Problemática de Salinidad en el cultivo del arroz

Transcripción

1 Problemática de Salinidad en el cultivo del arroz Alvaro García O., I. A., MSc., Ph.D. Presidente Comisión de fertilidad de suelos y nutrición de plantas International Union of Soil Science Societies (IUSS) agarciao58@yahoo.es

2 Tipos de suelos salinos Suelos Salinos = CEe > 4 ds/m y PSI< 15. Suelos Alcalinos = ph > 7.0 Suelos Sódicos = PSI > 15%, CEe < 4 ds/m, RAS > 15 Suelos Magnésicos = PMgI > 40%. Suelos salino-sódicos = CEe > 4 ds/m y PSI> 15%.

3 junio 0ctubre07 358

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13 Relaciones en Suelos Acidos Sulfatados S + 2 H + 2e - Desulfovibrio Desulfuricans H 2 S SO H + + 8e - H 2 S + 4 H 2 O Fe (OH)3 + H2S FeS + 2 H 2 O FeS + S + e - FeS 2

14 Manejo de suelos sulfato ácidos (Ponnamperuma, 1972; Breemens y Poms, 1978) Limitar la oxidación de la pirita e inactivar la acidez existente manteniendo un nivel freático alto Drenar intensivamente para obtener máxima oxidación de la pirita Tratar de remover la acidez por lixiviación Encalar para prevenir toxicidades de Fe y neutralizar la acidez Mantener una humedad adecuada

15 Efectos de la Salinidad en las plantas El crecimiento de las plantas en suelos salinos es afectado por altos niveles de sales solubles : ( Ca, Mg, Na, K, Cl, SO4, NO3, HCO3, CO3, S ). En suelos sódicos y/o magnésicos el crecimiento de la planta es afectado por el nivel de Na, de los iones que los acompañan (Cl, SO4, HCO3, CO3) y el alto ph, además de los efectos de la dispersión de arcillas. Causados por: Calidad del agua para riego. Mal uso del riego: excesos o defectos. Alta evapotranspiración. Agua subterránea con alta salinidad. Intrusión de agua de mar en zonas cercanas a costas (Caso Guayas)

16 Tipos de Efectos en Arroz Estrés osmótico: salinidad del agua Toxicidad por Cl, Na, Mg, SO4, S-. Antagonismo iónico: Reducción en absorción de nutrientes ( Ca, K ).. Na afecta absorción de K -> alta relación Na:K -> menor tasa de transporte de K en la planta.. Na afecta absorción y transporte de Ca -> menor crecimiento de la parte aérea. Tolera salinidad durante la germinación. Es muy sensible durante las primeras etapas de crecimiento: ( 1-2 hojas). Es tolerante durante macollamiento y elongación. Es sensible durante la floración.

17 Salinidad en la Planta Concentración crítica difiere entre variedades. Las variedades con mayor tolerancia en los tejidos no son necesariamente las que muestran mayor tolerancia fenotípica. Hay correlación entre Na:K y tolerancia pero no se ha establecido un nivel crítico. En el grano: Na/K< 2:1 -> tolerancia. Relación Na/Ca no es buen indicador

18 Salinidad Inhibe actividad de nitrato reductasa. Reduce el contenido de clorofila. Reduce la tasa de fotosíntesis. Incrementa la tasa de respiración. Incrementa N en la planta. El contenido de K y Ca en la planta se reduce pero concentraciones de NO3, Na, S y Cl en los tejidos aumentan.

19 Tolerancia varietal afectada Tasa de transpiración y potencial para ajuste osmótico. Diferencias de absorción de nutrientes bajo estrés de Na: Los cultivares tolerantes tiene relación Na:K más estrecha ( > absorción de K) y > contenido de Ca foliar que los susceptibles). Eficiente exclusión de Na y Cl ( variedades tolerantes a las sales tienen mayores tasas de absorción de estos iones). Rápido crecimiento vegetativo -> dilución de sales en mayor volumen de tejidos de la planta.

