Fernando O. Garcia IPNI Cono Sur

(1)

Jornada de Actualización Minga Guazú, Paraguay 11 de Septiembre de 2008

Dinámica de nutrientes

en el sistema suelo

en el sistema suelo –– planta

planta

Fernando O. Garcia IPNI Cono Sur

[email protected]

www.ipni.net/lasc

Nutrientes esenciales para los cultivos

Carbono (C)

Carbono (C) -- Oxígeno (O) Oxígeno (O) -- Hidrógeno (H)Hidrógeno (H)

Macronutrientes Macronutrientes

Nitrógeno (N)

Nitrógeno (N) -- Fósforo (P) Fósforo (P) -- Potasio (K)Potasio (K) Nutrientes Secundarios

Nutrientes Secundarios Calcio (Ca)

Calcio (Ca) -- Magnesio (Mg) Magnesio (Mg) -- Azufre (S)Azufre (S)

Micronutrientes

(2)

• Funciones en

formación de clorofila,

aminoácidos

Nitrógeno

aminoácidos,

proteínas y vitaminas

• Esencial para lograr

(3)

Ciclo del N en ecosistemas agrícolas

N atmosférico (N ) Desnitrificación Volatilización Fijación biológica P i it i 2 Cosecha Nitrificación Fijación Precipitaciones Residuos Fertilizante Nitrato Amonio Absorción Fertilizante Mineralización-Inmovilización Erosión Biomasa microbiana N orgánico Lavado Fijación NH₄ _NO3 Nitrato Amonio Erosión Garcia, 1996

Principales destinos del N de fertilizante en la

región pampeana, expresados en porcentaje

del N aplicado a cultivos de maíz y trigo

Destino Rango Referencias

Melaj et al 2003; Portela et al 2006; Planta 35 al 80%

Melaj et al. 2003; Portela et al. 2006; Rillo y Richmond 2006; Rimski-Korsakov

et al. 2008

Materia orgánica 7 al 29% Sainz Rozas et al. 2004; Portela et al. 2006 ; Rimski-Korsakov et al. 2008; Volatilización 1.1 al 30%

Videla et al., 1996; Garcia et al. 1999; Sainz Rozas et al. 2004;

Rimski-Korsakov et al. 2007a Denitrificación 0.13 al 6.9%

Palma et al. 1997; Picone et al. 1997; Sainz Rosas et al. 2001; Ciampitti et al.

2008

(4)

Fijación biológica de nitrógeno

Adaptado de Lavado et al. (2007)

Región Magnitud Condición Referencia

Pampa Ondulada

60 - 100 kg N ha-1 Soja inoculada bajo

LC Ghelfi et al., 1984 74 kg N ha-1 Soja inoculada, 3200

kg/ha Diciocco et al., 2004 300 - 400 kg N ha-1 _{Alfalfa en secano} _{Racca et al., 2001}

Sudeste de Buenos Aires

100 - 200 kg N ha-1 Soja en secano y bajo

riego González et al., 1997 200 - 300 kg N ha-1 _{Alfalfa en secano} _{Racca et al., 2007}

Sojera Norte

26% al 71% del N acumulado (Media de 50%)

Soja inoculada Collino et al., 2007

Mineralización-Inmovilización de Nitrógeno

N orgánico

Amonificación

NH

₄+

_NO

3 -Nitrificación Inmovilización

1. Métodos químicos y biológicos

2. Estimaciones a partir del contenido de N orgánico

3. Estimaciones a partir del rendimiento de cultivos sin fertilizar

Evaluación de la mineralización

Estimaciones de mineralización anual de N orgánico según textura de suelo

Suelos arcillosos a franco-arcillosos 1.2 - 2.5% Suelos francos a limosos 1.5 - 3.0%

(5)

Regulación de la mineralización de N

(Rice y Havlin, 1994)

N orgánico Calidad de sustrato Relación C/N Calidad de sustrato Arcilla Textura Precipitaciones Contenido de lignina Contenido de agua Temperatura NH₄+ Labranzas Disrupciones físicas Arcilla Secado-rehumedecimiento Congelado-descongelado Accesibilidad

Efecto

Efecto de la

de la Temperatura

Temperatura

(6)

Efecto

Efecto de la

de la Humedad

Humedad

va 1.0 y = 0 83 RWC + 0 42 in er aliza cion R elat iv 0.4 0.6 0.8 y = 0.83 RWC + 0.42 Paul et al., 2003

Contenido de Agua Relativo (RWC)

-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 M i 0.0 0.2

Interacción

Temperatura/Humedad

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1421 2835 1 M in er a liz ac io n R el at iv a atur a ( oC) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1421 2835 3 -2 -1 M in er al iz ac io n R el a tiv a pera tura ( oC) 14 -6 -5 -4 -3 -2 -1 M Tem pera Potencial (_MPa) 14 -6 -5 -4 -3 -2 Tem pe Potencia_{l (MPa)}

Materia Orgánica

Residuos en Superficie

(7)

N orgánico y mineralizado en un suelo con 10 años bajo

labranza convencional y siembra directa

Carambei (Paraná, Brasil)

Fuente: J. C. Moraes Sá (1996)

Profundidad Sistema convencional Siembra directa Profundidad Sistema convencional Siembra directa

N orgánico N mineralizado N orgánico N mineralizado

cm mg/100g

---0-7 130 6.8 255 7.8

8-21 91 5.2 101 5.2

22-40 79 4.5 93 4.6

• Mayor contenido de N orgánico bajo siembra directa • Similar cantidad de N mineralizado

• Conservación del N en el suelo

41-60 58 3.0 70 3.2

Curva de crecimiento de maíz

Contenido de NO3

-Alteraciones del N del suelo en rotación de cultivos

Alteraciones del N del suelo en rotación de cultivos

(8)

