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UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA AMAZONIA PERUANA FACULTAD DE ZOOTECNIA CURSO: FERTILIDAD DE SUELOS Por:. Jorge Miguel Pérez Vela Ing. Forestal; MSc. Suelos

Hay un antiguo proverbio que dice “Ayúdate que Dios te va a ayudar”. No existe ninguna otra situación donde ello sea más evidente y apropiado que en la relación entre el hombre y las plantas. Este gráfico ilustra cómo una planta utiliza el agua y los nutrientes provenientes del suelo, el carbono y el oxígeno del aire para la formación de carbohidratos, grasas y proteínas. Cuanto más abundante sea esta formación, mayor será la cantidad de alimento o fibra que la planta producirá. El hombre ayuda a la naturaleza con tres factores importantes: (1) adición de nitrógeno, fósforo, potasio, cal, y demás nutrientes necesarios para asegurar un suministro adecuado y un rendimiento óptimo; (2) control de la disponibilidad de agua en el suelo mediante prácticas de riego y/o drenaje que mejoren la

utilización del agua; (3) buenas prácticas de labranza y producción para obtener las mejores condiciones ambientales favorables al crecimiento. 1. INTRODUCCION El Suelo es una mezcla de sólidos orgánicos e inorgánicos, aire, agua y microorganismos. Todas estas fases influyen entre si: Las reacciones de los sólidos afectan la calidad del aire y del agua, estos desgastan los sólidos y los microorganismos catalizan muchas de estas reacciones. El suelo es la parte más superficial de la corteza terrestre, con un espesor que varía desde unos pocos centímetros a dos o tres metros, en donde los reinos animal y vegetal establecen una relación íntima con el reino mineral que tiene unas propiedades especificas por el efecto del clima, tiempo, material parental, topografía y organismos. Los vegetales toman del suelo agua y nutrientes y los animales elaboran su propia materia a costa de los vegetales. Los residuos de animales y vegetales vuelven al suelo, en donde la materia orgánica se descompone por la acción de microorganismos para dar de nuevo los productos originales. La Fertilidad del Suelo. Considera al suelo como el medio propicio para el crecimiento de las plantas u hace énfasis en la solución del suelo que está constituido por una fina película acuosa que rodea las partículas del suelo. La solución de suelo, los sólidos y el aire del suelo interactúan con el resto del medio tal y como se muestra en la figura:

Fig. 1. El ciclo de masa se transfiere entre la atmósfera, biosfera, las tres fases del suelo, la zona saturada (vadosa) y el agua subterránea. El área punteada indica la transición entre las partículas de suelo y la solución de suelo. Los suelos son una fuente de polvo y reciben las partículas transportadas por el viento desde los terrenos modificados por el hombre y la naturaleza. En el ciclo del agua, la lluvia que cae en los suelos lleva disuelta en cantidades pequeñas, pero significativas, de solutos como NaCl, nitratos y amoniaco. Sin embargo, sólo se evapora el agua pura y los solutos permanecen en la solución no evaporada o en el suelo. Los suelos también liberan gases (H2, CO2, N2 y N2O). La interacción de los gases con los suelos es menos evidente, pero es importante para mantener la composición del aire. Los suelos y las plantas adsorben los gases que son extraños a la atmósfera. Los suelos también liberan gases, entre los cuales están H2O y CO2 como resultado de la descomposición orgánica, N 2 y N2O de desnitrificación. El suelo ha modificado la química ambiental desde el origen de la tierra, y a su vez, el medio ha modificado al suelo.

