Calcio, Magnesio, Azufre

Agro 4037 – Fertilidad de Suelos y Abonos
y Abonos
8‐ Calcio, Magnesio y Azufre
1
Objetivos (Ca y Mg)
1. Identificar los minerales y describir las transformaciones de Ca y Mg en suelos.
2. Identificar las formas que existe el Ca y el Mg en suelos y plantas. 3. Describir la función de Ca y de Mg en el metabolismo de la planta y la Describir la función de Ca y de Mg en el metabolismo de la planta y la
relación que existe entre la función y síntomas de deficiencia. 4. Identificar los factores de suelos que influyen sobre la disponibilidad de Ca y Mg para las plantas. 5. Mencionar las concentraciones de Ca y Mg en los fertilizantes comunes de Ca y Mg.
6. Describir la influencia de las propiedades del suelo y manejo en la disponibilidad de Ca y Mg que proviene de los fertilizantes
disponibilidad de Ca y Mg que proviene de los fertilizantes.
2
1
Objetivos (S)
7. Describir el ciclo de S en suelo, agua y atmósfera e identificar los componentes importantes desde el punto de vista de disponibilidad para la planta. 8. Describir los síntomas de deficiencia de S en plantas, la función de S en el p
y
q
y
metabolismo de plantas y la relación que existe entre la función y los síntomas de deficiencia. 9. Describir y cuantificar la mineralización e inmovilización de S en suelo e identificar prácticas de manejo que influencian su disponibilidad. 10. Discutir los factores de suelo, ambiente y manejo que influencian la disponibilidad de S. 3
8‐1 Ciclo de Ca y Mg
8‐1.1 Información general
• Ca y Mg se comportan en forma similar en suelos aunque cumplen funciones fisiológicas diferentes y provienen de minerales primarios diferentes i
l
i
i dif
• Ambos son cationes divalentes y constituyen lo que son las bases
• Contenidos totales son mayores en suelos “jovenes” (Inceptisoles y Entisoles) que en suelos viejos (Oxisoles y Ultisoles)
• Se consideran nutrimentos de comportamiento de tipo mineral
• A nivel fisiológico, Ca y Mg interaccionan (antagonismos, sinergismos) en la absorción radicular
4
2
8‐1.3 Formas y funciones de Mg en plantas
Se absorbe como Mg2+
Se mueve por intercepcion radicular y flujo de masas
C
Concentracion en tejido vegetal de 0.1 a 0.4%
i
jid
l d 0 1 0 4%
Importante como componente de clorofila, componente estructural en ribosomas, rx de transferencia de ATP, metabolismo general de la planta
• Estructura y permeabilidad de membranas, elongacion y division celular
• Movil en la planta, se trasloca en el floema
• Sintomas de deficiencia
•
•
•
•
5
Ciclo de Ca y Mg
6
3
8‐1.2 Formas de Ca y Mg en suelos
8‐1.2.1 Cantidad total
• El contenido total en suelos no suministra información importante
• Ca total en suelos proviene de rocas y minerales del cual el suelo se ha formado
– Ca en suelo, 0.7 ‐ 1.5%
– Ca en suelo calcareo, 1 – 30%
• Mg en suelo, 0.1 ‐ 4%
7
8‐1.2.2 Minerales primarios comunes en suelos
Calcio
• Epidote
• Turmaline
• Piroxenes
Pi
• Augite Ca(Mg,Fe)Si2O6
• Amfiboles
• Hornablende
NaCa2Mg5Fe2(AlSi7)O22(OH)
• Apatita
• Ca‐feldspars
• Ca
Ca‐plagioclase p ag oc ase
– Anortita CaAl2Si2O3
Magnesio
• Olivene (Mg,Fe)2SiO4
• Tourmaline
• Piroxenes
• Augite
• Amfiboles
• Hornablende
• Serpentinite
• Biotite K(FeMg
(
g2))Si3Al)(O
)( 10((OH))2
8
4
8‐1.2.3 Minerales secundarios
Calcio • Carbonatos de calcio CaCO3
• Sulfato de calcio CaSO42H2O
• Dolomita CaMg(CO3)2
Magnesio
• Vermiculita
• Clorita
• Montmorilonita
9
8‐1.2.4 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
planta absorbe y por la cual interactúan con las otras fracciones
10
5
8‐1.2.4.1 Calcio
• Ca es el catión principal en complejo de cambio
• Ocurre un equilibrio dinámico entre la fracción soluble y la fracción intercambiable, utilización por la planta – restitución
g
y
g/ p
(
• Rango en solución varía entre 3 y 50 mg/L para Ca (se cree que 15 ppm en sol. es adecuado)