Pérdidas de N por lavado

El nitrato (NOEl nitrato (NO₃₃--) es soluble en agua) es soluble en agua

Excesos de agua en el perfil drenan en profundidad, Excesos de agua en el perfil drenan en profundidad, arrastrando los nitratos a zonas fuera del alcance de las arrastrando los nitratos a zonas fuera del alcance de las raíces

raíces

El nitrato lavado puede alcanzar las napas freáticas El nitrato lavado puede alcanzar las napas freáticas contribuyendo a la contaminación de las mismas contribuyendo a la contaminación de las mismas

Las condiciones predisponentes para la ocurrencia de lavado Las condiciones predisponentes para la ocurrencia de lavado de nitratos son:

de nitratos son:

–– Presencia de nitratos en el perfilPresencia de nitratos en el perfil

–– Epocas de baja absorción de N por los cultivosEpocas de baja absorción de N por los cultivos

–– Suelos arenosos de baja capacidad de retención de aguaSuelos arenosos de baja capacidad de retención de aguaSuelos arenosos, de baja capacidad de retención de aguaSuelos arenosos, de baja capacidad de retención de agua

–– Suelos saturadosSuelos saturados

–– Precipitaciones excesivasPrecipitaciones excesivas

–– Riegos excesivosRiegos excesivos

Pérdidas de N por lavado en condiciones tropicales

(Reichardt et al, 1982) (Reichardt et al, 1982) Suelo

Suelo CultivoCultivo Período Período (días)

(días) Dosis NDosis N_(kg/ha)_(kg/ha) lixiviadolixiviadoN N N lixiviado N lixiviado del del fertilizante fertilizante Precipitaciones Precipitaciones (mm) (mm) fertilizante fertilizante Alfisol

Alfisol FeijaoFeijao 120120 120120 6.76.7 -- 661661 Alfisol

Alfisol FeijaoFeijao 365365 100100 15.015.0 1.41.4 13821382 Oxisol

Oxisol MaízMaíz 130130 8080 9.29.2 0.40.4 717717 Alfisol

Alfisol MaízMaíz 150150 100100 32.432.4 11.011.0 620620 Alfisol

Alfisol FeijaoFeijao 8686 4242 -- 0.80.8 403403 88.4

88.4 15.815.8 3.43.4 757757

(9)

Regulación de la desnitrificación

(Tiedje, 1988)

Agua

Textura Pl t Precipitaciones

NO

₃

-O

₂

g

C disponible Plantas

Respiración

O

₂

NO

₃

-Agua

Agua

NH

₄+ Materia orgánica Orden de importancia

N

₂

Carbono

4 Plantas Agua Disrupciones físicas

Competición o excreción de otros microbios

Reguladores Próximos

Distales

Estimaciones de pérdidas por desnitrificación

para varios suelos según Meisinger y Randall (1991)

Clasificación por drenaje

Materia

orgánica Excesivamentebien drenado Bien drenado Moderadamente bien drenado Algo pobremente drenado Pobremente drenado -- % -- --- % de N disponible desnitrificado ---< 2 2 – 4 3 – 9 4 – 14 6 – 20 10 – 30 2 - 5 3 – 9 4 – 16 6 – 20 10 – 25 15 – 45 > 5 4 – 12 6 - 20 10 – 25 15 - 35 25 – 55

(10)

Fertilizantes nitrogenados

Fertilizante Presentación Contenido

de N

Forma/s de N Otros nutrientes

%

Urea Sólida 46 Urea Nitrato de amonio Sólida 33 NO₃-_{y NH}

4+

Nitrato de amonio calcáreo (CAN) Sólida 27 NO3-y NH4+ 12% CaO Sulfonitrato de amonio Sólida 26 NO3-y NH4+ 14% S

Sulfato de amonio Sólida 21 NH4+ 24% S Amoníaco anhidro Gaseosa 82 NH3

UAN (Urea + Nitrato de amonio) Líquida 30 Urea, NO3-y NH4+

F f t di ó i Sólid 18 NH+ _{20% P} Fosfato diamónico Sólida 18 NH4+ 20% P Fosfato monoamónico Sólida 11 NH₄+ _{23% P}

Mezclas varias Sólida Variable Variable P, S, K y otros

N en el suelo y fertilizantes nitrogenados

Reacciones involucradas

NH3 + H+ Amoníaco anhidro NH₄+ H+ Ureasa NO3- + H+ Al aumentar el pH, se forma mas amoníaco (NH3) A Urea Urea UAN La nitrificación disminuye el pH Agua

Esta reacción consume H+

aumentando el pH

(11)

Factores que afectan la volatilización de amoníaco

(Hargrove, 1988) (Hargrove, 1988)

NH

₃ Actividad ureásicaActividad ureásica

Suelo Suelo Capacidad de intercambio Capacidad de intercambio pH y capacidad buffer pH y capacidad buffer Ambiente Fuente y dosis de N Intercambio de aire Contenido de agua Temperatura Capacidad de intercambio Capacidad de intercambio catiónico catiónico

NH

₄+ Presencia de residuos Uso de inhibidores Manejo Fuente y dosis de N Método de aplicación Orden de importancia h a) 2o_C 27o_C U re a r emanente (kg/ h Tiempo (días) U

(12)

Volatilización de amoníaco a partir de distintas

fuentes nitrogenadas en siembra directa

Lara Cabezas y Yamada (1999)

• Pérdidas de 40-50% de N de urea aplicada en

superficie para maíz

• Las pérdidas se reducen al 5% cuando la

urea se incorpora

• Otras fuentes en aplicaciones superficiales:

– Nitrato de amonio 8-10%

– Sulfato de amonio 10-12%

Siembra Maíz SD - Antecesor Trigo

15 20 25 ilizad o CAN Dosis = 100 kg/ha N

Volatilización de amoníaco con aplicaciones superficiales de N Volatilización de amoníaco con aplicaciones superficiales de N

García y col. (1997)

García y col. (1997) -- Balcarce (Buenos Aires)Balcarce (Buenos Aires)

0 5 10 15

0 3 6 9 12 15

Días desde la aplicación

N -NH 3 vo lat i (k g/ ha ) _Testigo UAN Urea

Siembra Maíz LC - Antecesor Trigo 4 0 1 2 3 0 3 6 9 12 15

Días desde la aplicación

(13)

40 Urea

Volatilización de amoníaco

a partir de distintas fuentes nitrogenadas

EEA INTA Rafaela - Fontanetto (1999)

10 20 30 Pér d id as (%) UAN CAN 0

Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

Dosis de 50 kg/ha de N al Voleo en Siembra Directa

Fósforo

Sin P

Con P

• Fotosíntesis y respiración

T f i l i t d í

Funciones en las plantas

• Transferencia y almacenamiento de energía • Crecimiento y división celular

• Desarrollo y crecimiento temprano de la raíz • Mejora la calidad

(14)

80 kg 0

80 kg 0--4646--0 en línea0 en línea 100 kg 0

100 kg 0--2020--20 pre20 pre--siembra +siembra + 80 kg 0

80 kg 0--4646--0 en línea0 en línea 100 kg 0100 kg 0--2020--20 pre20 pre--siembrasiembra

Testigo sin fertilizar Testigo sin fertilizar

Respuesta a P en Soja

Pedra Petra (MT, Brasil)

Foto: Martín Díaz Zorita Foto: Martín Díaz Zorita

(15)

Fósforo

• Fotosíntesis y respiración: Componente de enzimas y NADP

Funciones en las plantas

y p p y

• Síntesis de almidón

• Transferencia y almacenamiento de energía: Componente de ATP

• Transferencia de características genéticas: Componente de ARN

• Crecimiento y división celular

• Desarrollo y crecimiento temprano de la raíz

• Mejora la calidad

• Vital para la formación de la semilla

Las deficiencias de fósforo

Disminuyen el crecimiento de los cultivos al

afectar el desarrollo y la expansión foliar y la

afectar el desarrollo y la expansión foliar, y la

fotosíntesis (Andrade et al., 2000)

La expansión foliar es más sensible a las

deficiencias de P que la tasa de fotosíntesis por

unidad de área de hoja (Colomb et al., 2000).

Demoran la formación de órganos reproductivos

y restringen la formación de grano (Marschner,

1995)

(16)

Deficiencias de P en trigo

Menor expansión foliar y tasa de Menor expansión foliar y tasa de

fotosíntesis por unidad de área fotosíntesis por unidad de área foliar (Rodríguez et al., 1998a) foliar (Rodríguez et al., 1998a)

Menor tasa de emergencia de Menor tasa de emergencia de

hojas por reducción de la tasa de hojas por reducción de la tasa de hojas por reducción de la tasa de hojas por reducción de la tasa de iniciación de primordios de hojas y iniciación de primordios de hojas y tasa de elongación foliar

tasa de elongación foliar (Rodríguez et al., 1998b) (Rodríguez et al., 1998b)

Demora y hasta suprime la Demora y hasta suprime la

emergencia de macollos, por emergencia de macollos, por demora de la emergencia de hojas demora de la emergencia de hojas en el tallo principal y la tasa en el tallo principal y la tasa máxima de emergencia de máxima de emergencia de macollos (Rodríguez et al 1999) macollos (Rodríguez et al 1999) macollos (Rodríguez et al., 1999). macollos (Rodríguez et al., 1999).

Menor número de granos por mMenor número de granos por m22

por menor producción de por menor producción de

fotoasimilados durante el período fotoasimilados durante el período de crecimiento de la espiga debido de crecimiento de la espiga debido a la reducción en la radiación a la reducción en la radiación interceptada (Abbate y Lazaro, interceptada (Abbate y Lazaro, 2001).

2001).

El Ciclo del Fósforo

Estiércol animal y biosólidos Fertilizantes Cosecha Entrada Componente Pérdida Escurrimiento y erosión Fósforo orgánico • Biomasa microbiana • Residuos vegetales H Minerales Primarios (apatita) Residuos de las plantas Absorción Superficies de minerales Lavado • Humus P en solución del suelo • HPO4-2 • H2PO4-1 Compuestos Secundarios (CaP, FeP, AlP, MnP)

minerales (arcillas, óxidos de

(17)

¿Cuanto P hay en la solución del suelo?

•4 kg P/ha o menos esta disponible4 kg P/ha o menos esta disponible para las plantas en la solución del suelo (< 0.3 ppm)

•Un cultivo creciendo activamente puede utilizar todo el P de la

l ió d l l d dí

Solución del suelo Solución del suelo

solución del suelo dos veces en un día.

•La habilidad del suelo de mantener un abastecimiento de P para las plantas es el factor de importancia.