20 Efectos de la inundación en la salinidad Aumento de la CE debido a la gran solubilidad de las sales y la reducción de compuestos menos solubles de Fe y Mn. Percolación continua en el suelo por la inundación. Si CEai > CEss incremento de la concentración de sales en el suelo

21 Síntomas Crecimiento en parches. En cultivos irrigados con aguas salinas se observan plantas afectadas cerca de las salidas de agua. Detención del crecimiento. Hojas con puntas blancas. Manchas cloróticas en algunas hojas. Reducción del macollamiento. Los síntomas aparecen en primera hoja luego en segunda y finalmente en la hoja en desarrollo

22 La salinidad,y la toxicidad de Na y/o Mg pueden estar acompañadas por deficiencias de P, K, Zn, Fe o toxicidad de B. y sulfuros Efectos adicionales: Baja tasa de germinación. Plantas pequeñas con poco macollamiento. Mal crecimiento de raíces. Incremento en esterilidad de espiguillas. Reducción peso del grano. Reducción contenido total de proteínas del grano. Reducción en fijación biológica de N. Reducción en mineralización de N en el suelo.

23 Efecto de la inundación en la disponibilidad de P Al inicio, la inundación promueve un incremento en la concentración de P en la solución del suelo Esto se debe a la liberación del P fijado y precipitado luego de la reducción del Fe 3+ La inundación incrementa la difusión, el principal mecanismo de movimiento de P hacia las raíces

24 Síntomas de deficiencia de P

25 Efecto de la inundación en la disponibilidad de K En condiciones anaeróbicas causadas por la inundación, el K se desplaza de los sitios de intercambio a la solución del suelo Esto se debe al intercambio de K + por Mn 2+ y Fe 2+ de la fase de intercambio Como resultado se incrementa concentración de K en la solución del suelo y la difusión hacia las raíces Esto es particularmente cierto en suelos viejos de baja capacidad de fijación de K Esto incrementa el riesgo de pérdida por lixiviación, especialmente en suelos de textura gruesa

26 Síntomas de deficiencia de K

27 Cinc (Zn) Funciones Componente de Enzimas Síntesis de Triptofano Síntesis de AIA Integridad de membranas Síntomas de Deficiencia: Folíolos pequeños, necrosis, Suelos Acidos y Calcáreos Asociado con Def de Fe NCtej: 15-20μg Zn/g Toxicidad Elongación excesiva raíz Clorosis hojas jóvenes Induce def. Mn Inhibe fotosíntesis NCtej: >100μg Zn/g

28 Deficiencia de Boro Funciones Componente Clorofila Regulación de ph celular Síntesis de proteínas Formación de ARN Activación de enzimas Fosforilación Síntomas de Deficiencia: Clorosis Hojas maduras, Suelos Acidos y Calcáreos NCtej: % Toxicidad Incrementa calidad nutricional Crítico en sequía NCtej: >1.5%

