos desde las hojas hacia las raíces, frutos, u órganos de reserva es por lo tanto una importante deficiencia de magnesio. En las leguminosas, las deficiencias de magnesio pueden verse como una falta en la provisión de carbohidratos para los nódulos de las raíces y por ende para la fijación de N2. Cuando hay deficiencia de magnesio, se presenta una disminución en la cantidad de almidón contenido en los órganos de reserva como la papa, o en el peso de los granos de cereal. Incrementando la cantidad de magnesio más allá de los límites de crecimiento en la planta, se da un almacenamiento de magnesio adicional especialmente en las vacuolas como sales inorgánicas. En muchos casos, elevados contenidos de magnesio mejoran la calidad nutricional de las plantas. El contenido de magnesio en las plantas varía no solamente entre especies sino también entre variedades, y también existe variación en las diferentes etapas fenológicas de las mismas partes de la planta. Un valor crítico promedio de la concentración de magnesio para un cultivo normal es de 0,15 a 0,20% en base al peso de la materia seca. Contenidos altos de magnesio están asociados con las áreas meristemáticas (brotes nuevos). El magnesio ocurre en el torrente circulatorio de la planta, en los citoplasmas de la célula y en la molécula de clorofila. INTERACCIONES DEL MAGNESIO La literatura de nutrición de plantas contiene muchas referencias de antagonismos entre el magnesio y el calcio y entre el magnesio y el potasio. Esto significa que aplicaciones o incrementos de absorción de un elemento puede resultar en la disminución de la absorción de otro.

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Observaciones en tales interacciones son muy comunes tal es el caso que una deficiencia de potasio puede ser inducida por fuertes aplicaciones de magnesio. Este fenómeno se explica en razón de la alta absorción específica del potasio o por el mecanismo de transporte (no selectivo) o por el efecto competitivo de traslocación en largas distancias. MOVIMIENTO DEL MAGNESIO HACIA LA PLANTA Y DENTRO DE ELLA

El magnesio es tomado por las raíces de las plantas como un catión bivalente, el mecanismo exacto aún no ha sido confirmado, pero a medida que avanza la experimentación se ve como aceptable la teoría de generador metabólico de transporte. La idea general es que la planta usa energía para la transportación de iones a través de la membrana radicular para iniciar su movimiento dentro de ella. Al magnesio se le considera un ión bastante móvil en la planta, tal como lo evidencia el aparecimiento de los síntomas de deficiencia, primero en las hojas más viejas. Información técnica sugiere que el magnesio no es del todo móvil en la planta, basada aparentemente en que cuando la planta está bajo un estrés de magnesio, causado por la deficiencia de este elemento, los tejidos en crecimiento activo reciben todo el Mg que entra a la planta y a medida que las hojas maduran, una cantidad mayor de Mg es incorporada dentro de los componentes de la pared celular los cuales pueden ser inactivados o inmovilizados. Si la planta no recibe más magnesio desde el suelo, la molécula de clorofila se degrada. El magnesio es traslocado a los tejidos nuevos y la deficiencia de magnesio aparece en las hojas donde la degradación de la clorofila ocurrió. El movimiento del magnesio en la planta y dentro de ella está también afectado por la presencia de otros iones. El potasio reduce la asimilación de magnesio, al igual que el calcio pude ser antagónico no sólo en la toma a nivel del sistema radicular pero también dentro de la célula a nivel enzimático. El nitrógeno tiene también importantes implicaciones sobre el Mg. La forma de nitrógeno en el medio radicular tiene influencia en la asimilación o distribución del Mg. El catión NH4 puede disminuir el contenido de magnesio en la planta pero por otra parte el ión NO3 puede estimular su asimilación.

Esto implica que se debe aplicar una fuente de nitrógeno que contenga NO3 cuando otras condiciones conduzcan a declinar la asimilación de magnesio por las plantas. SINTOMAS DE DEFICIENCIA DE MAGNESIO La deficiencia de magnesio por lo general ocurre en suelos de textura arenosa gruesa y profundos, con pH ácido de 5,2 o menos. Estos suelos por lo general tienen una baja capacidad de intercambio catiónico y son excesivamente lixiviados. Datos de investigación muestran que en suelos con pH 5,8 o mayores, rara vez muestran síntomas de deficiencia aún cuando la disponibilidad de magnesio es baja. Los síntomas de deficiencia de magnesio en las plantas aparecen primeramente en las hojas más viejas y los síntomas incluyen: Pérdida de un color verde saludable entre las venas, seguida de una clorosis, la cual puede iniciarse en los márgenes o puntas de las hojas y progresar internamente. En muchos cultivos se advierte una clorosis en bandas o franjas que siguen la dirección de la vena central.

1. Las hojas pueden presentar anormalidades y ser muy finas.

2. Las hojas pueden ser quebradizas y curvadas hacia arriba.

3. Bajo condiciones severas, las hojas tienden a tomar una coloración rojiza o púrpura en las puntas y a lo largo de los filos.

Enlace para ver algunas Deficiencias Nutricionales en Magnesio DETERMINACION DE Mg EN EL SUELO Al pasar de los años la metodología de análisis de este catión ha venido cambiando, y a su vez facilitando su determinación, con resultado mucho más precisos y confiables. Un método comúnmente usado en la mayoría de laboratorios consistía en la titulación del extracto de suelo, con el ácido etilendiaminotetracético (EDTA), en el cual se procedía a determinar la cantidad de calcio y e magnesio y luego determinada la cantidad únicamente de calcio, siendo el magnesio obtenido posteriormente por diferencia.

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El Magnesio en el Suelo y su Importancia

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En la actualidad laboratorios como Agrobiolab de Ecuador, realizan la extracción del Mg mediante una solución de bicarbonato de sodio, conocida como solución de Olsen Modificada. En el extracto así obtenido, se determina el magnesio mediante el uso del espectrofotómetro de absorción atómica (EAA), que consiste en un aparato con un principio semejante al fotómetro de llama, pero en vez de medir los fotones emitidos por los átomos de Mg, mide la cantidad de fotones, que son emitidos por una lámpara llamada de cátodo hueco, que son absorbidos por los átomos de magnesio. La lámpara de cátodo hueco, emite un haz de luz monocromático con la longitud de onda que es específica del elemento que se desea determinar, en este caso el magnesio. Los átomos de este elemento Mg que son excitados en la llama, que posee una temperatura de más de 3.000 grados centígrados, absorben parte de esos fotones. Es decir, que cuando mayor cantidad de átomos existen, la absorción es mayor y el haz inicial será atenuado en relación a su punto inicial, atenuación que es registrada por el detector. Los aparatos modernos, son completamente computarizados y la lectura final la emiten directamente en concentración, sin ser necesario la elaboración de curvas patrones, como se las hacía anteriormente. EXPRESION DE RESULTADOS Al igual que con el potasio, las unidades que se han venido usando para la expresión de resultados de magnesio disponible han sido: meq Mg++ /100g ó meq Mg++ /100ml de suelo (número de milequivalentes de Mg++ por cien gramos o mililitros de suelo ó ppm Mg (una parte de Mg++ en un millón de partes de suelo)

* Ninguna de estas formas de expresión, pertenecen al SI (Sistema Internacional) razón por la cual se debe seguir familiarizándose con las nuevas unidades que son:

cmolc/dm3 (centimol de carga por decímetro cúbico de suelo) mmolc/dm3 (milimol de carga por decímetro cúbico de suelo) mg Mg/dm3 (miligramos de magnesio por decímetro cúbico de suelo) Numéricamente son equivalentes entre sí: Meq Mg/100 ml = meq Mg/100 g = cmolc/dm3 ppm Mg = mg Mg/dm3 • Los valores en mmolc/dm3 son 10 veces

mayores que meq Mg/100 ml ó meq Mg/100 g ó cmolc/dm3.

• El factor de transformación entre cmolc/dm3 ó meq Mg/100 ml ó meq Mg/100 g para ppm ó mg Mg/dm3 es de 120.

Para el cálculo de la suma de bases o CICE (suma de K, Ca, Mg y Na) el Mg debe ser transformado para la misma unidad de los otros cationes cmolc/dm3 ó mmolc/dm3.

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El Magnesio en el Suelo y su Importancia

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DIAGRAMA DE CONVERSION DE UNIDADES

DE MAGNESIO AL SISTEMA INTERNACIONAL (SI)

Fuente: Tomé, 1997

*Las celdas sombreadas corresponden al SI. Las unidades contenidas en el mismo cuadro son

numéricamente equivalentes INTERPRETACION DE RESULTADOS Como en el caso del potasio y del calcio, las cantidades de magnesio en el suelo, están íntimamente relacionadas con el pH o la acidez del mismo; el magnesio es también utilizado en el cálculo de la suma de bases que a su vez sirve para el cálculo de la Capacidad de Intercambio Catiónica Efectiva (CICE) y de allí llegar al valor de saturación de base. De esta manera se puede esperar que si los valores de calcio y magnesio están bajos, el suelo estaría con un exceso de acidez o sea un pH bajo, una baja saturación de bases, posiblemente una baja CICE y probablemente con una toxicidad de aluminio.

En este caso la aplicación de una dolomita, resulta ser lo más adecuado ya que a más de corregir la acidez, ayuda a elevar los tenores de calcio y magnesio. En los suelos arenosos puede ocurrir que tanto el contenido de calcio y magnesio y la CICE, estén bajos y al sacar el valor de la saturación de bases se encuentren valores medianos o altos, lo cual puede ser erróneo, y en este caso el valor de la saturación de bases es relativo, ya que puede dar una falsa indicación de fertilidad elevada. De allí la importancia de clasificar los valores absolutos de calcio y magnesio. Los valores de magnesio utilizados por el laboratorio Agrobiolab del Ecuador, para calificar los contenidos de magnesio en el cultivo de flores, bajo invernadero, se presentan en la siguiente tabla.

VALORES DE CALIFICACION DE Mg

Unidades Bajo Suficiente Alto cmolc/dm3 < 1,0 1,4 4,0 mmolc/dm3 < 10 14 40

Fuente: Agrobiolab, 1995

ppmMg

mgMg / dm3 mmolc / dm3

cmolc / dm3

MeqMg/100ml

multiplicar por 10

multiplicar por 12

dividir para 120

multiplicar por 120

dividir para 10

dividir para 12

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El Magnesio en el Suelo y su Importancia

SATURACION DE Mg EN LA CICE De igual manera que en e caso del potasio y del calcio, para el magnesio se puede también calcular el porcentaje de saturación de Mg en la CICE, mediante el uso de la siguiente fórmula: Se puedvalores de magncondiciolos culsiguiente

%Ca %H

FUENTE La formdeficiencmediante

La cal dolomítica finamente molida es un material muy efectivo para corregir o prevenir las deficiencias de magnesio al la vez que reduce la acidez del suelo y suple de calcio al cultivo. Para el caso de que el suelo tenga un pH relativamente alto (sobre 6) o si el cultivo a ser sembrado requiere un pH ácido, entonces la fuente más adecuada puede ser la epsomita o sal de Epson (MgSO4) o la fuente de sulfato

DoSaKieFoOxSuQuClo

El sulfatabonadoKieseritaporcentacomo laprepararpropiedaabono scuando solubilid

333

130

e decir entonces, luego de conocer lo de saturación de potasio, de calcio y esio, que un suelo fértil, con buenas

nes nutricionales para la mayoría de tivos, normalmente, presentan los s valores de saturación de cationes:

50 a 70 % % Mg 10 a 15 % 15 a 20 % % K 3 a 5 %

S FERTILIZANTES MAGNESICAS

a más económica de corregir una ia de magnesio en un suelo ácido es la aplicación de una dolomita.

doble de potasio y magnesio (K2SO4 – 2MgSO4). La sal de Epson es la fuente más adecuada cuando el suelo contiene un alto potasio disponible. Tanto la sal de Epson como el sulfato de magnesio contienen magnesio de alta solubilidad en agua, por lo tanto es tos materiales son usados cuando se requiere una respuesta rápida a la aplicación de magnesio para corregir deficiencias de este elemento. La dolomita y el óxido de magnesio (MgO) son menos solubles que otros materiales. Estos materiales deben ser usados con algún tiempo de anticipación a la siembra para permitir que estos materiales reaccionen con el suelo. Las principales fuentes de fertilizantes magnésicos se presentan en la tabla siguiente:

FUENTES FERTILIZANTES QUE CONTIENEN MAGNESIO

Composición Aproximada Material Fórmula Como Oxido Como Elemento Puro

lomita MgCO3 + CaCO3 8 a 12 20 l de Epson MgSO4 - 7H2O 15,93 9,6 serita MgSO4 - H2O 30,4 18,3

sfato de NH4 y Mg MgNH4PO4-H2O 23 14 ido de magnesio MgO 60 36 lfato de K y Mg K2SO4 - 2MgSO4 18,6 11,2 elato de Mg EDTA Mg 15,75 9,5 ruro de Mg ClMg 14,94 9,0

Fuente: Follet, 1981 o magnésico se utiliza para realizar el de dos formas diferentes. La tiene la ventaja de poseer un je mayor Mg, pero no es tan soluble epsomita, con la que se puede soluciones hasta con el 60%. Esta d solo tiene importancia cuando el e aplica como nutrimiento foliar, pues se los aplica sobre el suelo; la

ad de la Kieserita resulta suficiente.

El cloruro de magnesio, muy soluble en agua se los utiliza como abono foliar. La solución saturada contienen un 9% de Mg. Generalmente va acompañado de un cierto porcentaje de cloruro de calcio (CaCl2), limitándose el contenido de calcio a un 2%.

%Mg = x 100cmolcMg / dm

cmolc(CICE)/dm3%Mg = x 100

cmolcMg / dm

cmolc(CICE)/dm3

cmolcMg / dm

cmolc(CICE)/dm3

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El Magnesio en el Suelo y su Importancia

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Los abonos de dos elementos, los cuales contienen el magnesio como sulfato o cloruro, tienen las propiedades correspondientes de los dos productos como se utilizan casi exclusivamente como abonos en el suelo; ambas formas pueden considerarse de igual valor (aparte la tolerancia al cloro de algunas plantas). El nitrato de magnesio prácticamente no se utiliza como abono por su alto costo. El óxido de magnesio debe clasificarse como poco solubles, pero es capaz de disolverse lenta y continuamente, y puede utilizarse como abono foliar. Existen abonos a base de oxido de magnesio que esta combinado con caolín como agente dispersante y con un agente mojante para conseguir un efecto lento sobre las hojas. Las calizas magnésicas se utilizan fundamentalmente como abonos del suelo, ya que además de aportar magnesio, elevan el pH del mismo, entre estos productos se pueden citar a los siguientes: • Oxido de magnesio, efecto rápido. • Hidróxido de magnesio efecto

moderadamente rápido. • Carbonato de magnesio, efecto lento. • Silicato de magnesio, muy lento.

La roca magnésica triturada se compone de silicatos ricos en magnesio, en forma estable. Es necesario triturar muy intensamente este material (65% < 0,032 mm) para conseguir que tenga una cierta actividad (aunque pequeña). La acción de este abono es extremadamente lenta. Existe otra serie de compuestos que podrían considerarse como abonos magnésicos de efecto muy lento pero que por diversas causas no se utilizan, como es el caso del fosfato amónico magnésico. Los abonos con porcentaje de Mg por debajo del 2,4% (4% MgO) no sirven como abonos magnésicos aunque el contenido de Mg puede destacarse en su composición. ELECCION DE LA FORMA MAS CORRECTA DE ABONO Para elegir la fuente magnésica más adecuada se debe tener en cuenta, primeramente, las necesidades de cal del suelo. En los suelos que tienen necesidad de cal, la forma más económica es la aplicación de calizas magnésicas.

En suelos que no tienen la necesidad de cal se utilizan sales solubles de magnesio neutras u otros abonos de Mg sin efecto calcificante. Todos ellos tienen valores parecidos en lo que respecta a la aportación de Mg. Otros factores que hay que tener en cuenta en la elección son: La velocidad de acción: El efecto más rápido se consigue con la pulverización foliar, aunque las sales de magnesio solubles también actúan con rapidez cuando se aplican sobre el suelo. Las posibilidades de combinación con otros nutrientes como el potasio y el magnesio en forma de sulfato para abonar los cultivos de papa o la combinación N, Mg, y Cu para abonar los pastos. Los efectos secundarios de los abonos magnésicos tienen poca importancia. Debe en todo caso evitarse que se apliquen grandes cantidades de cloruro de Mg a las plantas que son sensibles al cloro. Los abonos magnésicos son de utilización relativamente sencilla. Las formas solubles pueden esparcirse sobre el terreno, pues se introducen lentamente con el agua hasta la zona radical. En el caso de que existan deficiencias agudas pueden utilizarse como abono foliar e incluso como medida preventiva, teniendo en cuenta la concentración máxima permisible. La dosis de Mg necesaria se determina mediante el análisis de suelos que debe ser realizado por lo menos una vez al año. Dado que el peligro de sobre dosis de Mg es escaso, y que los abonos magnésicos son relativamente económicos, bien se puede cometer el error de aplicar un exceso de Mg, incluso en suelos salinos. El grado de aprovechamiento de los abonos magnésicos es análogo al de los potásicos y desciende cuando se aumenta el suministro de potasio. Como se ha indicado para el potasio también son inevitables ciertas pérdidas de Mg por lavado, de efecto despreciable.

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El Magnesio en el Suelo y su Importancia

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INTERACCIONES DEL MAGNESIO CON OTROS ELEMENTOS El magnesio presenta interacciones importantes con el K y el Ca. Así, en los suelos ácidos pobres en magnesio, la corrección exclusiva con materiales de calcio puede resultar en deficiencias graves de este elemento. Deben realizarse las correcciones con materiales mixtos (dolomitas). Por otra parte, un elevado contenido de K puede afectar igualmente al Mg cambiable. En presencia de un alto contenido de calcio, un alto contenido de magnesio puede ser la causa para agudizar la deficiencia de manganeso para los cultivos. Un bajo contenido de Mg en los forrajes puede inducir una deficiencia de este elemento en los animales lo cual produce la enfermedad conocida como “grass tetany” Esta enfermedad conocida también como “tetany hipomagnésico” ocurre a lo largo de todas las zonas ganaderas donde se tiene un manejo intensivo de pastos y forrajes Por lo general ocurre cuando los pastos consumidos por lo animales son altos en potasio y bajos en magnesio. Frecuentemente un alta concentración de nitrógeno amoniacal y ciertos ácidos orgánicos son también causa de la deficiencia de Mg. El nitrógeno amoniacal cuando es ingerido por el animal tiende a decrecer las reservas de carbohidratos en el rumen y genera amoníaco lo que incrementa el pH del mismo, reduciendo posteriormente la asimilación de magnesio por parte del animal, causando el grass tetany. Cuando se consideran las relaciones entre los diferentes cationes, tal el caso de Ca/Mg, Ca/K o Mg/K, es necesario indicar que el concepto de que las plantas prefieren balanceamientos a recibir cantidades altas de los mismos, tiene mucho de importancia ya que en forma especial cuando los elementos se encuentran con contenidos bajos, la aplicación en exceso de

cualquiera de ellos daña completamente el balanceamiento y provoca la carencia del elemento que se encuentra en menor cantidad, denotándose en forma inmediata la deficiencia en el cultivo. A concentraciones altas de todos los cationes, los valores de las respectivas relaciones, pierden importancia y es necesario tener cuidado en los siguientes aspectos: 1.- Aplicaciones altas de potasio en suelos que

se ha detectado que tienen contenidos bajos de magnesio, pueden inducir a una deficiencia de este elemento. Por lo tanto, se sugiere siempre realizar primeramente el correctivo, mediante la aplicación de una cal dolomítica, si el pH del suelo está ácido, para luego realizar una aplicación de potasio equilibrada.

2.- La fuente a ser utilizada debe ser una cal dolomítica ya que es rica en potasio, pero siempre guarda un buen equilibrio con el calcio, el cual es siempre más alto en la formulación. La aplicación de un carbonato de calcio u otra caliza, debe hacerse siempre y cuando el contenido de magnesio sea ya adecuado.

Los contenidos finales de calcio y magnesio luego de ser aplicada una cal agrícola, se pueden calcular, conociendo los valores de % CaO, % MgO y el % del Poder Relativo de Neutralización Total (PRNT) del material aplicado. La fórmula a ser usada requiere del conocimiento de la dosis de la cal a ser aplicada en t/ha y del supuesto que el suelo tiene una densidad aparente de 1 kg/dm3. La profundidad de aplicación es de 20 cm.

FACTORES DE CONVERS

MULTIPLICAR POR

Magnesio (Mg) 1,66 Magnesio (Mg) 3,47 Oxido de Magnesio 0,60 Carbonato de Mg 0,29

%CaO x 1,79 x t/ha% PRNT

cmolc Ca/dm3 = %CaO x 1,79 x t/ha% PRNT

cmolc Ca/dm3 =

ION DE Mg

PARA OBTENER Oxido de Mg (MgO)

Carbonato de Mg (MgCO3) Magnesio (Mg) Magnesio (Mg)

Fuente: Knott, 1962

%MgO x 2,48 x t/ha% PRNT

cmolc Mg/dm3 = %MgO x 2,48 x t/ha% PRNT

cmolc Mg/dm3 =

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El Azufre en el Suelo y su Importancia

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El AZUFRE EN EL SUELO Y SU IMPORTANCIA

El azufre es un elemento que ha venido siendo estudiado como nutriente esencial para el crecimiento de las plantas desde el año 1804, cuando el científico De Saussure realizó varios trabajos, los que dieron la pauta para considerarlo como tal. Pero tuvo que transcurrir un largo tiempo para que este elemento sea tomado en cuenta en la nutrición de las plantas y es así como en el año de 1860 los trabajos de Knop y Sachs, con soluciones nutritivas, identificaron al azufre como el elemento que era el causante de una amarillamiento en los ápices de las plantas, distinguiéndolo como un elemento poco móvil en la planta. Navarro, 2000

Quizá las razones más importantes para que el azufre no haya sido considerado dentro de las prácticas de fertilización, inclusive bien adentrado el siglo XX, se debe al uso frecuente de fuentes que contenían buenos tenores de azufre, tal el caso del superfosfato simple, que tiene altos contenidos de yeso en su formulación.

Por otro lado el uso frecuente de plaguicidas a base de azufre que hasta hace no mucho tiempo, fueron considerados como fungicidas casi irremplazables.

En la actualidad el uso de fuentes de azufre en la fertilización se han hecho más necesarias debido a su deficiencia en el suelo, causado por el consumo por parte de los cultivos y la falta de reposición por ausencia de fuentes que antaño contenían azufre como parte de su componente.

FORMAS DE AZUFRE EN EL SUELO

La corteza terrestre contiene aproximadamente entre 0,05 y 0,10% de azufre. El contenido total de azufre en los suelos, oscila entre 1 y 10%. En los suelos influenciados por ceniza volcánica, como es el caso del Ecuador, pueden llegar a tener entre 12 y 20% de azufre total. Pero, la gran mayoría se encuentra en forma elemental, y no oxidada, siendo la segunda la forma disponible para la planta.

