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PREPARACIÓN Y MANEJO DE
SOLUCIONES NUTRITIVAS
DR. PROMETEO SANCHEZ GARCIA
PREPARACIÓN Y MANEJO DE SOLUCIONES NUTRITIVAS
•Definición del concepto “solución nutritiva”
•Características que definen una solución nutritiva
•Conceptos básicos de química
•Preparación de la Solución nutritiva de Steiner
SOLUCIÓN NUTRITIVA
• Son los nutrimentos en forma disponible disueltos
en agua.
• Para que la solución nutritiva tenga disponibles los
nutrimentos que contiene, debe ser una solución
verdadera.
• La pérdida por precipitación de una o varias formas
iónicas de los nutrimentos puede ocasionar su
deficiencia en la planta. Además, de este problema se
genera un desbalance en la relación mutua entre los
iones.
SOLUCIÓN NUTRITIVA
• Cada especie vegetal requiere de una solución
nutritiva específica.
• Están constituidas generalmente de aniones (NO 3-,
H2PO4-, SO42- ) y cationes (K+, Ca2+, Mg2+).
•NH4+ solo está presente en algunas soluciones
nutritivas (Ejemplo Solución nutritiva de Hoagland y
Arnold)
CARACTERÍSTICAS QUE DEFINEN UNA SOLUCIÓN NUTRITIVA
• Relación mutua entre los cationes
• Relación mutua entre los aniones
•La concentración de nutrimentos (conductividad eléctrica)
•El pH
•La relación NO3-:NH4+
• La temperatura de la solución nutritiva
RELACIÓN MUTUA DE IONES
•Concepto basado en el balance de los nutrimentos.
•El balance consiste no solo en las cantidades absolutas de los iones
sino también en la relación cuantitativa que se establece entre los
cationes por una parte y los aniones por la otra.
•La demanda y, por lo tanto, la absorción de los macronutrimentos no
son lineales durante el desarrollo de la planta, esto trae como
consecuencia que también deba sincronizarse la relación mutua entre
los iones en la solución nutritiva.
RELACIÓN MUTUA DE IONES
•La sincronización en la relación mutua de iones en la solución
nutritiva debe hacerse para evitar desbalances nutrimentales, como
por ejemplo antagonismos.
•Algunos antagonismos que se presentan en la solución nutritiva:
K+ con Ca2+
K+ con Mg2+
Ca2+ con Mg2+
NH4+ con Ca2+
NH4+ con K+
Ca2+ y Mg2+
ALGUNOS EJEMPLOS DE SOLUCIONES NUTRITIVAS CON DIFERENTES
RELACIONES MUTUAS ENTRE ANIONES Y ENTRE CATIONES
Solución
NO3-
H2PO4-
SO42-
K+
Ca2+
Mg2+
NH4+
Relación porcentual en molC m-3
Aniones
Cationes
Knop (1865)
79
10
11
23
66
11
-
Robbins (1946)
74
5
21
26
53
21
-
Hoagland y
Arnon (1950)
74
5
21
32
42
21
5
Steiner (1961)
60
5
35
35
45
20
-
Resh (1981)
44
8
48
40
40
12
8
Graves (1983)
50
6
44
40
44
16
-
•La diferencia en las relaciones entre los iones de las soluciones nutritivas son
debidas a que se generaron en condiciones ambientales diferentes y ninguna
de éstas fue formulada para una cierta etapa fenológica.
CONCENTRACIÓN DE NUTRIMENTOS
(Conductividad eléctrica)
•Existe relación directa entre la relación mutua de iones y la CE.
•A mayor CE, la planta necesita mayor energía para absorbe agua y
nutrimentos.
•La CE tiene influencia directa sobre la composición química de las
plantas.
*A mayor CE se incrementa la concentración de potasio a expensas
principalmente de calcio.
*A mayor CE se incrementa la concentración de fósforo y en menor
medida la del nitrato, ambos a costa del sulfato.
CONCENTRACIÓN DE NUTRIMENTOS
(Conductividad eléctrica)
•Soluciones nutritivas con CE menores a las que requieren las plantas
(menor a 2 dS m-1) se pueden inducir deficieencias nurimentales.
•CE mayores a 6 dS m-1 inducen deficiencia hídrica y aumentan la
relación K+ : (K+ + Ca2+ + Mg2+ + NH4+) ocasionando desbalances
nutrimentales (principalmente en los nutrimentos que se mueven por
flujo de masas).
pH DE LA SOLUCIÓN NUTRITIVA
•El pH es un valor que oscila entre cero y catorce, y que nos indica la
acidez o basicidad, en este caso de la solución nutritiva.