• Calcio intercambiable puede ser hasta 1000 x Ca en solución (rango intercambiable de 5 a 25 meq/100g)
• % de saturación de Ca “ideal” varía entre 65 ‐ 85%, excepto a pH bajo <6.5 (esto no es aplicable para suelos tropicales acidos)
• Efecto de:
• Profundidad
• Precipitación (trópico seco vs. trópico húmedo)
• Textura • Mineralogía
11
8‐1.2.4.2 Magnesio
•
•
•
•
Mg en solución varía de 5 a 50 mg/L
Suelo ideal en general tiene 4 ‐ 20 % saturación de CIC
Planta utiliza Mg por intercepción radicular y flujo de masas
Planta utiliza Mg por intercepción radicular y flujo de masas
En algunos casos el Mg puede desplazarse a capas inferiores, encalado
12
6
8‐1.3 Disponibilidad y deficiencia en suelos
8‐1.3.1 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
Proporcion relativa (porcentaje de saturación)
– Con valores < 25 ‐
Con valores < 25 ‐ 40 % = respuesta del cultivo a Ca
40 % = respuesta del cultivo a Ca
13
Ejemplo
• Suelo A
Ca intercambiable = 5.3 meq Ca+2/100g;
CIC bajo = 8 meq / 100g; 66% sat Ca
• Suelo B
Ca intercambiable = 2.2 meq Ca+2/100g;
CIC bajo = 8 meq / 100g; 27% sat Ca
• Suelo C
Ca intercambiable = 8 meq Ca+2/100g;
CIC alto = 30 meq / 100g; 27% sat Ca
• Suelo D
Ca intercambiable = 20 meq Ca+2/100g;
CIC alto = 30 meq / 100g; 66% sat Ca
14
7
Mineralogía
• Se requiere menor Ca intercambiable para optimizar rendimientos en suelos dominados por arcillas 1:1 que con arcillas 2:1.
• Pero, capacidad para suplir Ca a largo plazo se reduce en Pero capacidad para suplir Ca a largo plazo se reduce en
suelos dominados por arcillas 1:1 pH del suelo
• Ca y Mg se reduce conforme se reduce el pH
• Al pueden impedir la utilización (absorción) de Ca o Mg
p
p
(
)
g
15
8‐1.3.2 Deficiencias
8‐1.3.2.1 Calcio
• Suelos con deficiencia: textura gruesa, muy ácidos, suelos región húmeda
• No es comun ver deficiencias de Ca, ya que usualmente hay otros factores mas limitantes • Disminuye el pH, % saturación de ácidos aumenta Observación de deficiencia de Ca en Café, El Salvador
16
8
Razones para aplicación de Ca
• Reducir toxicidad de H+ y Al
• Reducir disponibilidad de otros elementos tóxicos
Reducir disponibilidad de otros elementos tóxicos
• Aumentar disponibilidad de P en suelo y utilizacion por la planta
• Mejorar actividad microbiana (a través del pH)
• Reducir Na+
17
8‐1.3.2.2 Magnesio
• Suelos con deficiencia: textura gruesa, muy ácidos, suelos región húmeda
• Incidencia de deficiencias de Mg es mayor que la g
y q
incidencia de deficiencia de Ca, en parte por la aplicación de cal
• Deficiencias de Mg pueden ser inducidas con adiciones grandes de K+ o NH4+, 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 %)
• Adicion de altas cantidades de K+ o NH4+ (o niveles altos en suelos) pueden reducir la utilizacion de Mg por cultivos
18
9
8‐1.4 Pruebas de suelo de Ca y Mg
• Ca2+ y Mg2+ intercambiable (también incluye iones en solución de suelo)
• NH4OAc 1N (acetato de amonio)
(
)
• 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
19
• Pueden ocurrir:
• sinergismos (uno estimula a otro)
• antagonismos (uno afecta la utilizacion del otro)
• concentraciones elevadas de Ca y/o Mg pueden coincidir con bajas concentraciones foliares de K
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),
Ca/Mg (2
5), Mg/K (2
Mg/K (2‐15),
15), Ca/K, (Ca
Ca/K, (Ca+Mg)/K
Mg)/K (10
(10‐40)
40) • Ca y Mg pueden competir entre si por puntos de absorción (antagonistas) a nivel radicular
20
10
8‐1.5 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 con Mg y K
21
8‐2. Fertilizantes de Ca y Mg
8‐2.1 Fuentes de Ca
• Abonos especificos de Ca son pocos ya que la mayoría de los suelos con bajo contenido de Ca son encalados para ajustar el
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 (CaSO42H2O). Fuente importante de Ca para maní ya que tiene altos requisitos.