Una fuente natural de azufre constituyen las rocas ígneas y metamórficas en las cuales se puede encontrar azufre en concentraciones de 300 a 700 µg g-1. Mediante el proceso de oxidación los sulfuros presentes en estos materiales, se oxidan en condiciones aeróbicas y se forman los sulfatos. En los suelos de la costa es fácil encontrar fuentes de azufre que se han formado a partir de marismas, las cuales son ricas en sulfuro ferroso o sulfato de calcio.

En el caso de los suelos aluviales de la costa se encuentran fuentes de sulfatos y sulfuros, en especial los cercanos al mar, ya que el agua marina contiene una concentración de 28 x 10–3 de sulfatos. Dentro de las formas de sulfuros y sulfatos se encuentran el sulfuro de hierro o pirita (FeS2), la epsomita (sulfato de hierro pentahidratado), calcopirita (S2CuFe), galena (SPb), la esfalerita o blenda (SZn) y sulfato de Ca (SO4Ca).

El azufre se encuentra en el suelo en dos formas: orgánica e inorgánica. La forma inorgánica se caracteriza por la formación de combinados de azufre con algún elemento metálico, los mismos que pueden tener formas de sulfatos solubles, y de sulfatos adsorbidos o fijados en la periferia de los coloides orgánicos e inorgánicos del suelo, o pueden encontrarse como precipitados de compuestos sulfatados, que pueden reaccionar con carbonatos de calcio en suelos salinos y alcalinos, para dar origen a yeso hidratado.

Los iones sulfato pueden estar en la solución del suelo que es el azufre más fácilmente disponible para las plantas, pero es afectado por condiciones ambientales, velocidad de meteorización de la materia orgánica, movilización del sulfato por percolación y necesidades típicas del cultivo, La atmósfera, aunque en pequeña proporción, es otra fuente, de donde toman las plantas el azufre, su contenido es de aproximadamente un 30%. El azufre en la atmósfera está en forma de SO2, principalmente.

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El Azufre en el Suelo y su Importancia

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Pero en zonas industriales, se encuentra como sulfatos, amónico sobre todo, y como ácidos libres procedentes de la combustión de derivados petrolíferos con azufre. En zonas donde no existe contaminación, la cantidad de azufre arrastrada por la lluvia es de 1 kg ha-1 año-1, y en zonas industriales se ha medido un máximo de 100 kg ha-1 año-1. El azufre se precipita de la atmósfera hacia la superficie del suelo, en forma de lluvia ácida, la misma que es la causante, especialmente en los países nórdicos, de la pérdida de grandes extensiones de bosques naturales.

Las formas orgánicas están contenidas en la materia orgánica del suelo, formando grupos sulfihidrilos unidos a carbonos o como grupos sulfato, con uno de sus oxígenos unidos a un carbono. La forma orgánica más común de azufre es la que se encuentra formando parte de los aminoácidos, como cistina y metionina. Son las zonas húmedas las que contienen una mayor cantidad de azufre en forma orgánica, debido a la acumulación de material vegetal el mismo que al descomponerse, por medio de una acción bacteriana, puede ser transformada al ión sulfato y así puede ser asimilado por las plantas.

Los suelos de regiones áridas pueden contener hasta 1% de azufre, en sus capas superficiales y principalmente en la forma de sulfatos de calcio, magnesio, potasio o sodio, pero este azufre no siempre está disponible para los cultivos debido a su alto pH. La meteorización, el lavado y la absorción de las plantas, reduce la cantidad de azufre mineral en el suelo, de tal forma que la mayor parte del azufre se encuentra como componente de la materia orgánica, que presenta una relación N/S entre 10/1 y 10/2 (en un ámbito de 6 a 8,1%).

El proceso de liberación de las sustancias húmicas y su posterior oxidación por microorganismos a sulfatos es muy lenta. Se mineraliza aproximadamente de 4 a 13 kg/ha de azufre, como ión sulfato, por año, del total de la fracción orgánica del suelo que puede tener una cantidad de 500 kg/ha de azufre. En regiones húmedas, la capa arable contiene al rededor de 200 a 1.000 kg/ha.

En suelos áridos el contenido es aproximadamente igual, pero la diferencia es que en los primeros la mayor parte está en la materia orgánica, mientras que en éstos, la mayor parte se encuentra en forma mineral. Los suelos retienen solo en forma débil a los iones sulfato, pero se incrementa la retención con la acidez del suelo. Los vegetales absorben rápidamente los aniones sulfato y los incorporan a la biomasa.

La biomasa y la materia orgánica del suelo constituyen grandes depósitos de azufre sobre la superficie terrestre. La relación de masa carbono/azufre en la materia orgánica del suelo es característicamente casi de 100/1. El contenido de sulfato en los suelos se incrementa con la aridez y la acumulación de sales.

REACCIONES DEL AZUFRE EN EL SUELO

La existencia de micro organismos, la temperatura (a mayor temperatura, más azufre oxidado), el pH (mayor acidez, mayor velocidad de oxidación), la humedad (a capacidad de campo la velocidad de oxidación es mayor), y el potencial redox del suelo, todos estos factores presentan una gran capacidad de actuación sobre el azufre y sus reacciones en el suelo. Al igual que en el nitrógeno, el azufre experimenta reacciones en el suelo las mismas que demuestran la dinámica del este elemento en este medio. Para el azufre se pueden contar con las tres fases siguientes:

o Sulfhidración o mineralización del azufre orgánico;

o Sulfo-oxidación u oxidación del azufre mineral y

o Desulfatación o reducción del azufre mineral.

1. Sulfhidración

La mineralización del azufre a partir de la materia orgánica, conocida como sulhidración, tiene una gran similitud con el proceso de amonificación en el cual las proteínas son transformadas a aminoácidos que son la fuente orgánica de nitrógeno, mediante modos conocidos de desaminación, los cuales en el caso del azufre aún no están muy bien definidos y pueden ser considerados como hipotéticos.

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El Azufre en el Suelo y su Importancia

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En el proceso de mineralización intervienen una gran variedad de bacterias aeróbicas y anaeróbicas, heterótrofas no especializadas, a las que se las ha denominado como bacterias de la pudrición o putrefacción, las mismas que son capaces de descomponer las proteínas sulfuradas. La tasa de mineralización del azufre a partir de la materia orgánica está supeditada a la acción de varios factores uno de ellos, y quizás el más importante, es el pH maximizándose el proceso a pH’s entre 6 y 8. Los microorganismos que participan en el proceso, dependen del pH del suelo. Estos organismos anaeróbicos, autótrofos facultativos y heterotróficos, tienen un efecto estimulador, las secreciones que éstos producen probablemente aumenta la degradación de la materia orgánica y la liberación de azufre como SH2.

Pero existe la actividad microbiana de organismos aerobios autótrofos obligados que mediante un proceso de oxidación, tiene como resultado la producción de ácido sulfúrico. Esto aumenta la acidez el suelo. La velocidad de oxidación depende del tamaño de las partículas de azufre y del contenido de fosfato en el suelo, de la temperatura, aireación, contenido de humedad.

Frecuentemente, esta velocidad de oxidación es máxima cuando el suelo está cerca de la capacidad de campo. Por experiencias y observaciones realizadas en algunos cultivos de flores en las sierra y de ciclo corto en la costa, se ha podido determinar que luego de un período seco o de paralización del riego, se ha conseguido un incremento en los contenidos de azufre en el suelo, debido a los procesos de oxidación que han tenido lugar, lo cual ha producido una mayor mineralización del azufre orgánico, este hecho ha sido comprobado mediante análisis de suelos realizados antes y después del secamiento y por los contenidos de azufre más altos encontrados a nivel foliar.

2. Sulfo-oxidación Comparativamente con lo que ocurre con el nitrógeno, el proceso de sulfo-oxidación, tiene como actores a un grupo de bacterias, en su mayoría autótrofas específicas, las mismas que utilizando el SH2, que es el resultante de la mineralización del azufre orgánico, lo transforman en la forma de sulfato, al igual que en el proceso de nitrificación el NH4 es transformado a nitrato, pasando por diversas etapas. La cantidad de azufre en el suelo afecta directamente el tamaño de la población de las bacterias oxidantes, pero las transformaciones pueden ser algo diferentes según que el proceso oxidante parta de la forma reducida SH2 o de la parcialmente oxidada S. Los fertilizantes a base de SO4

-2, tienen un efecto residual corto, pero que puede ser mantenido en suelos ácidos, que adsorben el sulfato o cuando la lixiviación es mínima. Los fertilizantes a base de S elemental son menos activos, pero su efecto es más prolongado por la insolubilidad del S.

El proceso de oxidación del SH2 a azufre elemental, en el suelo, no parece ser de naturaleza microbiana, sino más bien de carácter químico por acción del oxígeno atmosférico. Pero se ha determinado que ciertas bacterias específicas, autótrofas, las Thiobacterias, pueden participar de cierto modo en el primer paso oxidativo. El azufre elemental que se produce en esta primera fase o los que pueden ser agregados al suelo como enmiendas, sufren la acción de otro grupo de bacterias del género Thiobasillus que pasando por diversas etapas, finalmente lo transforman a sulfatos.

Este género de bacterias son aeróbicos obligados, es decir donde hay ausencia de oxígeno su participación es casi nula, similar a lo que ocurre con las bacterias nitrificantes que obtiene su energía por la oxidación de un material inorgánico y su carbono del CO2. La fase de sulfo-oxidación tiene una gran similitud con la de la nitrificación en el ciclo del nitrógeno, de acuerdo a las siguientes reacciones:

2SH2 + ½ O2 Thiobacteria 2S + 3H2O + E

2S + 3O2 + 2H2O Thiobacillus 2SO4-2 + E

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El Azufre en el Suelo y su Importancia

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3. Desulfatación

Como es obvio este es el proceso inverso al de oxidación, y guarda también una estrecha comparación con lo que ocurre con el nitrógeno en el proceso conocido como denitrificación, en el cual la falta de oxígeno produce la reducción del NO3 a N2, provocando las consiguientes perdidas como gas a la atmósfera.

En este proceso al igual que en el del azufre participa un grupo de bacterias de tipo anaeróbico autótrofas, facultativas, especializadas conocidas como bacterias sulfato-reductoras. El proceso de reducción el azufre se lo puede expresar mediante la siguiente ecuación:

SO4–2 + 4H2 Bact.Sulfo-reductoras S–2 + 4H2O+E

Los sulfatos que son añadidos a suelos encharcados (donde falta oxígeno) son reducidos a sulfhídrico. Este último puede ser precipitado por hierro o metales parecidos, produciendo una deficiencia de ellos en la planta, o escapar a la atmósfera como gas. El pH del suelo a consecuencia de estas reacciones aumenta. Pero si estos suelos son drenados el pH del suelo descendería drásticamente, debido a la oxidación del SH2 o S a sulfatos, y haría imposible el desarrollo de cualquier cultivo.

Los compuestos intermedios de la serie de reacciones al pasar del sulfato al sulfuro y viceversa, no aparecen en los suelos, por lo que se puede advertir que las reacciones redox del azufre parecen ser más reversibles que las del nitrógeno. El azufre también difiere del nitrógeno en que poco azufre se volatiliza del suelo. Aunque el H2S es un gas, cualquier cantidad que se forme en el suelo reacciona posteriormente con el hierro y otros metales de transición para formar sulfuros. Algunos gases orgánicos que contienen grupos SH-, se liberan en forma ocasional durante la descomposición de la materia orgánica fresca, pero las cantidades son pequeñas.

PERDIDAS EN EL SUELO

El sulfato tiene una gran movilidad en el suelo, y se pierde fácilmente por lavado. Además puede ser adsorbido por los coloides del suelo, especialmente en los suelos ácidos con grandes cantidades de óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio. Una ventaja es que estos sulfatos pueden ser liberados posteriormente, en forma lenta, es decir que se permite su disponibilidad a largo plazo. La materia orgánica es esencial para la retención temporal, y la liberación a largo plazo del sulfato, hacia la disolución del suelo. Los suelo ricos en arcillas almacenan más sulfatos que los suelos arenosos. Los suelo tropicales tienen una mayor cantidad de coloides de carga positiva (hierro hidratado y óxidos de aluminio), por lo que retienen más iones sulfato. Además, el azufre puede formar aniones solubles que se pueden perder por lavado cuando aumenta su concentración en la solución del suelo. En presencia de mucho calcio, el azufre forma yeso (CaSO4.2H2O) que solo es ligeramente soluble, y puede precipitarse. En suelos áridos, las concentraciones de sulfatos disueltos y de yeso precipitado son mayores, ya que casi no existe lavado. Si se mezclan residuos vegetales pobres en S con el suelo, se produce una inmovilización del azufre. Un contenido mínimo de 0,15% es el mínimo requerido en los residuos, para que su descomposición no reduzca el nivel de S en el suelo.

La retención del sulfato en el suelo, podría estar relacionada con el cambio aniónico causado por cargas positivas desarrolladas en los hierros hidratados y los óxidos de aluminio o en arcillas como la caolinita a pH bajo: retención de ión es sulfato mediante complejos hidróxido-aluminio por coordinación; adsorción salina por atracción entre la superficie de los coloides del suelo y la sal: y propiedades anfóteras de la materia orgánica del suelo que desarrolla cargas positivas según las condiciones. En la descomposición de los restos animales y vegetales una parte del azufre se puede perder a la atmósfera en forma de dióxido de azufre. Factores ambientales pueden influir en la acumulación de nutrientes en plantas y en la presencia de deficiencias también.

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El Azufre en el Suelo y su Importancia

137

Las temperaturas bajas disminuyen la absorción radicular de nutrientes como el caso del azufre. Los suelos pesados suelen tener más sulfatos que los livianos. Además los suelos tropicales al tener mayor cantidad de coloides positivos que otros suelos adsorbe más sulfato. Este poder de retención se lo atribuye al hierro hidratado y a los óxidos de aluminio.

INTERRELACION CON OTROS ELEMENTOS En presencia de mucho Ca, el azufre forma yeso. La mineralización del azufre orgánico, parece no tener relación directa con la relación N/S existente en la materia orgánica de un suelo, ni con la mineralización del N. El azufre muchas veces es utilizado como “transporte” de otros nutrientes en los fertilizantes, rara vez se aplica un fertilizante de solo azufre.

Una deficiencia de azufre en la planta puede causar la acumulación de nitrógeno no proteínico, que puede ser perjudicial para animales que se alimenten con estas plantas. FUNCIONES DEL AZUFRE EN LAS PLANTAS

Las principales funciones del azufre dentro de la planta son dos. Estructurales, formando parte de las proteínas en la metionina, cistina y cisteína, y estableciendo puentes disulfuro (S-S), que ayudan a los enlaces peptídicos (NH-CO), a estabilizar la estructura de las proteínas. Metabólicas, ligándose a aminoácidos libres y a aminoácidos unidos a proteínas, a vitaminas sulfatadas (biotina, tiamina o vitamina B1, y la coenzima A. La coenzima A es el eslabón básico de conexión entre la glucólisis y el ciclo de Krebs; es importante en la oxidación y formación de los ácidos triglicéridos, y en la síntesis de aminoácidos.

La biotina y la tiamina actúan como cofactores en las reacciones de carboxilación de descarboxilación, respectivamente. Además de estas funciones, el azufre forma parte de los grupos sulfhidrilo (SH) y de muchas enzimas, que fortalecen la unión de cationes metálicos a las proteínas, afectando su estructura por la formación de cadenas protéicas, alrededor del metal.

Además el azufre es el responsable de la activación de enzimas proteolíticas como las papainasas (cocaína, bromelina, fitina).

Las Ferredoxinas, presentes en los cloroplastos, utilizadas en las fotosíntesis (reacciones de óxido- reducción) y procesos de transferencia de electrones, tienen la misma cantidad de S y Fe.

Las ferredoxinas también participan en la reducción del sulfato, del nitrito y en la asimilación del N2, por las bacterias (bacteroides), presentes en los nódulos de las leguminosas. El azufre también participa en la síntesis de clorofila, y la formación de compuestos volátiles e irritantes como los de la familia de las liliáceas. Algunas especies como las del género brassica, producen aceites con sulfatos y sulfuros. Las plantas acumulan las mayores cantidades de N y S en las proteínas.

Por lo general, la materia seca de las hojas jóvenes debe contener más de 0,15 a 0,20% de S. Se puede medir también según el S mineral (sulfato) presente en la planta, expresado como porcentaje del S total, si el valor es superior al 20%, el suministro es adecuado. La concentración de azufre orgánico en las hojas de las plantas está entre 0,2 y 0,4%. El azufre es esencial para la acción de las enzimas implicadas en la reducción de nitratos, por lo que la deficiencia provoca una dificultad en la síntesis de aminoácidos y una acumulación de nitrógeno nítrico en los tejidos. El azufre es por lo tanto necesario para la síntesis de aminoácidos como cisteína, cistina y metionina, es un ingrediente esencial en la proteína; ayuda a mantener el color verde intenso en las plantas. Activa la formación de los nódulos en las leguminosas, su deficiencia contribuye en la falta de la fijación de N, que requiere de este elemento en su proceso. Aumenta la resistencia de la planta frente a infecciones: estimula la producción de semillas; procura el crecimiento más vigoroso de la planta; incrementa la concentración de proteína cruda en forrajes; mejora la calidad de la harina de los cereales; incrementa el contenido de aceite en oleaginosas; da mejor uniformidad y calidad a las hortalizas de manera especial en las crucíferas.

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El Azufre en el Suelo y su Importancia

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METABOLISMO DEL AZUFRE EN LAS PLANTAS

El azufre es inaccesible para la planta en su estado elemental, ésta lo absorben en su forma más oxidada.

Las plantas pueden absorber azufre en forma oxidada, SO4

2-, (así es absorbida la mayor parte), azufre gaseoso vía foliar, de la atmósfera como SO2, algunos aminoácidos como cisteína y metionina, formas orgánicas del azufre derivadas de la humificación de la materia orgánica en el suelo.

La planta va a absorber el sulfato existente en la solución del suelo, que se regenera por la desorción de las arcillas y los hidróxidos. El ión sulfato llega a la superficie de los pelos radiculares por flujo de masas y por difusión. Además, las plantas pueden absorber azufre directamente desde la atmósfera, que puede ser de emisiones volcánicas, de actividades industriales. El azufre se acumula en la planta como ión sulfato.

El azufre absorbido como ión sulfato es reducido y luego incorporado en compuestos orgánicos. La reducción se efectúa en dos etapas. La primera consiste en la formación de adenosín-5’fosfosulfato (APS), denominado “sulfato activado”. La segunda etapa, corresponde a la transformación del APS en 3’-fosfoadenisín-5’fosfosulfato. Así el sulfato activado se reduce e incorpora a aminoácidos como cistina cisteína y metionina, que luego pasa a formar parte de las proteínas.

El azufre es esencial para que la fotosíntesis y la respiración sean óptimas, el contenido de ácidos grasos, sobre todo en plantas oleaginosas, sea adecuado, la fijación simbiótica de nitrógeno sea eficiente, sobre todo por las leguminosas, y para que la síntesis de las proteínas y estabilidad estructural sean buenas. La calidad de las proteínas en la leguminosas, puede aumentar si la planta recibe un suministro mayor de aminoácidos que tengan S. Al aumentar la dosis de azufre aumenta su asimilación, el crecimiento de las plantas, la cantidad de proteína, el peso y el contenido de N en la planta.

El S aumenta la calidad y la cantidad de proteína en la semilla. La concentración de S en el cotiledón puede ser del doble y la relación N:S en la semilla disminuye marcadamente a medida que aumenta la disponibilidad de S. La cantidad de aminoácidos de mala calidad también disminuye y la glicina que es una proteína de alta calidad aumenta. La producción de proteína de buena calidad no depende solo de la cantidad de S pero también de la capacidad de la planta de hacer proteína de buena calidad.

SINTOMAS DE DEFICIENCIA

La deficiencia de azufre se observa en suelos pobres en materia orgánica, suelos arenosos y franco arenosos. El azufre no es un elemento muy móvil en la planta, por lo que la deficiencia se presenta primero en las hojas más jóvenes, y en los ápices. Un síntoma de deficiencia en la planta comienza con un color verde pálido, y luego la clorosis foliar se generaliza. Las plantas son raquíticas y débiles (reducción en incremento en biomasa), con tallos delgados y hojas pequeñas desfiguradas. En crucíferas la deficiencia se presenta con una coloración rojiza en el envés de las hojas. La deficiencia de azufre puede provocar una elevada acumulación de almidones, sacarosa y nitrógeno soluble, pero por otra parte los azúcares reductores se encuentran en cantidad inferior la normal. La deficiencia de S altera muchas funciones bioquímicas, ya que el S es esencial para la síntesis de proteínas y enzimas. Cuando hay deficiencia de azufre, se forman más aminas, amidas y nitratos por una proteo síntesis deficiente. Como hay una menor actividad fotosintética, la producción de carbohidratos, también disminuye. La deficiencia de S en trigo, produce una masa poco elástica, reduciendo la calidad y la eficiencia de la industria panificadora.

Enlace para ver algunas Deficiencias Nutricionales en Azufre

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SINTOMAS DE EXCESOS

Es un tanto difícil referirse a un exceso o toxicidad que sea causado por azufre, ya que, la mayor parte de cultivos, pueden soportar aplicaciones de azufre que sobrepasan las 1.000 ppm de SO4

-2. Aplicaciones foliares de azufre como fungicida, no causa problemas a los cultivos, dentro de las dosis que han sido recomendadas. Un exceso de azufre en los tejidos, puede avizorarse, cuando el contenido de azufre total es mayor a 0,40% en función de la materia seca producida.

En todo caso se pueden encontrar problemas de exceso de azufre cuando éste se encuentra como ión sulfato formando sales en unión de los cationes y provocando el problema de salinidad el suelo.

El lino y algunas gramíneas son sensibles a altas concentraciones de sulfatos, por lo que se hace necesario su control periódico, en base de un análisis foliar.

METODOS DE ANALISIS DE AZUFRE Y SU INTERPRETACION

El azufre tiene una dinámica muy semejante al nitrógeno, pero al encontrarse en forma iónica, como SO4

-2 actúa como un radical menos dinámico que el NO3 y por lo tanto puede quedar retenido con mayor facilidad en los coloides del suelo y a su vez pude ser intercambiado con otros aniones tal el caso del fosfato, carbonato o borato.

Por otra parte su dinámica es muy compleja ya que se encuentra en el suelo en varias formas lo que hace que no estén muy disponibles para las plantas y a su vez dificulten para su análisis. En todo caso en muchos países, entre esos el Ecuador, han realizado trabajos de correlación, en especial en cultivos intensivos, usando como extractante el fosfato de calcio, encontrándose resultados bastante aceptables, los mismos que han servido como una guía para su manejo en la fertilización. El análisis se lo complementa con una determinación colorimétrica del ión SO4

-2.

