El rol del Potasio en la Producción Agricola Dr. Ricardo Melgar INTA Ing. Hillel Magen IPI Dra. Patricia Imas IPI Esta Presentacion • Historia del Potasio • Potasio = Calidad – Efectos reconocidos • Flexibilidad. Los 4 Correctos: – Momento - Dosis – Fuente- Colocación • K en formulaciones – Mezclas- Compuestos – Complejos • K y el ambiente El potasio en la historia: Descubrimiento del Potasio 1807 3,000 2,500 '000 mt K2O 2,000 1,500 1,000 1807 - Sir Humphry Davy, un químico ingles, presento sus descubrimientos del potasio metálico en la Royal Society of London. 500 0 1807 1857 1907 Aniño 1957 2007 La teoría de la nutrición mineral de las plantas 1828 3,000 2,500 '000 mt K2O 2,000 1,500 1828 – Sprengel publica un trabajo de química de suelos y de nutrición mineral de plantas; es en esencia, la ‘Ley del Mínimo’, Londres. 1,000 500 0 1807 1857 1907 Año 1957 2007 Ley del Mínimo (1840); primeras ventas de Potasa (1880) 3,000 '000 mt K2O 2,500 2,000 2800 1840 – Liebig publica su libro sobre la ‘Ley del Mínimo’ 1843 – Primeros experimentos de campo en Inglaterra (Rothamsted) 1331 1,500 858 914 1,000 500 0 1807 Source: Cowie, G.A. 1951. 69 122 1857 1880 304 1907 Año 1957 2007 Fijación del Nitrógeno : la revolución 3,000 2800 '000 mt K2O 2,500 1907 – Invención de la fijación de N2 a NH3 (Haber Bosch) 2,000 1331 1,500 858 914 1,000 500 0 1807 Source: Cowie, G.A. 1951. 69 122 1857 304 1907 Año 1957 2007 La Revolución Verde ya pasó. Que viene ahora? 3,000 1914 – 2009 – Norman Borlaug: Revolucion Verde 2800 2,500 '000 t K2O 2,000 1331 1,500 858 914 1,000 500 0 1807 Source: Cowie, G.A. 1951. 69 122 1857 304 1907 Año 1957 2007 Productos fertilizantes potásicos • Proveen uno de los tres macronutrientes esenciales para la vida de las plantas y la sostenibilidad de la producción de cultivos: » Nitrógeno » Fósforo » Potasio • Los fertilizantes potásicos son seguros: • no inflamables • no explosivo s • no combustibles • son productos naturales 8 Importancia agronómica del potasio • La duplicación de la producción global de alimentos en los últimos 35 años fue lograda por los grandes aumentos en la fertilización con nitrógeno (N) , fosforo (P) y potasio (K) (Tilman et al., 2002. Science V. 418). • En los experimentos de campo a lo largo de la historia y del mundo, se ha demostrado que con un suministro adecuado de potasio y mejor manejo de nitrógeno, la eficiencia de uso del nitrógeno aumenta significativamente, y consecuentemente se reduce la deposición de N al ambiente. Contribución de los fertilizantes a la producción agrícola en el mundo Rendimiento de trigo atribuible a la fertilización con NPK 100% Broadbalk Experiment Rothamstead, Inglaterra The Magruder Plots – Oklahoma St. University 82% 80% 76% 61% 63% 66% 1892 - 40% 64% 60% 49% 40% The Sanborn Field – University of Missoury 1888 - 62 % 20% 0% The Morrow Plots – Univ. of Illinois 1876 - 57 % Consumo de N, P and K 1960-Hoy 120 N Millones t nutrientes 100 80 60 P2O5 40 K2 O 20 0 1961/62 Source: FAOSTAT and IFA 1971/72 1981/82 1991/92 Año 2001/02 2011/12 Consumo de K desde 1960 a hoy: 2 eras pero tendencias similares Millones de t nutrientes 35 30 4.4% pa 3.2 % pa 25 20 15 10 5 0 1961/62 1971/72 1981/82 1991/92 2001/02 2011/12 Source: FAOSTAT and IFA POTASIO • • 1-4 % del peso seco de la planta Funciones – Regulación de la presión osmótica – Regulación de > 60 sistemas enzimáticos – Colabora en la fotosíntesis – Promueve la translocación