Acidez del Suelo - CIMMYT. Agricultura de Conservación

 ACIDEZ DEL SUELO Dr. Armando Tasistro Director, México y América Central
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email: [email protected] CAUSAS Los suelos se acidifican por procesos naturales y también en respuesta a ciertas actividades humanas. Procesos naturales A medida que los suelos envejecen se meteorizan sus constituyentes minerales. Esto implica una pérdida de bases (K+, Ca+2, Mg+2, y Na+), y una simplificación en las estructuras de los minerales predominantes. Concomitantemente aumenta Ia proporción de AI+3 y Fe+3. En particular, Ia mayor proporción de óxidos de Fe es responsable de las coloraciones rojizas, amarillentas o anaranjadas de los suelos altamente meteorizados. La meteorización se acelera bajo condiciones de humedad y temperaturas altas. Por esa razón Ia mayoría de los suelos tropicales son ácidos. Otro factor natural asociado con el desarrollo de Ia acidez es Ia asimilación de nutrientes por las plantas ya que éstas toman más componentes básicos que ácidos. Acidificación por fertilizantes nitrogenados La descomposición de fertilizantes que contienen o que originan amonio (NH4+) produce acidez (Tabla 1). Urea + 2 H2O 2 NH4+ + CO3-­‐2 Amoníaco anhidro 2 NH3 + H2O 2 NH4+ + OH-­‐ 1 NH4+ + 2 O2 NO3-­‐ + H2O + 2H+ + 8 e-­‐ CAUSAS DE LA INFERTILIDAD DE LOS SUELOS ÁCIDOS El H+ por sí mismo no tiene efecto directo sobre el crecimiento de las plantas a menos que se tengan pH menores a 4.2, en los cuales Ia concentración de H+ puede afectar Ia absorción radicular de cationes. Tabla 1. Acidez de suelo producida por los fertilizantes nitrogenados más importantes Fuente de N Acidez de suelo residual Máxima1 Mínima2 Residuo ácido Equiv. CaCO3 Residuo ácido Equiv. CaCO3 (Kg CaCO3/kg N) (Kg CaCO3/kg N) H+ Amoníaco anhidro (NH3) NO3-­‐ 50/14 = 3.6 Ninguno 0 2 H+ Urea (NH2)2CO 2 NO3-­‐ 100/28 = 3.6 Ninguno 0 2 H+ Nitrato de amonio (NH4NO3) 2 NO3-­‐ 100/28 = 3.6 Ninguno 0 4 H+ 1 Sulfato de amonio (NH4)2SO4 2 NO3-­‐ 200/28 = 7.2 2 H+ 00/28 = 3.6 SO4-­‐2 SO4-­‐2 +
3 H Fosfato diamónico (NH4)HPO4 2 NO3-­‐ 150/28 = 5.4 H+ 50/28 = 1.8 H2PO4-­‐ H2PO4-­‐ 1
Suponiendo nitrificación completa del NH4+; 2 Suponiendo que no ocurra la nitrificación o que haya nitrificación con desnitrificación completa y/o absorción por las plantas La infertilidad de los suelos ácidos está relacionada a uno o más de los siguientes factores: (A) Toxicidad por AI+3 (B) Toxicidad por manganeso (C) Deficiencia de Ca+2 o Mg+2 (A) Toxicidad por Al+3 El AI+3 intercambiable es el catión dominante asociado con Ia acidez del suelo. Su determinación se efectúa en un extracto obtenido con sales normales sin tamponar (por ejemplo KCI). El AI+3 intercambiable precipita cuando el pH del suelo es mayor al rango 5.5-­‐6.0. La caracterización del grado de acidez del suelo se hace con los valores de los miliequivalentes de AI+3 intercambiable y con el porcentaje de saturación de AI+3 de Ia CIC efectiva. 2 Saturación de Al+3 (%)=
Al+3 intercambiable 1 /ĞĨĞĐƟǀĂ
1 Agregar H+ intercambiable, si hubiese Los efectos del AI+3 se manifiestan en las raíces. El desarrollo radicular se restringe pudiéndose observar raíces más gruesas y con áreas muertas. La acumulación de AI+3 en las raíces impide la absorción y el traslado de calcio y fósforo a la parte aérea. Se ha mencionado que niveles de AI+3 en la solución del suelo superiores a 1 ppm afectan adversamente a los rendimientos. Dicha concentración corresponde generalmente a más de 60% de AI+3 intercambiable. Sin embargo, no se puede establecer un nivel crítico general de saturación de Al. Existe considerable variación entre y dentro de especies en relación a su tolerancia al AI+3 (Tabla 2). Tabla 2. Tolerancia de cultivos al Al+3 (TropSoils, 1991) Cultivo maíz trigo sorgo frijol arroz Tolerancia al Al+3 (% de saturación por Al+3) Baja (0-­‐40) Moderada (40-­‐70) Alta (70-­‐100) (B) Toxicidad por manganeso Cuando el pH del suelo es menor a 5.5 aumenta considerablemente Ia solubilidad de Mn. Si los niveles de manganeso fácilmente reducible, determinado en el laboratorio con hidroquinona, oscilan entre 50 y 100 ppm, aumenta Ia probabilidad de toxicidad por manganeso. La solubilidad del manganeso aumenta bajo condiciones reductoras, es decir, cuando hay disponibilidad baja de oxígeno. Por eso, las condiciones de drenaje limitado pueden favorecer Ia toxicidad de