1.1 Importancia Histórica. El interés de la gente por el crecimiento de las plantas y la producción de alimentos ha fomentado el estudio de la fertilidad de los suelos. La capacidad para producir alimentos ha sido un factor fundamental para la evolución de la sociedad. Las sociedades primitivas entendían ya la importancia de mantener la fertilidad del suelo para lo cual variaban los cultivos, los abonaban, devolvían los desperdicios al suelo y mantenían la rotación de cultivos. El escritor romano Agrícola resumió estos conocimientos; sus consejos prácticos sobre el cultivo de la tierra fueron insuperables hasta antes del siglo XVI. Pero desde la época de los romanos hasta el renacimiento, la observación y la medición experimentales carecieron de estímulo en el mundo occidental. Sin experimentación el progreso era imposible. De esta manera, mientras el beneficio de estas prácticas de cultivo eran ampliamente reconocidas, se desconocían las razones de su efectividad. Y no fue sino hasta 1590 en que Sir Hugh Plat, en Inglaterra, en un momento de inspiración hizo las observaciones siguientes: “Es evidente que sólo el abono que se deposita sobre suelos áridos no podría de manera alguna enriquecerlo del mismo modo si no fuera por la sal que deja tras de si la paja y el heno después de su descomposición. La lluvia que cae sobre estos estercoleros y que escurre hacia los valles también acarrea la sal del estiércol. El campo es más verde y espeso en aquellos lugares donde previamente habían estado los montes de estiércol. De esto se puede deducir que no es el estiércol el que causa la fertilidad, sino la sal que la planta ha extraído del suelo”. Y la conclusión a la que llegó de que las sales eran importantes para el crecimiento de las plantas no fue verificada sino hasta después de un siglo. En 1652, van Helmont, redactó un informe explicando los resultados del cultivo cuidadoso de un vástago de sauce en una maceta. Después de cinco años, el árbol tenía un peso de 164 libras y 3 onzas. El peso de tierra contenido en la maceta era todavía de 200 libras “con casi dos onzas menos”. van Helmont no consideró que las dos onzas fueron lo que actualmente se podría llamar error experimental. De esta manera llegó a la conclusión de que el suelo en nada contribuía a la nutrición de la planta. En 1699 Woodward refutó la errónea conclusión de van Helmont y apoyó a Plat. Woodward cultivó plantas en agua de lluvia, agua de río, aguas negras y aguas negras más “tierra vegetal”. Mientras existían más solutos y sólidos en el medio de cultivo, mejor crecían las plantas, dando a entender con ello que las sales en solución mejoraban el crecimiento de las mismas. A partir de entonces es indiscutible la evidencia de que las plantas toman para su nutrición los compuestos químicos inorgánicos que se encuentran en el suelo. El estudio de los procesos químicos del suelo, distinto de la fertilidad del suelo, se aceptó por primera vez en 1850 cuando en Rothamsted, Inglaterra, Way y Lawes descubrieron el intercambio de cationes. En su trabajo sugerían que los suelos se podían estudiar por separado de las plantas; hasta ahora los resultados del estudio tienen todavía aplicación en la fertilidad del suelo. El intercambio catiónico sigue siendo una parte importante en la investigación de la química de suelos. La principal fuente alimentaria para la humanidad han sido, y probablemente siempre lo serán, los vegetales, que extraen sus nutrientes del suelo. La segunda fuente de alimentación son los mares. Los organismos marinos toman los minerales que necesitan para su nutrición. Las reacciones del sedimento y el agua del mar, las cuales se rigen por los mismos principios que las reacciones entre el agua y el suelo. La tercera fuente son los alimentos sintéticos, que probablemente siempre serán demasiado caros como para convertirse en abastecimiento principal; además de que carecen de los nutrientes necesarios y no tienen buen sabor. Los vegetales aún son el recurso más barato para convertir la energía solar en el sostén de la vida de este planeta. Se ha aceptado recientemente que para que la civilización pueda continuar es necesario eliminar de manera segura los desperdicios que hay en el ambiente. Si se quiere reducir la contaminación, los desechos se deben devolver rápidamente a sus ciclos naturales. El suelo constituye un medio sin paralelo de reciclaje. Su capacidad de absorber, intercambiar, oxidar y precipitar la materia es tan importante en la eliminación de desechos como lo es para la nutrición de las plantas. Las sociedades “avanzadas” algunas veces soslayan las funciones del suelo y sólo buscan métodos tecnológicos más caros y sólo parcialmente satisfactorios de producción de alimentos y eliminación de desechos.