29 Síntomas de Toxicidad de B

30 Síntomas de Toxicidad de Fe

31 Síntomas de Toxicidad de Mn

32 Síntomas de Toxicidad de Sulfuros

33 Síntomas de toxicidad por sales

34 Laboratorio de Análisis Foliares y de Suelos Finca/Plantació n AGROPECUARIA PREVENCION Fecha de Muestreo No Suministrada Informe No: Municipio COPEY Fecha de Registro 06-jul Departamen to CES AR Fecha de Entrega 27-jul-11 Definitivo Codigo: S S S S Iden tificación : M1 L cm M2 L cm M3 L cm M4 L cm Análisis Unidades Resultado Cal Result ado Cal Result ado Cal Resultado Cal Text ura F - Ac F - Ac F - An F - An Arena % 36,3 42,3 70,3 70,3 Arcilla % 30,1 28,1 19,1 18,1 Limo % 33,6 29,6 10,6 11,6 ph Unidades 7,71 A 7,85 A 7,84 A 8,23 A C.E. ds/m 14,8 15,8 1,25 2,89 Acidez Inter cmol(+)/kg N.D. N.D. N.D. N.D. C.I.C. cmol(+)/kg 13,8 M 13,4 M 6,71 B 6,94 B C. Orgánico % 0,66 B 0,82 B 0,57 B 0,49 B M. Orgánica % 1,14 B 1,41 B 0,98 B 0,84 B Po tasio cmol(+)/kg 0,37 M 0,27 M 0,19 B 0,12 B Calcio cmol(+)/kg 16,2 14,1 3,84 5,17 Magnesio cmol(+)/kg 6,83 7,13 1,91 2,43 So dio cmol(+)/kg 24,1 26,9 1,71 3,52 Aluminio cmol(+)/kg N.D. N.D. N.D. N.D. Silicio mg/kg Si N.D. N.D. N.D. N.D. Fó sf oro mg/kg P 76,9 A 128 A 35,0 A 47,8 A Azufre mg/kg S A A 45,2 A 184 A Bo ro mg/kg B 0,93 A 0,79 A 0,45 M 1,03 A Hierro mg/kg Fe 50,8 A 37,1 A 42,8 A 54,9 A Co bre mg/kg Cu 1,35 M 1,45 M 1,26 M 1,30 M Manganeso mg/kg Mn 43,9 A 32,6 A 26,1 A 22,6 A Zin c mg/kg Zn 1,50 M 1,47 M 1,58 M 1,20 M CALCULOS SECUNDARIOS CICE cmol(+)/kg 47,5 48,4 7,65 11,2 Suma Bases cmol(+)/kg 47,5 48,4 7,65 11,2 Sat de Bases % Sat K % 0,78 B 0,56 B 2,48 B 1,07 B Sat Ca % 34,1 M 29,1 M 50,2 A 46,0 A Sat Mg % 14,4 M 14,7 M 25,0 A 21,6 A Sat Na % 50,8 A 55,6 A 22,4 A 31,3 A Sat Al % N.D. N.D. N.D. N.D. Ca:M g 2,37 1,98 B 2,01 2,13 K:M g 0,05 B 0,04 B 0,10 B 0,05 B (C a+ Mg)/ K 62,2 78,6 A 30,3 63,3 Prohibida la reproducción total o parcial de este docum ent o. Convenciones: Responsable: Cal: Calificación Agronómica N.D.: No Det erminado N. A: No Aplica Coordinador LAFS ILD: Inferior al limite de Detección Rep.: Análisis en repetición 4

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36 Consecuencias: Dificultades analíticas: Determinación de la CIC Determinación de Cationes Intercambiables En el Diagnóstico En la Recomendación En la Eficiencia de la Fertilización En la Nutrición de la Planta

37 Determinación de la CIC Sobreestimación por disolución de minerales como Zeolitas, Feldespatos, Máficos. Sobrestimación en suelos de regiones áridas, calcáreos, yesíferos, poco meteorizados. Subestimación por retención del catión indicador en las interláminas y previene su reemplazo durante la extracción cuando el catión reemplazante contiene NH₄+ o K+.

38 En la determinación de Cationes Intercambiables Sobrestimación de los cationes extractables por disolución de minerales que los contienen en la solución extractante. Sobreestimación de los cationes extractables por disolución de minerales precipitados. Baja concentración de iones en solución para hacer corrección en casos anteriores.

39 Métodos para CIC Cientos de propuestas Acetato de Amonio, M a ph 8.2 Acetato de Sodio, M a ph 8.2 Polemio y Rhoades Saturación con 0.4M NaOAc-0.1M NaCl Extracción con 0.5 M MgNO₃ NH Cl 1M al 40% agua, 60% etanol ph 8.5

40 Métodos para Cationes Intercambiables Acetato de Amonio, M, ph 7.0 Resultados más dudosos: Ca+² en presencia de CaCO₃ libre o CaS0₄.2H₂O K+ en suelos dominados por mica o vermiculita

41 COMPARATIVE ANNALYSIS SOIL ANNALYSIS YEAR ph M.O P K Ca Mg ESP C.E.C Texture Clay Clay L LIMITATION DEGREE TO VEGETATIVE DEVELOPMENT YEAR ph M.O P K Ca Mg ESP C.E.C Texture GLOBAL LIMITATION DEGREE GLOBAL LIMITATION DEGREE 2004 C.I.C Textura 5 ph 4 M.O P C.I.C Textura 5 ph 4 M.O P PSI K PSI K Mg Ca Mg Ca National Univ. Of Colombia Soil Lab. Cenicaña Lab. S.Q.I = 87.4% Very High S.Q.I = 83.7% High

42 Calidad, Uso y Mejoramiento del Agua para Riego

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45 PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA CALIDAD DEL AGUA PARA RIEGO Salinidad Infiltración del agua Toxicidad específica de iones Otros efectos