manganeso. Por otro lado, el manganeso se distingue del aluminio porque cumple funciones nutricionales. Por lo tanto no se debe tratar de eliminarlo de Ia solución del suelo sino bajarlo del nivel de toxicidad. A manera de guía se puede considerar que una concentración en Ia solución del suelo entre 1 y 4 ppm corresponde a valores entre toxicidad y deficiencia. A diferencia del AI, Ia toxicidad del Mn se evidencia en las hojas Es importante considerar que los mecanismos de tolerancia a AI y Mn difieren entre sí. Por lo tanto una especie o cultivar tolerante a niveles altos de AI no será también tolerante a Mn. (C) Deficiencias de Ca+2 y Mg+2 Existen suelos ácidos que son deficientes en Ca+2 y/o Mg+2, aunque no tienen niveles tóxicos de AI+3. Generalmente tienen horizontes arenosos en donde se favoreció el lavado de los nutrientes 3 mencionados. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ Es importante conocer Ia naturaleza y ubicación del problema de Ia acidez en un suelo, antes de tomar las medidas correctivas pertinentes. Si el problema principal es el nivel tóxico de AI+3, se debe neutralizar el AI+3 intercambiable. Cuando se sospecha que el Mn está a niveles tóxicos se debe planear elevar el pH hasta un valor de 6.0. Aunque generalmente Ia capa arable (0-­‐25 cm) es donde se manifiesta Ia acidez, ésta se puede manifestar también en el subsuelo o puede observarse en los primeros 5 cm superficiales. Este último caso puede desarrollarse como consecuencia de Ia adopción del sistema de labranza de conservación. (A) Acidez en Ia capa arable La corrección de Ia acidez se hace normalmente mediante Ia aplicación de cal. Los aspectos importantes a considerar son: (1) Cantidad de cal necesaria para disminuir el porcentaje de saturación de AI+3 a un nivel compatible con el cultivo y cultivar a utilizar; (2) Calidad de Ia cal disponible; y (3) Métodos de aplicación. (1) Determinación de Ia cantidad de cal Un método usado comúnmente para determinar las necesidades de cal se basa en el contenido de AI+3 intercambiable en Ia capa arable del suelo. 1 miliequivalente de AI+3 (= 90 ppm) requiere 1.5 miliequivalentes de Ca+2 o 1.65 ton/ha del equivalente de CaC03 Las dosis de cal calculadas por este método neutralizan entre 85 y 90% del AI+3 intercambiable en suelos con 2 a 7% de materia orgánica. En suelos con más materia orgánica, el factor tiene que subirse a 2 ó 3. Debe enfatizarse que Ia cantidad de AI+3 intercambiable a neutralizar dependerá de los cultivos que se vayan a sembrar. En el caso de cultivos extremadamente sensibles a Ia presencia de AI+3 intercambiable, Ia meta del encalado debe ser reducir Ia saturación de AI+3 a cero. El maíz es susceptible a niveles mayores al 20% de saturación de AI+3, por lo cual será necesario bajar Ia saturación de AI+3 por debajo de ese valor. Es posible, no obstante, que cultivos tolerantes a niveles altos de AI+3 intercambiable respondan al encalado debido a necesidades de Ca y/o Mg. (2) Fuentes de cal Los criterios a seguir al seleccionar los materiales para encalar son: (a) Valor neutralizante Existen considerables diferencias en Ia capacidad neutralizante entre los materiales que se pueden usar para encalar suelos. El valor del material de encalado depende de Ia cantidad de ácido que neutralizará una unidad de peso del mismo. Esta propiedad, por su parte, depende de Ia composición molecular y pureza del material en cuestión. La pureza está relacionada con Ia presencia de contaminantes inertes 4 tales como Ia arcilla. El valor de referencia es carbonato de calcio puro (CaC03), cuyo poder neutralizante es considerado 100 porciento. Tabla 3. Valores relativos de neutralización de varios materiales para encalar. Material para encalar Valor relativo de neutralización Carbonato de calcio puro 100 Cal calcítica (CaCO3) cristalino 80-­‐100 Cal dolomítica [CaMg (CO3)2] 95-­‐108 Cal viva (CaO) 150-­‐175 Cal hidratada [Ca(OH)2] 120-­‐135 Conchas de ostras calcinadas 80-­‐90 Escorias básicas 50-­‐70 Yeso Ninguno Sub-­‐productos Variable Las cales calcítica y dolomítica se obtienen más frecuentemente de canteras. Sus calidades varían con las fuentes, y en general el valor neutralizante de Ia mayoría de las cales calcíticas o dolomíticas de uso agrícola oscila entre 90 y 98%. Por ejemplo, si se necesitasen 2.0 ton/ha de cal, en base a carbonato de calcio puro, y si suponemos un valor neutralizante de 