de fotosintatos – Regula la apertura de los estomas y el uso del agua – Promueve la absorción de N y la síntesis de proteínas • Absorción: catión potasio K+ • Adsorbido a la fracción coloidal del suelo, con limitada movilidad • Reconocido por su efecto de reducir el riesgo de enfermedades y otros estreses • Valioso en la producción de hortalizas para consumo en fresco adonde el consumidor espera una apariencia atractiva y saludable • Productos adonde la acumulación de compuestos vinculados a la calidad del producto (% azúcar en caña, % almidón en papa) Algunas cualidades reconocidas • Fotosíntesis (Coloración de hortalizas de hoja, Uniformidad de maduración) • Tasa de crecimiento • Síntesis de aminoácidos y proteínas • Síntesis y translocación de carbohidratos (% azucares) • Desarrollo de lignina y celulosa (tallos firmes y resistencia al vuelco, mejor duración en góndolas) • Resistencia a enfermedades y plagas • Crecimiento radicular • Tolerancia a la sequia (regulación osmótica de abertura de estomas) Cítricos: Mayor tamaño y mas calidad visual +K Nitrógeno -K N 290 kg/ha Fosforo P 2O 5 50 kg/ha Potasio K 2O 200 kg/ha Nitrógeno N 290 kg/ha Fosforo P 2O 5 50 kg/ha Potasio K 2O 0 kg/ha BET DAGAN, ISRAEL A.R.O.1996 VARIEDAD: Henninger’s Ruby PORTAINJERTO: Mandarino Cleopatra • Tradicional: 50 g N /año /árbol. Sin K EDAD: 13 Años • ClK: 100g N & K/ /año /árbol • Sulpomag: 100g N & K /año /árbol 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Sulpomag ClK < 85 mm Tradicional Testigo > 85 mm kg fruta / Planta Nº frutos/ Planta Efecto del K sobre el tamaño de pomelos 300 250 200 150 100 50 0 Sulpomag ClK TradicionalTestigo Perondi, M. 2004. INTA Yuto, Jujuy El potasio acelera el flujo de los asimilatos Flujo de de Savia Savia en en el el floema floema Flujo Alto K Bajo K Tomates: Mejor color y textura -K +K +K -K K MEJORA LA APARIENCIA Y COLOR DE FRUTOS Con K Sin K El potasio aumenta la síntesis de pigmentos carotenoides, especialmente el licopeno que es el que le da el color rojo a los frutos del tomate El potasio reduce la incidencia de desordenes fisiológicos que afectan la calidad comercial del tomate como locus vacio, Complejo de manchas en la madurez , paredes grisaceas, areas doradas, y reverdecimiento en la base IPI East Europe Hortalizas: mayor producción y de mejor calidad -K -K +K +K -K +K -K +K IPI EAST EUROPE K Color y aroma de frutos K Tamaño y uniformidad de frutas, tubérculos K Las marcas y grietas en frutos K Almacenamiento y transporte K La vida en góndola K Vitaminas, proteínas, almidón, aceite, etc. POTASIO: FUNCIONES Y EFECTOS FOTOSINTESIS LIGNINA y CELULOSA Color de hortalizas de hoja (color verde Tallos firmes y fuertes ‘sano’) Resistencia a los golpes y Uniformidad de maduración descomposición física Tasa de crecimiento Prolongación de la vida de estante SINTESIS DE AMINOACIDOS Y PROTEINAS Calidad de alimentos RESISTENCIA A PLAGAS Y ENFERMEDAD Epidermis mas gruesa Menos marcas Mejor calidad comercializable Menos desperdicio SINTESIS DE CARBOHIDRATOS Y TRANSLOCACION Contenido de azucares Mejor aroma y sabor CRECIMIENTO RADICULAR Mejor absorción de nutrientes Mejor uso del agua del suelo Raíces mas vigorosas Cuerpo principal de la planta Tejido de destino Puntos de crecimiento & reproductivos Tejido de origen Tejido radicular El K mantiene el balance hídrico apertura de estomas cierre de estomas • Las células guardianas controlan la transpiración