46 CLASIFICACION DE LAS AGUAS PARA RIEGO POR SU CONDUCTIVIDAD ELECTRICA (USSL-1954) CE x 10 6 (mmhos/cm) Clasificación Menos de 250 Baja Media Alta Mayor de 2250 Muy alta

47 RELACION DE ADSORCION DE SODIO (USSL-1954) RAS = Na + Ca ++ +Mg ++ 2

48 DE ACUERDO CON SU COMPOSICION LAS AGUAS DE RIEGO PUEDEN SUFRIR PRECIPITACIONES: Ca +2 + HCO 3- = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca +2 + SO 4-2 = CaSO 4

49 SALINIDAD EFECTIVA SE = Cationes (CaCO 3 + MgCO 3 + CaSO 4 ) Asume completa precipitación

50 CLASIFICACION DE LA SALINIDAD EFECTIVA Clase Salinidad efectiva (meq/l) Buena Condicionada No recomendable Menor de Mayor de 5

51 SALINIDAD POTENCIAL SP = Cl + ½ SO 4-2

52 CLASIFICACION DE LA SALINIDAD POTENCIAL Clase Buena Condicionada No recomendable Salinidad potencial (meq/l) Menor de Mayor de 15

53 PORCENTAJE DE SODIO POSIBLE Na + x 100 PSP = SE Más de 50% perjudicial

54 CARBONATO DE SODIO RESIDUAL CSR = Ca +2 + Mg +2 (Ca +2 +HCO 3- )

55 CLASIFICACION DE LAS AGUAS DE RIEGO DE ACUERDO CON CSR Clase CSR (meq/l Buena Condicionada No recomendable Menor de Mayor de 2.50 Eaton,1950

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58 INCONVENIENTES DE LA CLASIFICACION DE RICHARDS Supone que Ca y Mg tienen la misma selectividad de intercambio La relación entre la RASai y la RASas es compleja debido a la forma en que la RAS varia con la dilución No tiene en cuenta la precipitación de sales Error de concepto: Las sales tienen efecto floculante que se opone el efecto dispersante del Na

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60 PELIGRO DE PRECIPITACION Indice de saturación IS = pha - phc phc = (pk 2 pkc) + pca + palk Langelier 1936

61 RAS AJUSTADA RAS Aj. = RASai [1+(pHa phc)] phc = (pk 2 pkc) + pca + palk Bower y Massland. 1963

62 TABLA 3. Procedimiento para calcular el phc del agua en equilibrio con el CaCO 3 Concentración me /L = se obtiene sum ando las concentraciones de Ca+Mg+Na obtenidos en el análisis en me/l. = se obtiene sumando las concentraciones de Ca + Mg en el me/l. = se obtiene sum ando las concentraciones de CO 3 + HCO 3 en me/l.

63 RELACION DE ADSORCION DE SODIO AJUSTADA RASaj = Na + Ca x +2 +Mg / 2 (Suárez, 1981)

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65 EFECTOS DE LA CALIDAD DEL AGUA PARA RIEGO SOBRE LAS PROPIEDADES DE LOS SUELOS Salinidad Sodicidad: Conductividad hidráulica Velocidad de infiltración Acumulación de iones tóxicos

66 Salinidad en el suelo En arroz riego se determina en la solución del suelo o en el extracto de saturación. En secano a capacidad de campo. CEss = 2CEe Rendimiento Relativo (%) = 100 (12 (CEe-3))

67 Salinidad (CE)

68 Arroz N.C. de salinidad = 3.0 ds/m Porcentaje de reducción = 12% por unidad de aumento en la salinidad por encima del nivel crítico.