95% para Ia cal calcítica de que se dispone, entonces se requerirían 2.0/0.95 = 2.10 ton/ha de tal cal. La cal viva se usa cuando se requieren resultados muy rápidos. Sin embargo, se debe tener en cuenta que es difícil de manejar debido a su carácter pulverulento, sus propiedades cáusticas, y su higroscopicidad. Esta última propiedad hace que se deba mezclar Ia cal viva con el suelo lo más completa y rápidamente posible para evitar Ia formación de gránulos. La cal hidratada tiene también una reacción rápida en el suelo. (b) Fineza La fineza determina Ia rapidez de Ia reacción de Ia cal en el suelo. La cal que no pase por Ia malla # 20 tendrá muy poca reactividad, Ia que pase por una malla # 60 reaccionará muy lentamente, y Ia que pase por una malla # 100 reaccionará rápidamente. La fineza mínima es, por consiguiente mayor a Ia malla # 60. Sin embargo, debido a que el costo de Ia cal aumenta con su fineza, es común que se tenga una mezcla de tamaño de partículas. (3) Métodos de aplicación La cal se incorpora en el suelo con la anticipación suficiente para que pueda reaccionar. Es esencial que el material usado tenga el máximo contacto con el suelo en Ia capa arable y que haya humedad en el suelo para que el material reaccione. Como se muestra en la Figura 1, a medida que la cal se disuelve en el suelo, el Ca+2 reemplaza al Al+3 en los sitios de intercambio. El Al+3 reacciona con el OH-­‐ y forma Al (OH)3 que es insoluble en agua. 5 Figura 1. Diagrama de las reacciones de neutralización del Al+3 intercambiable por el carbonato de calcio (TropSoils, 1991) Las reacciones son: 3 CaCO3 + 3 H2O 1.5 Ca (HCO3)2 + 1.5 Ca (OH)2 cal agua bicarbonato de calcio hidróxido de calcio 2 Al+3-­‐suelo + 1.5 Ca (HCO3)2 + 1.5 Ca (OH)2 3 Ca+2-­‐suelo + 2 Al (OH)3 + 3 CO2 suelo ácido bicarbonato de calcio hidróxido de calcio calcio intercambiable gibsita insoluble anhídrido carbónico (B) Acidez en el subsuelo La presencia de niveles elevados de AI+3 intercambiable no está limitada a Ia capa arable. Es muy frecuente encontrar suelos con niveles elevados de AI+3 intercambiable en el subsuelo, es decir, a profundidades mayores a 30 cm. Esto constituye una limitación grave para el desarrollo de los cultivos. De hecho, Ia presencia de niveles tóxicos de AI+3 a esas profundidades impide el desarrollo radicular, por lo que Ia humedad eventualmente disponible para los cultivos queda fuera del alcance de estos. Los materiales usados para el encalado tienen, en general, muy baja solubilidad en agua. Si se aplican 6 e incorporan sólo en Ia capa arable no tendrían prácticamente efecto en Ia acidez del subsuelo. En suelos con buena agregación (por ejemplo Andisoles y Oxisoles) o arenosos, se puede intentar una incorporación profunda de los materiales de encalado. Sin embargo, se debe contar con el equipo adecuado para la misma. Una forma alternativa más práctica consiste en usar fuentes de Ca y Mg más solubles. El yeso (CaS04.H2O) ha sido usado exitosamente y constituye Ia alternativa más viable para corregir el problema de Ia acidez del subsuelo. (C) Acidez superficial Existe considerable evidencia sobre el potencial para el desarrollo de acidez en los centímetros superiores del suelo al transcurrir el tiempo bajo el sistema de labranza de conservación. Esta acidez puede estar relacionada con el uso de fertilizantes nitrogenados. Sin embargo, esta mayor acidez no tiene, generalmente, efectos adversos sobre el rendimiento de los cultivos debido a que los mayores niveles de materia orgánica mantienen baja Ia cantidad de AI+3 intercambiable. Bajo el sistema de labranza de conservación se elimina prácticamente el movimiento del suelo por lo que se dificulta Ia incorporación de materiales para encalado. Sin embargo, cuando Ia acidez está presente sólo en los primeros centímetros superficiales, no es imprescindible incorporar el material de encalado. La aplicación al voleo, en superficie, es generalmente suficiente. (D} Sobreencalado Es frecuente que se aplique más cal que Ia necesaria cuando se encala en función del pH, y particularmente cuando se quiere llevar el pH del suelo a valores cercanos a Ia neutralidad (pH 6.5-­‐7.0). La aplicación de excesivas cantidades de cal puede provocar deficiencias nutrimentales como por ejemplo de manganeso. Referencias TropSoils. 1991. Managing Soil Acidity. Groundworks 1. North Carolina State University, Raleigh, NC 27695. 28 pp. 7