de la planta, a través de la apertura y cierre de los estomas • Regulación del contenido hídrico y ajuste a las condiciones climáticas (resistencia a la sequia) El potasio mejora la eficiencia del uso del agua Concentración de K en la solución nutritiva (meq K /litro) 0.2 1.0 5.0 Peso raíces de remolacha azucarera (g/planta) 392 602 647 Agua total consumida por el cultivo (litros) 27.8 71 27.7 Eficiencia de uso (g agua/g de raíz) 46 27.2 42 El potasio mejora la fijación de N Asimilación de N atmosférico por plantas de poroto N2 marcado absorbido por plantas a través de los nódulos de las raíces (g 15N/planta/12 hrs) Numero de nódulos por planta Peso fresco por nódulo (mg) Concentración de K En la solución (meq/l) El potasio mejora la fijación de N K0 = 58.3 Fijación de N , kg N/ha Efecto del K = + 127.8 Cantidad de N contenido en el forraje (Promedio anual de 5 años , kg/ha) Tratamiento de K2O kg/ha/año 0 300 Alfalfa + Gramínea 54.8 192.5 Trébol + Gramínea 61.8 179.7 Promedio 58.3 186.1 Efecto de aplicación de potasio en el numero y peso de nódulos de soja Error bars represent CD at P=0.05. e-ifc No. 26; March 2011; http://www.ipipotash.org/en/eifc/2011/26/3#t1 La Fertilización Potásica Aumenta la Actividad de los Nódulos en Alfalfa K2O aplicado, kg/ha 70 60 0 50 21 40 43 30 64 86 20 107 10 0 Numero de Nodulos Peso de Nodulos, mg Grewal and Williams, 2002 (Australia) Las mejores practicas de manejo de fertilizantes • El momento, la fuente y la dosis de aplicación, y la forma de localizar los fertilizantes correctamente son manejados en un marco para alcanzar los objetivos económicos, sociales y ambientales de desarrollo sostenible El potasio es el mas flexible de los nutrientes para lograr los 4C • Localización – – – – • En bandas Al voleo en cobertura Fertirriego Foliar Momento – Al cultivo anual – Durante el ciclo de desarrollo de la estación – En la rotación • Fuente – Variedad de precios y nutrientes acompañantes • Dosis – – – – Fácilmente determinable por análisis de suelos Sin dificultades en la calibración – No tiene impacto ambiental negativo con sobredosis Regulación en el suelo según contenido de arcilla y materia orgánica Modos de aplicación – En bandas – Al voleo en cobertura – Fertirriego – Foliar Momento de aplicación Momento – Al cultivo anual – Durante el ciclo de desarrollo de la estación – En la rotación Observaciones • El K se absorbe durante todo el ciclo del cultivo ya que tiene una gran variedad de funciones fisiológicas • El suelo puede almacenarlo en sus sitios de intercambio y disponerlo para el cultivo siguiente de la rotación Fertilizante potásico Absorción cultivo 1000-2000 kg K/ha 5-20 kg K/ha 50-500 kg K/ha adsorción desorcion K Nomineralización Mineral Intercambiable Intercambiable Solución suelo K+ K DISPONIBILIDAD RAPIDA Lavado 10000-100000 kg K/ha K NO DISPONIBILIDAD LENTA DISPONIBLE Posiciones de intercambio (K adsorbido) K K K Solución del suelo (disuelto) K Interlaminar (K fijado, atapado) K+ K+ K+ K+ - - - - K K K K K estructural K K K K K K K Minerales de arcilla (illita, vermiculita, etc.) Minerales primarios (micas, feldespatos) CLORURO DE POTASIO (60 % K2O) NITRATO DE POTASIO (44-46% K2O 13 % N) SULFATO DE POTASIO (50% K2O – 18 % S) Otros nutrientes Fertilizante Grado Fórmula Cloruro de potasio 0 – 0 – 60 KCl 46 % Cl Nitrato de potasio 13 – 0 – 46 KNO3 13 % N Sulfato de potasio 0 – 0 – 50 K2SO4 18 % S Sulfato de potasio