EXPRESION DE RESULTADOS Las unidades tradicionalmente usadas en la presentación de resultados de azufre, han sido: ppm S (partes por un millón de parte de suelo.) ó µµµµgS/ml (microgramos de S por un millón de partes del suelo.) Actualmente el sistema internacional (SI) acepta: mg S/dm3 (miligramo de S por dm3 de suelo.) Numéricamente todas estas unidades son equivalentes, no requiriendo ninguna transformación: 1 ppm = 1 µµµµg S/ml = 1 mg S/ dm3

INTERPRETACION

Los valores de calificación para azufre determinado por el método del fosfato de calcio se indican en la tabla siguiente Tabla de Interpretación de resultados de análisis de azufre para los suelos de Ecuador. (Extractante fosfato de calcio).

Calificación Contenido de S ppm Bajo < 4,0 Medio 5 a 10 Suficiente 10

Contenidos altos de azufre, están relacionados con buenos contenidos de materia orgánica, aún que su disponibilidad no sea muy acorde a las necesidades de ciertos cultivos.

Contenidos altos de SO4 tienen una alta correlación con la conductividad eléctrica del suelo, es decir con el índice salino, ya que el ión SO4

-2 es un radical muy fácil de unirse con los cationes del suelo y formar las sales, que son las causantes del incremento de la conductividad eléctrica.

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El Azufre en el Suelo y su Importancia

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Cuando esto sucede, es necesario drenar estas sales, mediante la aplicación de un exceso de agua de buena calidad o si está en campo abierto, esperar la llegada de las lluvias. Un suelo con altos contenidos de sulfatos, pero con un buen manejo del agua, es más fácil de manejar que un suelo seco o mal drenado.

Contenidos en exceso de azufre en el suelo pueden presentar deficiencias de fósforo o de boro por competencia y por acidificación del medio, y por otro lado puede ocurrir una deficiencia de los cationes potasio, calcio y magnesio, los mismos que pueden ser lavados fácilmente durante la temporada lluviosa, o de exceso de agua de riego.

Por otra parte la presencia de azufre en suelos con altos contenidos de sodio, de manera especial el carbonato sódico, puede ser muy bien aprovechada, para lixiviar como sales de sodio y bajar los contenidos de este elemento en el suelo y disminuir su alcalinidad.

Una acumulación de azufre en el suelo, puede deberse a una falta de asimilación por parte de la planta, debido a que el suelo se encuentra excesivamente húmedo. En estas condiciones, la oxidación del S se restringe notablemente por la escasez de oxígeno y los organismos oxidantes, al ser aeróbicos típicos, quedan altamente inhibidos. FUENTES FERTILIZANTES QUE CONTIENEN AZUFRE

Las fuentes fertilizantes más comunes, están constituidas por sulfatos, algunos muy solubles y otros poco solubles en agua, por ejemplo el yeso es una fuente de calcio y azufre y de efecto lento, debido a su baja solubilidad; lo mismo sucede con el superfosfato, cuya composición es fundamentalmente anhidra (sulfato de calcio anhidro).

Las Fuentes más Comunes y que se Encuentran Disponibles en la Mayoría de Países son las siguientes:

Fuente Fórmula Química Contenido de S (%) Sulfato fosfato de amonio Varía 10 - 14 Polisulfato de amonio Varía 36 - 45 Sulfato de amonio (NH4)2SO4 23,7 Tío sulfato de amonio (NH4)2S2O3 26 Sulfato de cobre CuSO4 12,8 Sal de Epson MgSO4 + 7H2O 14,0 Sulfato de hierro FeSO4 11,5 Yeso CaSO4 + 2H2O 16,8 Sulfato de manganeso MnSO4 14,5 Sulfato de potasio y magnesio K2SO4 + 2MgSO4 22 Sulfato de potasio K2 SO4 17 - 18 Azufre elemental S de 30 a 99,6 Dióxido de azufre SO2 50 Acido sulfúrico 100% H2 SO4 32,7 Superfosfato simple Ca(H2PO4)2+CaSO4+2H2O 11,9 Urea sulfatada Varía 4 - 13 Sulfato de cinc Zn SO4+H2O 18

Fuente: Follet, 1981

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Descripción de algunas de las fuentes: Sulfato amónico.- es el abono nitrogenado sintético más antiguo; soluble en agua, pero poco higroscópico, lo que le da buenas características para su almacenamiento, esta propiedad lo hace especialmente indicado para ser utilizado en las zonas tropicales y subtropicales. Tiene un efecto fuertemente acidificante en el suelo. En el suelo los iones amonio se transforman en ácido nítrico bajo la acción de las bacterias del suelo. El ión sulfato en sí no influye en la acidez del suelo. Sin embargo, cuando dicho ión es lixiviado, va acompañado de cationes básicos, cuya pérdida trae como consecuencia un aumento de la acidez del suelo. Cuando el ión sulfato es absorbido por las raíces de las plantas, puede disminuir indirectamente la acidez, debido a que para compensar, dichas raíces dejan iones hidroxilo en libertad. En suelos neutros a ácidos puede ser necesario encalar para compensar dicha disminución del pH del suelo. Es necesario un materia calcáreo que equivalga a 112 kg de carbonato de calcio para neutralizar la acidez producida por 100 kg de sulfato de amonio. Esta fuente se la obtiene haciendo actuar al NH3 sobre el ácido sulfúrico.

Nitrosulfato amónico.- fue uno de los primeros fertilizantes fabricados a partir del amoníaco sintético; se trata de una sal doble con tres partes de nitrógeno como amonio y una parte de nitrógeno como nitrato. Se comercializa como fertilizante granulado, es soluble en agua y poco higroscópico, tiene un efecto acidificante, lo que en suelos alcalinos puede ser muy beneficioso para disminuir el pH, neutralizar el sodio y aumentar la disponibilidad de microelementos. Existen dos procedimientos de producción: ! Por mezcla de las soluciones salinas

correspondientes, cristalización conjunta. ! Por neutralización de los ácidos nítrico y

sulfúrico con amoníaco. Sulfato potásico.- es una fuente alternativa para aquellos cultivos que son sensibles al cloro, como la papa, el tabaco y muchas hortalizas. Es una sal blanca y soluble en agua y poco higroscópica. En forma natural puede ser obtenido de minas ubicadas en muchos lugares del mundo.

PRINCIPALES FACTORES DE CONVERSION DEL AZUFRE

UNIDAD

"A" CONSTANTE

"C" UNIDAD

"B" = A x C S 5,37 CaSO4+2H2O S 2,5 SO3 S 3,06 H2SO4

SO3 0,4 S H2SO4 0,33 S

Fuente: Agrobiolab, 1999

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El Sodio en el Suelo y su Importancia

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EL SODIO EN EL SUELO Y SU IMPORTANCIA FUENTES DE SODIO

El sodio forma parte de los silicatos, y está presente en la fracción mineral del suelo según el ritmo de mineralización y lixiviación de éste. Los silicatos incluye las plagioclasas (albita, NaAlSi3O8), los piroxenos (NaSiO3) y los anfíboles (Na7(Si4O11)2(OH)2). También pueden estar como cloruros, sulfatos, carbonatos u otras sales. Además se presentan como cationes cambiables entre la solución del suelo y los coloides del suelo. Estos elementos son liberados mediante procesos de meteorización química: hidrólisis, hidratación, solución, oxidación y carbonatación.

El agua de lluvia, también aporta sodio al suelo, sobre todo en regiones próximas al mar. El Na solo constituye una fracción importante de los cationes intercambiables en suelos alcalinos y sódicos, en los que está además formando diferentes sales sódicas. Podemos nombrar como fuentes fertilizantes el molibdeno sódico, el nitrato sódico potásico, el nitrato de sodio, el cloruro de potasio sódico, el fosfato de Rhenania.

FORMA EN EL SUELO

El Na+ soluble, y el Na+ intercambiable que existen el suelo, provienen de las sales solubles de las rocas que son meteorizadas. Existen suelos salinos, que son los que tienen un exceso de sales solubles. La conductividad eléctrica del extracto de saturación es mayor a 4 mmhos/cm.

Algunos de estos suelos se pueden clasificar dentro de los suelos sódicos que son aquellos que contienen un porcentaje de saturación de sodio superior a 15% de la capacidad de intercambio catiónico. Pero también hay suelos sódicos que no son salinos. Los sódicos tienen generalmente un pH>8,5.

Con valores superiores a los mencionados antes, la mayoría de cultivos ya se ven perjudicados en su desarrollo. El problema de un exceso de Na en los suelos es que disminuye su permeabilidad por la pérdida de estructura.

El efecto negativo de altos niveles de Na de cambio sobre la estructura del depende de la textura del suelo y del tipo de arcillas que existen.

Suelos arcillosos con grandes cantidades de arcillas expansibles toleran menor porcentaje de Na de cambio que otros suelos. Pero los primero tienen una alta CIC, es decir que la cantidad absoluta de Na que toleran es alta.

CONTENIDO EN SUELOS

Constituye 2,63% de la corteza terrestre.

PERDIDAS EN EL SUELO

Los suelos altamente meteorizados y lixiviados pierden progresivamente sus silicatos sódicos y sus arcillas tipo 2:1. Es normal encontrar pequeñas reservas de Na para reponer los iones cambiables, cuando éstos son absorbidos por las plantas o lixiviados. En efecto, el sodio es uno de los iones metálicos más flojamente retenidos, y que se pierde fácilmente en aguas de infiltración.

En las regiones húmedas, solamente si se suministrara continuamente sales sódicas, podría esperarse que existiera de forma considerable entre los iones intercambiables de estos suelos. Entonces, el sodio no se acumula fácilmente, porque el agua lo arrastra infiltrándose, y quedando fuera de la zona de las raíces. Esto sucede, porque las sales de sodio son muy solubles (cloruro, sulfato, nitrato).

El sodio es retenido en el suelo con menos energía que los otros cationes intercambiables. Esto se ve en la “Serie Liotrópica”: H+> Ca+2 > Mg+2 > K+ > Na+.

Los fertilizantes que acidifican el suelo empobrecen al suelo en sodio y demás bases, porque los iones de hidrógeno y aluminio reemplazan las bases en complejo de intercambio, y las bases se lixivian. Existe también el sodio que se pierde en la parte del cultivo que es extraído fuera del campo.

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El Sodio en el Suelo y su Importancia

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En climas lluviosos existen pocas sales solubles, pero en áridos, las sales se acumulan y pueden perjudicar o hasta imposibilitar el desarrollo del cultivo. El Na+ en la solución no tiene problemas de fijación, y en los puntos de intercambio catiónico no es retenido de forma muy fuerte ( es retenido, por los coloides del suelo, pero con una energía muy baja), por lo que es el catión básico, que se lava del suelo con mayor facilidad. Las sales de sodio se concentran en regiones áridas, de poco lavado, esta situación provoca la formación de suelos sódicos. Los coloides dispersos y el pH elevado los hacen prácticamente inutilizables. Los suelos bajos captan aguas superficiales y subterráneas de zonas más altas que acarrean sales entre las que está el sodio. Si existe un mal drenaje, el agua se evapora, y las sales se acumulan en la superficie. TRANSFORMACIONES Y REACCIONES EN EL SUELO

El problema con las sales solubles como el carbonato sódico y los boratos solubles, que operan a bajas concentraciones, es primeramente que causan un pH alto, y que pueden ser dañinos en sí mismos. El P, Fe, Zn y Mn, dejan de estar disponibles a valores altos de pH. Además, la estructura del suelo se hace inestable al agua, disminuyendo la permeabilidad, provocando una mala aireación.

La permeabilidad del suelo depende de la proporción de cationes intercambiables de sodio que están retenidos en el suelo y de la concentración de sales solubles que existen en el agua que percola. Estos dos factores deben estar en cierto equilibrio, para que el suelo esté permeable, pero en el momento en que la solución está muy diluida, se alcanza una concentración para la que la permeabilidad disminuye, por la dilatación de los agregados del suelo, que reduce el tamaño de los canales y de los poros por los que circula el agua. Si la concentración es aún más baja, las partículas de arcilla comienzan a dispersarse y bloquear completamente los poros.

Los iones que actúan a altas concentraciones, además pueden causar la inversión de la presión osmótica, elevando la presión osmótica que existe en la solución del suelo al rededor de las raíces de la planta.

Muchos frutales son sensibles a altas concentraciones de sodio y cloruro. Una alta concentración de cloruro sódico es mala debido a su efecto sobre la adsorción de otros nutrientes. Un suelo afectado por sodicidad es por lo general negro, ya que el carbonato sódico dispersa al suelo: los coloides humillos se separan de las arcillas, coloreando el suelo más fuertemente.

La presencia de sodio en grandes cantidades en suelos de textura fina no es deseable a causa de su efecto sobre la estructura del suelo. Cuando se acumula en suelo finos, es casi imposible el crecimiento de plantas. En suelos semiáridos, este ion puede acumularse.

Para recuperar un suelo que contenga un exceso de sales neutras, se debe aplicar un exceso de agua, para lavarlo, y evitar la entrada de nuevas sales. Este proceso es relativamente simple, pero solo es posible en suelos permeables, y donde la capa freática se encuentra a una buena distancia de la zona donde están las raíces.

Una vez que nos aseguramos de que el drenaje es adecuado, y de que no se está infiltrando agua salina, se debe reemplazar parte del sodio intercambiable por calcio (adición de yeso o azufre o carbonato cálcico). Los suelos con grandes concentraciones de sodio intercambiable y de carbonato sódico soluble, pueden dispersarse y hacerse impermeables al agua pura; pero muy permeables a aguas de alta salinidad, permaneciendo agregados. Por lo tanto para que pueda efectuarse el lavado, es importante que exista una alta concentración de sales.

Estudios han demostrado que una fertilización continua con nitrato sódico, en regiones húmedas, ayuda a mantener un nivel adecuado de pH en el suelo.

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INTERRELACION CON OTROS ELEMENTOS El carbonato sódico causa en el suelo un aumento del pH, que disminuye la disponibilidad de P, Fe, Zn y Mn, al tener altos valores el pH. Además el sodio puede reemplazar parcialmente la adsorción del potasio. En efecto, la química de estos dos elementos es muy similar, el sodio existe en feldespatos, pero no en micas.

Los feldespatos sódicos se meteorizan más rápido que los potásicos. Los iones de sodio, cuando están ya en la solución del suelo, no experimentan ningún tipo de fijación. Además, el Na+, es retenido en los puntos de intercambio catiónico de una forma mucho menos fuerte que el potasio, magnesio y calcio. Por lo tanto, el sodio es el catión básico que se lava del suelo con mayor facilidad. El contenido de sodio en el suelo disminuye gradualmente, mientras que el de potasio es relativamente constante.

Pruebas de campo han demostrado que las pérdidas de rendimiento debidas a salinidad son más graves en suelos de baja fertilidad, que de alta. Además esta salinidad moderada, a veces aumenta la respuesta del cultivo a los fertilizantes, sobre todo de nitrógeno y fosfato. El sodio sustituye algo del calcio y del magnesio que de otra manera podría acompañar a los aniones que se pierden por percolación en el agua. El resultado es un buen grado de saturación de bases y un pH del suelo alto. Los suelos calcáreos no permiten la acumulación de Na. La presencia de carbonato de calcio en el suelo, el alto contenido de Ca en relación al de Na y el bicarbonato en el agua de riego, es lo que impide la adsorción de Na en el complejo de intercambio. El sodio es un catión metálico alcalino, o base, por lo que va a competir con cationes de hidrógeno y de aluminio, que son los causantes de la acidez del suelo, por los sitios de adsorción. Por lo tanto si aumenta la concentración de iones de Na en la solución del suelo, éstos, reemplazaran al hidrógeno, y al aluminio y la acidez del suelo disminuirá.

El sodio, aumenta la disponibilidad del fósforo en el suelo. Esto se produce al aumentar el pH en suelos ácidos, aumentando la solubilidad del P y siendo liberado de los fosfatos fijados por el hierro y el aluminio.

Pero, el efecto causado por el sodio en mayor que el que tienen el calcio y el magnesio. Esto se debe a que la solubilidad de los ortofosfatos de sodio que la de los otros, el calcio y el magnesio son cationes divalente, que intensifican la adsorción del fósforo en comparación del sodio que es monovalente, y finalmente, los suelos con carbonato de calcio libre, tienen una fijación de P mayor porque puede haber precipitación de fósforo en la superficie de las partículas de carbonato de calcio.

El sodio puede reemplazar al potasio en ciertos cultivos. Además, las aplicaciones de sodio, pueden inducir una mayor translocación del potasio desde las raíces a la parte aérea de algunas plantas, de tal forma que cuando el potasio es suficiente, el sodio puede ayudar en su mejor abastecimiento y distribución en la planta.

La aplicación de sodio al suelo, también aumenta la disponibilidad de potasio para las raíces, ya que éste se vuelve más disponible en el suelo, ya que una mayor concentración de Na en la solución del suelo desplaza más K de los puntos de adsorción. Frente a la raíz, el K y el Na se comportan diferente, ya que el radio hidratado del segundo es mayor que la del otro, y la adsorción en la raíz en inversamente proporcional al tamaño del radio.

TRANSFORMACIONES, METABOLISMO Y FUNCION EN LA PLANTA

El sodio es un elemento muy controversial, ya que su clasificación resulta muy difícil, algunos lo colocan entre los elementos secundarios, y otros entre los micro elementos, y existe incluso quienes lo consideran como no esencial, ya que la mayoría de las veces resulta perjudicial.

Sin embargo, existen cultivos donde su necesidad es inminente, como la remolacha azucarera (puede aumentar su crecimiento, y acumulación de azúcar, con independencia de los aportes de potasio y es esencial para obtener un rendimiento máximo.

Además parece que influencia sobre la relación de agua, e incrementa su resistencia a sequías), ciertos forrajes y brásicas.

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En estos cultivos el sodio es capaz de reemplazar al potasio hasta cierto punto. Existe una clasificación de los cultivos en relación a su necesidad de sodio en cuatro grupo. El primer grupo abarca los cultivos donde el sodio aumenta el rendimiento por efectos que le son propios y además porque sustituye una alta proporción de los requerimientos de K.

El segundo grupo corresponde a los cultivos donde el abastecimiento de sodio aumenta moderadamente el rendimiento por efecto propio y sustituye una menor cantidad del potasio necesitado.

El tercer grupo corresponde a las plantas donde el sodio sustituye una baja proporción de los requerimientos de potasio, y no mejora el rendimiento; y el último grupo es en el que el sodio no sustituye el potasio, ni tiene efecto sobre el rendimiento. En los cultivos que mejor responden al sodio, éste es translocado desde las raíces a la parte alta; mientras que en los cultivos que no responden al sodio, este movimiento no se produce. Y el elemento se acumula en la raíz.

El Na está fijado muy débilmente a todos los tipos de suelos, y junto con el que existe en la solución del suelo, es la fuente de suministro para los cultivos anuales. Las plantas lo absorben como ión Na+, ya sea de la solución o por el cambio por contacto.

El sodio en la planta, puede reemplazar parcialmente al potasio, y regular la presión osmótica y la de turgencia de las células, este efecto se lleva a caso sobre todo cuando el suministro de potasio es deficiente. Sin embargo, el papel específico del sodio en las funciones metabólicas y fisiológicas es desconocido. Por lo general no es asociado con la activación enzimática de las plantas.

En la remolacha azucarera, el estímulo al crecimiento se debe a que el sodio causa un aumento del tamaño de las células de las hojas, y un mejor balance hídrico de las plantas (esto ocurre a través de una regulación de la apertura de los estomas).

Entonces el sodio acelera el cierre de estomas cuando falta agua). Además un reemplazo del potasio por sido provoca un aumento del peso seco del follaje, el área foliar, el grosor de las hojas y su suculencia y el número de estomas en la cara inferior de las hojas, la concentración de azúcar en la raíz. Este reemplazo también afecta la activación de enzimas como la sintetasa del almidón (que es 3 o 4 veces menor con el Na que con el K. Además el sodio en mucho más efectivo para estimular la acumulación de sacarosa en los tejidos de almacenaje de la remolacha azucarera. El sodio, es esencial para plantas que tienen vía fotosintética C4. La salinidad puede afectar el crecimiento radicular y de hojas, disminuyéndolo. Las raíces de crecimiento rápido y profundo, pueden evitar el sodio.

Algunas plantas sensibles a la sal poseen verdaderas bombas de sodio para sacarlo del citoplasma de la célula, intercambiando el Na por hidrógeno. Para esto necesitan las células el H+ - ATPasa, que es una enzima proteica y que se ve como se acumula cuando existe un exceso de Na.

SINTOMAS DE DEFICIENCIAS

La deficiencia de sodio no sucede nunca en la naturaleza, porque la cantidad existente en el suelo, es casi igual a la de algunos macronutrientes, siendo el sodio esencial únicamente para ciertos cultivos, y en cantidades relativamente pequeñas. Sin embargo para un cultivo como la remolacha en suelos con contenidos bajos en sodio, las hojas son delgadas y de color verde obscuro. Las plantas se marchitan más fácilmente, y pueden crecer horizontalmente desde la copa. Pueden además presentar una necrosis intervenal como la deficiencia de potasio.

Las deficiencias se detectan en la detención del crecimiento, amarillamiento, hojas pequeñas y en menor cantidad, áreas necróticas en los márgenes de los cotiledones y de las hojas viejas.

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SINTOMAS DE EXCESO

Un alto contenido de sal en el suelo, provoca el raquitismo de las plantas, el cultivo se vuelve de color apagado, frecuentemente verde azulado, y se cubre de un depósito céreo.

Los efectos por daño por sal son en resumen una sequía fisiológica, como efecto osmótico directo, mayor resistencia hidráulica de raíces y hojas, alteración del contenido de hormonas, influyendo de esta manera en los ritmos de crecimiento, daño directo a los mecanismos fotosintéticos, competencia iónica, con el creciente uso de energía para mantener el equilibrio de K+, Na+.

La tolerancia a la salinidad está dada por caracteres genéticos de una planta, pero también, cuando una planta es joven es mucho más sensible a la salinidad. Una planta puede vivir con altos contenidos de sales, pero crecerá muy poco.

El exceso de Na actúa sobre ciertas enzimas necesarias para la síntesis de arginina en las hojas. El tamaño de las plantas intolerantes disminuye así como el rendimiento, aparecen heridas en las hojas que es el síntoma mas típico de la salinidad pero no es tan importante para la reducción de la producción, como la suspensión del crecimiento, las hojas se vuelven pequeñas y de un color azul verdoso oscuro fuera de lo normal.

Los márgenes de las hojas se vuelven color café según la salinidad, los brotes sales blancos especialmente en granos. Para recuperar un suelo sódico el único método efectivo es mediante un buen drenaje, esto solo es posible en suelos permeables. La cantidad y el manejo del agua son importantes para prevenir la acumulación de sales solubles.

