Presentación Acidez del Suelo

Acidez del Suelo
Definición, Causas, Medición, Consecuencias
y Remedio
Malcolm E. Sumner
5HJHQWV¶3URIHVVRURI(QYLURQPHQWDO6RLO6FLHQFH(PHULWXV
University of Georgia
Athens, GA 30603
[email protected]
Definiciones ‡ Capacidad versus Intensidad
± Intensidad medida por pH
± Capacidad medida por Al intercambiable o capacidad
búfer
‡ ¿Qué es pH?
± pH = log [1/(H+)]
‡ H+ = actividad (aproximada) de iones de H
‡ Producto iónico del agua
± Agua ioniza H2O
± A pH = 7.0
H+ + OH-
‡ H+ = OH- = 10-7 moles de H+/L (0.0000001 moles/L)
‡ (H+) x (OH-) = 10-14
‡ Escala del pH
± 0 (muy ácido) a 14 (muy alcalino)
Escala del pH pH del suelo
9.0
8.0
7.0
Basicidad
Basicidad
Neutro
6.0
5.0
4.0
Acidez
Acidez
Acidez
Acidez/Basicidad
comparadas con
pH 7.0
100
10
10
100
1000
Medición de la Acidez del Suelo
‡ Medición del pH
± Con papel indicator
‡ Rápido en el campo
± Con medidor de pH
‡ En agua
‡ En sal
± M KCl
± 0.01 M CaCl2
‡ Al intercambiable
± extracción con M KCl
Efecto de Proporción
Suelo:Solución y Sal
Efecto de la Concentración de Sal en
el pH del Suelo
6.5
pHH2O
pHCaCl2
6
pHKCl
pH
5.5
5
4.5
4
3.5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Suelo #
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Aluminio Intercambiable
Al(OH)3 + 3H+
Al3+ +
Subsuelo Al/CICE
Capa superficial Al/CICE
3H2O
Un Suelo Ácido está Dominada
por Al3+ no H+
‡ Hay problemas con la medición del pH en el
agua
‡ Por lo tanto uno debe centrarse en Al3+
(tóxico) y no H+ (no tóxico)
‡ El pH es sólo un índice de acidez del suelo
‡ En Suelo
± S+- log (H+)
Causas de la Acidificación del
Suelo
‡ Remoción de Nutrientes
Arcilla neutra
Exceso de H+ (ácido)
Arcilla ácida
Cationes en
exceso son
lixiviados
Causas de la Acidificación del
Suelo ‡ Utilización de Fertilizantes
Nitrogenados
Reserva de acidez
‡ H+ adsorbida en
bordes de arcilla
‡
‡
bordes de óxidos de Fe y Al
‡
materia orgánica
Acidez activa
H+ en solución
Fertilizantes Nitrogenados
‡
La acidificación depende de
± Fuente de N
± Destino de N
‡
‡
Amonio
± Absorbido por las plantas
Raíces-H + NH4+
Acidez
Raíces-NH4
+
H+
Nitratos
± Absorbidos por las plantas
No acidez
Raíces-OH + NO3Raíces-NO3
+ OH± Lavados con cationes debajo de raíces
La capa arable acidez
Arcilla=Ca + 2HNO3
Arcilla=2H + Ca(NO3)2
± Lavados al subsuelo y tomados
Acidez de subsuelo neutralizada
Raíces-4OH-
Raíces-4NO3+ 2Ca(NO3)2
Raíces-2H+
2Al3+
+
3Ca(OH)2
± Desnitrificados
2HNO3 + 10H+ +
+ Ca(OH)2 + 2H2O
Raíces-Ca2+
2 Al(OH)3 +
3Ca2+
Acidez consumida (hasta 6H+/N) electrones
N2 + 6H2O
Consecuencias ‡ Acidificación
‡ Pérdida de bases
‡ Solubilización de Al e intoxicación de
raíces
‡ Pobre crecimiento radicular
‡ Mala absorción de nutrientes y agua
‡ Bajos rendimientos
Ejemplo de la Acidificación del Subsuelo
Atlacomulco 1
4.50
Al Intercambiable (cmolc/kg)
5.50
6.50
0.00
0
5
5
10
10
15
15
20
CaCl2
25
H2O
30
35
Profundidad (cm)
Profundidad (cm)
3.50
0
pH
20
25
30
35
40
40
45
45
50
50
0.50
1.00
1.50
2.00
Ejemplo de la Acidificación de la Capa
Superficial (Hidalgo 2)
pH
4.00
0
4.50
5.00
5.50
5
25
30
CaCl2
H2O
10
Profundidad (cm)
Profundidad (cm)
20
0.00
0
5
10
15
Al Intercambiable (cmolc/kg)
15
20
25
30
35
35
40
40
45
45
50
50
0.50
1.00
raíces
engrosadas
sin
ramificaciones
Raíces
podadas
Acidez y disponibilidad de
nutrientes
Toxicidad de Al, Mn Deficiencia de Ca, Mg, Mo 4
Muy ácido
5
Rango adecuado 6
Ácido
pH
Deficiencia de Mn, Zn, Fe 7
8
Alcalino
9
Muy alcalino
Reacción del suelo
Acidez
Acidez moderada
Alcalinidad moderada
Alcalinidad
Nitrógeno
Fósforo
Potasio
Acidez
Alcalinidad
Azufre
Concentración de iones H+
Concentratión de iones O
Calcio
Magnesio
Silicio
Toxicidad de Manganeso
MnO2 + 4H+ + 2 electrones
Mn++ + 2H2O
Encalado
‡ Materiales para el Encalado
± Óxido de calcio (CaO)
± Hidróxido de calcio [Ca(OH)2]
± Cal agrícola o calcita (CaCO3)
± Dolomita (Ca,MgCO3)
‡ Calidad de los Materiales de Encalado