y magnesio (KMag) 0 – 0 - 22 K2SO4. MgSO4 22%S-11% Mg Tiosulfato de potasio 0 – 0 – 25 K2S2O3 17 % S Monofosfato de potasio 0 – 52 – 34 KH2PO4 52 % P2O5 Líquido Dosis de aplicación – Dosis predecibles en abundantes calibraciones de casi todos los cultivos y tipos de suelos (bajo efecto del tipo de extractante) – Regulación en el suelo según contenido de arcilla y materia orgánica – En general respuestas lineales, proporcionales a la extracción por los productos de cosecha – No tiene impacto ambiental negativo sobre la calidad del agua potable natural ni hay evidencias de inducir eutrofización en ríos y lagos. Efecto lineal en el rinde Cultivo Kg producto/ kg K2O Referencia Maíz 2.9 – 9.2 FAO - > 3000 ensayos Caña de azúcar 100 - 120 (Caña) 5 - 6 (Azúcar) Cooke & Getting, 1978 Arroz 4.1 - 10.5 FAO - > 5000 ensayos Café 3.6 - 5.7 Uribe-Henao, 1976 Cítricos 110 – 130 Hiroce, 1984 Algodón 7.2 FAO - 71 ensayos Banana 33 – 40 Rodriguez Gomez Fertilización de Caña de Azúcar en Tucumán N 100 N 100 S 100 N 100 S 100 K 100 K en Caña de azúcar Los Cochamolles (Tucumán) 100 92 89.1 Rinde caña azucar (t/ha) 85 76.6 75 50 N NK N NK 25 0 Caña planta Dosis de Nutrientes Análisis de suelo Soca 4to año 130 kg/ha N - 72 kg/ha K MO 2.8% - pH 5.7 - Bray P 46 ppm - K 140 ppm Pérez Zamora et al. - EEA Obispo Colombres - 2000 Potasio en Caña de azúcar Todos los tratamientos con 100 kg/ha N + 30 kg/ha S Rinde Caña de azúcar (ton/ha) Media de dos experimentos 2002/03 80 73.6 60 79.2 82.5 K 80 K 100 65.3 40 20 0 Testigo K 60 F. Pérez Zamora et al. – EEA Obispo Colombres – Tucumán El potasio promueve la traslocación de los asimilatos Traslocación de fotosintatos marcados con 14C en caña de azúcar con alto y bajo suministro de K, 90 minutos después del tratamiento (en porcentaje de la absorción total). Lamina foliar tratada Vaina de la hoja tratada Lígula de hoja tratada Tallo debajo de la lígula •Mezclas Físicas •Compuestos •Complejos Ventajas de los formulados con POTASIO • Posibilidad de lograr las relaciones de nutrientes en el grado que concuerden con las proporciones requeridas para el cultivo • Ahorro de costos al unificar aplicaciones • Optimiza las fuentes disponibles en el mercado • Balancea los nutrientes al agregar N, S o Mg junto con el K • Aprovecha las interacciones N x K Ventajas de los formulados con potasio Posibilidad de lograr las relaciones de nutrientes en el grado que concuerden con las proporciones requeridas para el cultivo Ahorro de costos al unificar aplicaciones Optimiza las fuentes disponibles en el mercado Balancea los nutrientes al agregar N, S o Mg junto con el K Aprovecha las interacciones N x K Ventajas de los formulados con potasio Posibilidad de lograr las relaciones de nutrientes en el grado que concuerden con las proporciones requeridas para el cultivo Ahorro de costos al unificar aplicaciones BRASIL : Mezcla de “Urea Cloretada” en Maiz Fertilizante kg/ha Nutrientes kg/ha Costo aplicacion Urea 100 46 N $ 7.0 ClK 25 15 K2O $ 7.0 Urea + ClK (80+20%) 125 46N+15K2O $ 8.0 Ventajas de los formulados con potasio Posibilidad de lograr las relaciones de nutrientes en el grado que concuerden con las proporciones requeridas para el cultivo Ahorro de costos al unificar aplicaciones Optimiza las fuentes disponibles en el mercado Balancea los nutrientes al agregar N, S, o Mg junto con el K Aprovecha las interacciones N x K Ventajas de los formulados con potasio pH (1 g/L a 