RESUMEN:

• La mayor cantidad de azufre en el suelo está contenido en la materia orgánica y como ión sulfato.

• El sulfato tiene una gran movilidad en el suelo, y se pierde fácilmente por lavado. Además puede ser absorbido por los coloides del suelo, especialmente en los suelos ácidos con grandes cantidades de óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio.

• En presencia de mucho Ca, el azufre forma yeso.

• El azufre es esencial para la acción de las enzimas implicadas en la reducción de nitratos, por lo que la deficiencia provoca una dificultad en la síntesis de aminoácidos y una acumulación de nitrógeno nítrico en los tejidos.

• El azufre no es un elemento muy móvil en la planta, por lo que la deficiencia se presenta primero en las hojas más jóvenes, y en los ápices.

• El Na+ soluble, y el Na+ intercambiable que existen el suelo, provienen de las sales solubles de las rocas que son meteorizadas.

• El sodio es uno de los iones metálicos más flojamente retenidos, y que se pierde fácilmente en aguas de infiltración.

• El problema con las sales solubles como el carbonato sódico y los boratos solubles, que operan a bajas concentraciones, es primeramente que causan un pH alto.

• En ciertos cultivos el sodio es capaz de reemplazar al potasio hasta cierto punto ser dañinos en sí mismos.

• El carbonato sódico causa en el suelo un aumento del pH, que disminuye la disponibilidad de P, Fe, Zn y Mn, al tener altos valores el pH. Además el sodio puede reemplazar parcialmente la adsorción del potasio.

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El Sodio en el Suelo y su Importancia

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• Las deficiencias se detectan en la detención del crecimiento, amarillamiento, hojas pequeñas y en menor cantidad, áreas necróticas en los márgenes de los cotiledones y de las hojas viejas.

• Un alto contenido de sal en el suelo, provoca el raquitismo de las plantas, el cultivo se vuelve de color apagado, frecuentemente verde azulado, y se cubre de un depósito céreo.

• Un exceso de sodio causa lo conocido como suelos sódicos salinos.

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El Hierro en el Suelo y su Importancia

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EL HIERRO EN EL SUELO Y SU IMPORTANCIA

El hierro fue reconocido como elemento esencial en la nutrición de las plantas en el año 1865, aunque ya mediante trabajos realizados por E. Gris en 1843 ya se habían descrito algunos efectos de este elemento en los vegetales. A pesar de la abundancia de este elemento en el suelo, 5% de la superficie terrestre, siendo considerado el cuarto elemento más abundante en la litosfera, es a menudo deficiente para los cultivos. El problema reside en la naturaleza química del elemento dentro de sus procesos de oxi-reducción lo que en muchas circunstancias forma productos muy insoluble. El hierro tiene una alta meteorización y conforma gran parte de los suelos rojos, principalmente en las regiones tropicales. Navarro, 2000 FORMAS DE HIERRO EN EL SUELO El hierro puede ser encontrado en forma de minerales primarios y secundarios, entre ellos se puede mencionar al ollivene, pyrita, siderita, hematita, goehtita, magnetita, limonita y como secundarios, formando parte de las arcillas, o como óxidos hidratados. La concentración de hierro en el suelo, puede variar desde 0,7% a 55%. El hierro puede ser encontrado como parte de las rocas ígneas en forma ferrosa en los suelos derivados de cenizas volcánicas. Por lo general la forma ferrosa (Fe++) se encuentra en suelos anegados donde el hierro da una coloración gris azulada, lo cual es un indicativo de una saturación hídrica permanente. Muchos de los compuestos de hierro ferroso presentan baja solubilidad, pero el hierro férrico es algo más solubles. En suelos alcalinos, la deficiencia se presenta por un exceso de hierro ferroso. Por otra parte los suelos bien drenados o aireados con frecuencia presentan manchas de herrumbre formadas por el ión en forma ferrosa (Fe++ ), es algo móvil y se desplaza hacia los puntos donde se incrementa su oxidación y precipita en forma de ión férrico (Fe+++ ). En algunos casos el hierro precipitado se acumula formando concreciones de hierro, las mismas que si se extienden, forman capas endurecidas, que limitan el crecimiento de las raíces.

El ciclo del hierro en los suelos es similar a la de otros micro nutrientes. Es necesario el entender las dinámicas y relaciones de cada forma de hierro en el suelo para eliminar el stress de Fe en las plantas en suelos carentes de este elemento. Principalmente hay cuatro formas en las que el hierro está contenido en el suelo. Estas son: Elementos primarios y secundarios de Fe, hierro adsorbido o fijado, hierro en compuestos orgánicos y hierro en la solución del suelo, siendo este último el de mayor importancia. El hierro en la solución del suelo, se presenta primeramente como: Fe(OH)2. La concentración del catión Fe+++ es muy baja en la solución del suelo. Y en los suelos bien drenados y ricos en oxígeno la concentración de Fe ++ es aun menor que la de Fe+++. Este último tiene una cercana dependencia con el pH del suelo. Al igual que otros micro nutrientes, cuando el pH aumenta, éstos disminuyen. Sin embargo, esta relación es más fuerte en el Fe+++ que en los demás elementos. Fe(OH)3 + 3H+ = Fe +++ + 3H2O Esta ecuación demuestra esta relación. Por cada unidad que incremente el pH, la concentración de Fe+++ decrece. La solubilidad de los minerales comunes de hierro en los suelos es muy baja: de 0,000010 a 10 a la –24 M de Fe+++ en solución. Esto va a depender del pH de cada suelo; mientras aumenta el pH disminuye la solubilidad del Fe de la solución del suelo. Este hierro se presenta como Fe(OH)3 el cual controla la situación de Fe+++ en el suelo. La solubilidad del hierro en el suelo influencia, en gran medida, las reacciones de oxid-reducción en las cuales participa el Fe. En general, disminuyendo las reacciones de reducción, se incrementa la solubilidad de Fe++. Otro factor que influencia la solubilidad del Fe en la solución, es el tipo de suelo. El Fe+++ insoluble predomina en suelos bien drenados, mientras la solubilidad de Fe++ incrementa cuando los suelos son anegados.

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El Hierro en el Suelo y su Importancia

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Pero estos niveles de Fe en la solución del suelos no son suficientes para completar los niveles requeridos por las plantas. Para este objetivo debe existir otro mecanismo que provea a las plantas del hierro faltante. Los quelatos son ácidos orgánicos que resultan de la actividad microbiana y la degradación de materia orgánica y residuos de plantas. Se encuentran en el suelo o son añadidos a él artificialmente. En el caso del hierro y otros micro elementos, su concentración en la solución del suelo y la cantidad que es transportada hacia las raíces por difusión, pueden ser incrementadas considerablemente utilizando quelatos de Fe. La función de los quelatos es atrapar a los metales como el Fe. Siendo ácidos orgánicos, los quelatos tienen carga negativa, por esto atraen a los metales de carga positiva y los atrapan. El quelato de Fe libera este elemento poco a poco de modo que se vuelve más soluble y aumentando su concentración para que la planta lo absorba cuando sea requerido. Cuando todo el Fe del quelato es absorbido por las raíces como respuesta al gradiente de concentración existente, el “quelato libre” se aleja de estas y se difunde hacia la solución del suelo otra vez y se aleja de las raíces como respuesta a la nueva diferencia de gradiente (concentración de quelato libre cerca de la raíz es mayor al quelato libre de la solución. El nuevo quelato libre atrapa nuevamente Fe en su estructura y empieza el ciclo de nuevo. La concentración del Fe en la solución del suelo baja cuando éste es atrapado por el quelato, entonces Fe adicional es liberado de minerales que se disuelven para reponer el Fe quelatado. Este proceso de quelatación del Fe es muy importante para las plantas ya que de esta forma, se incrementa notablemente la disponibilidad del elemento para la absorción de raíces. Los quelatos orgánicos naturales pueden ser obtenidos de los restos de cultivos. La mayoría de quelatos naturales no han sido muy bien identificados pero ácidos húmicos, cítricos y oxálicos tienen propiedades quelatantes naturales.

FACTORES QUE AFECTAN LA DISPONIBILIDAD DE HIERRO pH, Carbonatos y Bicarbonatos La deficiencia de hierro se puede observar en los suelos con pH más elevado, suelos calcáreos en regiones áridas; aunque también hay casos de suelos ácidos que presentan muy poco hierro. La irrigación con aguas altas en carbonatos (CO3) y bicarbonatos, condición que se presenta en la provincia del Cotopaxi, o en la provincia de Imbabura, sector de Cotacachi y el valle del Chota, Ecuador, o suelos altos en bicarbonatos (HCO3

-) pueden hacer aun más grave la deficiencia de este elemento. Esto se puede deber a la relación del pH con los bicarbonatos; mientras más alto es el nivel de bicarbonatos, el pH aumenta y por lo tanto la deficiencia de hierro también. La peor incidencia de deficiencia de hierro; así como la más baja solubilidad de este elemento en la solución del suelo, se presenta en pH de 7,3 a 8,5. Este rango de pH es también típico en suelos con presencia de carbonatos de calcio ( CaCO3). EXCESO DE AGUA Y AIREACION Cualquier suelo compacto, poco drenado y excesivamente saturado escaso de oxígeno, va a tener una deficiencia de hierro. Esto se debe al contenido de CO2 en el suelo, el cual pude formar CO3H-, y la reacción requerida para que se forme el bicarbonato se promueve por la acumulación de CO2, generada por aguas de riego duras, o la acción de la biota del suelo en su proceso respiratorio. La reacción es la siguiente: H2O + CO2 H2 + CO3H- (reacción en suelos neutros o ácidos) CaCO3 + CO2 + H2O Ca ++ + 2CO3H-

(reacción en suelos alcalinos) Al formarse los bicarbonatos, sube el pH y por lo tanto la disponibilidad del hierro en la solución baja causándose su deficiencia.

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El Hierro en el Suelo y su Importancia

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Esta acción indirecta del ión bicarbonato, está asociada con una solubilidad de los fosfatos de calcio, que hace que las concentraciones de los iones calcio y fosfato se incrementen, llevando al hierro a tener muy baja disponibilidad en el suelo, o la falta de actividad dentro de la planta. Por esto, la clorosis por falta de hierro es asociada con un clima fresco y lluvioso ya que en estas condiciones la humedad del suelo es alta y la aireación y porosidad son pobres. Las raíces se ven afectadas y baja su capacidad de absorción y de desarrollo lo que también influencia en la deficiencia de hierro ya que contribuye al estrés de la planta. Por esto una práctica que debe ser aplicada es la escarificar el suelo, bajar la lámina de agua de riego y realizar aplicaciones de hierro foliar, en especial en forma de aminoácidos. Nutramin es una de las marcas que se encuentra en el mercado, que ha dado muy buenos resultados. Sin embargo la deficiencia de hierro no solo se presentan en esta clase de suelos. Existen regiones semiáridas con suelos que son pobres en materia orgánica que también presentan una baja concentración de Fe. Esto ocurre especialmente en suelos erosionados en donde la capa arable rica en materia orgánica ha sido erosionada. Los suelos que quedan expuestos entonces son suelos calcáreos y pobres en nutrientes. MATERIA ORGANICA Está comprobado que la materia orgánica adicionada a los suelos deficientes en Fe mejora su disponibilidad para la planta. La materia orgánica provee al suelo de agentes quelatantes naturales que mejoran la solubilidad y disponibilidad de los micro nutrientes en general. Es conocido también que la materia orgánica mejora la estructura de los suelos con lo que se mejora la aireación y por lo tanto contribuye a que haya más Fe disponible. Sin embargo se debe tomar en cuenta que la formación de bicarbonatos no solo puede deberse al exceso de agua, sino también al CO2 que puede concentrarse por una gran actividad microbiana proveniente de la materia orgánica. La presencia de materia orgánica, incrementa la solubilidad del Fe++ en suelos anegados.

También acelera los procesos de reducción y mientras mayor sea el tiempo que el suelo permanece en estado de semisaturación, mayor será el periodo de hierro soluble e intercambiable presente, aunque este no sea el medio más adecuado para el buen crecimiento de las plantas, por lo que es recomendable, en estas circunstancias, mantenerse en un punto alto de capacidad de campo para tener mejores resultados de asimilación. METABOLISMO DEL HIERRO EN LA PLANTA Dentro de la acción fotosintética el hierro está asociado con la síntesis de proteína cloroplástica y su contribución en la formación de la molécula de clorofila y los demás compuestos que intervienen en esta reacción. Es bien conocido que el cloroplasto de la célula, es la sede del pigmento de la clorofila y este orgánulo está formado por proteínas y lípidos, hierro y enzimas. En todo caso si bien es cierto el hierro no forma parte de la clorofila, si puede estar inserto en el complejo clorifilolipoprotéico. Por esta razón es que cuando el hierro está ausente no se llega a formar este complejo, razón por la cual el cloroplasto no es capaz de producir el proceso fotosintético. Por otra parte se ha determinado también, que la carencia de hierro, paraliza la acción enzimática que interviene o regula la síntesis de algunos precursores de la clorofila, así como también provoca una reducción de la síntesis del ARN. La cantidad de hierro en relación a las cantidades de otros elementos es, en mucha ocasiones, tanto o más importante que las cantidades absolutas de otros elementos presente en los tejidos que siguen el flujo a través del xilema. En sentido descendente el hierro se mueve a través del floema en forma de citrato. El papel principal del hierro es su participación en las reacciones REDOX, debido a su alta capacidad de cambio de valencia por su habilidad en intercambiar electrones con otros minerales. Por esta característica, el hierro ha mostrado ser capaz de reemplazar al Molibdeno como metal cofactor para el funcionamiento de la reductasa del nitrato (NO3) en la hoja, reacción que fue explicada en el capítulo del nitrógeno.

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El Hierro en el Suelo y su Importancia

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INTERACCION DEL HIERRO CON OTROS NUTRIENTES Los cationes metálicos pueden interactuar con el hierro, y así pueden inducir a la deficiencia de este elemento. Una deficiencia de hierro puede ser inducida o agravada por la presencia en exceso de cobalto, cobre, manganeso, fósforo, sodio o cinc o por una deficiencia de potasio. Un elemento que tiene influencia sobre la disponibilidad del hierro en la solución del suelo es el Cobre (Cu). La acumulación de Cu puede deberse a excesivas aplicaciones de fertilizantes o funguicidas que presenten este metal en su contenido. Si un suelo presenta una alta concentración de Mn o Ni puede que resulte con una clorosis debida a la falta de Fe. En plantas normales, la relación Fe/Mn oscila entre 1,5 y 2,6; pero cuando los valores son inferiores a 1,5 se presenta la deficiencia de hierro o el exceso de manganeso. Por otro lado la deficiencia de hierro en las semillas de leguminosas como la soya puede ocurrir por una baja relación entre el Fe/ (Mn + Cu). Otros micro elementos cuyos excesos pueden desencadenar una falta de hierro son el Zn y el Mo. El Fósforo también cumple una relación importante con el hierro ya que existe la precipitación de fosfatos de hierro. Las plantas pueden ser más tolerantes a la deficiencia de hierro cuando el fósforo también esta en pocas cantidades. Con respecto al Nitrógeno, las plantas que asimilan este macro nutriente en forma de nitratos (NO3

-) pueden desarrollar más deficiencia de hierro que las plantas que absorben N en forma amoniacal (NH4

+). Esto se debe a que cuando el NO3

- es absorbido y el ión que reemplaza es un ácido débil como el HCO3

-, el pH de la zona radicular aumenta ya que se reducen los H+ de la solución del suelo y baja la acidez. Esto último hace que la disponibilidad del Fe para la planta sea menor por el aumento en el pH de la solución. La traslocación del Fe dentro de la planta puede también ser afectada por deficiencias de potasio o cinc ya que el hierro se acumularía en los estomas y no podría ser transportado y en el caso del cinc se supone que interfiere en el transporte del hierro de las raíces a las partes aéreas.

La deficiencia de hierro está a menudo asociada con una deficiencia de manganeso y/o magnesio. Por lo tanto aplicaciones únicamente de hierro puede incrementar severamente estas deficiencias. Es por lo general recomendable aplicar mezclas de hierro, manganeso y magnesio, en los programas de fertilización. Por otra parte, se ha podido observar en el cultivos de rosas que las deficiencias de manganeso y/o magnesio pueden a menudo enmascarar las deficiencias de hierro, causando síntomas los cuales no son característicos de la deficiencia de hierro solo. Por ejemplo si la deficiencia de magnesio se presenta en las hojas maduras y las de manganeso en las hojas jóvenes, se produce una clorosis generalizada de la planta la cual no podría ser identificada como deficiencia de hierro, a pesar de que ella existe. El mismo efecto puede producirse con una deficiencia de cinc. FUNCIONES DEL HIERRO EN LA PLANTA El hierro está formando parte del 0,015% de la materia seca de la planta y la mayor parte está localizado a nivel radicular, y aunque puede parecer poca cantidad, este elemento cumple funciones importantes en la planta. Bajo condiciones normales de humedad del suelo, capacidad de campo, buena aireación y una fertilización balanceada, no se advierte una deficiencia de este elemento. El hierro es un catalizador que ayuda a la formación de clorofila y actúa como portador de oxígeno. También colabora en la formación de ciertos sistemas enzimáticos respiratorios. Debido al papel que tiene este metal para la formación de la molécula de clorofila, se asume que el Fe es un elemento esencial para la producción de energía en las plantas. Sin Fe, la clorofila no podría cumplir su función y la planta no pudiera obtener la energía necesaria para realizar el proceso fotosintético. Como transportador del oxígeno, el Fe cumple una buena función ya que participa en los procesos de oxi-reducción. Esto se debe a su capacidad para transportar e intercambiar electrones, lo cual también ayuda en los sistemas enzimáticos respiratorios.

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Para que el hierro sea más fácilmente asimilado por la planta, el Fe+++ es reducido a Fe++. De esta manera entra a la planta por difusión. Cada planta tiene un diferente genotipo que determina la habilidad para captar Fe. De igual manera cada planta tiene su propio nivel de tolerancia a la deficiencia de hierro y de los demás elementos. Genéticamente se ha logrado conseguir plantas tolerantes a la deficiencia de Fe o más eficientes en su absorción. Las plantas que son eficientes en la absorción de Fe alteran de alguna manera el medioambiente de la rizosfera debido a que por las excreciones de iones H+, desde las raíces a la solución del suelo, se produce un descenso del pH de la misma. Por otra parte la excreción de algunos compuestos quelatantes naturales desde la zona radicular producen una protección para el ión Fe lo que hace que su liberación sea más lenta y la tasa de reducción de Fe+++ a Fe++ se incrementa notablemente. Todo esto, permite a las raíces captar este elemento y así ser más tolerantes y adaptarse al estrés de Fe en el suelo. SINTOMAS DE DEFICIENCIA DE HIERRO La deficiencia de Fe puede causarse por cualquier factor de los anteriormente vistos. Los síntomas de la falta de hierro en el suelo se van a notar en las hojas más jóvenes, es decir la de los ápices. Esto se debe a que el Fe no se trasloca dentro de la planta en forma muy fácil y tiende a permanecer en los tejidos viejos, mientras que los tejidos nuevos sufren su deficiencia. Su falta de movimiento dentro de la planta, es de tal magnitud que para moverse de un lado al otro lado de la misma hoja, que sufre de una deficiencia de potasio, requiere horas y a veces hasta días. Los síntomas característicos de la deficiencia de hierro son clorosis de brotes tiernos o apicales, acompañados de un color verde pálido intervenal que en condiciones severas se extiende a toda la hoja, puede en algunos casos producirse un acorchamiento en los márgenes de las hojas o de los brotes, puede ocurrir una muerte descendente de las ramas y el crecimiento se retarda y en casos severos termina con la muerte de la planta.

Estos síntomas son muy parecidos a los síntomas que tiene la planta por deficiencia de Mn. Por esto las deficiencias de estos dos elementos pueden ser confundidas. Una forma de distinguirlas es que cuando la falta es de Mn se puede notar una quemazón en la punta de las hojas de algunos cultivos y la clorosis no se extiende a toda la hoja, por la falta de clorofila. Enlace para ver algunas Deficiencias Nutricionales en Hierro CORRECCION DE LA DEFICIENCIA DE HIERRO Las aplicaciones al suelo, o foliares pueden corregir las deficiencias de Fe en los cultivos. Sin embargo la aplicación de materiales solubles en el suelo como Sulfato de Fe, no resultan muy eficientes debido a que el hierro se convierte rápidamente a formas no disponibles. FeSO4 x 7H2O va a formar precipitaciones de Fe(OH)3 y la planta no aprovecha el Fe. Por esta razón es mejor aplicar fertilizantes de hierro quelatados en ácidos orgánicos sintéticos o en aminoácidos, a través del sistema de riego, para alcanzar su máxima eficiencia, o aplicar estos mismos productos como aspersiones foliares, como complementos. Las inyecciones de sales secas de Fe directamente en los troncos y ramas de árboles frutales, también controlan la clorosis, aunque esta no es una práctica muy común en nuestro medio. La dosis regularmente utilizada para las aspersiones foliares es de 0,75 a 1 kilogramo de hierro por hectárea, para aplicaciones en fertirriego se requiere de un análisis de suelos para determinar la dosis más adecuada a ser aplicada. FUENTES FERTILIZANTES CONTENIENDO Fe La fuente más común, aunque no siempre la más efectiva, es el sulfato de hierro FeSO4, que como se explicó anteriormente, forma compuestos poco solubles al contacto con el suelo. De allí que las fuentes más normales en la fertilización de cultivos intensivos son los quelatos sintéticos de Fe, que al administrarse al suelo se comportan igual que los orgánicos naturales.

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Estos quelatos presentan varias formulaciones, naturales y artificiales, las que son usadas de acuerdo al pH del suelo en que van a ser aplicados, para mantener su máxima estabilidad. Los quelatos de más frecuente aplicación son: - EDTA - HEDTA - DTPA - NTA - CDTA - EGTA - EDDHA - OX (ácido oxálico) - EGTA - P2O7

(ácido pirofosfórico) - CIT(ácido cítrico) - P3010

(ácido trifosfórico) El ácido cítrico no es efectivo para el Fe, en cambio el EDTA y el DTPA quelatan efectivamente el hierro en pH ligeramente ácidos (EDTA = pH menor que 6,5 y DTPA = pH menores que 7) En suelos cuyo pH ascienda estos niveles de pH el Fe será reemplazado por Ca y los quelatos actúan sobre este último elemento envés del hierro. Para estos suelos calcáreos se utiliza EDDHA como quelato de Fe. Este quelato es más efectivo y se utiliza como fertilizante de hierro ya que provee de mayor disponibilidad del mismo a la planta. Los fertilizantes que se pueden utilizar para la corrección de deficiencia de Fe se indican en la siguiente tabla: FUENTES FERTILIZANTES QUE CONTIENEN Fe

FUENTE % Fe Sulfato de Fe 19 – 23 Oxido de Fe 69 – 73 Sulfato de amonio y Fe 14 Poli fosfato de amonio y Fe 22 Quelatos de Fe (NUTRIKEL Fe) 9 Otros orgánicos 5 – 10

Fuente: Agrobiolab, 1999

Al momento se cuenta para uso en la agricultura, de productos que utilizan aminoácidos naturales o sintéticos para quelatar a elementos como el hierro, y debido a su alta estabilidad en un amplio rango de pH, se pueden utilizar en una gran gama de condiciones de suelo. Uno de esos productos que ha sido utilizado con éxito en varios cultivos es el NUTRAMIN Fe, que tiene un 18% de hierro.