• Los fertilizantes se expresan en forma de CaO y MgO
22
11
Fuentes de Ca
Nombre
Fórmula química
Concentración * Nitrato de calcio
* Yeso
* CaEDTA
Super fosfato sencillo
Super fosfato triple
A tit
Apatita
Ca(NO3)2
15‐0‐0‐34CaO
0‐0‐0‐31CaO‐24S
4‐7CaO
0‐20‐0‐28CaO‐12S
Ca(H2PO4)2
0‐46‐0‐18CaO
0 33 0 46C O
0‐33‐0‐46CaO
Carbonato calizo
Hidróxido de calcio
Oxido de calcio
CaCO3
Ca(OH)2
CaO
0‐0‐0‐56CaO
0‐0‐0‐76CaO
0‐0‐0‐99CaO
CaSO42H2O
CaSO4Ca(H2PO4)2
23
8‐2.2 Fuentes de Mg
Nombre
Fórmula química
Concentración
C l d l íti
Cal dolomítica
C CO3  Mg
CaCO
M CO3
A
Aprox. 18MgO
18M O
* Sulfato de MgSO4 7H2O
magnesio (sal de epsom) * SUL‐PO‐Mag
K2SO42MgSO4
Nitrato de magnesio MgNO3 6H2O
Nitrato de magnesio
Kiserita
sulfato de Mg y K
Gramag
óxidos de Mg
Granusol óxidos de Mg
0‐0‐0‐17MgO‐14S
0‐0‐22‐18MgO‐22S
10 0 0 15MgO
10‐0‐0‐15MgO
0‐0‐20‐27MgO
0‐0‐0‐75MgO
77MgO
24
12
• Dolomita – Granulada o polvo
• Sulfato de Mg – sal hidratada, higroscopica, alta solubilidad, granos finos, fertigación, foliar
• Sul‐PO‐Mag (IMC global) – prod. orgánica, soluble, mezclas, fuente de Mg y S, bajo índice de sal (43.2/100)
• Kiserite (KALI) – prod. orgánica, soluble, granulometría (fina, gruesa) y composición variada, uso en fertigación o mezclas completas
25
Ejemplo: Campos de golf y cesped
• Aplicar 6 – 12 kg Mg/ha/año en cuatro aplicaciones (calle “fairway”)
6 kg Mg/ha/año 
6
kg Mg/ha/año  10 kg MgO/ha/año 
10 kg MgO/ha/año 
2.5 kg MgO/ha/aplic  14.7 kg MgSO4/ha/aplic 
14.7 kg MgSO4/200 L/aplic  7.4 kg MgSO4/100 L/aplic 
7.4% MgSO4
26
13
27
28
14
8‐3 Azufre (S)
8‐3.1 Información general
• El SO4‐2 se comporta muy similar al NO3‐
• Ciclos de C‐N‐S están asociados a la materia orgánica
• Entre el cuarto y quinto nutrimento que más comunmente se E t
l
t
i t
ti
t
á
t
observan deficiencias (respuesta) • Las deficiencias predominan en suelos derivados de rocas ígneas básicas a altas elevaciones o alejados del mar
• Funciones en las plantas
– síntesis de aminoácidos asufrados
– relacionado a reducción de NO
relacionado a reducción de NO3‐ y a N protéico
y a N protéico
– síntesis de coezima A (envuelta en la oxidación síntesis de ácidos grasos, aminoácidos)
• Síntomas de deficiencias
29
8‐3.2 Fracciones
• S total ‐ depende grandemente de la cantidad de materia orgánica • S S orgánico
representa la mayor proporción del S total (60‐90
90 %) %)
á i ‐ representa la mayor proporción del S total (60
• S inorgánico ‐ representa una menor proporción y se subdivide en:
– SO4‐2 solución
– SO4‐2 adsorbido
– S insoluble
– Compuestos reducidos inorgánicos S
30
15
8‐3.3 Fuentes de S a suelos • Precipitación/solubilización de sales (minerales) en suelos
• Deposición atmosferica – SO2  SOx en atmósfera por desechos industriales de SO
t óf
d
h i d ti l d
quema de fuentes de carbón
– Emisión de compuestos volátiles azufrados [(CH3)2S, CS2, CH3SH] por actividad volcánica, pantanales, etc.. y subsecuente deposición atmosferica • Oxidación de sulfitos que provienen de metales como FeS2