69 EVALUACION DE LA CALIDAD DE AGUAS PARA RIEGO: EFECTOS DE LA SALINIDAD Parámetro a evaluar Grado de restricción en el uso Ninguno Ligero a moderado Severo CEai (ds/m) < >3.0 TSD (mg/l) < >2000 FAO, 1985

70 EVALUACION DE LA CALIDAD DE AGUAS PARA RIEGO: EFECTOS DE LA RAS Y LOS ELECTROLITOS SOBRE LA INFILTRACION Problema potencial Grado de restricción en el uso Ninguno Ligero a moderado Severo Si RAS = 0-3 y CEai > < > < 0.3 > < 0.5 > < 1.3 > < 2.9 FAO, 1985

71 Salinidad en el agua de irrigación ph y CEa< 0.5 ds/m buena calidad. ph = y CEa = ds/m media a baja. ph> 8.4 y CEa > 2 ds/m no apropiada. RAS < 15 = buena calidad RAS = = calidad media a baja RAS > 25 no apropiada para riego. Potencial Osmótico (PO) = CEe x = 0.36

72 Efecto de la salinidad y la RAS sobre la velocidad relativa de infiltración de agua RELACION DE ADSORCION DE SODIO (RAS) Severa reducción en la velocidad de infiltración Reducción ligera o moderada en rata de infiltración No reducción en la velocidad de infiltración SALINIDAD DEL AGUA DE RIEGO (DS/M) Adaptado de Rhoades, 1977 y Oster y Schroer, 1979 por Ayers y Westcot, 1985

73 EVALUACION DE LA CALIDAD DE AGUAS PARA RIEGO

74 EVALUACION DE LA CALIDAD DE AGUAS PARA RIEGO: Problema potencial Grado de restricción en el uso Ninguno Ligero a moderado Severo Toxicidad específica de iones Sodio Riego superficial Riego por aspersión Cloruros Riego superficial Riego por aspersión RAS < > 9 meq/l < 3 > 3 meq/l < > 10 meq/l < 3 > 3 Boro meq/l < > 3.0

75 Clasificación de las aguas de acuerdo con su contenido de cloruros Clasificación Buena Condicionada No recomendable Cloruros (meq/l) Menor de Mayor de 5.0

76 PROBLEMA POTENCIAL UNIDADES GRADO DE RESTRICCION EN EL USO NINGUNO LIGERO A MODERADO SEVERO NITRATOS (N NO 3 ) mg/l > > 30 BICARBONATOS meq/l > > 8.5 ph Rango normal

77 MAXIMAS CONCENTRACIONES PERMISIBLES DE ELEMENTOS TRAZA EN EL AGUA PARA RIEGO Elemento mg/l Observaciones Al 5.0 Causa restricción en el crecimiento en suelos ácidos As 0.10 Toxicidad variable según especie Cd 0.01 Acumulación potencial en plantas es peligroso para humanos Cr 0.10 Puede causar toxicidad en algunas plantas F 1.0 Inactivo en suelos neutros y alcalinos Li 2.5 Muy toxico para los cítricos a muy bajas concentraciones Ni 0.20 Tóxico para muchas plantas Pb 5.0 Puede inhibir el crecimiento celular Se Tóxico para plantas y animales V 0.10 Toxico para muchas plantas Sn, Ti, W --- Excluidos efectivamente por las plantas

78 . Determinaciones de Laboratorio necesarias para evaluar la calidad del agua para riego ( FAO, 1985 ) Parámetro Símbolo Unidad Rango usual - Contenido de Sales Conductividad eléctrica CEa ds/m * Total sólidos disueltos TDS mg/l ** 0 2,000 Cationes y aniones Calcio Ca ++ me/l 0 20 Magnesio Mg ++ me/l 0 5 Sodio Na + me/l 0 40 Potasio K + me/l Carbonatos CO3 = me/l Bicarbonatos HCO - 3 me/l 0 10 Cloruros Cl - me/l 0 30 Sulfatos SO4 = me/l 0 20 Nitratos NO - 3 me/l 0-5 Misceláneos Boro B me/l 0 2 Reacción ph Relación adsorción de sodio RAS *** (me/l) 1/2 0-15

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80 ANALISIS NECESARIOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DE AGUA PARA RIEGO POR GOTEO Principales sales inorgánicas Dureza Sólidos en suspensión, Fe, Sulfato de Fe Total de sólidos disueltos (TDS) Demanda química y biológica de oxígeno (DBO), O2 disuelto Bacterias férricas y reductoras de sulfatos Materia orgánica y otras sustancias químicas, Microorganismos FAO, 1985