Un método práctico para corregir la falta de Fe es el cambiar el pH en bandas angostas en la zona radicular, mediante la aplicación de productos azufrados o azufre elemental micronizado, que bajan el pH del suelo y convierten el hierro insoluble a formas utilizables por las plantas. Este tratamiento toma tiempo en tener efecto y depende de la calidad del producto aplicado, no es muy práctico si se requiere corregir la deficiencia en forma rápida. Los cultivos varían en su respuesta a la aplicación del Fe. Es decir, cada planta tiene una alta o baja respuesta a la aplicación de un fertilizante que contenga este elemento. Los frutales responden mejor a esta aplicación que los otros cultivos, seguido por los cítricos las fresas, las uvas, las hortalizas y las plantas ornamentales. DETERMINACION DEL HIERRO Para la determinación del hierro así como de los otros micro elementos, se han probado muchos métodos, los cuales han estado de acuerdo con las más importantes características del suelo y dentro e ellas el pH ha sido la más tomada en cuenta. Uno de los métodos que ha sido probado con relativo éxito, en una buena gama de suelos, ha sido el de Mehlich que utiliza una solución doble ácido (HCl) y (H2SO4). Con el avance de la tecnología, se han ido probando otro tipo de substancias, entre ellas los quelatos de EDTA (ácido etilendiaminotetracético) o el DTPA (ácido dietilenotriamonopentacético). El primero se lo utiliza para suelos ácidos a ligeramente ácidos y el DTPA para suelos alcalinos. Los resultados son bastante satisfactorios en suelos derivados de cenizas volcánicas o con presencia de arcillas alumino silicatadas.

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El Hierro en el Suelo y su Importancia

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La forma de expresión de resultados es en ppm y la interpretación de los mismos, para los suelos del Ecuador en el cultivo de rosas es la siguiente:

MUY BAJO BAJO MEDIO ALTO MUY ALTO HIERRO (ppm) > 10 10 – 15 40 – 50 120 - 150 < 150

Fuente: Agrobiolab, 1995 ! Las unidades tradicionales usadas en la presentación

de resultados de hierro, ha sido:

ppm Fe (Parte de Fe por un millón de partes de suelo) ó µµµµg Fe / ml (Microgramos de Fe por mililitro de suelo)

! Actualmente el Sistema Internacional (SI) acepta el:

mg Fe / dm3 (Miligramos de Fe por decímetro cúbico de suelo).

! Numéricamente todas estas unidades son equivalentes, no requiriendo ninguna transformación:

1 ppm de Fe = 1 µµµµg Fe/ml = 1 mg Fe/dm3

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Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

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MANEJO DE LA FERTIRRIGACION BAJO CONDICIONES DE INVERNADERO La fertilización a través del sistema de riego, denominada fertirrigación ya sea vía riego por goteo o por microaspersión, es la forma que más se aproxima al ritmo de absorción de agua y de nutrientes por la planta, ya que diariamente puede entregar a los cultivos dichos elementos. La fertirrigación permite suministrar a las plantas los nutrientes en los momentos que éstas lo necesitan y en la proporción y cantidades específicas que éstas requieren en las diferentes etapas de su ciclo, esto es, desarrollo de plántulas, crecimiento vegetativo, floración y maduración de frutos. En otras palabras la fertirrigación es equivalente a eficiencia en la aplicación de los fertilizantes ya que provee al cultivo de la dosis nutritiva necesaria en la época requerida, sin pérdidas de ninguna clase, haciendo que su dinero rinda más. Para alcanzar el éxito en la fertirrigación, se debe contar con fuentes de alta solubilidad que corresponden a fertilizantes solubles especialmente diseñados para suministrar los nutrientes que los cultivos fertirrigados requieren, en forma diaria. Estos fertilizantes pueden ser formulados en polvo fino o en soluciones acuosas que permitan una alta disolución en agua. Estas fuentes deben presentar a los iones en forma estequiométricamente balanceados y en formulaciones específicas para cada etapa de desarrollo apuntando hacia la búsqueda de la mayor eficiencia. La fertirrigación coloca los iones en la solución del suelo en forma fácilmente asimilable por parte del cultivo, estabiliza y mejora la capacidad de intercambio catiónico del complejo coloidal órgano mineral (húmico-arcilla) del suelo, contribuyendo a un balance catiónico adecuado de los iones de la solución del suelo que se encuentran disponibles para la planta. Como ya se ha discutido en capítulos anteriores, el suelo es un medio extremadamente dinámico y activo y en él se producen los procesos más complejos de intercambio iónicos, los mismos que están influenciados por muchos factores, sean éstos de orden físico, químico o biológico.

Dentro del aspecto físico la estructura y textura del suelo juegan un papel muy importante para producir un mayor o menor movimiento del agua y con él de los nutrientes, dentro de un factor conocido como tortuosidad; la mayor o menor concentración de oxígeno va a depender de la cantidad de agua retenida a una tensión específica por el suelo y la disponibilidad del mismo para los microorganismos, especialmente bacterias y su influencia sobre el desarrollo radicular del cultivo. En el aspecto químico, la acidez y alcalinidad del suelo es muy importante tomar en consideración, así como también la relación o balance entre los diferentes nutrientes; el tipo de arcilla y la cantidad de materia orgánica presente en el medio y la composición mineral del suelo, son aspectos dignos de ser tomados en cuenta. Del conocimiento a fondo de todos estos factores, va a depender la aplicación de una concentración óptima de nutrientes y de la composición química de la mezcla fertilizante a ser usada para un cultivo determinado. En el suelo se presentan procesos de antagonismos y sinergismos entre los iones, este es el caso del potasio que se ve disminuido en su asimilación por parte de las plantas debido a la presencia de sulfatos en altas proporciones; a su vez altas concentraciones de potasio inhiben la asimilación de magnesio; por otra parte una relación alta del calcio más magnesio sobre el potasio, influye en la asimilación de este último, al igual que concentraciones altas de sodio y de amonio. Los fosfatos y nitratos compiten en absorción con los sulfatos y cloruros, de tal forma que es útil eliminar algunos iones indeseables de la solución del suelo y favorecer la presencia de otros.

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Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

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La fertirrigación ayuda en la corrección rápida y eficiente de cualquier deficiencia nutricional que aparece en algún momento del desarrollo del cultivo; mediante la fertirrigación se controlan los desequilibrios nutricionales causados por aplicación continua y prolongada de algunos nutrientes y omisión de otros, causada por incompatibilidad, insolubilidad, escaso suministro, etc., debido a que en una sola formulación balanceada, se pueden introducir en la solución del suelo varios nutrientes, conservando sus características de solubilidad, baja salinidad y máxima seguridad sobre la calidad de la solución que se está aplicando. Para mirar de una forma objetiva los beneficios de la fertirrigación, a continuación se presenta una aplicación del sistema, para el cultivo de tomate, la misma que puede ser adaptada para cualquier otro cultivo comercial conducido al aire libre o bajo condiciones de invernadero.

FERTIRRIGACION EN EL CULTIVO DE TOMATE BAJO INVERNADERO

El tomate es uno de los cultivos hortícolas más extendidos en los diferentes mercados del mundo. La información para fertirrigación se encuentra entre las más completas. La fertirrigación del tomate como de cualquier otro cultivo, parte de la información obtenida de un análisis de suelos, el mismo que provee la información necesaria del estado nutricional del mismo y del aporte de los diferentes elementos que ofrece, a la nutrición del cultivo. Como referencia se indica en el siguiente cuadro los valores del nivel crítico y del nivel satisfactorio del nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio y cinc, usados por Agrobiolab - Clínica Agrícola, para este cultivo en el Ecuador.

INTERPRETACION DEL ANALISIS DE SUELOS PARA TOMATE EN EL ECUADOR

Elemento Nivel Crítico Nivel Suficiencia

N (mineral) 50 – 70 ppm 180 – 200 ppm P (Olsen modif.) 1 – 7 ppm 8 – 14 ppm K (Olsen modif.) 70 – 80 ppm 81 – 150 ppm Ca (Olsen modif.) 30 – 40 ppm 41 – 140 ppm Mg (Olsen modif.) 30 – 40 ppm 41 – 80 ppm Zn (EDTA) 1 – 3 ppm 3.1 - 7 ppm

Fuente: Padilla W, 1979 Con la finalidad de conocer el ritmo de absorción de los micronutrientes a lo largo del período vegetativo del tomate, varios estudios han sido realizados a nivel de varios países, llegándose a concluir que el nitrógeno, el fósforo y el potasio mantienen una tendencia ascendente hasta prácticamente la cosecha,

requiriendo más nitrógeno y fósforo en las primeras fases y más potasio en las fases subsiguientes. Por otra parte, los estudios sobre extracción de nutrientes por el cultivo de tomate, han sido múltiples y han sido recopilados por Domínguez, 1993 y se presentan en el cuadro siguiente:

EXTRACCION DE NUTRIENTES POR EL TOMATE – SEGUN DIVERSOS AUTORES

Autor Producción

T/ha Extracción de Nutrientes

N kg/t P2O5 kg/t K2O kg/t Pérez Melián 120 3,66 4,46 5,80 A. Jacob 40 2,75 0,75 4,00 Besford 80 3,41 0,86 7,53 Serrano 40 2,75 0,63 3,75 Horta 50 5,00 1,60 5,40 Horta 100 3,60 1,20 7,00

Fuente: Domínguez, 1993

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Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

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Como las extracciones varían, dependiendo de las condiciones del cultivo y de las variedades, se pueden utilizar los siguientes rangos como referencia: Nitrógeno 2,5 - 3,6 kg/t de producción Fósforo 0,5 - 0,8 kg/t de producción Potasio 3,5 - 4,0 kg/t de producción Magnesio 0,5 - 0,8 kg/t de producción

De la información anterior, se puede generar una recomendación de fertilización orientativa, para el cultivo de tomate en diferentes tipos de explotación.

RECOMENDACION DE FERTILIZACION PARA TOMATE EN DIFERENTE TIPO DE EXPLOTACION (En kg/ha)

TIPO DE CULTIVO N P205 K20 a. De temporada* 100-120 40-100 50-150 b. Precoz** 250-350 200-250 400-600 c. Invernadero** 400-600 150-200 500-900

Fuentes : Padilla, 1979 ; Domínguez, 1993 Un criterio aproximado de los aportes totales de nutrientes que serán necesarios aplicar, en función del nivel de producción y del grado de fertilidad del suelo, se presenta en el siguiente cuadro:

CANTIDADES TOTALES DE NUTRIENTES (en kg/t de cosecha)

Nivel de Fertilidad

Elemento BAJO MEDIO ALTO Nitrógeno 5,0 3,5 2,75 Fósforo 1,6 1,2 0,80 Potasio 7,0 5,5 4,00

Fuente : Domínguez, 1993 Es decir, si se desea producir 80 t/ha, de tomate y el grado de fertilidad del suelo, en base de un análisis de suelo, es medio en nitrógeno, bajo en fósforo y alto en potasio, se requerirá una fertilización total de 280 kg N/ha, 128 P205/ha, y 320 kg K20/ha. Estas dosis pueden ser divididas para ser aplicadas en aproximadamente un 40% a la siembra y un 60% durante el desarrollo del cultivo por medio de fertirrigación. A la siembra se puede aplicar toda la dosis recomendada, pero para la fertirrigación se deben dividir las aplicaciones según las fases de desarrollo del cultivo, y se deben utilizar fuentes fertilizantes que cumplan con los requerimientos del mismo, en esa fase. En muchos casos no solo se aplican los tres macroelementos principales, sino que las fuentes fertilizantes traen consigo cantidades apreciables de otros elementos como magnesio, calcio, azufre, boro y cinc.

Con la información presentada, se puede realizar el cálculo de las cantidades de fertilizante que deben ser disueltos en el tanque de fertilización, según los datos técnicos del cultivo. Cultivo: Tomate Línea de riego: Cinta de goteo Distribución sobre la línea: 0,30 m Distancia entre líneas: 0,75 m Descarga del gotero: 1,05 1lt./hora Caudal/ha.: 46,67 m3/hr/ha Necesidad nutricional: Período desarrollo N: 4,4kg/ha/aplicación K20: 4,4kg/ha/aplicación Fertilizante: Fórmula desarrollo

25-3-20 + micro Cond.Elec. del agua: 0,55 mmhos/cm Cond.Elec. del suelo: 0,70 mmhos/cm Tolerancia del cultivo: 3,50 mmhos/cm

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Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

158

Incremento máximo de C.E. tolerado por el cultivo en la solución de inyección: 2,25 mmhos/cm * Nota: Los datos de conductividad eléctrica

(CE), son obtenidos en base de un análisis del agua y del suelo en un laboratorio.

Cálculo de la cantidad de fertilizante en base del nitrógeno: 4,4 / 0,25 = 17,6 kg de fertilizante 25-3-20/ha/aplicac. Solución madre: En 100 litros de agua 17,6 kg/100 L 17.600 g/100 L 176 g/ L Con una relación de inyección de 1:100 el incremento de la CE, es de 0,67 mmhos/cm. Por lo tanto 1,25 + 0,67 = 1,92 mmhos/cm, valor que está dentro de la tolerancia del cultivo de tomate. La superficie cultivada es de 1,8 hectáreas. El requerimiento del fertilizante 25-3-20 es:

17,6 kg x 1,8 ha = 31,68 kg Se debe calcular la cantidad mínima para su disolución, si se conoce que la solubilidad del 25-3-20 es de 300 g/L

31,68 x 1.000/300 = 105,6 L de agua

Esto significa que se debe utilizar un tanque de 200 litros para disolver el fertilizante. La concentración de la solución será :

31,68 kg de 25-3-20/100 L de agua 31.680,00 g de 25-3-20/100 L de agua 317,00 g de 25-3-20/L de agua

Esta solución puede ser aplicada con una relación de inyección de 1:100. Si el caudal por ha., es de 46,67 m3/hr/ha, el caudal del sector a regarse será:

46,67 x 1,80 = 84 m3/hr/sector

Como se aplican 200 litros de solución madre con una relación de 1:100, se aplicarán:

200 x 100 = 20.000 L = 20 m3/sector El tiempo necesario será:

20 / 84 = 0,24 hr. = 14,4 minutos

Cuando la recomendación de fertilización se la expresa en ppm. (partes por millón), se sugiere seguir el siguiente procedimiento:

200 ppm/ 0,25% N = 800g/1000 L = 80g/100 L de agua (si la relación de inyección es de 1:1) Si se desea regar una superficie de 1,8 ha, con una lámina de agua equivalente a 20 m3, y si el tanque de 200 lt, se vacía al regar los 20 m3, se obtiene una relación de inyección de:

1:100,20 / 0,2 = 100

Para conocer los kilogramos de 25-3-20 que deben ser disueltos en el tanque de 200 litros de solución madre, se tiene que conocer el factor de dilución que en este caso es de 20 m3 / 100 = 0,2. 80 g x 0,2 = 16 kg 25-3-20 que deben ser disueltos en la solución madre y regarlos en 1,8 hectáreas. Al aplicar 200 ppm, diarios de nitrógeno se están aplicando 16 kg de 25-3-20 por 1,8 hectáreas, que equivalen a 4 kg N/ha/día ó 0,4 g N/m2/día, y si estos se multiplican por los 25 días de la fase de desarrollo del tomate, se tiene que se aplica 10 g N/m2 en esa fase. Al mismo tiempo que se está aplicando la dosis de 4 kg N/ha/día (200 ppm de N), con la fórmula completa 25-3-20, se están aplicando 0,48 kg P205/ha/día (24 ppm) y 3,2 kg K20/ha/día (160 ppm de K20). FERTIRRIGACION PARA EL CULTIVO DE ROSA BAJO INVERNADERO

Para el caso de rosas se ha podido concluir que el nitrógeno, el fósforo y el potasio mantienen una tendencia ascendente hasta prácticamente la cosecha, requiriendo más nitrógeno y fósforo en las primeras fases y más potasio en las fases subsiguientes.

Page 160: Libro Suelos

Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

159

Por otra parte los estudios sobre extracción de nutrientes por el cultivo de rosas, han sido varios y de ellos se ha recopilado lo más importante lo que se presenta en el siguiente cuadro:

NIVELES DE EXTRACCION REFERENCIALES EN EL CULTIVO DE ROSAS

SEGUN VARIOS AUTORES

Elemento g/planta/año N 14,01 P 2,60 K 11,49

Mg 3,50 Ca 14,70

Fuentes : Gurovic, 1991, Padilla W, 1990 Para producir un promedio de 10,2 flores/m2/mes. Agrobiolab, ha elaborado la recomendación de fertilización que se presenta en el cuadro siguiente:

REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES PARA EL CULTIVO DE

ROSAS EN EL ECUADOR

Con contenidos medios de N, altos en P y medios en K (g/m2/ciclo)

Contenido en el Suelo N P2O5 K2O

BAJO 100 25 80

MEDIO 75 15 70

ALTO 60 10 50 Fuente: Agrobiolab, 1991

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Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

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VALORES DE CALIFICACION FOLIAR – “ROSAS”

BAJO SUFICIENTE ALTO

NITROGENO 3,0 g/kg 3,50 4,50

FOSFORO 0,11 g/kg 0,20 0,31 POTASIO 1,60 g/kg 1,81 3,00 CALCIO 0,90 g/kg 1,00 1,50 MAGNESIO 0,20 g/kg 0,25 0,35 CINC 15,00 ppm 21,00 40,00 COBRE 5,00 ppm 7,00 15,00 HIERRO 80,00 ppm 150,00 180,00 MANGANESO 30,00 ppm 71,00 250,00 BORO 25,00 ppm 30,00 60,00 CLORO 16,00 ppm 20,00 22,00 AZUFRE 0,20 ppm 0,24 0,70 N/P 8,00 15,00 17,00 Fe/Mn 0,38 0,60 0,72 Ca/Mg 2,00 3,50 4,28

Mg/K 0,05 0,10 0,20 N/K + Ca + Mg 0,50 1,00 2,00

Fuente: Agrobiolab, 1991

CONTENIDOS MINERALES DE DIVERSAS PARTES DE LA PLANTA DE ROSA

Estructura del Follaje

Parte de la Planta

NITROGENO %

FOSFORO %

POTASIO %

GRANDE

Raíces Tallos Hojas Flores Total planta

1,91 1,16 2,88 1,84 7,79

1,48 0,24 0,26 0,26 2,24

1,95 2,05 2,32 2,17 8,49

MEDIANO

Raíces Tallos Hojas Flores Total planta

2,13 1,28 2,95 1,86 8,26

1,21 0,18 0,23 0,23 1,85

1,73 1,83 1,80 3,06 8,42

PEQUEÑO

Raíces Tallos Hojas Flores Total planta

2,16 1,38 2,99 1,63 8,12

1,39 0,20 0,32 0,27 2,18

1,69 2,33 1,93 2,28 8,23

Fuente: Agrobiolab, 1999

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Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

161

REQUERIMIENTOS NUTIRICIONALES POR HECTAREAS Y POR CICLO (12 SEMANAS)

DEL CULTIVO DE ROSAS EN ECUADOR (2.850 m.s.n.m.) Población 70.000 plantas/ha

Estructura del Follaje

Mat. Seca g/planta

N kg/ha

P2O5 kg/ha

K2O kg/ha

GRANDE 245,9 640 211 828 MEDIANO 206,1 283 155 340 PROMEDIO 174,2 350 195 445

Fuente: Padilla, 1999

NIVELES DE EXTRACCION – REFERENCIALES EN ROSAS

Estructura del Follaje Elemento Símbolo

g/planta/ciclo

GRANDE

Nitrógeno

Fósforo

Potasio

N

P2O5

K2O

9,14

3,0

11,8

MEDIANO

Nitrógeno

Fósforo

Potasio

N

P2O5

K2O

4,0

2,2

4,9

PROMEDIO

Nitrógeno

Fósforo

Potasio

N

P2O5

K2O

5,0

2,8

6,4

Fuente: Padilla, 1999

CONTENIDOS DE Ca, Mg y S (Promedio) EN DIVERSAS PARTES DE LA PLANTA DE ROSA

PARTE DE LA

PLANTA Ca %

Mg %

S %

Raíz 0,46 0,19 0,16 Tallo 0,36 0,16 0,09 Hojas 1,75 0,37 0,26 Flores 0,36 0,22 0,19 Total/Planta 2,93 0,93 0,70

Fuente: Padilla, 1999

Page 163: Libro Suelos

Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

162

REQUERIMIENTOS DE Ca, Mg y S POR HA Y POR CICLO (12 semanas) DEL CULTIVO DE ROSAS Población 70.000 plantas/ha

MAT. SECA g/PLANTA

(PROMEDIOS) Ca

kg/ha Mg

kg/ha S

kg/ha

174,2 116 87 23 Fuente: Padilla, 1999

NIVELES PROMEDIOS DE EXTRACCION REFERENCIALES EN ROSAS

ELEMENTO SIMBOLO G/planta/ciclo

CALCIO Ca 1,66 MAGNESIO Mg 1,24 AZUFRE S 0,33

Fuente: Padilla, 1999

CONTENIDO DE MICROELEMENTOS (Promedio) EN DIVERSAS PARTES DE LA PLANTA DE ROSA

PARTES DE LA

PLANTA Zn

Ppm Cu

Ppm Fe

Ppm Mn

Ppm B

Ppm Raíz 21 20,72 707,2 67,2 27,4 Tallo 22,3 9,88 61,63 31,42 64,68 Hojas 219,3 30,03 196,5 169,2 31,7 Flores 27,2 9,22 86,2 52,3 65,9 Total por planta 289,3 69,85 1051,5 320,12 189,6

Fuente: Agrobiolab, 1999

REQUERIMIENTOS DE MICROELEMENTOS POR HECTAREA Y POR CICLO (12 semanas), DEL CULTIVO DE ROSAS

Población 70.000 plantas/ha

Mat. Seca g/Planta

(Promedios)

Zn

kg/ha

Cu kg/ha

Fe kg/ha

Mn kg/ha

B kg/ha

174,2 1,21 0,26 3,48 1,19 0,64

Fuente: Padilla, 1999

NIVELES PROMEDIOS DE EXTRACCION, REFERENCIALES EN ROSAS

ELEMENTO SIMBOLO g/planta/ciclo Cinc Zn 0,02 Cobre Cu 0,004 Hierro Fe 0,05 Manganeso Mn 0,02 Boro B 0,009

Fuente: Padilla, 1999

Page 164: Libro Suelos

Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

163

Poniendo un ejemplo práctico en base de análisis reales de suelos realizados por Agrobiolab – Clínica Agrícola, se tiene el siguiente razonamiento técnico:

RESULTADO DE ANALISIS DE SUELOS PARA EL CULTIVO DE ROSAS

MO NH4 N03 P Zn Cu Fe Mn B K Ca Mg Na C.E. M# % ppm cmolc/dm3 dS/m

pH

Bl.1 2,2 32 35 46 1,8 8,1 158 6,1 2,1 0,6 6,7 2,4 0,1 0,46 0,46 Textura:

Arcilla Limo Arena CICE H20 1/3 BAR Muestra %

Clase Textura cmolc/dm3 %

Bl.1 14 22 66 Fco. Arenoso 9,8 0,26

RESULTADOS DEL ANALISIS QUIMICO DE AGUA PARA EL CULTIVO DE ROSAS

NH4 B Cl K Ca Mg Na HCO3 C.E. RAS M# ppm meq/L dS/m

pH

BI.1 3,6 0,04 0,17 0,02 3,2 0,6 0,06 1,19 0,73 7,6 0,03 La recomendación del laboratorio, en base a los requerimientos del cultivo y el aporte del suelo, indica que se debe aplicar 167 ppm de nitrógeno, para mantener el balance nutricional adecuado. Como fuente de nitrógeno se ha escogido al nitrato de amonio. Tomando como ejemplo de cálculo al nitrógeno, se tiene que al usar el Nitrato de Amonio se parte de una concentración de 33% de nitrógeno y al requerir 167 ppm se tiene: 167 ppm de N = 0,51 g/L de agua, de N03NH4 Si se va a aplicar con una lámina de riego determinada, se debe conocer la cantidad de agua a ser regada, por ejemplo 4 litros por metro cuadrado por día, en este caso se tendrá que para regar una hectárea de rosas, se requerirán 40 m3 de agua. La relación de inyección es: (1:125), es decir que por cada 125 litro que se rieguen, se requerirá 1 litro de solución madre. Para conocer los kg de N03NH4, que van a ser disueltos en el tanque, se debe multiplicar los gramos por litro por los metros cúbicos de agua a ser aplicada.