(18)

El fósforo sobre las superficies

de los coloides del suelo

P Ad

bid

P Adsorbido

H

₂

PO

₄

-HPO

₄

2-P S l ió

P Labil P No labil

P Precipitado

P Solución

Adsorción

Adsorción de

de Fósforo

Fósforo

Oxígeno Hidrogeno

Difusión _{Intercambio de ligandos}

Hidrogeno Fósforo

(19)

Mecanismos de sorción de P en la

superficie de óxidos de Fe y Al

Complejos mono (1), y bidentados (2) y binucleares (3)

O O O O O O OH P A A O O O O OH P A A A A O O O OH P O A A O O O OH P O A A O OH O OH P O _OH A A O OH O OH P O _OH (1) (2) (3)

Adaptado de Fixen y Grove (1990)

1 2

CaHPO4.2H2O

(Fosfato dicálcico dihidratado)

Isotermas de solubilidad de minerales

fosfatados según el pH

3 4 5 6 7 p H 2PO 4 Ca8H2(PO4)6.5H2O (Fosfato octocálcico) FePO4.2H2O (Estrengita) 8 9 10 2 3 4 5 6 7 8 9 pH Ca₅(PO₄)₃(OH) (Hidroxiapatita) Ca5(PO4)3F (Fluorapatita) AlPO4.2H2O (Variscita)

(20)

Factores que afectan la respuesta y absorción de P (Munson y Murphy, 1986)

Del suelo

Físicos Textura, Aireación, Compactación,

T t H d d

Temperatura, Humedad

Químicos Mineralogía, pH, Materia orgánica, Capacidad de adsorción, Interacción con otros nutrientes

Biológicos Residuos, Raíces, Bacterias, Micorrizas

De la planta

Desarrollo y distribución de raíces, Especie, Híbrido o variedad, Nivel de rendimiento

Diagnóstico de la fertilización

fosfatada

Basado en la disponibilidad de P en el suelo y en

el rendimiento objetivo

El diagnóstico se basa en tres etapas:

correlación, calibración y recomendación

Las calibraciones son afectadas por la textura,

pH y materia orgánica del suelo y el tipo y

rendimiento del cultivo

(21)

Métodos de análisis para P

(Extractantes) (Extractantes)

Análisis Composición del extractante Comentarios Fuente

Bray 1 0.03 M NH4F + 0.025 M HCl Extractante para P en suelos

ácidos

Bray y Kurtz, 1945 Olsen 0.5 M NaHCO3 – pH 8.5 Extractante para suelos alcalinos,

también en suelos neutros a Olsen et al., 1954 también en suelos neutros a

ácidos. Mehlich 1 0.05 M HCl + 0.0125 M H2SO4 Extractante multinutriente para

suelos ácidos Mehlich, 1953 Mehlich 3 0.2 M CH3COOH + 0.25 M

NH4NO3 + 0.015 NH4F + 0.013 M

HNO3 + 0.001 M EDTA – pH 2.5

Extractante multinutriente para un rango amplio de suelos. Correlaciona con Bray 1, Mehlich

1 y Olsen.

Mehlich, 1984

AB-DTPA NH4HCO3 + DTPA – pH 7.5 Extractante multinutriente para

suelos alcalinos. Soltanpour y Schwab, 1977 Morgan y Morgan modificado Morgan: 0.7 M NaC2H3O2 + 0.54

M CH3COOH – pH 4.8

Modificado: 0.62 M NH4OH + 1.25

Extractante multinutriente utilizado en el noreste de EEUU para suelos ácidos. No adaptado

Morgan, 1941 Adaptado de Sims, 2000 Adaptado de Sims, 2000 4 M CH3COOH – pH 4.8 p p a suelos calcáreos. Egner 0.01 M lactato de Ca + 0.02 M HCl O 0.10 M lactato de Ca + HOAc – pH 3.75 Extractante multinutriente utilizado en Europa Egner et al., 1960

Métodos alternativos de análisis para P

(Métodos “Sink”) (Métodos “Sink”)

••Resinas de intercambio Resinas de intercambio aniónicoaniónico: Resinas saturadas con : Resinas saturadas con HCl

HCl; ; realaciónrealación suelo:resinasuelo:resina 1:1; 101:1; 10--100 100 mLmL agua por 16agua por 16--24 24 horas (

horas (RaijRaij et al., 1986; et al., 1986; KuoKuo, 1996), 1996)

••Membranas de intercambio iónico: Facilitan la separación Membranas de intercambio iónico: Facilitan la separación de la resina del suelo (

de la resina del suelo (QianQian et al., 1992)et al., 1992)

••Papel impregnado en óxido de hierro (Papel impregnado en óxido de hierro (SharpleySharpley et alet al

••Papel impregnado en óxido de hierro (Papel impregnado en óxido de hierro (SharpleySharpley et al., et al., 1993)

(22)

0,16 0,20 Trigo-Trigo Trigo-Girasol 0,16 0,20 Trigo-Trigo Trigo-Girasol

EVOLUCION DEL P RESIDUAL A TRAVES DE LOS AÑOS EVOLUCION DEL P RESIDUAL A TRAVES DE LOS AÑOS

Berardo y Grattone, 2000 Berardo y Grattone, 2000 y = 0.1733x-0.7064 _R2_{= 0.96} 0,00 0,04 0,08 0,12 dP-B ray / dPi y = 0.1733x-0.7064 _R2_{= 0.96} 0,00 0,04 0,08 0,12 dP-B ray / dPi , 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tiempo (años) P Bray/Pi 0.173 0.106 0.080 0.065 0.056 0.049 0.044 0.040 Pi/P Bray 5.8 9.4 12.5 15.4 18.0 20.5 22.8 25.1 , 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tiempo (años) P Bray/Pi 0.173 0.106 0.080 0.065 0.056 0.049 0.044 0.040 Pi/P Bray 5.8 9.4 12.5 15.4 18.0 20.5 22.8 25.1

P Bray/Pi = incremento de P Bray (mg kg-1_{) por el agregado de 1 kg ha}-1_{de P}

Pi/P Bray = kg ha-1_{de P aplicados para el incremento de 1 mg kg}-1_{de P Bray}

P Bray/Pi = incremento de P Bray (mg kg-1_{) por el agregado de 1 kg ha}-1_{de P}

Pi/P Bray = kg ha-1_{de P aplicados para el incremento de 1 mg kg}-1_{de P Bray}

(23)

