7. Tema 7. Propiedades químicas de los suelos. Encalado de suelos ácidos[1]

Tema 7. Propiedades químicas de los suelos
Encalado de suelos ácidos
Asignatura: Físico Química de Suelos
Dra. Ana Francisca González Pedraza
Contenido
1. Objetivos, reacciones y criterios y parámetros en el encalamiento de los suelos.
2. Criterios a considerar.
3. El aluminio intercambiable y el porcentaje de saturación con aluminio como parámetro de
encalamiento.
4. Efectos correctivos de encalado
5. Materiales encaladores
6. Métodos de aplicación
7. Resultados obtenidos en Colombia
Relación del pH con el nivel de fertilidad del suelo
Niveles de
fertilidad
Propiedades
de acidez
pH
Saturación con aluminio
(%)
Bajo
Muy ácido
Menor 4,5
Mayor a 80
Medio
Ácido
4,5 a 5,5
80 a 60
Alto
Ligeramente
ácido
5,5 a 6,7
60 a 40
Muy alto
Neutro
6,7-7,5
Menor de 40
Limitaciones de los suelos ácidos
Los suelos fuertemente ácidos que abundan en las zonas tropicales húmedas
usualmente presentan varias limitaciones para la productividad vegetal, ente los
cuales se destacan:
•
Excesivas cantidades de iones de aluminio Al+3 intercambiable que pueden
causar toxicidad a las plantas e inhibir la absorción de varios nutrientes,
particularmente fosfato.
•
Baja disponibilidad de calcio, magnesio, potasio, fosfato, molibdato, sulfato y
nitrato.
•
Restricción de la actividad microbial, la cual es esencial para la
descomposición de la materia orgánica, el reciclaje de nutrientes y la nitrificación
en particular.
Parámetros asociados con la acidez
Niveles de Aluminio intercambiable (Al+3) y su efecto en los cultivos
Aluminio intercambiable (Al+3)
(meq/100 g)
Evaluación
Efectos
Menos de 1,5
Bajo
No tóxico
1,6 a 3,0
Medio
Moderadamente tóxico
Mayor de 3
Alto
Tóxico, especialmente para las
leguminosas
Al intercambiable > 2 cmolckg-1 (meq /100 g suelo)
⚫ Café > 1 cmolc kg-1
Porcentaje de saturación con aluminio (Al+3)
Porcentaje de saturación con
aluminio (Al+3)
Nivel
30
Baja
30-60
Media
Mayor de 60
Alta
Efectos
Generalmente no tóxico
Reduce moderadamente el
crecimiento y desarrollo
Reducción severa del crecimiento y
producción
Objetivos del encalado de suelos ácidos
1.Neutralizar
los iones de
aluminio (Al+3) e
hidrógeno (H+)
que se produce
en suelos ácidos
cuyo pH es
menor de 5,5.
Disminuir la
toxicidad del Al+3
y el manganeso
(Mn).
Elevar el pH del
suelo
Aumentar la
disponibilidad
del fósforo (P)
Mejorar el
suministro de
calcio (Ca+2) y
magnesio (Mg+2)
Mejorar las
condiciones de
nitrógeno (N) en
el suelo
Mejorar la
adaptabilidad y
rendimiento de
algunas especies
y variedades de
cultivos
corrientes y
pastos artificiales
Enmiendas cálcicas
El contenido de calcio en las enmiendas se expresa en términos de CaO.
Reacciones químicas en el encalamiento
Reacciones químicas en el encalamiento
•Se requiere agua!
El Ca2+ no es responsable de la producción de OH-
Se requiere que ocurra intercambio de Al+3 por Ca2+
Dada la baja solubilidad de las cales, se requiere tiempo para la reacción (mínimo: 2030 días)
Dada la baja solubilidad de las cales, se debe incorporar la cal para que tenga efecto en el
volumen del suelo donde se desarrollan las raíces (10-20 cm de profundidad)
Efectos del encalamiento
Efecto de la adición de cal sobre el pH del suelo y el contenido de Al
intercambiable en un Oxisol de Carimagua, Colombia. Fuente: Spain
(1976).