81 Determinaciones de laboratorio necesarias para evaluar la calidad del agua para riego PARAMETRO SIMBOLO UNIDAD RANGO USUAL Cationes y Aniones Calcio Magnesio Sodio Potasio Carbonatos Bicarbonatos Cloruros Sulfatos Nitratos Misceláneos Boro Reacción Relación adsorción de sodio RAS*** * ds/m = equivale mmhos/cm ** mg/l = ppm Ca 2+ Mg 2+ Na + K + CO 3 = HCO 3 Cl = SO 4 NO 3 B ph meq/l meq/l meq/l 0 20 meq/l 0 5 meq/l 0 40 meq/l meq/l meq/l meq/l meq/l meq/l 0 10 meq/l meq/l 0 30 meq/l meq/l 0 20 meq/l meq/l 0 5 meq/l mg/l 0 2 mg/l (meq/l)1/ Fuente: Adaptado de FAO, 1985

82 Valores limites para evaluar la agresividad de aguas y suelos para el concreto Análisis Intensidad del ataque Ninguno Ligero Fuerte Muy fuerte Agua ph > <4.5 Acido carbónico Amonio Magnesio Sulfato Sulfato suelos < < 60 < < 60 < < 1500 < < 3000 < >5000 < 2.9 FAO, 1985 tomado de Bigzock, (1972)

83 Análisis aguas finca San Antonio (Candelaria) Característica Pozo Reservorio ph CE. (ds/m) Ca (cmol(+)l ¹ Mg ( ) Na ( ) CO ( ) HCO ( ) SO ( )

84 MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DE AGUA PARA RIEGO Adición de yeso Mezcla de aguas de mala y buena calidad Con base en la RAS Con base en la conductividad eléctrica

85 Plantas de tratamiento

86 Síntomas de deficiencia de Si

87 Síntomas de deficiencia de Ca Funciones Turgencia de la planta Componente pared Celular Estabilización de pared celular Balance cationes/aniones Osmoregulación Síntomas de Deficiencia: En tejidos nuevos y meristemos Necrosis tejidos crecimiento Poco desarrollo raíces Suelos Acidos y Calcáreos NCtej: O.1 a 5% Toxicidad Desconocida Funciones Turgencia de la planta Componente pared Celular Estabilización de pared celular Balance cationes/aniones Osmoregulación Síntomas de Deficiencia: En tejidos nuevos y meristemos Necrosis tejidos crecimiento Poco desarrollo raíces Suelos Acidos y Calcáreos NCtej: O.1 a 5% Toxicidad Desconocida

88 Síntomas de deficiencia de Mg Funciones Componente Clorofila Regulación de ph celular Síntesis de proteínas Formación de ARN Activación de enzimas Fosforilación Síntomas de Deficiencia: Suelos Acidos y Calcáreos Clorosis Hojas maduras NCtej: % Toxicidad Incrementa calidad nutricional Crítico en sequía NCtej: >1.5%

89 Síntomas de deficiencia de S Funciones Componente de grasas Síntesis de aminoácidos y pnas Formación de clrofila Metabolismo de Acetil Co-A Sustancias de defensa. Rel N/S: 40:1 Síntomas de Deficiencia: Comunes en suelos lavados, calcáreos Clorosis de hojas jóvenes Palidez de la Planta Crrecimietno reducido aéreo y raíces NCtej: % Toxicidad Exceso en suelo necrosis raíces NCtej:

90 Síntomas de deficiencia de Fe

91 Síntomas de deficiencia de Mn Funciones Componente de Enzimas En fotosíntesis Proteínas, CHO y lípidos División celular Síntomas de Deficiencia: Clorosis intervenal y necrosis, Suelos Lavados y Calcáreos NCtej: 10-20μg Mn/g Toxicidad Mayor a Mayor luminosidad Si incrementa tolerancia Aplicar Mg Coloración parda Manchas necróticas Clorosis intervenal Deformación hojas jóvenes NCtej: Variable

92 Síntomas de deficiencia de Cu Funciones Componente de Enzimas Reacciones redox Componente proteínas Transporte electrones Metabolismo CHO y lípidos Lignificación Formación y Fert. Polen Síntomas de Deficiencia: Necrosis apical Aparente pérdida turgencia Color pálido oliva, Suelos orgánicos, arenosos y Calcáreos Alto N NCtej: 1-5μg Cu/g Toxicidad Elongación excesiva raíz Clorosis hojas jóvenes Induce def. Fe Inhibe crecimiento Raíz NCtej: >20-30μg Cu/g