Es decir, 0,51 g/L x 40 = 20,4 kg de N03NH4,, como la relación de inyección es de 1:125 se deben preparar 320 litros de solución madre. Si se realizan 5 riegos por 12 semana que dura un ciclo del cultivo, a 2.850 m.s.n.m., se tienen 60 fertirriegos.

20,4 kg/riego x 60 fertirriegos/ciclo = 1.224 kg de NH4NO3/ciclo

20.400g 10.000 m2 X 1 m2 X = 2,04 g/m2/aplicación

Ahora es necesario conocer la conductividad eléctrica del fertilizante usado, en este caso N03NH4, es de 1,99 dS/m., cuando 1 gramo se disuelve en un litro de agua.

0,51 g/L = 1,02 dS/m por aplic. La C.E. del N03NH4 = 1,02 mmhos/cm La C.E. del suelo = 0,46 mmhos/cm La C.E. del agua = 0,73 mmhos/cm La C.E. total = 2,21 dS/m

Page 165: Libro Suelos

Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

164

Si el cultivo de rosas para no presentar ninguna reducción en su producción requiere de una C.E., de 1,7 dS/m., significa que con una fuente fertilizante y el aporte del suelo y el agua, se estaría incrementando la

C.E., a 2,21 mmhos/cm., lo cual podría estar reduciendo la producción en aproximadamente un 10%, según se muestra en el cuadro presentado por Berstein en 1981.

VALORES DE CALIFICACION SUELOS

“ROSAS”

BAJO SUFICIENTE ALTO NITROGENO AMONIACAL 30,0 ppm 60,0 70,00 NITROGENO NITRICO 35,0 ppm 50,0 200,0 MATERIA ORGANICA 2,0 g/kg 3,0 100,0 FOSFORO 15,00 ppm 60,0 150,0 CINC 3,80 ppm 6,60 10,0 COBRE 1,50 ppm 3,79 6,0 HIERRO 15,00 ppm 50,00 150,0 MANGANESO 9,00 ppm 16,00 22,0 BORO 1,00 ppm 2,60 3,50 CLORO 25,60 ppm 50,00 66,0 POTASIO 0,19 Cmolc/dm3 0,70 2,0 CALCIO 5,0 Cmolc/dm3 9,90 15,0 MAGNESIO 1,0 Cmolc/dm3 1,40 4,0 SODIO 0,06 Cmolc/dm3 0,23 0,66 CONDUC ELECTRICA 0,50 dS/m 1,49 2,0 ACIDEZ INTERCAMBIABLE 0,20 Cmolc/dm3 0,00 3,0 AZUFRE 12,0 ppm 30,00 90,0 CICE 9,0 Cmolc/dm3 20,00 300,0 Fe/Mn 3,000 3,00 5,0 Ca/Mg 1,990 1,99 5,0 Mg/K 2,000 2,00 10,0 Ca + Mg + K 6,000 16,0 13,5

Fuente: Agrobiolab, 1990

REDUCCION DEL RENDIMIENTO DEL ROSAL EN FUNCION DE LA SALINIDAD DEL SUELO Y/O AGUA SEGUN BERSTEIN

Reducción del rendimiento % 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

CES 1,7 2,1 2,5 3,0 3,3 3,8 3,9 4,2 4,4 4,7 CEA

dS/m 1,1 1,4 1,7 3,0 2,2 2,4 2,6 3,8 2,9 3,1

Fuente: Berstein, 1981

Por este motivo, se hace necesario recurrir a fuentes fertilizantes alternas, que posean conductividades eléctricas más bajas en su formulación, es decir un índice más bajo de salinidad. Usando una fuente de alta solubilidad 25-3-20 + Microelementos, se tendrían los siguientes cálculos: 167 ppm de N = 0,67 g/L, de fertilizante 25-3-20 + Microelementos.

Si se van a regar 40 m3 en una hectárea, es decir, 4 L/m2/riego. 0,67 g/L x 40 m3 = 26,8 kg de la fuente soluble 25-3-20 + Micro, que deben ser disueltos en 320 litros de agua, al tener una relación de inyección de 1:125.

Page 166: Libro Suelos

Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

165

Si se tienen 5 riegos/semana x 12 semanas = 60 fertirriegos/ciclo.

26,8 kg x 60 fertirriego/ciclo = 1.608 kg/ciclo

26.800 g 10.000 m2 X 1 m2

X = 2,68 g/m2/aplicación

La C.E., del fertilizante 25-3-20 + micro es de 0,63 dS/m., en 1 g/L 0,67 g/L = 0,42 dS/m

La C.E. del fertilizante = 0,42 dS/m La C.E. del suelo = 0,46 dS/m La C.E. del agua = 0,13 dS/m C.E. total = 1,01 dS/m Lo que significa que con esta fuente fertilizante se tendría una C.E., más baja que la requerida por el cultivo de rosas. En base de estos cálculos, se ha preparado la siguiente tabla guía, para determinar los kg/ha o g/L, que deben ser disueltos de acuerdo a los ppm recomendados por el laboratorio, dependiendo de la relación de inyección utilizada, basada en la lámina de agua previamente establecida para el cultivo.

kg/m3 ó g/L DEL FERTILIZANTE 25-3-20 PARA SER DISUELTOS A 20ºC, DE ACUERDO A LOS

ppm DEL ELEMENTO NITROGENO REQUERIDOS Y A LA LAMINA DE AGUA A SER APLICADA

Ppm N 50 100 120 150 200 220 250 C.E. dS/m 0,03 0,06 0,08 0,09 0,13 0,14 0,16

Agua L/m2/día Relac. Inyec. g/L ó kg/m3 2,5 1:25 5,0 10,0 12,0 15,0 20,0 22,0 25,0 5,0 1:50 10,0 20,0 24,0 30,0 40,0 44,0 50,0 7,0 1:70 14,0 28,0 34,0 42,0 56,0 62,0 70,0 10,0 1:100 20,0 40,0 48,0 60,0 80,0 88,0 100,0 15,0 1:150 30,0 60,0 72,0 90,0 120,0 132,0 150,0

Fuente: Padilla, 1999 Al aplicar los 167 ppm de nitrógeno con el fertilizante 25-3-20 + Micro, se están aplicando los siguientes elementos complementarios, según los recomendado por el laboratorio.

Elemento P2O5 K2O B Mo Cu Mn Zn Fe ppm 20 128 0,15 0,07 0,08 0,16 0,16 0,32

CALCULO DE FERTILIZACION SOLIDA

Si la fertilización se va a realizar en forma sólida, se calcula de la siguiente manera: Se desea determinar la dosis de Nitrógeno en g/planta/semana que se debe aplicar en una plantación de rosas con un rendimiento de 10,2 tallos florales/m2/mes con una población de 70.000 plantas por hectárea. Se debe contar con la siguiente información: Densidad aparente del suelo (da): 1,1 g/cc Contenido de agua a 1/3 de Bar: 0,26 Textura: Franco arenoso C.I.C.E. : 9,8 meq/100g Nivel de N03 en el suelo: 35 ppm

Demanda de Nitrógeno: 350 kg/ha/ciclo C.E. del suelo: 0,46 dS/m C.E. del Fertilizante: 1,06 dS/m C.E. del agua de riego: 0,73 dS/m Se debe proceder a calcular el suministro de nitrógeno del suelo, expresado en kg/ha, a partir del análisis de laboratorio.

S = 2 x (ppm x da) S = 2 x (35 x 1,1) = 77 kg/ha

Page 167: Libro Suelos

Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

166

Se calcula la dosis de Nitrógeno a ser aplicada en kg/ha Dosis de N = (D - S) / 0,5 D = Dosis de Nitrógeno requerida en kg/ha S = Suministro de N del suelo, en kg/ha 0,5 = Eficiencia del uso de fertilizantes sólidos. Dosis de N = (350 - 77) / 0,5 = 546 kg de N/ha/ciclo 2.600 kg/12 semana = 217 kg/ha/semana de sulfato de amonio 217.000 g/70.000 plantas = 3,1 g/planta/semana

Si se va a aplicar sulfato de amonio como fuente de Nitrógeno, se tiene: 546 kg N / 0,21 = 2.600 kg de sulfato de amonio Si la fertilización se la hace semanalmente y se programa fertilizar 12 semanas por ciclo, la dosis semanal a ser aplicada sería: 2.600 kg/12 semanas = 217kg/semana 217.000 g x semana/70.000 plantas = 3,1 g/planta/semana

PROGRAMA DE FERTILIZACION DEL CULTIVO “ROSAS” EN EL ECUADOR

a. Aplicación en Forma Sólida, considerando un requerimiento promedio del cultivo de rosas de

350 kg N/ha/ciclo, 195 kg, de P2O5/ha/ciclo y de 445 K2O/ha/ciclo, para producir 10,2 flores/m2/mes, aproximadamente.

Fuentes a ser usadas: NO3NH4 para N (33% N) Fosfatomonoamónico para P (62% P2O5) Nitrato de potasio para K (44% K2O)

Se deben calcular los otros elementos según las fuentes y las dosis recomendadas por el laboratorio. Por lo tanto para cumplir solamente los requerimientos de N, P2O5 y K2O, se deben usar 2,83 g, de la mezcla fertilizante por planta por semana. Debido a que la eficiencia de la aplicación sólida es de apenas el 60%, se tiene que considerar el factor de eficiencia de la aplicación de fertilizantes que ene este caso, sería de 0,6. 2,83g / 0,6 = 4,72g/planta/semana de la mezcla fertilizante preparada.

b. Aplicación en Forma Líquida, cuando se aplican los fertilizantes a través del fertirriego y se usan fórmulas balanceadas de macro y micro elementos como la que se va a usar en este ejemplo, una fórmula 25 – 3 – 20 + microelementos con una solubilidad del 100%, se tiene:

Usando una lámina de agua de 4L/m2/riego

• 350 kgN / 12 semanas del ciclo = 29,17 kg N/ha/semana 29,17 kg / 0,33 = 88,39 kg N03 NH4/semana 88.390 g / 70.000 plantas en ha. = 1,26 g N03NH4/planta/semana

• 445 kg K2O / 12 semanas del ciclo = 37,08 kg K2O / semana

37,08 / 0,44 = 84,27 kg KN03/semana 84.270 g / 70.000 plantas en la ha. = 1,20 g de KN03/planta/semana

• 195 kg P2O5 / 12 semanas del ciclo = 16,25 kg P2O5 / semana

16,25 / 0,62 = 26,21 kg 12-62-0/semana 26.210 g / 70.000 plantas = 0,37 g de MAP/planta/semana

Page 168: Libro Suelos

Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

Si se realiza un análisis de verificación se

24 x 5 riegos semanales

= 120 kg 25-3-20/semana = 120 x 1.000 = 120.000 g/70.000 plantas = 1,70 g/planta/semana de 25-3-20

Esto está calculado en la base de: 4,0 L/m2/riego, que es equivalente a 600 L/cama de 30 m2 por semana, con cinco riegos semanales. En caso de incrementar la cantidad de agua se debe reducir las ppm., para llegar a cumplir los 24 kg/ha/riego de 25-3-20 y hacer lo contrario en el caso de reducir la cantidad de agua, así: Si la lámina de agua es de 5 L/m2/riego se tiene: St

tiene: 24 kg/ha/riego de 25-3-20 + Micro 22 x 0,25 = 6 kg N/ha/riego 6 x 5 riegos = 30 kg N/ha/semana 30 x 12 semanas = 360 kg N/ha/ciclo

Este valor es muy similar al de 350 kg N/ha/ciclo, que es el requerimiento del cultivo de rosas, para producir 10,2 flores/m2/mes. Es necesario recordar que: La fertilización en forma sólida alcanza una eficiencia de apenas un 45 a 60%. La fertilización en forma líquida por goteo tiene una eficiencia de más del 90%, cuando se usan fuentes fertilizantes del 100% de solubilidad. Es decir que para cumplir en forma total el requerimiento del cultivo con la fertigación por goteo se debería añadir un 10% a la cantidad

150 ppmN x 4 mm 25

Kg 25-3-20 = = 24 Kg/ha150 ppmN x 4 mm 25

Kg 25-3-20 = = 24 Kg/ha

120 ppmN x 5 L/m2120 ppmN x 5 L/m2

i la lámina de agua es de 3 L/m2/riego se iene:

anotada de 24 kg de 25-3-20/ha/riego, lo que significa aproximadamente un saco de 25 kg de la fórmula 25-3-20 + Microelementos. Es necesario indicar que la dosis de 120 ppm anotadas, son consideradas como una dosis de mantenimiento, si los valores del análisis son medios o bajos, se debe seguir las recomendaciones del laboratorio. Para este

25Kg 25-3-20 = = 24 Kg/ha

25Kg 25-3-20 = = 24 Kg/ha

200 ppmN x 3 L/m2200 ppmN x 3 L/m2

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= 2,40 g / m2 / riego

caso para los valores medios, se sugieren 150 ppm de nitrógeno/riego y para los valores bajos, se sugieren 200 ppm de nitrógeno/riego, siempre tomando en cuenta los valores de conductividad eléctrica.

25Kg 25-3-20 = = 24 Kg/ha

25Kg 25-3-20 = = 24 Kg/ha

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Manejo de la Fertirrigación bajo Condiciones de Invernadero

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CALCULO DEL COSTO DE FERTILIZACION DE ROSA BAJO INVERNADERO CON FUENTES DE ALTA SOLUBILIDAD

1,35 tallos florales/ha/mes = Conversión promedia 1,35 x 70.000 plantas = 94.500 tallos/ha/mes 94.500 x 12 meses = 1’134.000 tallos/ha/año 42 semanas x 5 días de fertigación = 210 días de fertirrigación 1 kg, de Fertilizante soluble = 1 US$ (precio promedio) 1 US$ x 25,00 kg/riego = 25,00 US$/aplicación 25 x 210 días = 5.250,0 US$/ha/año 5250 / 1’134.000 tallos/año = 0,004 US$/flor Costo promedio para producir un botón floral = US$ 0,18 Costo promedio de fertilización para producir un botón floral = US$ 0,004 Relación porcentual entre el Costo de Fertilización y el Costo Total =

En conclusión, el uso de una fuente fertilizante que sea 100% soluble, de baja conductividad eléctrica y que regule el pH en la aplicación, es muy recomendada para usar en los programas de fertirrigación para asegurar buenos rendimientos, incrementar la vida útil del sistema de riego, de las plantas y del suelo.

Si usted desea conocer sobre formularios para Toma de Datos y Programas de Cálculos de Propiedades Físicas del Suelo y de Fertirrigación para varios Cultivos basados en Extracción de Nutrientes de cada uno de ellos, dirigirse al Indice y buscar Programas de Cálculo.

= 2,22%0,004 x 100

0,18= 2,22%

0,004 x 100

0,18

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Interpretación de los Análisis de Suelos y Foliar para generar un Programa de Fertilización

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INTERPRETACION DE ANALISIS DE SUELOS Y FOLIAR PARA GENERAR UN PROGRAMA DE FERTILIZACION

Por mucho tiempo se ha venido discutiendo sobre cuál es la mejor forma de diagnosticar el estado nutricional de los cultivos, si en base de un análisis suelo o de un diagnóstico foliar La respuesta a esta interrogante se basa fundamentalmente en que si los fertilizantes van a ser aplicados al suelo, que es un componente extremadamente activo y dinámico, se requiere en forma lógica de un análisis de la matriz o componente órgano mineral, para saber cuáles son los contenidos de macro y microelementos y de los elementos secundarios, que la planta los requiere en forma constante para su normal nutrición. Es necesario recordar que los cultivos, no miran los elementos por sus cantidades sino más bien por su balanceamiento. Es decir, la planta requiere una fertilización completa y bien balanceada, al igual que el resto de seres vivos. Por otra parte, el análisis foliar es una herramienta muy valiosa para saber si la planta está asimilando en forma correcta los nutrientes que como fertilizantes son aplicados al suelo. Es importante hacer notar que la producción de hojas, flores y fruta a través del año es un proceso regular en la mayoría de los cultivos, y por lo tanto con un buen entrenamiento y experiencia es fácil colectar tejido foliar de una consistente edad fisiológica. Lo que si es verdad es que el conseguir muestras de suelo que sean representativas de la totalidad del terreno, requiere de mayor cuidado y conocimiento, ya que los factores que interviene en el grado de variabilidad son muchos, en comparación con las muestras foliares. Es por esto que siempre se pide que las muestras tanto de suelo como foliar sean recolectadas por personal bien entrenado y con experiencia suficiente como para saber tomar decisiones en un momento determinado. Recordemos siempre el axioma que dice que

“El análisis nunca puede ser mejor que la muestra”.

La combinación de los dos diagnósticos crea un mayor grado de certeza para saber si la nutrición suministrada al cultivo está acorde a sus necesidades. Durante estos últimos cinco años se ha venido fomentando el uso de los succionadores, con la finalidad de extraer la solución del suelo, en cualquier período de crecimiento o época del año, para diagnosticar el grado de concentración de los nutrientes en el agua del suelo la que es absorbida por la planta, siempre que exista una adecuada presión osmótica. Los análisis preliminares pueden ser realizados en la misma finca, valiéndose de aparatos no muy costosos, como un peachímetro y de un conductímetro de bolsillo y de una caja de cintas para medir la concentración de nitritos y nitratos. Los resultados con un buen grado de interpretación, son muy valiosos para ayudar a cambiar o ajustar, si es necesario, el programa de fertilización, previamente establecido. Debido a que para la realización de los análisis se hace uso del servicio de un buen laboratorio, no debe existir preocupación sobre la exactitud química de las muestras bien preparadas. El problema radica fundamentalmente en la interpretación de los datos. Valores óptimos o valores críticos para nutrientes individuales pueden variar sobre un rango considerable, dependiendo de los factores tales como: El tipo de suelo, región geográfica, régimen de humedad y luminosidad, edad de las plantas, balance con otros nutrientes, tipo de material de siembra , espaciamiento y competencia entre plantas, etc. En esta ocasión se desea dar a conocer, con algún grado de detalle, la interpretación de los resultados de los análisis de suelos y foliares, que usted amigo empresario, técnico o agricultor recibe en sus manos cada vez que envía a AGROBIOLAB, una muestra de suelo o de hojas, para hacer un análisis químico.

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Interpretación de los Análisis de Suelos y Foliar para generar un Programa de Fertilización

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Si hacemos una comparación, con lo que nos acontece frecuentemente, cuando al encontrarnos quebrantados en nuestra salud, decidimos por recomendación médica, realizar algunos análisis de nuestro organismo, ya sea mediante un análisis de sangre o de orina, o por medio de una ecosonografía o de una endoscopía. ¿Qué acontece cuando del laboratorio recibimos los resultados de estos análisis? Se nos hace difícil interpretarlos. ¿Verdad? De igual manera sucede cuando usted amigo agricultor, recibe los reportes de análisis emitido por cualquier laboratorio. Por este motivo es necesario que un técnico, al igual que un médico, le ayude en la interpretación y en la toma de la mejor decisión de fertilización que debe dar a su plantación. En este artículo, se pretende brindarle a usted una ayuda, en base de la significación de cada una de las determinaciones que constan en el reporte, ya sea de suelos como del foliar, y espero llegar a cumplir este objetivo de la mejor manera. En el reporte de análisis, para brindarle una mejor orientación de lo que está ocurriendo en el suelo o en su planta, se tiene la presencia de óvalos, que encierran a los valores que se encuentran en deficiencia o bajos y por otro lado los que se encuentran en exceso o en desbalance.

Cuando usted encuentre su reporte libre de óvalos, quiere decir que usted está haciendo un buen manejo de la fertilización y que su cultivo está respondiendo bien a la nutrición que se le está administrando. Es necesario destacar el orden en el que han sido presentados los parámetros en el documento, esto es de mucha importancia ya que ayuda a obtener una mejor interpretación, y es así como Agrobiolab ubica al pH como el primer parámetro a ser interpretado en el reporte. El pH es un índice que indica el grado de acidez o alcalinidad en un extracto acuoso del suelo. Es decir, es un indicativo de las condiciones generales de fertilidad del suelo. El pH es para el suelo como la fiebre para el cuerpo humano, es decir la fiebre indica la existencia de una enfermedad o dolencia más ella en sí no es una enfermedad. El pH conocido como potencial hidrógeno, indica el grado de acidez activa que tiene el suelo, es decir la concentración de los iones hidrógeno presentes en la solución del suelo. Las plantas en solución nutritiva, hidroponía, toleran valores de pH que varían de 3,0 a 9,0 sin perjuicio en su desenvolvimiento, si los nutrientes en solución son mantenidos disponibles mediante artificios químicos. Pero en el suelo, pH‘s menores a 5,5 o arriba de 7,5 ya restringen bastante el crecimiento, debido a que estos valores indican la existencia de varias condiciones desfavorables en las plantas, tales como deficiencias de Ca y Mg, altos contenidos de aluminio, alta fijación de fósforo a pH bajo y deficiencia de microelementos o un exceso de sales a pH alto.