Ácido
0
Básico
7
14
•Los iones altera su forma química en función del pH
DISPONIBILIDAD DE LOS NUTRIMENTOS EN FUNCIÓN DEL pH
NITROGENO
FOSFORO
POTASIO
AZUFRE
CALCIO
MAGNESIO
HIERRO
MANGANESO
BORO
COBRE Y ZINC
MOLIBDENO
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.510.0
ÁCIDO
pH
ALCALINO
RELACIÓN NITRATO:AMONIO EN LA SOLUCIÓN NUTRITIVA
A.
exterior
NH4+
interior
NH4+
pH
NH3
H+
ATP
•El NO3- es la principal forma
química en que las plantas se
abastecen de N; sin embargo,
una pequeña fracción en la
forma de NH4+ presenta
algunos beneficios en la
nutrición de las plantas.
H+
H+-ATPasa
B.
NO3-
2H+
NH3
NO3-
2H+
OH-
pH
ATP
1H+
H+-ATPasa
H2 O
TEMPERATURA DE LA SOLUCIÓN NUTRITIVA
•Temperatura óptima 22 oC
•A < temperatura < absorción
temperaturas menores a 15 oC generan deficiencias
nutrimentales de Ca2+, P y Fe2+
Temperaturas menores provocan que la suberización de la
endodermis se extienda al ápice de la raíz e influye en la
absorción de los nutrimentos
•Relación directa entre temperatura y oxígeno consumido por la planta
•Relación inversa entre temperatura y oxígeno disuelto en la solución
nutritiva
IMPORTANCIA DE LAS CARACTERÍSTICAS QUE
DEFINEN UNA SOLUCIÓN NUTRITIVA
Mayor
asimilación
cuantitativa de
nutrimentos
pH
Relaciones
mutuas
iónicas
C. E.
Nutrimentos
Sinergismo
Óptima
absorción de
agua
Todos los
elementos
disponibles
√
√
√
√
CONCEPTOS BÁSICOS DE QUÍMICA
NORMALIDAD
eq = g / PE
N = eq L-1
PE = PM / valencia del ión
MOLARIDAD
M = moles L-1
moles = g / PM
PE = PM / valencia del ión
PARTES POR MILLÓN
ppm = mg L-1 = meq L-1/ PM
CÁLCULO DE LA CE
CE = SUMATORIA DE CATIONES en meq L-1 /10 (mmhos cm-1 = dS m-1)
EJEMPLO 1:
Cálculo del peso equivalente del (NH4)2SO4 y del KNO3
a. (NH4)2SO4
b. KNO3
Peso molecular = 132.14
Peso molecular = 101.11
PE = PM / valencia
PE = PM / valencia
Valencia = ?
Valencia = ?
Valencia = 2
Valencia = 1
PE = 132.14 / 2
PE = 101.11 / 1
PE = 66.07
PE = PM = 101.11
EJEMPLO 2:
Cálculo de gramos de K2SO4 para tener una solución de 1 L con 200 meq de sulfato.
N = eq / L
eq = 0.2
a. Cálculo del peso molecular del K2SO4
K = 39.10 * 2 =
78.20
S=
32.07
O = 16 * 4 =
64.00
b. Cálculo del peso equivalente del K2SO4
PE = PM / valencia
valencia = ?
valencia = 2
PE = 174.27 / 2 = 87.14
EJEMPLO 2 (Continuación):
Cálculo de gramos de K2SO4 para tener una solución de 1 L con 200 meq de sulfato.
N = eq / L
eq = 0.2
PE = 87.14
eq = g / PE
g = eq / PE
g = 0.2 / 87.12 = 0. 0023
= 2.3 mg
PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN NUTRITIVA DE STEINER
Fórmula
Concentración de la solución nutritiva universal de Steiner (Steiner, 1984)
Ion
NO3-
H2PO4-
SO4-2
K+
Ca+2
Mg+2
Concentración
(molc m-3)
12
1
7
7
9
4
Concentración
(mmol L-1)
12
1
3.4
7
4.9
2
La solución nutritiva de Steiner es complementada con una mezcla de
micronutrimentos (B, Cu, Zn, Mn, Mo) y el Fe puede se adicionado en forma
de quelato con buenos resultados (Fe-EDTA).
EJEMPLO DE FERTILIZANTES QUE PUEDEN SER USADOS PARA
PREPARAR LA SOLUCIÓN NUTRITIVA DE STEINER
FERTILIZANTES
N(%)
NITRATO AMÓNICO
33,5
SULFATO AMÓNICO
21
FOSFATO MONOAMÓNICO
12
NITRATO CÁLCICO
16
NITRATO POTÁSICO
13
NITRATO SODICO
16
P 2 O5 (%) K2 O5 (%)
Ca(%)
S (%)
MgO (%)
SOLUBILIDAD gr / l.
