Modelo Conceptual del Ciclo de Ca y Mg

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1 Agro 4037 Fertilidad de Suelos y Abonos 8- Calcio, Magnesio y Azufre Ciclo de Ca y Mg Información General Ca y Mg presentan características en común y se comportan en forma similar en suelos aunque cumplen funciones fisiológicas diferentes y provienen de minerales primarios diferentes Ambos son cationes divalentes y constituyen lo que son las bases Ca y Mg pueden guardan interacciones (antagonismos, sinergismos) entre sí que tiene que ver con la absorción Contenidos totales son mayores en suelos recientes (Inceptisoles y Entisoles) que en suelos viejos (Oxisoles y Ultisoles) Se consideran nutrimentos de comportamiento de tipo mineral ya que las tranformaciones orgánicas y la descomposición de tejido vegetal no aportan mucho Modelo Conceptual del Ciclo de Ca y Mg Formas de Ca y Mg en suelos Cantidad total Conocer el contenido total no suministra mayor información sobre su disponibilidad y dinámica Ca en suelos se origina de rocas y minerales del cual el suelo se ha formado Minerales Primarios Calcio - Fosfatos de Ca (apatita) - Feldespatos de Ca 1

2 - Anortita - CaAl 2 Si 2 O 3 - Piroxenos - Anfíboles Magnesio - Biotita (mica) - Silicatos de Mg (serpentinita) - Oliveno - Hornablenda Minerales Secundarios Calcio - CaCO 3 - CaSO 4 2H 2 O - CaMg(CO 3 ) 2 Magnesio - CaMg(CO 3 ) 2 - arcillas, ilita, montmorilonita, vermiculita. chlorita Ca y Mg intercambiable y en solución Desde el punto de vista de la fertilidad de suelos, la fracción intercambiable y en solución el el medio mediante la cual la planta absorbe y por la cual interactúan con las otras fracciones Calcio Ocurre un equilibrio dinámico entre la fracción soluble y la fracción intercambiable, utilización por la planta restitución El rango en solución fluctúa entre 3 y 50 ppm para Ca (se cree que 15 ppm en sol. es adecuado) Catión principal en complejo de cambio % de saturación óptimo varía entre 65-85%, excepto a ph bajo <6.5 Calcio intercambiable puede ser hasta 1000 x Ca en solución 2

3 Planta puede utilizarlos directamente del CIC a través de intercepción radical Generalmente se encuentran valores de Ca menor (en solución y sitios de intercambio) en el subsuelo a menos que se haya producido una acumulación especifica en una capa dura 'hardpan' A mayor precipitación menor contenido de Ca y Mg (comparación de suelos del trópico seco vs. trópico húmedo) Magnesio Mg en solución varía de 5 a 50 ppm suelo ideal en general tiene 4-20 % saturación de CIC planta puede utilizarlos directamente de CIC a través de intercepción radical en algunos casos el Mg puede desplazarse a capas inferiores debido a encalado fuerte Disponibilidad y Deficiencia en Suelos Factores que influyen sobre la disponibilidad Es importante tanto la cantidad absoluta (intercambiable) como las proporciones relativas (% de saturación) Cantidad de Ca y Mg intercambiable Nivel crítico intercambiable de Ca es de 6 meq/100g Nivel crítico intercambiable de Mg es de 2.5 meq/100g Cantidad relativa Con valores < % = respuesta del cultivo a Ca Ej. Suelo A, CIC bajo (6 meq / 100g) y tiene 5 meq Ca +2 /100g = 83% saturación Ca Suelo B, CIC bajo (6 meq / 100g) y tiene 4 meq Ca +2 /100g = 66% saturación Ca Suelo C, CIC alto (30 meq / 100g) y tiene 5 meq/100g = 17% saturación Suelo D, CIC alto (30 meq / 100g) y necesita tiene 20 meq/100g para obtener un 66% saturación Tipo de arcilla se requiere menor % de saturación de Ca para optimizar rendimientos en suelos dominados por arcillas 1:1 que con arcillas 2:1. 3