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Interpretación de los Análisis de Suelos y Foliar para generar un Programa de Fertilización

Cuadro 1. Reporte de Análisis de Suelos y Foliar - Cultivo Rosas

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Interpretación de los Análisis de Suelos y Foliar para generar un Programa de Fertilización

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Cuadro 2. Reporte de Análisis de Suelos y Foliar - Cultivo Palma Africana

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Interpretación de los Análisis de Suelos y Foliar para generar un Programa de Fertilización

Cuadro 3. Reporte de Análisis de Suelos y Foliar - Cultivo Banano

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Interpretación de los Análisis de Suelos y Foliar para generar un Programa de Fertilización

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Si se considera el ejemplo del cuadro 1, de un análisis realizado en una plantación de rosas, que recibe asistencia técnica del Grupo Clínica Agrícola, de la cual se cuenta con resultados del análisis de suelos y foliar del mismo bloque o invernadero, se puede observar, que para empezar, el número de óvalos presentes, tanto en el reporte de suelos como foliar es mínimo, lo que significa que el manejo de la fertilización se ha optimizado. Con respecto al pH, se puede apreciar que el valor de 6,1, el mismo que ha sido considerado como ligeramente ácido, provoca una asimilación, adecuada por parte de la planta, de los iones que están presentes en el suelo en una forma muy balanceada. Por otra parte en los Cuadros 2 y 3, se puede tener el caso de un pH 5 en un suelo con palma africana y de 5,5 en uno de banano, respectivamente, los mismos que ha sido considerados como ácidos, el cual puede provocar una serie de anomalías en las plantas, siendo más preocupante en el caso de la palma, ya que a pesar de que en el suelo se cuenta con cantidades altas o hasta en exceso de algunos elementos, tal es el caso de la deficiencia de calcio y magnesio para la palma y de calcio para el banano, valores encontrados a nivel foliar, a pesar de que en el suelo se cuenta con contenidos de altos y hasta de exceso de estos dos cationes. Si se observa la penúltima casilla de la primera fila de los tres reportes de suelos, en el primero, que corresponde al cultivo de rosas, se aprecia que la casilla está vacía debido a que a pH mayor de 5,5 la presencia de Al+H no existe o es mínima. En cambio, en el reporte de palma y de banano, la casilla está marcada como Al+H, su valor está marcado como alto y medio, respectivamente, es decir el suelo presenta problemas por la presencia de la acidez de intercambio causada por el elemento aluminio, el cual es considerado como tóxico para cualquier planta, evitando el buen desarrollo radicular, e intensificando el grado de acidez en la solución del suelo, perjudicando la asimilación de los cationes o bases, como es el caso del calcio, del magnesio y del potasio, o de aniones como el fósforo que debido a que se ha fijado en el suelo, su disponibilidad se reduce notoriamente.

Es necesario hacer notar que el pH y la acidez intercambiable, pueden ser solamente determinados en una muestra de suelo, más no en una foliar, por lo tanto para decidir la aplicación de cal como enmienda del suelo, se hace necesario realizar obligadamente un análisis del suelo. Estas observaciones son muy oportunas debido a que muchos productores y técnicos se preocupan sin motivo por los valores de pH estando otros índices de fertilidad con valores óptimos o ideales. En algunos casos, por ejemplo, un pre-tratamiento inadecuado del terreno puede inducir a la reducción o incremento de las lecturas de pH, lo que no significa que el suelo esté con exceso de acidez o alcalinidad, pudiéndose percibir que esto ocurre o no si los demás parámetros del análisis están adecuados, o mediante el análisis foliar o del extracto celular de pecíolos, que se realiza ya como una forma rutinaria en rosas y banano. El segundo parámetro determinado por Agrobiolab, corresponde a la Conductividad Eléctrica (C.E.), la misma que indica el grado de contenido de sales solubles en el suelo, sean estas de carácter natural o artificial por la aplicación de sales fertilizantes. Las sales son comúnmente mezclas de cloruros, sulfatos, bicarbonatos, nitratos y boratos de sodio, magnesio, calcio y potasio. Cualquiera sea el caso el contenido alto de sales, individuales o combinación de las mismas en el suelo, causan un retraso en el crecimiento de las plantas, daños en los tejidos y decrecimiento en rendimiento. El grado o índice de salinidad del suelo se lo mide a través de la conductividad eléctrica, la que se basa en el principio de que cuanto mayor es la concentración de sales en la solución del suelo, mayor es la corriente eléctrica que puede ser trasmitida a través de ella. El agua pura es muy mala conductora de la electricidad, mientras que el agua que contiene sales en solución puede conducir corriente en forma proporcional a la cantidad de sales disueltas. Por lo tanto un suelo con alta C.E. no permite una buena absorción de agua ni de nutrientes por parte de la planta ya que el esfuerzo que ella tiene que hacer para tomarlos es cada vez más grande, llegando al extremo que el proceso osmótico se invierte y es el suelo el que toma el agua de la planta y no a lo contrario.

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Interpretación de los Análisis de Suelos y Foliar para generar un Programa de Fertilización

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Es por esta razón que cuando se fertiliza no se debe poner cantidades altas de fertilizantes en un solo sitio, ya que la conductividad eléctrica se eleva en esos lugares y causa la quema de raíces y la insuficiencia en la toma de agua. Los valores de CE encontrados para rosa son medios, para palma son bajos y para banano son en exceso, teniéndose en este último caso que el elemento que está causando este exceso es el ión NO3 que también presenta valores de exceso, lo cual no es adecuado para ningún cultivo, en este caso se debe esperar que la planta asimile este nitrato mediante una buena dotación de agua, antes de volver a fertilizar. El tercer parámetro, corresponde al contenido de materia orgánica, el cual es un buen indicativo del contenido de nitrógeno en el suelo, de su actividad biológica y física a la vez que es un buen indicador de la capacidad de intercambio catiónico, es decir, de la capacidad de retener los nutrientes de carga positiva, conocidos como cationes, a saber potasio, calcio y magnesio. Cuando el contenido de materia orgánica es medio o alto, se puede pensar en una mejor retención del agua en el suelo, debido a su mejor estructuración. La materia orgánica por su acción quelatante es una buena fuente de microelementos, lo que garantiza un mejor grado de fertilidad del suelo, este efecto se puede apreciar en los reporte de análisis de suelos de palma y de banano, en los que sin haber añadido microelementos, sus contenidos son altos y hasta en exceso. La materia orgánica es un excelente amortiguador o buffer en el suelo, evitando así los cambios bruscos del pH del mismo. Al tener el suelo un buen contenido de materia orgánica, garantiza que los fertilizantes que se añaden al mismo, no se perderán fácilmente por efectos de lixiviación o lavado, por un fuerte riego o durante la temporada lluviosa. El cuarto parámetro expresado, corresponde al contenido del nitrógeno en forma amoniacal o como catión, NH4

+, que es la forma más estable de nitrógeno en el suelo. El ión NH4

+ es retenido por los suelos en forma intercambiable de la misma forma que los cationes metálicos.

Este ión NH4+ experimenta un equilibrio de

fijación en las arcillas de tipo 2:1, muy similar a lo que acontece con el potasio. El ión amonio que queda fijado de esta forma experimenta solo un intercambio lento y posee manifiesta resistencia a nitrificarse. De esto se deduce que la determinación de nitrógeno en la forma de NH4

+, debe hacerse en suelos que contengan un porcentaje adecuado de coloides sean estos orgánicos o inorgánicos, y no en suelos con altos contenidos de arena o materiales inertes. Es necesario indicar que las plantas absorben muy poco nitrógeno en forma amoniacal ya que su acumulación es tóxica para la misma, por eso es que el NH4

+ es incorporado a compuestos orgánicos, en forma casi inmediata a nivel radicular. El NH4

+ en cantidades altas en el suelo compite con los otros cationes, de manera especial con el calcio, lo cual puede provocar una deficiencia de este elemento a nivel de la planta. Es conocido que el NH4

+ por ser un catión, descoloca a los cationes K, Ca y Mg y torna muy precario el metabolismo vegetal. En todo caso el conocimiento del contenido de NH4

+ en el suelo, es considerado como un buen dato referencial para dar una sugerencia de fertilización, cuando se toman en consideración otros parámetros del análisis. Una acumulación de NH4

+ en el suelo se debe a un bajo pH, el que limita la acción del grupo de bacterias que intervienen en el proceso de nitrificación o a un exceso de agua que limita la presencia de oxigeno en el suelo el cual es necesario para la respiración de las bacterias que son de tipo aeróbico. Los valores presentados en los tres reportes, indican que para el cultivo de rosas el valor de NH4 es alto, para la palma es bajo y para el banano es medio. Esto tiene una explicación bastante lógica y es la de que en el caso de rosas la fertilización es diaria, para la palma es dos veces en el año y para el banano es mensual, de allí que su grado de acumulación en los tres suelos sea diferente. El quinto parámetro analizado corresponde al nitrógeno en forma nítrica (NO3

-), el mismo que se lo determina únicamente en suelos dedicados a cultivos intensivos (flores, hortalizas, etc.) o suelos de zonas secas cuando el cultivo es a campo abierto.

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Interpretación de los Análisis de Suelos y Foliar para generar un Programa de Fertilización

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Casos muy esporádicos se presentan, como el de este ejemplo en banano, que al obtenerse una alta conductividad eléctrica, se hacía necesario determinar cuál era su procedencia, ya que un alto contenido de nitratos es un indicativo de una alta conductividad eléctrica, lo que trae como consecuencia un proceso de salinización del suelo, con perjuicio para los cultivos, por lo anotado anteriormente, al hablar de la conductividad eléctrica. Es bien conocido que las plantas absorben mejor el nitrógeno en forma nítrica que amoniacal, pero un exceso del NO3

- produce un desbalance con los otros aniones, causando un decrecimiento en su asimilación. El sexto parámetro analizado, es el fósforo, elemento que por su poca movilidad, merece un tratamiento muy especial. Una deficiencia de fósforo trae consigo un crecimiento lento y débil de las plantas con la consiguiente falta de fecundación, lo que se refleja en una baja de producción. Una baja asimilación de fósforo por parte de la planta, puede deberse a un proceso de fijación de este elemento en el suelo, debido al bajo pH, para que el fósforo permanezca disponible el pH debe estar sobre 5,5 y no en condiciones de reducción, es decir no en suelos saturados de agua. De igual manera en presencia de contenidos altos de NH4

+, parte del fertilizante fosfórico puede volverse inaprovechable. Contenidos adecuados de fósforo provocan una absorción mayor de boro y cinc y una disminución de la absorción de manganeso, hierro y cobre. En suelos deficientes en fósforo, generalmente, no se presenta una respuesta a la aplicación de nitrógeno y potasio, a memos que la deficiencia de fósforo sea corregida. Es por esta razón que al realizar una fertilización, no se debe dejar de aplicar fósforo conjuntamente con los otros nutrientes, para así mantener un balance y restituir continuamente el fósforo exportado por el cultivo. Valores altos de fósforo en el suelo garantizan una buena asimilación por parte de la planta, caso de la rosa, valores medios y bajos producen deficiencias de este elemento a nivel foliar, caso palma y banano, en este ejemplo.

Los siguientes parámetros a ser presentados en el reporte de Agrobiolab, corresponden a los cationes o iones de carga positiva, los mismos que están expresados en meq/100 g o ml de suelo, para mantener concordancia con la capacidad de intercambio catiónico (CIC), que corresponde al número de cargas negativas que tiene la matriz del suelo y por lo tanto indica la capacidad que presenta éste para retener las sales fertilizantes. Cuando se interpreta a los cationes, se debe hacer en conjunto y no en forma independiente ya que entre ellos existen antagonismos y sinergismos los cuales están de acuerdo con la relación numérica que hay entre ellos, de allí que es muy importante dar una mirada a los últimos parámetros, los que corresponden a las relaciones Ca/Mg, Mg/K y Ca+Mg/K. Es importante apreciar que por cantidad presente en el suelo, los cationes mantiene el siguiente orden: el calcio mayor que el magnesio, que el potasio y que el sodio. Pero no siempre el orden por cantidades mantiene el orden de importancia para la nutrición de la planta, de allí que en importancia el potasio es primero, seguido por el magnesio, el calcio y el sodio. En ausencia del potasio, una adición de magnesio puede tener un efecto negativo en la producción, mientras que en presencia de potasio se puede lograr incrementos significativos. Es por otra parte, bien conocido que el uso continuo de potasio y su acumulación en el suelo, causa una falta de asimilación de magnesio, demostrándose los conocidos signos de deficiencia de este elemento en las hojas bajeras de las plantas. Al hacer referencia al calcio, es también conocido que concentraciones altas de este elemento, reduce la asimilación de potasio y amonio causando una reducción en calidad y producción. La cantidad absoluta de calcio cambiable presente, con frecuencia, no es tan importante, para la nutrición de las plantas, como la cantidad presente en relación a las cantidades y tipos de otros cationes retenidos por los coloides, o el grado de saturación de calcio.

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Interpretación de los Análisis de Suelos y Foliar para generar un Programa de Fertilización

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Por ejemplo un suelo que tenga 3,75 meq de Ca cambiable por 100 ml de suelo, pero con una baja capacidad de intercambio catiónico, puede suministrar bien calcio a las plantas que un suelo conteniendo 8 a 10 meq de calcio por 100 ml de suelo pero con una alta capacidad de intercambio catiónico. Por lo tanto el grado de saturación de calcio es de considerable importancia a este respecto, por cuanto la cantidad de este elemento retenido en forma cambiable por un coloide disminuye en proporción a la capacidad total de cambio de este coloide, y la cantidad de calcio absorbido por las plantas disminuye. Al observar la relación Ca+Mg/K, si esta se encuentra en exceso, como es el caso de los reportes de palma y de banano, el potasio será el elemento que no podrá ser absorbido por parte de la planta al ritmo necesario, con las debidas consecuencias, de tal manera que una fertilización potásica se hace inminente para poder corregir esta anomalía y poder proporcionar el balance necesario con los otros dos cationes. Por esto es que cuando miramos a la casilla correspondiente al CICE, que es la capacidad de intercambio catiónico efectiva, lo más importante no es si su valor es bajo o es alto, la importancia radica en que los cationes potasio, calcio, magnesio y sodio mantengan las relaciones adecuadas entre ellos y al sumar todos esos valores se llegue a suficiencia.

Por último sin ser lo menos importante, se tiene a los microelementos, los cuales no han tenido mayor importancia en la nutrición de las plantas, pero cuando son tomados en cuenta y manejados adecuadamente, cumplen muy bien con la ley del mínimo y proporcionan resultados interesantes en relación al rendimiento. Es indudable que de ellos hay uno, que en la nutrición de un gran número de plantas, es más importante, y se trata del boro, el mismo que está muy relacionado con el pH del suelo. A pH menor a 5 o superior a 7,5, su asimilación se ve drásticamente afectada. Un boro bajo en el suelo y con un pH de 5, como el de la palma, da como resultado un contenido deficiente de boro a nivel foliar, causando un debilitamiento de los tejidos con el consecuente rompimiento de ramas y de hojas. Para el caso del banano, se ha encontrado que una buena dotación de cinc al suelo ayuda mucho en la regulación del consumo de azúcares, lo cual produce energía para una mejor producción de fotosíntesis. El cinc está comprobado que ayuda en la absorción adecuada de agua lo cual facilita la asimilación del resto de nutrientes. Agrobiolab, basado en este tipo de interpretación de los análisis, propone siempre la realización de un fertilización, que más que basada en cantidades de elementos, se fundamenta en el balance entre ellos y la calidad de las fuentes fertilizantes.

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La Fertilización Foliar como Complemento Nutricional en el Cultivo de Flores

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LA FERTILIZACION FOLIAR COMO COMPLEMENTO NUTRICIONAL EN EL CULTIVO DE FLORES

Con el conocimiento de que las plantas pueden nutrirse a través de sus hojas, durante los últimos tiempos se ha puesto mucho énfasis sobre la nutrición foliar, mediante el uso de fuentes fertilizantes de alta solubilidad y de alta pureza, con la finalidad de evitar se produzcan problemas fitotóxicos al momento de sus aplicaciones. El conocimiento de la anatomía de la hoja, es muy importante para un mejor entendimiento de la absorción de nutrientes aplicados foliarmente en los cultivos en general. Al realizar el estudio de una hoja en un corte transversal, es posible observar que la epidermis de ambas caras está recubierta por una cutícula formada por escamas de naturaleza fundamentalmente lipídica, siendo la de la epidermis inferior más delgada que la superior y dando un recubrimiento a la cavidad estomática. Se ha establecido, que la penetración de un soluto no ocurre a través de toda la superficie cuticular, si no que se concentra en áreas puntiformes cuya localización coincide con los extodesmas o sea, hilos protoplasmáticos que penetran la pared celular en contacto con la cutícula. Debido al menor espesor de la cutícula que rodea a la cavidad estomática, la penetración de solutos encuentra una barrera más débil. La presencia de gases que salen al exterior de la hoja presentan cierto problema para la penetración de los solutos, pero esto puede en gran parte, ser contrarrestado con el uso de surfactantes que disminuyen la tensión superficial, forzando la solución en los espacios porosos. El movimiento del soluto, a través de la cutícula, es posible por la presencia de agua y por los diminutos espacios entre las pequeñas placas de cera. La absorción foliar de nutrientes sigue tres pasos importantes después de ser colocados en la superficie de la hoja: 1. Penetran la cutícula y las paredes de las

células epidérmicas por difusión. 2. Son absorbidos en la superficie de

plasmalema.

3. Pasan a través de la membrana

plasmática y entran en el citoplasma. Además del proceso de difusión, que es el movimiento a favor de una gradiente de concentración desde la superficie de la hoja hasta llegar a la epidermis, reacciones de intercambio entre uno o más elementos en solución y otros previamente absorbidos, o excretados, pueden tener lugar. La penetración de cationes a través de la cutícula, que es inversamente proporcional con el radio del ión hidratado, obedece al siguiente orden, de más alta a más baja: K, Na, Mg, Ca. Sin embargo, la cutícula retiene parte de los elementos aplicados a la hoja, por ejemplo: (K, Ca, B, Cu, Mn, Zn) mostrando siempre una selectividad, ó sea, unos son más retenidos que otros. A través de la investigación, se ha llegado a determinar la velocidad de absorción de los diferentes elementos por parte de las hojas, la misma que está supeditada al tipo de hoja con respecto a su cerocidad y grosor de cutícula, las cuales deben recibir substancias complementarias, como surfactantes y adherentes para facilitar el ingreso de los nutrientes. En términos promedios, se tiene que el 50% del nitrógeno puede ser absorbido entre las primeras 6 horas después de su aplicación, el fósforo y el potasio tomarían de 1 a 6 días para ser asimilados en un 50% de la dosis aplicada. El 20% del magnesio puede ser absorbido en una hora, el 8% del hierro en 24 horas y el manganeso y el cinc en un 50% en 1 o dos días. INTERES DE LA FERTILIZACION FOLIAR

Una fertilización foliar puede ser realizada con fines de complementar el suministro de nutrientes aplicados al suelo; esta es una manera más rápida para corregir deficiencias, especialmente de micronutrientes. Puede ser útil para mejorar la calidad de productos agrícolas, como ocurre con la aplicación de potasio en los cultivos florícolas, hortícolas y frutícolas.

Page 180: Libro Suelos

La Fertilización Foliar como Complemento Nutricional en el Cultivo de Flores

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No se puede pensar en reemplazar económicamente las aplicaciones de los macro nutrientes en el suelo por aspersiones foliares, sin embargo, se ha llegado a demostrar que el requerimiento total del nitrógeno, por ejemplo, en cultivos como cítricos, se puede satisfacer mediante aplicaciones foliares, aún cuando la eficiencia no es mayor a la obtenida con fertilizaciones al suelo. Las fertilizaciones foliares, pueden ser realizadas en forma conjunta con otros agroquímicos o con fitohormonas, siempre y cuando sea factible realizarlo, esta práctica da la oportunidad de ahorrar mano de obra, equipo y tiempo, pero hay algunos puntos que deben ser tomados en consideración: Compatibilidad física, química y biológica entre el fertilizante foliar y los otros productos, se puede realizar pruebas rápidas, antes de su aplicación. La época más adecuada para prevenir o controlar la enfermedad o la plaga puede no coincidir con aquella en que hay necesidad de nutriente o su deficiencia es observada. La tecnología para la aplicación foliar de nutrientes tiene que considerar: Tiempo de aplicación, por lo general se debe aplicar en las primeras horas de la mañana o últimas de la tarde. La concentración más efectiva, la dosis por hectárea, el empleo de soluciones diluidas o concentradas, las mismas que deben estar basadas en experimentación previa, en lo posible, con cada cultivo. Dentro de las fórmulas de fertilizantes foliares más comúnmente encontradas en el mercado, están las fuentes puramente minerales, los quelatos y los metalozatos. Entre las fuentes minerales, las más comúnmente usadas para el nitrógeno es la urea y los fertilizantes que contienen nitratos, tal es el caso del nitrato de amonio, nitrato de calcio y nitrato de potasio.

Para el caso de la urea, el cuidado que se debe poner es el contenido de biuret, que si es alto, puede producir quemazón en el cultivo. Lo importante en el uso de estas fuentes fertilizantes es no sobre dosificar en ninguno de los casos. Las fuentes más usadas para los micro nutrientes son los sulfatos y en muy pocos casos los cloruros, las precipitaciones que se producen, tanto a nivel de tanque como a nivel de los sistemas de fertigación, hace que se limite su uso en combinación con otras fuentes fertilizantes. Existen fuentes de fórmulas compuestas solo macro o solo micro o macro y micro, desarrolladas con exclusividad para estos fines, las mismas que por su alta solubilidad y grado de pureza son de alta confiabilidad. Para evitar los efectos de precipitaciones, de incompatibilidades o de combinaciones no deseadas, la tecnología ha puesto en el mercado productos quelatizados, que son compuestos minerales protegidos por una molécula orgánica, la misma que actúa como una jaula, la que guarda al elemento mineral sin permitir que se combine con otros elementos, hasta que sea asimilado por la planta. Por su alta eficiencia las dosis a ser aplicadas en relación a las minerales convencionales, son 4 a 5 veces más bajas. Las substancias orgánicas que han sido usadas como quelatantes, son de origen natural, como los ácidos húmicos o el ácido cítrico, o de origen sintético como el EDTA o DTPA. Ultimamente han aparecido en el mercado fuentes fertilizantes, especialmente de micro elementos, conocidas como los metalozatos, que son una forma de quelatos, pero su molécula protectora está constituida por aminoácidos. Para la decisión de cuál sería la fuente más adecuada para el uso de fuente fertilizante foliar, se debe tomar en cuenta varias situaciones, entre ellas y de manera especial, su costo.