20oC) Otros nutrientes 7.0 46 % Cl Fertilizante Grado Fórmula Cloruro de potasio 0 – 0 – 60 KCl Nitrato de potasio 13 – 0 – 46 KNO3 7.0 13 % N Sulfato de potasio 0 – 0 – 50 K2SO4 3.7 18 % S Tiosulfato de potasio 0 – 0 – 25 K2S2O3 Monofosfato de potasio 0 – 52 – 34 KH2PO4 17 % S 5.5 52 % P2O5 Ventajas de los formulados con potasio Posibilidad de lograr las relaciones de nutrientes en el grado que concuerden con las proporciones requeridas para el cultivo Ahorro de costos al unificar aplicaciones Optimiza las fuentes disponibles en el mercado Balancea los nutrientes al agregar N, S ó Mg junto con el K Aprovecha las interacciones N x K Ventajas de los formulados con potasio Posibilidad de lograr las relaciones de nutrientes en el grado que concuerden con las proporciones requeridas para el cultivo Ahorro de costos al unificar aplicaciones Optimiza las fuentes disponibles en el mercado Balancea los nutrientes al agregar N,S o Mg junto con el K Aprovecha las interacciones N x K El potasio mejora el efecto del N Efecto de un mayor suministro de N a 3 niveles de K en el rinde de cebada Interacción N x K Se maximiza la Eficiencia de Uso del Nitrógeno además del rendimiento N para el maximo rinde 100 Rendimiento Relativo % Rendimiento relativo % 100 80 Con K 60 Sin K 40 20 80 60 Con K 40 Sin K 20 0 0 0 10 20 N aplicado 30 40 0 10 20 30 N aplicado Se maximiza el rinde al eliminar el factor limitante 40 Interacción N x K en calidad % Azúcar en caña 17.0 15.0 K 400 13.0 K 300 K 200 11.0 K 100 N-0 N-100 K -0 N- 200 300 400 N aplicado kg/ha K -0 Du Toit, 1959 K aplicado kg/ha % de sacarosa en cana 19.0 K 100 K 200 K 300 K 400 • No tiene impacto ambiental negativo sobre la calidad del agua potable natural ni hay evidencias de inducir eutrofización en ríos y lagos • Es un producto natural, como el agua. • Un hectárea de suelo agrícola tiene 6 t de K, que equivale a 7.2 t de cloruro de potasio. (Nota: 1 ha de suelo en Brasil tiene 0,7 t de K) • Bajo practicas agrícolas comunes, pequeñas cantidades de iones potasio se desplazan hacia las capas profundas del suelo para alcanzar los acuíferos, lo que no presentan amenaza ecológica alguna. Consumo de K por unidad de area (kg K2O ha-1) Que influye? Tipo de suelo; cultivos; manejo 0 to 5 5 to 10 10 to 20 20 to 30 30 to 50 50 to 80 >80 Source: FAOSTAT and IFA Extracción y Aplicación de Nutrientes en Trigo, Maíz, Soja y Girasol Extracción NPKS Girasol Soja Trigo Maíz 1836 miles ton 1500 1200 902 900 600 391 300 240 0 1800 miles ton 1800 Aplicación NPKS 1500 1200 900 600 522 165 300 0 N P K S N P 17 33 K S En la campaña 2004/05 fueron aplicados 28%, 42%, 2% y 13% del N, P, K y S exportados, respectivamente, en maíz, trigo, soja y girasol Fosforo Exportado por las Cosechas Nutrientes aportados/exportados Disminuyendo la brecha 1.6 1.4 Nitrogeno Fosforo 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Trigo Maiz Soja Girasol 43 % Prod. Nacional en 2010 1,600,000 1,5 Millones t/a% 1,3 Millones t/a% TONS / Año 2007-10 1,400,000 1,200,000 1,000,000 P.Nacional 800,000 600,000 Importacion 50% 82% 50 Mil t/a% 400,000 200,000 96%% Nitrogenados Fosfatados Potasicos Huella de Carbono de la producción agrícola Entradas y Salidas N P K Millones de t Cultivos cosechados 50 10 20 Residuos Fitomasa total 25 75 4 14 40 60 Fertilizantes (Inorgánicos) 80 14 19 Balance ~+5 ~ igual ~-40 Smil, V. 1999. Agriculture’s largest harvest. Bioscience, vol 49 (4) :299-308 