± Pureza química ± Tamaño de Partícula
± Poder Relativo de Neutralización Total (PRNT)
Equivalente Químico
Equivalente Contenido de
Químico (EQ) Ca
Mg
Material
%
Carbonato de calcio
100
40
Dolomita
108
21.6
13.1
Óxido de calcio
179
71
Hidróxido de calcio
138
54
Hidróxido de magnesio
172
41
Carbonato de magnesio
119
28.5
Óxido de magnesio
248
60
Eficiencia granulométrica (EG)
Número Composición
de
de cal
malla
malla
<8
5
8-20
15
20-40
30
40-60
20
>60
30
Eficiencia
Eficiencia
relativa
granulométrica
(EG)
%
0
0
20
3
40
12
60
12
100
30
Total
57
Meses después del encalado
Poder Relativo de Neutralización
(PRNT)
PRNT = (EG x EQ)/100
Reacciones de la Cal en el Suelo
Arcilla
Arcilla
Acido carbónico
Agua
CO2 a la atmósfera
Método de Aplicación de la Cal
Época de Aplicación de la Cal
Acidificación y su Remedio Determinació de los
Requerimientos de Cal
‡ Usando el dato de Al intercambiable
‡ Método Combinado
f = 100/PRNT
Usando el búfer SMP (ShoemakerMcLean- Pratt)
Respuestas al Encalado Encalado Excesivo
Acidez del Subsuelo ‡ Difíciles de tratar
± Porque la cal no se mueve fácilmente en el
suelo
± Solubilidad de cal <<< Solubilidad de yeso
‡ 0.014 g/L versus 2.2 g/L (x 157)
‡ El yeso es la solución al problema
Uso de Yeso como una Enmienda
de la Acidez del Subsuelo El yeso corrige la acidez del subsuelo ‡ Naturalmente ácidos ‡ Bajo contenidos de cationes básicos (Ca, Mg, K) ‡ Los subsuelos muy ácidos tienen frecuentemente niveles tóxicos de Al3+ ‡ Texturas arenosas a franco arenosas Requisitos para un Buen
Crecimiento Radicular
‡ Ausencia de Al3+ soluble
‡ Niveles altos de Ca2+ soluble Yeso y la Reducción de la Acidez del
Subsuelo
‡Aumenta el calcio en el subsuelo ‡Reduce el aluminio (tóxico) en el subsuelo ‡Permite que las raíces penetren en el subsuelo ‡Aumenta el agua potencialmente disponible Cultivo
Yeso
Al3+ Al3+ Al3+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Al3+ Al3+ Al3+ Efecto del Yeso en el Al y
Ca Intercambiable en el
Perfil del Suelo
Mecanismos Implicados en la
Desintoxicación de Al3+ ‡ Formación de Pares iónicos
Al3+ + CaSO4.2H2O
AlSO4+ + Ca2+ + 2H2O
‡ ³Efecto de auto encalado´6HOI/LPLQJ
Effect)
Al3+ + 3OH-
Al(OH)3
Respuestas de Yeso y Cal en el Maíz
7
6
5
4
3
2
12
1
6
0
0
0
4
Yeso (T/ha) 8
Cal (T/ha)
Aumento en el rendimiento (T/ha)
8
Estrategias Alternativas para
Corregir la Acidez del Subsuelo ‡ Cal + exceso de NH4+-N
‡ Ligandos orgánicos
‡ MO como cal
Cal + Exceso de NH4+-N
‡ Mantenga el pH en la capa superficial del suelo
> 6.5
‡ Aplicar NH4+-N en exceso
NH4+ + O2
HNO3 + H + + H2O
CaCO3 + 2HNO3
Ca(NO3) 2 + CO2 + H2O
‡ Ca(NO3)2 infiltra en el subsuelo
‡ Plantas toman más NO3- que Ca2+
Raíces-4OH+ 2Ca(NO3)2
Raíces-2H+
2Al3+
+ 3Ca(OH)2
Raíces-4NO3+ Ca(OH)2 + 2H2O
Raíces-Ca2+
2 Al(OH)3
+
3Ca2+
Profundidad (m)
pH de Suelo
900 kg N/ha
4 años
Sin cal anualmente pH original Ligandos orgánicos
‡ Ligandos orgánicos simples
± son móviles
± se mueven en el subsuelo
± forman complejos y desintoxican Al
Al3+ + 3KOOC-R
Al(OOC-R)3 + 3K+
Acido carboxílico Complejo no tóxico MO como Cal
‡ La mayoría del Ca en las plantas está en forma de oxalato o pectato ‡ Cuando el material vegetal se descompone se libera CaCO3 Ca(OOC)2 + ½O2 oCaCO3 + CO2 Ca(C6H11O7)2.H2O + 11O2 o CaCO3 + 11CO2 +12H2O ‡ El efecto del encalado debe ser equilibrado por el efecto de la acidificación de N en las plantas 200 T hojas/ha y pH de Suelo
³&HFLO´S+inicial 4.0)
Material N Ca+Mg+K pH final contenido contenido g/kg mg/kg Algodón 26.9 2944 7.60 Alfalfa 32.4 1653 6.84 Maíz 10.0 958 5.44 Trigo 4.6 344 4.85 pHKCl 574 días después de la aplicación
Efecto del Contenido de Cationes
Básicos sobre el pH del Suelo
Ca+Mg+K in hojas (mmolc)
Hojas y pH de Suelos Brasileño
(pH inicial 4.0, 4.6, 4.4)
Material Ca+Mg+K pH final Rábano Soya 84.7 LV suelo 6.5 LR suelo 6.7 LE suelo 5.7 40.8 6.0 5.8 4.9 4.3 Trigo 5.4 4.3 5.2