Deficiencias de Potasio

P t

i

P t

i

Caña de azucar _Soja

Potasio

ªVital para la fotosíntesis y síntesis de proteína

ªAsociado con más de 60 funciones enzimáticas

ªNo forma compuestos orgánicos en planta

ªAumenta la resistencia a enfermedades

ªDisminuye el efecto de vuelco

Banano Palma aceitera

ª y

(24)

Potasio

Requerimientos de los cultivos

Cultivo Producción Cantidad de K2O

b bid absorbido toneladas kg Alfalfa 18 538 Arroz 6.0 130 Bananas 40 1000 Café 1.5 130 Festuca 10 265 Maíz 10 200 Maíz 10 200 Maní 2.0 92 Papa 40 310 Soja 4 200 Tomates 50 286 Trigo 6 180

Potasio en

Trigo

ªA t l i t i f d d

ªAumenta la resistencia a enfermedades

ªDisminuye el efecto de vuelco

ªMejora la resistencia a sequía

(25)

El potasio en la nutrición vegetal

• No forma compuestos estructurales, existe como K+

• Regula la fuerza iónica de las soluciones

• Involucrado en la actividad de mas de 80 enzimaso uc ado e a act dad de as de 80 e as • Regula la presión osmótica (por ej. apertura y cierre de estomas) y la transpiración

• Funciones en intercambios de energía, translocación de asimilados, absorción de N y síntesis de proteínas

Las deficiencias se observan como clorosis y necrosis desde Las deficiencias se observan como clorosis y necrosis desde

los bordes hacia en centro de las hojas inferiores, tallos débiles o quebradizos

La adecuada provisión de K resulta en una mayor resistencia

a enfermedades e insectos y a una mejor calidad en los productos de cosecha (frutas)

Potasio

Requerimientos de los cultivos

(26)

-Ciclo del potasio en ecosistemas agrícolas Ciclo del potasio en ecosistemas agrícolas

(Adaptado de Havlin et al., 1999)

Fertilizantes, Abonos á i Cosecha K orgánico Residuos orgánicos K en solución Absorción 1-10 ppm 50-750 ppm Escurrimiento, Erosión Fijación K intercambiable K no intercambiable Lavado Liberación K mineral (Feldespatos, micas) Meteorización 40-800 ppm 50-750 ppm

5000-25000 ppm K total en suelos: 0.5K total en suelos: 0.5--2.5% 2.5% (5000

(5000--25000 ppm)25000 ppm)

K

Factores que afectan la Factores que afectan la disponibilidad y absorción disponibilidad y absorción

de potasio

de potasio Del cultivo

• Capacidad de intercambio

catiónico de raíces

Del suelo

• Clase y contenido de arcillas

• Capacidad de intercambio catiónico • Nivel de K intercambiable

• Capacidad de fijación de K • K en subsuelo

• Temperatura y humedad

(27)

Potasio en la solución de suelo (Ks)

¾Está inmediatamente disponible y puede ser absorbido por las plantas en forma inmediata absorbido por las plantas en forma inmediata. ¾Las cantidades presentes son muy pequeñas (1-10 ppm), apenas una mínima porción del K total del suelo se encuentra en esta forma. ¾Constituye el factor Intensidad (I)

¾El proceso de adsorción-desorción de K intercambiable (Ki) repone la concentración de K de la solución del suelo.

El Potasio Intercambiable (Ki)

¾

Es la forma iónica del potasio (K

+

_{) unida a los}

materiales coloidales, minerales y orgánicos.

KK++_en_{en solución}_{solución del}_{del suelo}_suelo _KK++_{intercambiable}_{intercambiable} (inmediatamente

(inmediatamente disponible)disponible)

¾

Mantiene un equilibrio dinámico con el K de la

solución del suelo

El K de la solución más el Ki es denominado

"Potasio disponible“ Æ Es el medido en los

análisis para evaluar la fertilidad del suelo.

(inmediatamente

(28)

El Potasio de reserva

¾Son las formas de K que están fuertemente unidas en la fase sólida mineral.

¾Se distinguen el “K no intercambiableK no intercambiable" y el “K mineralK mineral". ¾El K K no intercambiableno intercambiable es el que se ubica en el espacio interior de las láminas de las arcillas

¾El K mineralK mineralque es el que está químicamente combinado en la estructura de los minerales del suelo

9Incluye minerales primarios como las micas (muscovita, biotita) y los feldespatos (ortoclasa y microclina)

Las Arcillas

La reserva de Ki y no-intercambiable depende fundamentalmente de la cantidad y calidad de

arcillas presentes en el suelo

(29)

Velocidad de reposición

(rápida) ( lenta) (muy lenta)

Equilibrio entre el potasio intercambiable y

no-intercambiables

• El K en solución es la fuente inmediata de K para las plantas; ó

(rápida) ( lenta) (muy lenta)

K+_{en Solución} _Ki _{K no intercambiable} _{K mineral} Disponible

Disponible ReservaReserva

• La reposición que mantiene su nivel estable es en primer lugar, la forma intercambiable y luego el K no intercambiable

El K mineral, es el que regula el abastecimiento del K disponible del sistema en períodos de alta demanda

¾Las raíces de las plantas en crecimiento, producen una rápida disminución en la concentración de K de la

l ió d l l ll

Dinámica de la liberación potásica

solución del suelo cercana a ellas.