4 ph del suelo ph suelo bajo, H + y Al pueden impedir la utilización (absorción) de Ca o Mg Deficiencia Calcio No es comun ver deficiencias de Ca, ya que usualmente hay otros factores mas limitantes Disminuye el ph, saturación de H + y Al +3 aumenta 50-85% de saturación de Ca +2 en CIC son ideales 15 ppm Ca +2 en solución es usualmente adecuado Razones para aplicación de Ca +2 - reducir toxicidad de H + y Al - reducir elementos toxicidad de otros elementos tóxicos - aumentar disponibilidad de P - mejorar actividad microbiana (a través del ph) - reducir Na Magnesio Al igual que Ca, suelos con textura gruesa, ácidos, altamente lixiviados, suelos región húmeda son los mas deficiente Incidencia de deficiencias de Mg es mayor que la incidencia de deficiencia de Ca, en parte por la aplicación de cal deficiencias de Mg pueden ser inducidas con adiciones grandes de K + o NH 4 +, pero el Mg debe estar marginalmente deficiente para empezar. 'grass tetany'- hipomagnesemia (niveles de Mg en sangre bajo) - animales alimentados con yerbas forrajeras con contenido de Mg bajo (< 0.2 %) - niveles de K + o NH 4 + alto (a través de adición de fertilizantes) reducen utilización de Mg por cultivos - se le aplica sal de Mg como suplemento Pruebas de suelo Ca 2+ y Mg 2+ intercambiable (también incluye iones en solución de suelo) - NH 4 OAc 1N (acetato de amonio) 4

5 Relación entre Cationes La interacción entre Ca, Mg, y K es fundamental ya que la fertilidad de un suelo se debe ver en forma integral, y no elemento por elemento. Pueden ocurrir: - sinergismos (uno estimula a otro) - antagonismos (uno se opone a otro) - concentraciones elevadas de Ca y/o Mg corresponden con bajas concentraciones foliares de K - inducción de desequilibrio entre Ca y Mg se presenta con el encalado con productos exclusivamente calcáreos Razones de cationes intercambiables acceptados en la literatura: Ca/Mg (2-5), Mg/K (2-15), Ca/K, (Ca+Mg)/K (10-40) Ca y Mg pueden competir entre si por puntos de absorción absorción (antagonistas) a nivel radicular Factores de suelo que influyen sobre la disponibilidad de Ca y Mg para las plantas Contenido intercambiable ph CIC y % de saturación Tipo de mineralogía en el suelo Relación de Ca intercambiable 5

6 8-2. Fertilizantes de Ca y Mg Fuentes de Ca Abonos de Ca son pocos ya que la mayoría de los suelos con bajo contenido de Ca son encalados para ajustar el ph o para eliminar toxicidad de Al. Si no se requiere ajustar el ph pero se necesita Ca se aplica yeso (CaSO 4 2H 2 O). Fuente importante de Ca para maní ya que tiene altos requisitos. Los fertilizantes se expresan en forma de CaO y MgO Nombre Fórmula química Concentración aproximada** * Nitrato de calcio Ca(NO 3 ) CaO * Yeso CaSO 4 2H 2 O CaO-24S * CaEDTA 4-7CaO Super fosfato sencillo CaSO 4 Ca(H 2 PO 4 ) CaO-12S Super fosfato triple Ca(H 2 PO 4 ) CaO Apatita CaO **Carbonato calizo CaCO CaO **Oxido de calcio CaO CaO **Hidróxido de calcio Ca(OH) CaO ** Concentración varía según la pureza del material Fuentes de Mg Nombre Fórmula química Concentración Cal dolomítica CaMg (CO 3 ) 2 Aprox. 18MgO * Sulfato de magnesio MgSO MgO-14S * SULP-O-Mag K 2 SO 4 2MgSO MgO-22S Kiserita sulfato de Mg y K MgO Gramag óxidos de Mg MgO Granusol óxidos de Mg 77MgO 6

7 8-3. Azufre (S) Información general SO 4-2 se comporta muy similar al NO 3 - Ciclos de C-N-S están asociados Entre el cuarto y quinto nutrimento más deficiente Cantidad absorbida por plantas similar a P Las deficiencias predominan en suelos derivados de rocas ígneas básicas a altas elevaciones o alejados del mar Fracciones S total - depende grandemente de la cantidad de materia orgánica, y es en promedio el 0.06% (rango ). S orgánico - representa la mayoría del S total (60-90%) en suelos tropicales S inorgánico - representa una cantidad pequeña aunque importante (2-8% del total) SO 4-2 en solución, SO 4-2 adsorbido, S insoluble, compuestos reducidos inorgánicos S Fuentes de donde se origina y aportaciones Sulfitos de metales (Ej. FeS 2 ) SO 2 en atmósfera por desechos industriales de quema de fuentes de carbón Responsable por lluvia ácida. Emisión de compuestos volátiles azufrados [(CH 3 ) 2 S, CS 2, CH 3 SH] por actividad volcánica, pantanales, etc Ciclo de S Diagrama 7