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LOS REGULADORES DE CRECIMIENTO COMO COMPLEMENTO NUTRICIONAL DE LOS CULTIVOS

La terminología sobre las substancias que controlan el crecimiento de las plantas, ha sido muy confusa debido a la similitud con el concepto de las hormonas que actúan en el crecimiento y el desarrollo del hombre y los animales. Las hormonas que regulan el crecimiento y desarrollo del hombre y de los animales son substancias producidas endocrinogénicamente y sintetizadas en un lugar pero su acción se produce en otro lugar dentro del cuerpo. Conceptos tales como vitaminas y otra clase de factores de crecimiento humano o animal, no son considerados como hormonas. En las plantas las substancias referidas como fitohormonas parecen calzar dentro de la definición clásica y se consideran a los fitoreguladores producidos por las propias plantas, generalmente en un punto distinto del que actúan. por otra parte, se denominan fitoreguladores a los compuestos orgánicos, que en pequeñas cantidades inhiben, promueven o modifican algún proceso fisiológico. Las fitohormonas se clasifican en cuatro grandes grupos, de acuerdo con las características de su actividad fisiológicas: auxinas, giberelinas, citoquioninas, abscisinas. Durante los últimos años se han incorporado otras substancias tal es el caso del etileno, grupos fenólicos, florgin e inclusive el 2,4-D que se lo utiliza como un herbicida, pero a estos compuestos se los ha denominado reguladores de crecimiento. AUXINAS

Son substancias que estimulan al alargamiento de las células de los tallos e influyen sobre la floración, fructificación, dominancia apical, tuberización, iniciación de floración, dormancia, determinación de sexo, enraizamiento, cuajamiento de frutos, senescencia y abscisión. Es necesario considerar que debido a que las fitohormonas influencian grandemente el crecimiento a través de un balance de concentraciones, la acción de un sistema hormonal, vitamínico y enzimático es el que influencia estos procesos.

Las primeras auxinas fueron aisladas de la orina humana, que se comprobó era rica en esta substancia, posteriormente se aislaron de materiales vegetales (germen de maíz, malta, etc.), confirmando su carácter de fitohormona. En la actualidad se admite que la estructura característica de las auxinas es la del ácido B-indolacético, que es la más importante y extendida. El ácido B-indolacético de la orina procede del triptófano de las proteínas de los alimentos, y las plantas verdes poseen la capacidad de realizar la misma conversión mediante un sistema enzimático. En las plantas se ha encontrado cantidades muy bajas de auxinas y se encuentran repartidas muy irregularmente, existiendo una mayor concentración en los órganos jóvenes de crecimiento activo y en semillas inmaduras. Su actividad se detecta mediante una extracción y un ensayo biológico; este método de detención es inespecífico, y la concentración de auxinas se expresa en B-indolacético, aunque sean otros los compuestos existentes. Por cromatografía de lámina delgada pueden identificarse algunos compuestos en los casos en que la concentración es mayor. EFECTOS DE LAS AUXINAS EN EL CRECIMIENTO Y DESARROLLO DE LAS PLANTAS

Los efectos observables de las auxinas en el crecimiento y desarrollo, son numerosos y diversos, y puede ser inclusive altamente admirable que una fitohormona pueda causar efectos tan diferentes. Algunos de los efectos de las auxinas involucran interacciones con otras fitohormonas. Los efectos observables de las auxinas son relacionados de una u otra manera con sus efectos a nivel celular. ELONGACION DE ORGANOS

La elongación de tallos y coleoptilos depende de la presencia de considerables concentraciones de auxinas debido a que es el resultado de una elongación celular inducida por esta fitohormona.

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También actúa sobre la elongación de raíces aunque está comprobado que el nivel óptimo de auxinas en este proceso, es más bajo que el encontrado en los tallos. La elongación de raíces se promueve por concentraciones de auxinas tan bajas como 10 a la menos 12 Molar y tan altas como 10 a la menos 7 Molar. El último es el rango en que se promueve la elongación de los tallos, aunque el nivel óptimo de auxinas para la elongación de los tallos es más alta, es necesario considerar que niveles más altos que los indicados pueden provocar inhibición de crecimiento. TROPISMOS

Los tropismos son curvaturas de crecimiento de estructuras de plantas tal es el caso de tallos, raíces, coleoptilos, pecíolos sépalos en respuesta a estímulos ambientales de igual intensidad a los lados de la estructura. La curvatura es el resultado de una elongación diferente de las células en los lados opuestos de un órgano. Los tropismos no incluyen el movimiento de la planta como resultado de una diferencia de turgencia celular. Las auxinas están definitivamente involucradas en fototropismo y geotropismo y pueden estar involucradas en otro tipo de tropismos. DOMINANCIA APICAL

Antes de que las auxinas fueran descubiertas se conocía que la yema apical de un tallo inhibiría el crecimiento de las yemas laterales (dominancia apical) y que la remoción de la yema terminal resultaba en el desarrollo de una o más de las yemas laterales convirtiéndose en nuevas ramas. La dominancia apical generalmente es más débil a medida que la distancia de la yema terminal se agranda, por lo tanto algunas de las yemas laterales más bajas pueden desarrollarse en ramas aún si la yema terminal está presente. Luego de varios estudios se ha llegado a concluir que las auxinas son responsables de la dominancia apical. INHIBICION DE LA CAIDA DE HOJAS, FLORES Y FRUTOS

Numerosas investigaciones han demostrado que la auxinas juegan un rol importante en prevenir la caída de las hojas, flores y frutos. El hecho de que al cortar una hoja separada del pecíolo, éste se desprenda poco tiempo después, es una demostración de ausencia de auxinas, lo que acelera su desprendimiento.

El rol de las auxinas en la prevención de la caída de órganos no es muy simple de entender, e involucra varias y complicadas interacciones. INICIACION DE LA FLORACION

La posibilidad de que las auxinas podrían estar involucradas en la formación de las flores ha sido investigada extensivamente y los resultados se muestran bastante consistentes al indicar que los niveles de auxinas que promueven el desarrollo de los tallos, inhiben la iniciación de la floración. Solamente en piña se ha encontrado que una aplicación de auxinas promueve la floración, y esto es el resultado de la inducción de las síntesis de etileno. A pesar de que se conoce que las auxinas no juegan un papel decisivo en la iniciación de la floración, ellas están involucradas en el crecimiento de partes de la flor una vez que ellas se encuentran bien diferenciadas. DESARROLLO DE FRUTOS

El desarrollo de ovarios en el interior de las frutas, no siempre ocurre sin la polinización y en algunos casos también la fertilización y el desarrollo embrional. Algunos autores han encontrado que en muchas especies de angiospermas, el desarrollo de frutos a partir de flores no polinizadas podía ser incluido por la aplicación de auxinas, a pesar de que los óvulos no se desarrollaron dentro de la semillas. Muchos experimentos soportan el concepto que las auxinas son esenciales para el desarrollo de frutos y que son éstas, en muchos casos, suplidas por el polen y embriones en desarrollo. Desde el descubrimiento de las auxinas, un considerable número de otras fitohormonas han sido identificadas o postuladas. En adición a las auxinas y el etileno, las más intensivamente estudiadas han sido las giberelinas, citoquininas y el ácido abscísico. GIBERELINAS

Una enfermedad que causa un crecimiento errático en arroz, caracterizada por un crecimiento elongado del tallo, llevó al descubrimiento de unas substancias de origen natural, llamadas giberelinas.

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La enfermedad conocida como “Semillas falsas” o “bakanae”, fue descubierta por Eiichi Kurosawa en 1926, quien demostró que el hongo Giberella fujikuroi, llamado en Europa Fusarium heterosporum, produce una necrosis de diversos tejidos y mata a las plantas. Uno de los primeros síntomas es el alargamiento de los tallos y las hojas, de forma que las plantas enfermas sobresalen por encima de las sanas. Yúfera y Carrasco, 1977 En contraste con la predominancia del ácido indolacético como la principal, si no la única auxina natural, numerosos compuestos íntimamente relacionados con la actividad de las giberelinas han sido separados de hongos de plantas superiores. Sobre 30 diferentes giberelinas han sido identificadas y muchas más están siendo encontradas. Debido a que las giberelinas son ácidos, ellos son a menudo referidos como ácido giberélico. La giberelinas neutras son evidentemente ésteres del ácido giberélico y pueden ser rápidamente convertidos en ácidos. Al igual que las otras hormonas, las giberelinas son efectivas a concentraciones muy bajas. Una concentración equivalente a 2 x 10-11 Molar, es efectiva para promover la germinación de semillas. En cantidades tan pequeñas como 0,1 µg por planta se ha encontrado que es suficiente para duplicar la altura de plantas enanas de arveja en tres semanas. Solamente 0,01 µg por planta es suficiente para tener el mismo efecto de crecimiento en plantas enanas de maíz. A lo contrario de las auxinas, las giberelinas no inhiben el crecimiento de tallos, con concentraciones sobre las que promueven éste. Concentraciones demasiado altas como 100 ppm no inhiben más el crecimiento de lo natural, pero tampoco producen la inhibición del crecimiento de tallos, ni produce efectos fitotóxicos. EFECTOS DE LAS GIBERELINAS EN EL CRECIMIENTO Y DESARROLLO DE LAS PLANTAS

Al igual que las auxinas, las giberelinas presentan una variedad de efectos en el crecimiento y desarrollo de las plantas.

La aplicación de las giberelinas pueden producir un desarrollo excesivo de los tallos, la elongación de hojas de gramíneas, el desarrollo partenocárpico de frutos en algunas especies, la iniciación de la floración en algunas especies de días largos o de semillas que requieren más horas de luz. A un inicio de los estudios sobre la giberelinas, se pensó que se trataba de otra clase de auxinas, pero en la actualidad se ha demostrado que se trata de otro tipo de fitohormona ya que muchos de sus efectos son diferentes a los de las auxinas. ELONGACION DE TALLOS

Las giberelinas son muy efectivas en producir la elongación de los tallos cuando son aplicados sobre plantas intactas. Ellas son capaces de hacer crecer a plantas enanas o normales de la misma especie y producir la elongación de los entrenudos de plantas achaparradas en ausencia de adecuada luz y temperatura. Las giberelinas no producen alargamiento de tallos en plantas altas, debido probablemente a que el nivel de giberelina es óptimo. Las giberelinas promueven el crecimiento de los hipocotilos así como también de los tallos, pero aisladamente tienen poco o ningún efecto sobre las raíces. CRECIMIENTO DE HOJAS

El ácido giberélico generalmente promueve la elongación de las hojas de gramíneas, probablemente a través de un efecto sobre su meristema basal intercalado. Aisladamente, las giberelinas tienen poco o ningún efecto en el alargamiento de hojas anchas de dicotilidóneas, y las hojas tratadas con giberelinas generalmente no son más anchas que las no tratadas. Sin embargo, el ácido giberélico, induce el crecimiento de disco de las hojas en la obscuridad, por lo que las giberelinas pueden estar involucradas en la expansión inducida por la luz de las hojas de las cotiledóneas aunque éste no influencie en el tamaño final de las mismas. DESARROLLO DE FRUTOS

La inducción carpinocárpica artificial es uno de los efectos que tienen en común las auxinas y las giberelinas, sin embargo, las giberelinas son ineficientes en algunas especies donde las auxinas sí las son o viceversa.

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Por ejemplo las auxinas son ineficientes en varios miembros de la familia rosae, tal es el caso de los duraznos, manzanas y peras, mientras que el ácido giberélico es bastante efectivo. Los niveles generalmente altos en la fase de desarrollo de los frutos, sugiere que esta fitohormona juega un papel muy importante en esta etapa. INICIO DE LA FLORACION

Las giberelinas son muy efectivas en provocar la producción de flores en muchas plantas, en particular de la familia rosae, que requiere de días largos o invernación para la iniciación floral. También son efectivas en la iniciación floral en plantas de otras especies. En plantas tales como los pepinillos que tienen estambres y pistilos en flores separadas, las giberelinas promueven el desarrollo de flores con estambres donde flores con pistilos se han desarrollado. ROMPIMIENTO DE DORMANCIA

Las semillas de algunas especies presentan dormancia, la cual es rota por bajas temperaturas, y otras especies tienen semillas que permanecen en dormancia hasta que han sido expuestas ligeramente a la luz después de haber sido embebidas en agua. Las giberelinas pueden ser sustitutos de los factores ambientales en el rompimiento de este tipo de dormancia, y parece que los factores ambientales promueven las síntesis de las giberelinas o su activación. CITOQUININAS

El descubrimiento en 1954 de una nueva clase de substancia que promueve el crecimiento vegetativo, conocida como citoquinina resultó del estudio del cultivo de tejidos de tabaco, bajo condiciones de laboratorio en la Universidad de Wisconsin. El ácido indolacético produce substancialmente el alargamiento celular, pero no presenta división celular, al menos que tejidos vasculares fueran puestos en contacto con el medio o éste reciba adiciones de extracto de malta, extracto de levaduras de muchas flores y frutos (sobre todo inmaduros) o DNA esterilizado en un autoclave.

El producto activo primeramente aislado por Miller en 1954, un estudiante de Skoog, se llamó “Kinetina”. Posteriormente se han aislado otros y sintetizado muchos más, y este grupo de substancias se denominan “citoquininas”. Se denomina citoquininas a un grupo de substancias naturales o sintéticas, cuya actividad más característica es estimular la división celular en tejidos vegetales. Los productos puros inducen la citoquinesis a concentraciones del orden de 0,001 ppm. Aunque la propiedad más característica de las citoquininas es estimular la división celular de diversos tejidos vegetales, lo que puede observarse, experimentalmente, en cultivo de tejidos in vitro, tienen otras actividades muy diversas e importantes. EFECTO DE LAS CITOQUININAS EN EL CRECIMIENTO Y DESARROLLO DE LAS PLANTAS

De la misma manera que la auxinas y las giberelinas, las citoquininas tienen una variabilidad de efectos que son observables en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Estos incluyen estimulación o inhibición de crecimiento, iniciación de la brotación, rompimiento de la dormancia y dominancia apical, movilización de metabolitos, retardo en la senescencia y varios efectos bastante limitantes en el desarrollo reproductivo. EFECTOS EN EL CRECIMIENTO

En forma diferente a las giberelinas, las citoquininas son inefectivas en promover la elongación de los tallos de plantas intactas. Sin embargo, ellas pueden causar el engrosamiento de los tallos, hipocotilos y raíces, probablemente como resultado de la promoción del alargamiento de las células laterales, o en otros casos del estímulo de la división celular en el cambium. La aplicación de las citoquininas generalmente inhibe la elongación de la raíz principal, pero al mismo tiempo puede estimular el desarrollo de las raíces laterales. En adición promueve la expansión de las hojas en las dicotiledóneas.

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INICIACION DE CRECIMIENTO DE YEMAS Y RAICES

Una interesante influencia de la relación auxina/citoquinina en la diferenciación de yemas y raíces, fue encontrada en el cultivo de tabaco por Skoog y Miller en 1957. En una relación aproximada de 100:1, solamente las células indiferenciadas se desarrollaron. Con un crecimiento de la relación, ya sea por disminución de las citoquininas o aumento de las auxinas, resultó en la formación de yemas que en algunos casos crecieron en plantas completas de tabaco. Con un incremento de la relación se promueve la iniciación de crecimiento radicular antes que de yemas. Es importante anotar que un buen efecto en el desarrollo radicular se obtiene cuando estas fitohormonas se aplican en sistemas y más no en forma independiente unas de las otras. Yúfera, 1977 ACCION SOBRE LA DOMINANCIA APICAL

Las citoquininas promueven la separación de las yemas laterales de la dominancia apical, sin la decapitación de la yema terminal. Varios autores han propuesto que esta acción de las citoquininas de producir la diferenciación de la unión del xilema de los tejidos vasculares de la yema y el tallo, provocan un incremento en el abastecimiento de agua y solutos que facilitan el desarrollo de las yemas en ramas.

ROMPIMIENTO DE DORMANCIA

Las citoquininas producen el rompimiento de la dormancia, tanto en yemas como de semillas, en numerosas especies. Semillas de plantas que requieren de luz para su germinación, tal es el caso de lechuga y tabaco, pueden germinar bien con la adición de citoquininas, las mismas que pueden causar una sinergis con la luz para una germinación más rápida y completa. Las citoquininas son también efectivas en el rompimiento de otro tipo de dormancia fisiológica de las semillas. DESARROLLO REPRODUCTIVO

A diferencia de las giberelinas, las citoquininas no han presentado efectos muy espectaculares en el desarrollo reproductivo.

Existen muy escasos reportes sobre la inducción de floración por las citoquininas en plantas de día largo o plantas que requieren invernación. Las citoquininas podrían ser esenciales para varios estados de crecimiento reproductivo y desarrollo cuando los niveles naturales se encuentren bajos. Las frutas son ricas en citoquininas y ellas son esenciales para realizar un buen desarrollo, al menos en los períodos de una división celular activa. Las citoquininas son también esenciales en el desarrollo y crecimiento de los embriones. Las citoquininas se han encontrado ser efectivas en convertir las flores con estambres en flores con pistilos, en plantas como la uva y de otras especies. Por lo tanto, su efecto en la expresión sexual es similar a de las auxinas pero diferente al de las giberelinas. MOVILIZACION DE SOLUTOS

El rol en la movilización de solutos de varias clases, incluyendo aminoácidos, auxinas y varios elementos minerales de forma notable el fósforo, es de particular importancia para las citoquininas. Existe en forma natural el movimiento de solutos desde el tejido viejo hasta el tejido joven y regiones de activos crecimiento en la planta, tal es el caso de meristemas apicales, hojas jóvenes, frutos en desarrollo y semillas, lo cual se lo adjudica en un altísimo porcentaje a la acción de las citoquininas. RETRASO EN EL ENVEJECIMIENTO DE TEJIDOS

A medida que las hojas y otros órganos adquieren senescencia, existe un marcado decrecimiento en el contenido de clorofila, proteínas, ácidos nucleicos y otras substancias importantes, probablemente como resultado tanto de hidrólisis como reducción de síntesis. Este efecto está acompañado de una translocación extensiva de aminoácidos, elementos minerales y otras substancias fuera de las hojas. El solo hecho de la separación de las hojas, de varias especies, trae consigo este efecto senil, a pesar de estar adecuadamente abastecidas de agua.

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Richmond y Lang encontraron que la adición de adecuadas dosis de citoquininas, la senescencia de las hojas separadas de la planta, podía retardarse en un período mayor a 20 días, lo que hace posible que la duración de tallos florales pueda extenderse al permanecer dentro de los floreros, con un tratamiento previo de citoquininas. El retraso en el envejecimiento causado por las citoquininas, sin duda involucra su efecto en la movilización de solutos. Leopold y Kawase encontraron que las hojas tratadas con citoquininas, indujeron una senescencia más temprana de las hojas no tratadas. Osborne encontró que las citoquininas incrementaron la relación RNA y proteínas sobre el DNA, en contraste con la declinación de las relaciones durante el envejecimiento. Esto sugiere que las citoquininas mantienen un alto nivel de biosíntesis a través de un efecto sobre la síntesis de RNA y consecuentemente una síntesis enzimática. Las citoquininas reducen los síntomas de estrés producido por una amplia variedad de factores medioambientales adversos, tal es el caso de inhibición de crecimiento por sequía, daños por heladas y virosis, así como los causados por herbicidas y pesticidas en general. El rol de las citoquininas aquí puede ser muy similar al retraso en la senescencia. PRODUCTOS QUE CONTIENEN FITOHORMONAS

Son muchos los productos que se han lanzado al mercado, en los últimos años, que poseen efectos fitohormonales y la acción mercantilista los ha colocado en un sitial de panaceas o aguas milagrosas, sin tomar mucho en consideración su verdadera acción benéfica o perjudicial, si su uso no es el más adecuado. Por lo general los productos existentes en el mercado, poseen una sola acción hormonal, la misma que cumple en forma aislada pero parcial su efecto, o en muchos de los casos su acción no llega a ser perceptible. Basados en el conocimiento de cómo actúan las hormonas en las plantas, dentro de sistemas hormonales, los mismos que deben estar acompañados de acciones vitamínicas y enzimáticas, y de una buena nutrición mineral, se han desarrollado productos en el Ecuador,

que actúan tanto a nivel del suelo (raíces), como a nivel foliar, haciendo uso de substancias naturales que existen en forma abundante en este medio. La empresa Agrobiociencia Cía. Ltda., ha lanzado al mercado desde hace más de siete años, productos como Primavera P.S.1 y Aurora P.S.2 para producir cambios benéficos muy interesantes en muchos cultivos, tanto a nivel de Costa, como de la Sierra y del Oriente ecuatoriano. Son muchos los trabajos realizados a nivel extensivo en cultivos como banano, mango, cítricos, piña, soya, arroz y un grupo grande de hortalizas, tanto de hoja como de bulbo, que se producen en la Costa ecuatoriana. En la Sierra, el cultivo de flores ha absorbido gran parte de la producción de estos productos, con resultados muy satisfactorios, tanto para lograr el incremento de producción, como de la calidad de las flores de exportación a los exigentes mercados tanto de Estados Unidos como de Europa. Otros cultivos tratados con estos productos, son los frutales de todo tipo, hortalizas contando entre ellas especialmente a la papa y al tomate, tanto de mesa como industrial, y una variada mezcla de plantas forrajeras. El éxito alcanzado por estos productos en los cultivos ecuatorianos, ha hecho que se piense que el profesional nacional, es capaz de producir estos y otros productos de acción biológica, haciendo uso de los innumerables recursos naturales, tanto de la fauna como de la flora existentes en este hermoso territorio y se pueda exportar a otros países del mundo.

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ENLACE A FOTOGRAFIAS DE DEFICIENCIAS NUTRICIONALES

! Cap. IX Enlace: Deficiencias Nutricionales – Nitrógeno ! Cap. X Enlace: Deficiencias Nutricionales – Fósforo ! Cap. XI Enlace: Deficiencias Nutricionales – Potasio ! Cap. XII Enlace: Deficiencias Nutricionales – Calcio ! Cap. XIII Enlace: Deficiencias Nutricionales – Magnesio ! Cap. XIV Enlace: Deficiencias Nutricionales – Azufre ! Cap. XVI Enlace: Deficiencias Nutricionales – Hierro

! Enlace a Otras Deficiencias Nutricionales

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ENLACE A PROGRAMAS DE CALCULO

o Enlace: Hojas de Datos o Enlace: Tensiográficos y Evapotranspiración Potencial o Enlace: Cálculos de Propiedades Físicas del Suelo o Enlace: Cálculo de Fertirrigación en Finca

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