192
24
700
62
294
21
1220
46
316
730
SULFATO POTÁSICO
50
111
CLORURO POTÁSICO
60
277
NITRATO DE MAGNESIO
279
SULFATO DE MAGNESIO
16
FOSFATO MONOPOTÁSICO
230
ÁCIDO NÍTRICO ( 59%)
ÁCIDO FOSFÓRICO ( 75% )
700
55
35
CÁLCULO DE LA SOLUCIÓN NUTRITIVA DE STEINER
1. Anotar los iones que son requeridos
NO3Solución
inicial
Contenidos
nutrimentales en
agua
Diferencia
H2PO4-
SO42-
K+
Ca2+
Mg2+
CÁLCULO DE LA SOLUCIÓN NUTRITIVA DE STEINER
2. Anotar las concentraciones iónicas requeridas
Solución
inicial
Contenidos
nutrimentales en
agua
Diferencia
NO3-
H2PO4-
SO42-
K+
Ca2+
Mg2+
12
1
7
7
9
4
CÁLCULO DE LA SOLUCIÓN NUTRITIVA DE STEINER
3. Anotar las concentraciones iónicas contenidas en el agua
NO3-
H2PO4-
SO42-
K+
Ca2+
Mg2+
Solución
inicial
12
1
7
7
9
4
Contenidos
nutrimentales en
agua
2
0
2.7
0.2
1.8
2.70
Diferencia
CÁLCULO DE LA SOLUCIÓN NUTRITIVA DE STEINER
4. Calcular la diferencia
NO3-
H2PO4-
SO42-
K+
Ca2+
Mg2+
Solución
inicial
12
1
7
7
9
4
Contenidos
nutrimentales en
agua
2
0
2.7
0.2
1.8
2.70
Diferencia
10
1
4.3
6.8
7.2
1.3
CÁLCULO DE LA SOLUCIÓN NUTRITIVA DE STEINER
5. Verificar que la sumatoria de cationes sea igual a la sumatoria de
aniones
NO3-
H2PO4-
SO42-
K+
Ca2+
Mg2+
Solución
inicial
12
1
7
7
9
4
Contenidos
nutrimentales en
agua
2
0
2.7
0.2
1.8
2.70
Diferencia
10
1
4.3
6.8
7.2
1.3
Suma de aniones: 10 + 1 + 4.3 = 15.3
Suma de cationes: 6.8 + 7.2 + 1.3 =15.3
Disociación iónica de sales y fertilizantes
FERTILIZANTES ( meq/L)
DISOCIACIÓN ( meq / L)
-
+
DISOCIACIÓN ( mmol/L)
1 mmol /l. NO3- + 1 meq / l . NH4+
2 mmo /l. NO- 3 + 1 meq / l . Ca2+
NO3NH4
(NO3)2 Ca
1 meq/L NO3 1 meq / l . NH4
1 meq /l. NO - + 1 meq / l . Ca2+
H2PO4NH4
SO4K2
1 meq /l. H2PO4- + 1 meq / l . NH 4+ 1 mmo /l.H2 PO4- + 1 meq / l . NH 4+
1 meq /l. SO 2-+ 1 meq / l . K+
1 mmo /l. SO42- + 2 meq / l . K+
NO3K
1 meq /l. NO-3 + 1 meq / l . K
3
4
-
+
NO- 3 +
-
1 mmo /l. NO3 + 1 meq / l . K+
-
NO 3Na
(NO3 )2Mg
SO4Mg
1 meq /l.
1 meq / l . Na+
1 meq /l. NO 3+ 1 meq / l . Mg 2+
1 meq /l. SO 4 + 1 meq / l . Mg 2+
1 mmo /l. NO3 + 1 meq / l . Na+
2 mmo /l. NO- 3-+ 1 meq / l . Mg 2+
1 mmo /l. SO42- + 1 meq / l . Mg 2+
H2 PO4K
1 meq /l. H 2 PO4 + 1 meq / l . K +
-
1 mmo /l. H2PO4- + 1 meq / l . K +
NO3 H
H3 PO4
1 meq /l. NO3-+ 1 meq / l . H+
1 meq /l. H2PO4- + 1 meq / l . H +
1 mmo /l. NO-3- + 1 meq / l . H+
1 mmo /l. H2PO4- + 1 meq / l . H+
CÁLCULO DE LA SOLUCIÓN NUTRITIVA DE STEINER
6. Balanceo seleccionando sales
NO3-
H2PO4-
SO42-
K+
Ca2+
Mg2+
Solución
inicial
12
1
7
7
9
4
Contenidos
nutrimentales en
agua
2
0
2.7
0.2
1.8
2.70
Diferencia
10
1
4.3
6.8
7.2
1.3
KNO3
2.8
Ca(NO3)2 4 H2O
7.2
2.8
7.2
MgSO4 7 H2O
1.3
K2SO4
3.0
1.0
KH2PO4
10
1
1.3
3.0
1.0
4.3
6.8
7.2
1.3
CÁLCULO DE LA SOLUCIÓN NUTRITIVA DE STEINER
7. Cálculo de los gramos por cada reactivo
meq L-1
requeridos
eq L-1
requeridos
PE
g = eq * PE
KNO3
2.8
0.0028
101.11
0.283
Ca(NO3)2 4 H2O
7.2
0.0072
118.08
0.850
MgSO4 7 H2O
1.3
0.0013
123.24
0.160
K2SO4
3.0
0.0030
87.14
0.261
KH2PO4
1.0
0.0010
136.09
0.136
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