8 Reserva de S Contenido total niveles en suelos son muy variables y dependen de las condiciones climáticas S total está positivamente correlacionado con niveles de materia orgánica al igual que otros elementos saber cantidades totales son poco útiles S Orgánico mayoría de S en suelos tropicales sin fertilizar está en forma orgánica S orgánico proviene de los restos vegetales, animales y microorganismos Entre el % de la totalidad de S está en forma orgánica C:N:S es bastante constante en suelos con valores de 120:10:1.4 La labranza reduce el contenido de S orgánico debido al aumento en la velocidad de descomposición de materia orgánica Una gran parte de S orgánico no está caracterizado S inorgánico En suelos aeróbicos los sulfatos son la principal forma inorgánica de S. Solo en casos de anaerobiosis ocurren formas reducidas (sulfuros), y se convierten a sulfatos rápidamente al oxidarse El S inorgánico en forma de SO 4-2 puede acumularse en Ultisoles, Oxisoles con mineralogía oxídica debido a la alta capacidad de intercambio aniónico S en solución del suelo Movimiento por flujo de masas y difusión SO (0-20 ppm) y cationes acompañantes son Ca, Mg, Na y K Concentraciones en solución de 3-5 ppm es adecuada para crecimiento de plantas Concentraciones de 5-20 ppm suelo son comunes en suelos S adsorbido SO 4-2 adsorbido - se adsorben a los sitios de intercambio (similar a la adsorción de H 2 PO 4 - ) serie liotrópica para aniones (H2PO4 - > SO4-2 > NO3 - = Cl-) Factores que afectan la cantidad de SO 4-2 adsorbido 1. > adsorción > óxidos de Fe/Al 2. > adsorción > arcillas 1:1 3. > adsorción > materia orgánica 4. > adsorción < ph, en suelos de carga variable 8

9 5. suelos con niveles altos de P tienden a tener mejor adsorción de S S insoluble ocurre mayormente en suelos de regiones secas en donde los sulfatos precipitan con las bases, especialmente Ca encontrados mayormente en regiones áridas aumento en cantidad de precipitación representa un aumento en la profundidad de CaSO 4 2H 2 O no se encuentra yeso en suelos de regiones húmedas Minerales primarios Pirita, FeS 2 Spharellite ZnS 2 S elemental (formas reducidas de S) Minerales secundarios Na2SO4 10H2O MgSO4 7H2O CaSO4 2H2O (yeso) Procesos Adsorción: para que ocurra se requiere: presencia de superficies que reaccionen (mineralogía adecuada) existencia de ambiente químico favorable sulfato en solución Al(OH)+2 + SO4-2 < > Al(OH)SO Lixiviación de S Ocurre en suelos pero en menor proporción que el NO3 - entre el 50 y 70% del S aplicado puede ser lixiviado bajo condiciones óptimas (arena, mucha H2O) Factores que afectan magnitud de lixiviación de S cantidad de precipitación o riego textura del suelo minerales en el suelo (afectan adsorción de SO4-2) 9

10 otros factores parecidos al lavado de NO3 - mayor lixiviación con mayor proporción de cationes monovalentes vs. divalentes Reacciones Redox participan microorganismos Mineralización muy similar al N organismos pueden producir S inorgánico tanto oxidado como reducido Reacciones Factores mas importantes en la mineralización son: temperatura humedad nivel de materia orgánica aumento en mineralización al mojar un suelo previamente seco inmovilización ocurre cuando C:S > 400; C:S < 200 ocurre mineralización Podemos utilizar la materia orgánica para evaluar la disponibilidad de S en el suelo Entradas y Salidas Fertilización la mayoría de los cultivos tienen requerimientos de S muy parecidos a P se utilizan muchos abonos azufrados, por lo cual se suple una buena cantidad de S al suelo El S elemental se utiliza para disminuir el ph de suelos alcalinos En general dosis de 40 kg S/ha/año son suficientes para eliminar deficiencias 10

11 Lluvia contiene menos de 1 ppm S fuente menos de 5 kg S/ha/año excepto en áreas industriales y cercanas al mar algunos fungicidas y pesticidas contienen S Absorción por la planta necesidades por la planta son similar a las de P contenidos foliares varían entre 0.1 a 0.3 % Fuentes de S Nombre Fórmula química Concentración *Sulfato de amonio (NH 4 ) 2 SO S S elemental S (90-98S) *Sulfato de calcio CaSO 4 2H 2 O CaO-24S *Superfosfato sencillo Ca(H 2 PO 4 ) 2 CaSO CaO-12S Tiosulfato de amonio (NH 4 ) 2 S 2 O *SULP-O-Mag K 2 SO 4 2MgSO MgO-22S *Sulfato de potasio K 2 SO S Fosfato de amonio-sulfato 15%S *sulfato de magnesio MgSO MgO-14S *sulfato de hierro FeSO S-18Fe 11