Rendimiento de granos de soya en función del pH del
suelo establecido con encalamiento de un Oxisol
Efectos del encalamiento
Cambios en los niveles de Ali, Ca, P y Mn en extractos de saturación en función
del pH del suelo establecido a través de la aplicación de cal
Métodos para determinar los requerimientos de cal
Existen varios métodos:
• Incubación con cal (para buscar un pH deseado)
• Basado en la saturación de Al
• Aporte de Ca y Mg para mejorar sus disponibilidad
Incubación con cal
En el laboratorio se
aplican cantidades
crecientes de una
cal Ca(OH2) a
muestras de un
suelo dado.
•La muestras de
suelo se deben
mantener
húmedas (nosaturadas)
•Las muestras del
suelo se deja
incubar durante 23 semanas
•Se mide el pH
(agua, 1:1-1:2)
•Los datos se
grafican y se
obtiene un modelo
de regresión
Incubación con cal
Incubación con cal
Requerimientos de cal basado en Ali
Ejercicios
Se desea establecer un cultivo de kikuyo con un uso efectivo del terreno del 100%. Calcule la cantidad de cal a aplicar en un
suelo Andisol con las siguientes características:
Datos
• Profundidad
= 10 cm
• pH = 4,9
• Aluminio
intercambiable
(Ali) = 2,5
cmol(c) kg-1
• Densidad
aparente (Da)
= 0,6 Mg m-3
• Pureza de la
cal agrícola =
90%
Paso 1.
•Calcular la
cantidad de
calcio (Ca)
expresado en
cmol(c) kg-1 de
suelo que se
requiere para
neutralizar el
alumnio
intercambiable
(Ali) presente en
el suelo.
Paso 2.
•Calcular la
cantidad de
CaCO3 en t ha-1
para garantizar
que se aplicará
la dosis de
calcio (Ca)
requerida para
neutralizar el
aluminio.
Paso 3.
•Calcular la
cantidad de Cal
agrícola en t ha1 necesaria para
suplir la dosis de
calcio (Ca)
requerida para
neutralizar el
aluminio.
Requerimientos de cal basado en el Aluminio intercambiable (Ali)
Calcio requerido para encalar (cmolc/kg) = 1,5 x Ali
Donde:
• Ali (cmolc/kg) = aluminio intercambiable extraído con KCl 1M.
• 1,5 es un factor que se utiliza para compensar la baja reactividad del CaCO3, se ha
sugerido usar un factor mayor (2) cuando hay alto contenido de M.O
Requerimientos de cal basado en Ali
Paso 1.
Calcular la cantidad de calcio (Ca) expresado en cmol(c)/kg de suelo que se requiere para
neutralizar el aluminio intercambiable (Ali) presente en el suelo.
Fórmula
Calcio requerido para encalar (cmolc/kg) = 1,5 x Ali
Datos:
Ali = 2,5 cmolc/kg
1,5 es un factor que se utiliza para compensar la baja reactividad del CaCO3, se ha sugerido usar un factor mayor (2)
cuando hay alto contenido de M.O
Calcio requerido para encalar (Ca cmolc/kg) = 1,5 x 2,5 cmolc/kg
Ca (cmolc/kg) = 3,75 cmolc Ca/kg de suelo
Requerimientos de cal basado en Ali
Paso 2.
Calcular la cantidad de CaCO3 en t/ha para garantizar que se aplicará la dosis de calcio (Ca) requerida para neutralizar el
aluminio.
Datos
Ca (cmolc/kg–1) = 3,75 cmolc/kg-1
Densidad aparente (Da) = 0,6 Megagramos por m3 (Mg/m3)
Profundidad (m) = 10 cm = 0,1 m
La cantidad de CaCO3 se calcula con la siguiente fórmula:
CaCO3 (t/ha)= (Ca cmolc/kg) x (Peso 1 ha suelo kg/ha) x (0,2 g Ca/1cmolc Ca) x (100 g CaCO3/40 g Ca) x (0,1 kg CaCO3/100 g CaCO3) x (1 t CaCO3/1000kg CaCO3)
Calcular el peso de 1 hectárea de suelo
Peso de 1 ha de suelo (kg/ha) = Área de 1 ha (10.000 m2) x Densidad aparente (Mg/m3)
x Profundidad (m)
Peso de 1 ha de suelo (kg/ha) = 10.000 m2 x 0,6 Mg m-3 x 0,10 m
Peso de 1 ha de suelo (kg/ha) = 600 Mg
1 Mg = 1000 kg
600 Mg x 1000 = 600.000 kg = 0,6 x 106 kg/ha
Requerimientos de cal basado en Ali
Paso 2.