Cantidad usada 1 Costo 2 Costo Prod. GEI Total GEI Millones t Kg CO2eq/kg nutriente Millones t CO2-eq N 97.9 3.14 307 P 38.9 0.70 27 K 27.1 0.75 20 Nutriente • La agricultura representa el 15 % de la emisión de GEI de las actividades humanas (y la deforestación otro 11%). • Las emisiones de N2O de suelos fertilizados con nitrógeno representa 2,128 millones de t de CO2 equivalente (~30 % del total). • La producción de fertilizantes representa ~ 400 millones de t de CO2 equivalente. Fuentes: Solutions for cultivated planet, Foley at al., 10/2011; Nature; 1: IFA, 2008; 2: Kongshaug, 1998 Distribución relativa del total de carbohidratos entre raíces y parte aérea % • El aumento del nivel de potasio en los cultivos a valores adecuados aumenta el secuestro del CO2 de dos maneras – (i) Se estimula la actividad fotosintética de tal modo que aumenta la producción de materia seca (DM) de todos los órganos de la planta, incluyendo raíces; – (ii) Aumento de la relación raíz: parte aérea como consecuencia del mejor transporte de fotosíntatos, y de C , a las raíces. • El C se libera desde las raíces al suelo al descomponerse y transformarse en materia orgánica • El K en el agua potable y/o en los alimentos no presenta peligro alguno para la salud humana siempre que haya una función renal normal. • Una dieta alta en K no tiene efectos dañinos y se la recomienda para personas que sufren hipertensión. 66 % de KCL – 33 % de NaCl Potásicos. Demanda = Importación 2006 2007 2008 2009 2010 116,694 45,325 37,978 38,503 44,897 Nitrato Cloruro Hortalizas; 19% 43% 36% Arroz; 12% Otros frutales; 11% Otros granos; 25% Citricos; 17% Sulfato 21% Orígenes: Fuerte presencia de Chile. Además: Canadá, Rusia, Alemania e Israel Tabaco; 16% POTASICOS • Vale – Potasio Rio Colorado (2014) •1200 mil t de Cloruro de K •US $ 4500 millones de inversión Conclusiones Los 4 C • El K es el mas flexible de los 3 macronutrientes para lograr las 4 C – Fuente: Distintas para cada necesidad – Dosis: Fácilmente determinadas por las herramientas de diagnostico – Momento: Aplicable durante todo el ciclo de la planta o de la rotación – Colocación: Aplicable de diferentes formas en la fuente apropiada Conclusiones Potásicos en Argentina • Argentina: Consumo muy escaso: Suelos muy ricos de K..en la región pampeana! • Hoy importación plena, excepto algo de tiosulfato de K para intensivos (~ 3000 t) • Mañana exportadores de escala mundial Conclusiones El potasio en la producción de cultivos Promueve la fotosíntesis Acelera el flujo de los fotosintatos Intensifica el almacenamiento de asimilatos Favorece la producción de proteínas Mejora la eficiencia de la fertilización nitrogenada Mejora la fijación del N simbiótico Mejora la eficiencia del uso del agua Conclusiones Rol de los fertilizantes potásicos • Rol clave en el aumento de productividad para la provisión de mas y mejores alimentos. • Proveen un nutriente clave para sostener los cultivos en tolerar el estrés calórico, hídrico y de salinidad. • Mejora significativa la eficiencia de uso del N, y por lo tanto reduce la emisión de GEI (de N). • Mejora la calidad de los alimentos (vitaminas, duracion en góndola, reducción del Na)… la dieta de los antiguos pueblos tenia una ingesta mucho mas alta de K y mas bajas de Na, y ahora se ha invertido! El KCl se usa como sal en pacientes que sufren alta presión sanguínea. Muchas gracias por su atención International Potash Institute