¾Esto genera un proceso de difusión, con liberación del Ki adsorbido por las arcillas y de la materia orgánica. ¾Cuando la concentración de Ki ha disminuido hasta un mínimo (Ki mínimo), comienza a ser liberado del K fijo de las arcillas para reponer el K de la solución del suelo, convirtiéndose en la principal fuente natural de

(30)

Diagnóstico de la fertilización potásica

Análisis de suelos

El diagnóstico de necesidades de K presenta dos fases g p experimentales:

¾la “correlación”, la selección del método de análisis a usar

¾la “calibración”, la probabilidad de obtener una

respuesta de rendimiento ante la aplicación de una dosis respuesta de rendimiento ante la aplicación de una dosis de K para distintas concentraciones de K en el suelo

Análisis de suelos

Métodos de determinación de K

¾Para determinar la disponibilidad actual

9Mét d d l Cl d C l i (0 01 M) ti l K 9Método del Cloruro de Calcio (0,01 M), estima el Ks 9Método de Acetato de amonio (pH 7, 1M), estima el

Ki+Ks

9En Brasil, Mehlich 1 y resinas, estima el Ki+Ks 9E EE UU M hli h 3 ti l Ki K

9En EE.UU., Mehlich 3, estima el Ki+Ks ¾Para evaluar la disponibilidad futura de K

(31)

Deficiencia de S en Trigo

Deficiencia de Azufre en Soja

Don Osvaldo

(32)

Síntomas de deficiencia de azufre

Funciones del Azufre en las Plantas

Esencial para la formación de proteínas

C i d i á id i l

• Constituyente de aminoácidos esenciales

• Componente de enzimas, coenzima A, tiamina, biotina

Requerido para la formación de clorofila

P i i

l f

ió d

d

Participa en la formación de componentes de

aceites (glucósidos y glucosinolatos) y en la

síntesis de vitaminas

(33)

El ciclo

de

Materia orgánica del suelo Azufre atmosférico Fertilizantes que contienen azufre O i ió

Azufre

S Sulfato H2S Reducción Residuos de plantas y animales

Oxidación por las bacterias Reducción por bacteria Pérdidas por lavado Absorción por la planta Remoción por el cultivo

Asimilación por las bacterias (inmovilización)

Requerimientos de azufre de

cultivos de grano*

Cultivo Rendimiento Absorción de S Extracción de S

(34)

Situaciones de deficiencia de azufre

•• Suelos con bajo contenido de materia

Suelos con bajo contenido de materia

orgánica, suelos arenosos

Si t

d

lti

i t

i

Si t

d

lti

i t

i

•• Sistemas de cultivo mas intensivos,

Sistemas de cultivo mas intensivos,

disminución del contenido de materia

orgánica

••Caracterización del ambiente

Caracterización del ambiente

Diagnóstico de deficiencia de azufre

Caracterización del ambiente

••Nivel crítico de 10 ppm de S

Nivel crítico de 10 ppm de S--sulfatos (en

sulfatos (en

algunas situaciones)

••Balances de S en el sistema

Balances de S en el sistema

Análisis de S del Suelo

Los análisis de S-sulfatos no han sido confiables debido a que solo extraen el S del suelo del pool disponible, que normalmente es muy pequeño en comparación con la absorción total del cultivo.

El punto importante es que los métodos usados no estiman la tasa potencial de renovación del pool disponible

I ti i A t li té i d dil ió Investigaciones en Australia usaron técnicas de dilución

isotópica con 35S para estudiar las relaciones entre el S absorbido por las plantas de una pastura y el S extraído por varios reactivos.

(35)

NUTRIENTE FORMAS

EN SUELO ABSORCION FUNCION MOVILIDADSINTOMAS

Ca MINERAL Ca2+ _{PARED CELULAR} _INMOVIL

Formas, funciones y deficiencias de

nutrientes secundarios

Ca MINERAL Ca PARED CELULAR

DIVISION Y ELONGACION CELULAR INMOVIL MALFORMACION Y MUERTE DE MERISTEMAS EN SUELOS ACIDOS. Mg MINERAL Mg2+ _CLOROFILA, COFACTOR DE ENZIMAS ALGO MOVIL CLOROSIS INTERNERVAL EN HOJAS VIEJAS EN SUELOS ACIDOS Y ARENOSOS. S ORGANICO (90-99%) MINERAL SO42- A.A., COENZIMA A, VITAMINAS, SINTESIS PROTEINAS BAJA MOVILIDAD CLOROSIS EN HOJAS JOVENES, MARCHITAMIENTO, TALLOS FINOS, EN SUELOS ARENOSOS DE BAJA M.O.

Deficiencia de Magnesio Deficiencia de Magnesio

(36)

Deficiencia de Magnesio Deficiencia de Magnesio

Hojas viejas con bandas amarillentas o cloróticas entre nervaduras verdes

El calcio en la nutrición vegetal

9 El calcio se absorbe como Ca2+_{y es abastecido a las raíces vía}

flujo masal o intercepción

9 Concentración promedio en plantas de 0.2-1%

9 C tit t d d b l l ( t t 9 Constituyente de paredes y membranas celulares (estructura y estabilidad)

9 Regulador de enzimas

9 Es esencial para la elongación y división celular 9 Es inmóvil en la planta

9 Deficiencias: Rotura de membranas falta de desarrollo de yemas 9 Deficiencias: Rotura de membranas, falta de desarrollo de yemas terminales y apicales, desordenes fisiológicos en tejidos de

almacenamiento (frutos) (bitter pit en manzano); menor crecimiento radicular en subsuelos pobres en Ca.