Calcular la cantidad de CaCO3 en t/ha para garantizar que se aplicará la dosis de calcio (Ca) requerida para neutralizar el aluminio.
Datos
Ca (cmolc/kg–1) = 3,75 cmolc/kg-1
Densidad aparente (Da) = 0,6 Megagramos por m3 (Mg/m3)
Profundidad (m) = 10 cm = 0,1 m
La cantidad de CaCO3 se calcula con la siguiente fórmula:
CaCO3 (t/ha)= (Ca cmolc/kg)x(Peso 1 ha suelo kg/ha) x (0,2 g Ca/1cmolc Ca) x (100 g CaCO3/40 g Ca) x (0,1 kg CaCO3/100 g CaCO3) x (1 t CaCO3/1000kg CaCO3)
Peso Equivalente (Eq) de un elemento químico = Peso atómico / Valencia. Eq = 40/2
El peso atómico del calcio es 40 y la Valencia del calcio es 2 (Ca+2)
Mol (mol) = Peso molecular (o atómico) expresado en gramos Minimol (mmol) = 10–3 mol
Equivalente gramo (Eq) = mol/valencia
Miliequivalente (mEq) = 10–3 Eq
• Un ión monovalente (Na+, Cl–, K+, HCO–3), 1 Eq o 1 mEq es lo mismo que 1 mol o mmol.
• Un ión divalente (Ca2+, Mg2+, SO4–2), 1 mol es igual a 2 Eq y 1 mmol es igual a 2 mEq
Entonces: Peso Eq del Ca = 40/2 = 20/1000 = 0,02 mmol 1 cmol = 1 mmol*10 = 1 cmolc Ca= 0,2 mmol*10 = 0,2 cmolc Ca
1 cmolc = 0,2 g Ca
100 g CaCO3 contienen 40 g Ca
100 g CaCO3 = 0,1 kg CaCO3
1 t CaCO3 = 1000 kg CaCO3
Requerimientos de cal basado en Ali
Paso 2.
Calcular la cantidad de CaCO3 en t/ha para garantizar que se aplicará
la dosis de calcio (Ca) requerida para neutralizar el aluminio.
Datos
Ca (cmolc/kg–1) = 3,75 cmolc/kg-1
Densidad aparente (Da) = 0,6 Megagramos por m3 (Mg/m3)
Profundidad (m) = 10 cm = 0,1 m
CaCO3 (t/ha)= (3,75 cmolc Ca/kg) x (600.000 kg/ha) x (0,2 g Ca/1cmolc Ca) x (100 g CaCO3/40 g Ca) x (0,1 kg CaCO3/100 g CaCO3) x (1 t CaCO3/1000kg CaCO3)
CaCO3 (t/ha)= 1,125 t/ha CaCO3
Requerimientos de cal basado en Ali
Paso 3. Calcular la cantidad de Cal agrícola en t ha-1 necesaria para suplir la dosis de calcio (Ca) requerida para neutralizar
el aluminio.
Pureza de la cal agrícola = 90% (1 tonelada de cal agrícola contienen 0,9 toneladas de CaCO3)
Uso efectivo del terreno del 100% (100/100)
Cal agrícola (t/ha) = CaCO3 (t/ha) x (1 t cal agrícola / Pureza de la cal agrícola) x (Uso efectivo del terreno)
Cal agrícola (t/ha) = (1,125 t CaCO3) x (1 t cal agrícola/ 0,9 t CaCO3) x (100/100)
Cal agrícola (t/ha) = 1,25 t/ha de cal agrícola
Se debe aplicar al voleo 1,25 t CaCO3 de cal agrícola unos 20 a 30 día antes de la siembra y luego se debe incorporar hasta
los 10 cm de profundidad que es donde se desarrolla el mayor volumen de raíces del pasto. Para que la reacción ocurra el
suelo debe estar húmedo
Requerimientos de cal basado en la saturación de Ali
Calcio requerido para encalar (cmolc.kg–1) = 1,5 * [Al-RAS(Al + Ca + Mg)]
Dónde
• RAS = saturación de Al crítica, expresado como fracción (valores de 0 a 1) (RAS del 25% se usa 0,25).