– FeS2 +H2O +3/2O
O +3/2O2  Fe+2 +2SO4‐2 +2H+
31
8‐3.4. Ciclo de S
32
16
8‐3.5 Reservas de S
8‐3.5.1 Contenido total
• Niveles de Stotal en suelos son muy variables y influyen muchos factores • Stotal puede variar entre 0.002 y 0.2 % puede variar entre 0 002 y 0 2 %
• Stotal está íntimamente relacionado con los niveles de materia orgánica
• Al igual que otros elementos cononcer las cantidades totales no es muy útil desde el punto de vista de la fertilidad de suelos
33
8‐3.5.2 S orgánico
• La mayor proporción de S en suelos tropicales sin fertilizar está en esta forma (60‐90 % de la totalidad de S) • S orgánico proviene de los restos vegetales, animales y microorganismos • C:N:S es bastante constante en suelos con valores de b
l
l
d
120:10:1.4
• La labranza reduce el contenido de S orgánico debido al aumento en la tasa de descomposición de materia orgánica
• Formas en el cual se encuentra el S • Amino ácidos (cisteína y metionina) (25 a 55%)
y
(
• S reducible con HI = esteres y eteres con enlaces C‐O‐S (10 a 20%)
• Se desconoce la forma que se encuentra el 40% del S orgánico
34
17
8‐3.5.3 S inorgánico
• En suelos aeróbicos, la especie SO42‐ es la forma inorgánica de S que predomina
• Solo en casos de anaerobiosis ocurren formas reducidas Solo en casos de anaerobiosis ocurren formas reducidas
(sulfuros), y se convierten a sulfatos rápidamente al oxidarse
• El S inorgánico en forma de SO42‐ puede acumularse en Ultisoles, Oxisoles con mineralogía oxídica debido a la alta capacidad de intercambio aniónico, por rx de adsorción
35
8‐3.5.4 S (SO4‐2) en solución del suelo
• Movimiento hacia la planta es principalmente por flujo de masas y difusión
• Concentraciones de SO
Concentraciones de SO42‐ de 5 de 5 ‐ 20 ppm suelo son comunes 20 ppm suelo son comunes
en suelos y entre 3 ‐ 5 ppm es adecuada para crecimiento de plantas.
• Existe mucha variación temporal y espacial en las concentraciones de sulfato debido a su alta movilidad en el suelo 36
18
8‐3.5.5 SO42‐ adsorbido
• Se adsorbe a los sitios de intercambio con cargas + (similar a la adsorción de H2PO4‐)
• Serie liotrópica para aniones (H2PO4‐ > SO42‐ > NO3‐ = C)
2‐
• Factores que afectan la cantidad de SO
q
4 adsorbido
• Mineralogía (óxidos de Fe/Al y arcillas 1:1)
• Materia orgánica (aporta cargas +)
• Bajo pH
• Competencia por sitios de adsorción como por ejemplo HPO4‐2
37
8‐3.5.6 S insoluble
• Ocurre mayormente en suelos de regiones secas en donde los sulfatos se precipitan con las bases, especialmente Ca
• Encontrados mayormente en regiones áridas
• El más común es yeso y se encuentra muy poco en suelos El más común es yeso y se encuentra muy poco en suelos
de regiones húmedas
38
19
8‐3.5.6.1 Minerales primarios
• Pirita, FeS2
• “Spharellite” ZnS2
• S elemental (formas reducidas de S)
8‐3.5.6.2 Minerales secundarios
• Na2SO410H2O
• MgSO47H2O
• CaSO42H2O (yeso)
39
8‐3.6 Procesos