(37)

El magnesio en la nutrición vegetal

El magnesio se absorbe como Mg2+ _{y es abastecido a las}

raíces vía flujo masal o difusión

Concentración promedio en plantas de 0.1-0.4% Constituyente de la clorófila y de ribosomas (síntesis proteica)

Asociado a reacciones de transferencia de energía (ATP y enzimas)

Es móvil en la planta

Deficiencias: Clorosis internerval en hojas jóvenes Baja concentración de Mg en forrajes causa

hipomagnesemia, en especial en gramíneas (competición con K y NH₄)

Deficiencia

de calcio

en

(38)

Calcio y Magnesio

Requerimientos de los cultivos

Cultivo Calcio Magnesio Absorción Indice de

Cosecha

Extracción Absorción Indice de Cosecha

Extracción

kg Ca/ton kg Ca/ton kg Mg/ton kg Mg/ton Soja 16 0.19 3.04 9 0.30 2.70 Trigo 3 0.14 0.42 3 0.50 1.50 Maíz 3 0.07 0.21 3 0.28 0.84 Girasol 18 0.08 1.44 11 0.28 3.08 Alfalfa 3 3

Calcio en el suelo

9 Concentración total de 0.7-1.5%, hasta 10% en suelos de zonas áridas

9 Origen: Minerales como anortita, piroxenos y anfiboles.

C l it d l it á id

Calcita, dolomita y yeso en zonas áridas 9 Ciclo similar al de K

9 Factores que afectan la disponibilidad: 1. Disponibilidad total de Ca

2. pH 3. CIC

4. Saturación de Ca (debe ser mayor de 25%) 5. Tipo de coloides

(39)

Contenido de calcio en los suelos

z

z Los suelos áridos y alcalinos generalmente Los suelos áridos y alcalinos generalmente

contienen altos niveles de calcio contienen altos niveles de calcio

z

z Suelos nuevos muy drenados y orgánicos Suelos nuevos muy drenados y orgánicos

frecuentemente contienen bajo contenido frecuentemente contienen bajo contenido de calcio

de calcio

z

z Suelos arcillosos contienen mas Ca que Suelos arcillosos contienen mas Ca que

los arenosos los arenosos

z

z El calcio es esencialmente el catiónEl calcio es esencialmente el catión z

z El calcio es esencialmente el catión El calcio es esencialmente el catión

intercambiable mas dominante. intercambiable mas dominante.

z

z Normalmente ocupa entre 70 y 90 % de la Normalmente ocupa entre 70 y 90 % de la

capacidad de intercambio catiónico (CIC) capacidad de intercambio catiónico (CIC) del suelo

del suelo

Magnesio en el suelo

¾ Concentración total de 0.1-4

¾ Origen: Minerales como biotita, dolomita, hornblenda, olivina y serpentina. Arcillas como clorita, illita,

montmorillonita y vermiculita También como epsomita y montmorillonita y vermiculita. También como epsomita y bloedita en climas áridos.

¾ Ciclo similar al de K

¾ Factores que afectan la disponibilidad: 1. Disponibilidad total de Mg

2 pH 2. pH 3. CIC

4. Saturación de Mg: del 4-20%; no menor del 10% 5. Tipo de coloides

(40)

z

La mayoría de las deficiencias de Mg ocurren

en suelos de textura “gruesa” (arenosos) y

Magnesio en el suelo

en suelos de textura gruesa (arenosos) y

ácidos con baja CIC.

z

Deficiencias en suelos alcalinos donde el agua

contiene alta concentración de bicarbonatos.

z

El Mg puede ser deficiente en suelos sódicos.

z

Se sugiere un nivel crítico de Mg

intercambiable de 25

intercambiable de 25--50 ppm (0.2

50 ppm (0.2--0.4

0.4 cmol/kg)

cmol/kg)

Disponibilidad de cationes en el suelo

Relaciones

Porcentaje de saturación de la CIC

Ca 50-70%

Mg 10-15%

K

5%

K

5%

Relaciones

Ca/Mg < 10-15

K/Mg < 2-5

(Havlin et al., 1999)

Relación ideal

Relación ideal K:Mg:Ca 01:03:09 a 01:05:25

(Vitti, 2002)

(

,

)

(41)

Competencia de K con Mg

0.1 0.2 0.3 T issue Mg, % Concentraciones de Mg en alfalfa 0 0 150 300 450 600 K applied, lb K2O/A

Burmester et al., 1991 (AL)

Competencia de K con Ca

0.4 0.8 1.2 1.6 T issue Ca, % Concentraciones de Ca en alfalfa 0 0 150 300 450 600 K applied, lb K2O/A

(42)

Análisis de suelos

Métodos de determinación de K, Ca y Mg

¾Método de Acetato de amonio (pH 7, 1M), el más utilizado para K Ca y Mg intercambiables

utilizado para K, Ca y Mg intercambiables

¾Extracción con bicarbonato de amonio + DTPA (zonas áridas)

¾Mehlich I y III

¾Morgan y Morgan modificado ¾Morgan y Morgan modificado ¾Resinas de intercambio iónico ¾Electroultrafiltración (EUF)

Niveles críticos de Ca y Mg en Brasil

Bajo

Bajo MedioMedio AltoAlto Interpretación de análisis en RS/SC Extractante KCl 1M (cmol_c/L) jj Calcio Calcio < 2< 2 2.12.1--44 > 4> 4 Magnesio Magnesio < 0.5< 0.5 0.60.6--11 > 1> 1 Interpretación de análisis en el Estado de Sao Paulo

Extractante Resina (mmol/dm3₎

Extractante Resina (mmol/dm ) Bajo

Bajo MedioMedio AltoAlto Calcio

Calcio 00--33 44--77 > 7> 7 Magnesio

Magnesio 00--44 55--88 > 8> 8

(43)

Concentraciones críticas de potasio, calcio y magnesio en planta

(Malavolta et al., 1997 )

Nutriente Maiz Soja j Trigog Arroz

--- g/kg --- Potasio 17.5-22.5 17-25 23-25 25-35 Calcio 2.5-4.0 2-4 14 7.5-10.0 Magnesio 2.5-4.0 3-10 4 5-7 Muestreo Hoja opuesta y por debajo de la espiga en aparición de Primera hoja superior desarrollada, sin peciolo, al fin de Primera a cuarta hoja desde la espiga al comienzo de Hoja superior totalmente desarrollada en pleno macollaje aparición de

estigmas peciolo, al fin de floración comienzo de floración pleno macollaje

Fuentes comunes de calcio

Contenido de Valor relativo de

Material Ca , % neutralización* (%) Cal calcítica 32 85-100 C l d l íti 22 95 100 Cal dolomítica 22 95-100 Escorias industriales 29 50-70 Yeso 22 Ninguno