• Al, Ca y Mg = extraídos con KCl 1M(cmolc.Kg-1) [originalmente las unidades fueron meq/100 g suelo].
• 1,5 = es un factor de corrección como se explicó anteriormente. En suelos con contenidos muy altos de
materia orgánica (>10%) se recomienda utilizar un factor de corrección de 2,0, con el cual no solo se corrige
por la baja reactividad de la cal sino también por la capacidad buffer de la materia orgánica.
Requerimientos de cal basado en la saturación de Ali
Peso de 1 hectárea de suelo: Área de 1 ha (10000 m2) * Densidad aparente (kg/m3) * profundidad (m)
Peso de 1 hectárea de suelo = 10000 m2 /ha * 1,0 (Mg/m3) * 0,2 m
Peso de 1 hectárea de suelo = 2000 Mg/ha transformar a kg/ha = 2.000.000 kg de suelo/ha = 2,0x106 kg de suelo/ha
https://www.youtube.com/watch?v=skg653A1qHY
Sobreencalamiento
Exceso en la dosis de cal que trae consecuencias negativas en el desempeño
vegetal
Efecto del pH de un suelo sulfato ácido (Typic Sulfaquept encalado con Ca(OH)2 sobre el crecimiento de
avena
Sobreencalamiento
pH del suelo
Sobreencalamiento
Uso de enmiendas orgánicas para manejar la acidez 5.5
Uso de enmiendas orgánicas para manejar la acidez 5.5
Conclusiones
Los suelos ácidos abundan en el trópico y particularmente en Colombia.
En los suelos ácidos, adicionalmente al bajo pH, existen excesos de Al y/o Mn
Deficiencias de Ca, Mg y H2PO4
El diagnóstico se hace a través del análisis de suelos, en el cual se detectan los factores edáficos que
limitarían la productividad vegetal.
Existen métodos para estimar los requerimientos de cal
Los métodos deben ser calibrados con los suelos y cultivos en cuestión
Sobresalen por su simplicidad y viabilidad los métodos basados en la incubación con cal y los niveles de Ali
(saturación de Ali).
Existe la posibilidad de sobreencalar el suelo, lo que trae perjuicios sobre el cultivo
Ejercicios
1. Se desea establecer un cultivo de papa con un uso efectivo del terreno del 80%. Calcule la cantidad de cal a aplicar
en un suelo Espodosol con las siguientes características:
•Profundidad = 10 cm
•pH = 4,9
•Aluminio intercambiable (Ali) = 3,5 cmol(c) kg-1
•Densidad aparente (Da) = 1,1 Mg m-3
•Pureza de la cal agrícola = 90%
2. . Se desea establecer un cultivo de palma aceitera con un uso efectivo del terreno del 75%. Calcule la cantidad de
cal a aplicar en un suelo Ultisol con las siguientes características:
•Profundidad = 15 cm
•pH = 5,5
•Aluminio intercambiable (Ali) = 2,8 cmol(c) kg-1
•Densidad aparente (Da) = 1,2 Mg m-3
•Pureza de la cal agrícola = 80%
Ejercicios
3. Se desea establecer un cultivo de durazno con un uso efectivo del terreno del 70%. Calcule la cantidad de cal a
aplicar en un suelo Inceptisol con las siguientes características:
•Profundidad = 15 cm
•pH = 5,1
•Aluminio intercambiable (Ali) = 3,5 cmol(c) kg-1
•Densidad aparente (Da) = 0,95 Mg m-3
•Pureza de la cal agrícola = 90%
4. . Se desea establecer un cultivo de maíz con un uso efectivo del terreno del 95%. Calcule la cantidad de cal a
aplicar en un suelo Oxisol con las siguientes características:
•Profundidad = 10 cm
•pH = 4,9
•Aluminio intercambiable (Ali) = 3,2 cmol(c) kg-1
•Densidad aparente (Da) = 1,3 Mg m-3
•Pureza de la cal agrícola = 70%
Vídeos
Estrategias - Encalado de suelos ácidos
https://www.youtube.com/watch?v=Vn6XdsozBKQ
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