8‐3.6.1 Adsorción: Para que ocurra se requiere:
• Presencia de superficies que reaccionen (mineralogía adecuada)
• Al(OH)+2 + SO4‐2 <‐‐‐‐‐‐‐‐‐> Al(OH)SO4
• cargas (+) en suelos ácidos asociados a:
• Sesquióxidos
• Arcillas 1:1
g
• Materia orgánica
40
20
8‐3.6.2 Lixiviación de S
• Ocurre en suelos pero en menor proporción que el NO3‐
• Entre el 50 y 70% del S aplicado puede lixiviarse bajo condiciones óptimas (textura gruesa mucha H2O)
condiciones óptimas (textura gruesa, mucha H
41
8‐3.6.2.1 Factores que afectan magnitud de lixiviación de S
•
•
•
•
Niveles de precipitación o riego
Textura del suelo
Minerales en el suelo Mayor lixiviación con mayor proporción de cationes monovalentes vs. divalentes
42
21
43
8‐3.6.3 Reacciones Redox
• Reacciones de oxidación
• Bacterias fotolitotróficas (oxidación de H2S por Chlorobium, Chromatrium)
CO2 + 2H2S  2So + CH2O + H2O • Bacterias quimolitotróficas (oxidación de S por Thiobacilli)
3CO2 + 2So + 5O2 + 2H2O  3CH2O + 2SO4‐2 + 4H+
• R
Reacciones de reducción (Desulfovibrio
i
d
d ió (D lf ib i spp.))
SO42‐ + 8H+ + 6e‐  So + 4H2O
H2O  2H+ + 1/2O2 + 2e‐
Neto: SO42‐ + 2H+  S0 +H2O +3/2O2
44
22
8‐3.6.4 Mineralización
• Muy similar al ciclo de N por lo que se puede estimar a partir de la MO
AA  S‐2  S0
AA 
So + 3/2O2 + H2O <‐‐‐‐‐> 2H+ + SO42‐
• Proporción N:S = 8:1
• Entre 2 y 15 kg N/ha se pueden mineralizar anualmente
45
Factores mas importantes en la mineralización son:
•
•
•
•
Temperatura
Humedad cerca de capacidad de campo
Nivel de materia orgánica
Nivel de materia orgánica
Inmovilización ocurre cuando C:S > 400; C:S < 200 ocurre mineralización
• Se puede utilizar el contenido de materia organica del suelo para estimar la disponibilidad (Ej. un suelo con 2% de materia organica, Cunato azufre se torna disponible? 46
23
8‐3.7 Entradas y salidas
8‐3.7.1 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 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
47
8‐3.7 Entradas y salidas
8‐3.7.1 Lluvia
35
1
0.9
30
0.8
25
0.7
0.6
20
0.5
15
0.4
Sulfate (mg/L)
Sulfate (kg/ha)
• Contiene menos de 1 ppm S
• Fuente menos de 5 kg S/ha/año excepto en áreas industriales y cercanas al mar
• En PR valores son alrededor de 20 kg S/ha
• Algunos fungicidas y g
g
y
plaguicidas contienen S
SO4 (kg/ha)
SO4 (mg/L)
0.3
10
0.2
5
0
1980
0.1
1985
1990
1995
2000
0
2005
Date
48
24
8‐3.7.3 Absorción por la planta
• Concentraciones foliares varían entre 0.1 a 0.4 %
• Niveles de extración son similar a las de P
49
8‐3.8. Fuentes de S
Nombre
Fórmula química
Concentración
*Sulfato de amonio
(NH4)2SO4
21‐0‐0‐24S
sulfato de magnesio
de magnesio
*sulfato
MgSO4
0‐0‐0‐17MgO‐14S
0
0 0 17MgO 14S
*Sulfato de calcio
CaSO42H2O
0‐0‐0‐31CaO‐24S
*SULP‐O‐Mag
K2SO42MgSO4
0‐0‐22‐18MgO‐22S
S elemental
S0
0‐0‐0‐(90‐98S)
*Sulfato de potasio
K2SO4
0‐0‐50‐17S
*Superfosfato sencillo Ca(H2PO4)2CaSO4
0‐20‐0‐28CaO‐12S
Tiosulfato de amonio
12‐0‐0‐26
(NH4)2S2O3
Fosfato de amonio‐
sulfato
*sulfato de hierro
15%S
FeSO4
0‐0‐0‐11S‐18Fe
50
25