Residuos de hornos (Gredas) 24 15-85 Cal hidratada 46 120-135 Cal “viva” quemada 60 150-175

* Comparado con carbonato de calcio 100% puro

•• Superfosfato simple 18Superfosfato simple 18--21% 21% -- Superfosfato triple 12Superfosfato triple 12--14%14% •• Rocas fosfatadas 35%Rocas fosfatadas 35%

(44)

Fuentes comunes de magnesio

Material

%deMagnesio

Material

% de Magnesio

Cal dolomítica (carbonato de Ca y Mg) 3-12

Magnesita (óxido de Mg) 55-60

Escorias básicas 3

Sulfato de magnesio 9-20

Sulfato depotasioymagnesio 11

Sulfato de potasio y magnesio 11

Cloruro de magnesio 7.5

•• Nitrato de magnesio 16%Nitrato de magnesio 16%

Los siete micronutrientes

(45)

Deficiencia de Hierro Deficiencia de Hierro

Clorosis de hojas nuevas Clorosis de hojas nuevas con nervaduras mas oscuras

(46)

Deficiencia de Zinc en Maíz Deficiencia de Zinc en Maíz Internudos cortos, ápice de crecimiento blanquecino,

hojas nuevas pequeñas con estrías blancas y tonos rojos

(47)

Deficiencia de Hierro Deficiencia de Hierro

Clorosis de hojas nuevas con nervaduras mas oscuras

NUTRIENTE FORMAS EN SUELO

ABSORCION FUNCION MOVILIDAD

SINTOMAS Fe MINERAL Fe2+, _Fe3+ _{TRANSPORTE DE} _INMOVIL

Formas, funciones y deficiencias de

micronutrientes

Fe MINERAL ORGANICO Fe Fe QUELATOS TRANSPORTE DE ELECTRONES, ENZIMAS INMOVIL

ANTAGONICO CON P,Cu,Mn, Zn. CLOROSIS INTERNERVAL HOJAS JOVENES, SUELOS ALCALINOS

Mn MINERAL Mn2+ _{ACTIVADOR DE}

ENZIMAS, TRANSPORTE DE

ELECTRONES

INMOVIL

DEFICIENTE EN SUELOS CALCAREOS, ARENOSOS O ALTOS EN M.O.

TOXICO EN SUELOS ACIDOS

Zn MINERAL ORGANICO

Zn 2+ _{SINTESIS DE}

TRIPTOFANO

INMOVIL

DEFICIENTE EN SUELOS CALCAREOS ORGANICO TRIPTOFANO

(PRECURSOR DE AIA) ENZIMAS

DEFICIENTE EN SUELOS CALCAREOS Y/O ARENOSOS- ANTAGONICO CON P.

CLOROSIS INTERNERVAL EN HOJAS JOVENES DE MAIZ. Cu MINERAL ORGANICO Cu 2+ _{PLASTOCIANINA,} OXIDASAS, FORMACION CLOROFILA INMOVIL

CLOROSIS EN HOJAS JOVENES (“PUNTA SECA”)

(48)

Formas, funciones y deficiencias de

micronutrientes

NUTRIENTE FORMAS EN

SUELO ABSORCION FUNCION MOVILIDADSINTOMAS

B MINERAL H BOº TRANSPORTE DE INMOVIL

B MINERAL ORGANICO H3 BO3 TRANSPORTE DE AZUCARES Y FORMACION DE POLISACARIDOS INMOVIL

(MOVIL EN ALGUNAS ESPECIES) DEFICIENTE EN SUELOS ARENOSOS,

BAJA M.O.

MANCHAS PARDO-ROJIZAS EN HOJAS JOVENES, DEFORMACION DE MERISTEMAS (CAPITULOS EN GIRASOL)

Mo MINERAL Mo O42- REDUCTASAS

NITROGENASA (FIJACION DE N2)

CLOROSIS INTERNERVAL DEFICIENTE A BAJO pH IMPORTANTE PARA FIJACION DE N2

( ) _{IMPORTANTE PARA FIJACION DE N}

2

ANTAGONICO CON S

Cl MINERAL Cl- _{ESENCIAL PARA}

LA EVOLUCION DEL FOTOSISTEMA II CLOROSIS MAYOR INCIDENCIA DE ENFERMEDADES

Concentración Crítica de Micronutrientes en Suelo Concentración Crítica de Micronutrientes en Suelo

(Sims y Johnson, 1991)

Micronutriente Factores de importancia Método Rango de

nivel crítico

mg/kg mg/kg

Boro Rendimiento, pH, humedad de

suelo, textura, MO, tipo de suelo Soluble en aguacaliente 0.1-2.0

Cobre Cultivo, MO,pH, presencia de CaCO3 Mehlich 1 Mehlich 3 DTPA 0.1-10.0 0.1-2.5

Hierro pH, presencia de CaCO3, aireación,

humedad de suelo, MO, CIC

DTPA

Olsen modificado _10.0-16.02.5-5.0

Manganeso pH, textura, MO, presencia de CaCO3 Mehlich 1 Mehlich 3 DTPA 5.0-10.0 4.0-8.0 1 0 5 0 DTPA _1.0-5.0

Molibdeno pH, cultivo Oxalato de

amonio pH 3.3 0.1-0.3

Zinc pH, presencia de CaCO3, P, MO,

porcentaje de arcilla, CIC

(49)

9