Los suelos son el medio en el cual los cultivos crecen para alimentar y vestir al mundo. Entender la fertilidad de los suelos es entender una necesidad básica de la producción de cultivos. II. FERTILIDAD DEL SUELO 2.1. FERTILIDAD DEL SUELO. Es la capacidad que tiene el suelo para proporcionar a las plantas condiciones óptimas para su desarrollo la cual está en función a varios factores, siendo la principal el abastecimiento de nutrientes mediante la solución de suelo. Es la capacidad inherente del suelo para satisfacer las necesidades de nutrientes de las plantas mediante la interacción con la luz solar, agua, temperatura y gases. La fertilidad del suelo es vital para un suelo productivo. Un suelo fértil no tiene necesariamente que ser un suelo productivo. Drenaje insuficiente, insectos, sequía y otros factores pueden limitar su producción, aún teniendo fertilidad adecuada. Para comprender mejor la fertilidad del suelo, debemos en primer lugar conocer los otros factores que favorecen o limitan la productividad. Para comprender la productividad del suelo, se debe reconocer las relaciones suelo-planta y ambiente existentes. Algunos de los factores externos que controlan el crecimiento de las plantas son: aire, calor, luz, soporte mecánico, nutrientes y agua. La planta depende del suelo en forma total o parcial para el suministro de estos factores, con excepción de la luz. Cada uno de ellos afecta en forma directa el crecimiento de la planta. Cada uno de ellos está relacionado con los demás. Debido al hecho de que tanto el agua como el aire ocupan los espacios porosos del suelo, aquellos factores que afecten las relaciones hídricas necesariamente influenciarán en el suelo. A su vez los cambios en la humedad afectarán la temperatura del suelo. La disponibilidad de los nutrientes está afectada por el balance entre agua y suelo y la temperatura de éste. El crecimiento radicular también está influenciado por la temperatura, por el aire y el agua del suelo. 2.2. FACTORES QUE DETERMINAN LA FERTILIDAD DEL SUELO Los factores que determinan la fertilidad del suelo son los siguientes: - Provisión adecuada de oxígeno O2 y baja concentración de CO2 - El pH del suelo - Retención de humedad - Volumen de suelo explorable por las raíces - Disponibilidad de nutrientes - Capacidad de laboreo del suelo 2.2.1. Interacciones Suelo-Iones Los solutos, electrolitos y no electrolitos constituidos en la solución de suelo son las fuentes inmediatas de los nutrientes que necesitan las plantas. Los mecanismos que permiten la entrada de iones a la solución de suelo incluyen: 1) Intemperismo mineral, 2) descomposición de la materia orgánica, 3) la lluvia, 4) las sales contenidas en el agua, 5) fertilización y 6) liberación de iones retenidos por el coloide o la fracción coloidal o arcillosa del suelo. Los iones retenidos por el suelo son generalmente la fracción más grande de nutrientes disponibles para las plantas. Las velocidades de interperización de los minerales por lo común son lentas comparadas con las necesidades de las plantas. Cuando se descompone la materia orgánica libera iones más rápidamente que el proceso de intemperización, pero la mayoría de estos iones reaccionan con la fase sólida del suelo antes de que las plantas o los microorganismos los puedan absorber. En la retención de iones, los suelos conservan un equilibrio entre evitar las pérdidas por lixiviación y mantener cierta disponibilidad para las plantas. Los iones que retienen los suelos no evitan completamente las pérdidas por lixiviación, pero la retención es tan fuerte que muchas veces los iones se reciclan varias veces a través de suelos, vegetales y animales, antes de perderse finalmente en las aguas subterráneas, los ríos y el mar. Los suelos retienen iones y moléculas mediante el intercambio de cationes y aniones, la precipitación, atracción electrostática débil, formación de complejos con la materia orgánica del suelo y retención dentro de las células microbianas. La reacción de cada ion con muchas fases sólidas obedece a diferentes mecanismos y se lleva a cabo a grados distintos. Las interacciones son excesivamente complejas.

2.2.2 Coloides y solución de suelo La complejidad de las interacciones de los iones con la fase sólida del suelo se incrementa en gran medida por las propiedades coloidales de la arcilla y las fracciones orgánicas. Los coloides son sustancias formadas por partículas cuyas dimensiones son de 1 a 1000 nm cuando están mezclados con otra sustancia, usualmente aire o agua. Los coloides se encuentran por todas partes en la naturaleza y son tan característicos que tienen nombres comunes: niebla, humo, aerosol, espuma, emulsión, suelo y arcilla. Todos ellos son partículas pequeñas suspendidas en un fluido. Las partículas más pequeñas que las del tamaño coloidal se disuelven para formar una solución con el medio en el que se encuentran suspendidas. Estas son las mezclas de gases, soluciones acuosas o soluciones sólidas dependiendo del medio que los contiene. Las soluciones conservan muchas de las propiedades del componente principal. Las propiedades de estas mezclas son la suma de las propiedades de cada uno de los componentes por separado. En cambio, las partículas coloidales interactúan fuertemente con el fluido, aunque las partículas individuales conserven su integridad estructural, de manera que no puede decirse que se disuelven. Las propiedades coloidales importantes que las arcillas imparten a los suelos incluyen la retención e intercambio iónico y molecular, la adsorción de gases y agua, la contracción y la expansión. Las propiedades coloidales de la arcilla forman la mezcla íntima de los sólidos, líquidos y gases del suelo, que es tan importante para el crecimiento de los vegetales. 2.2.3.

Factores que regulan la producción - Luz. La energía lumínica es factor fundamental en el proceso de fotosíntesis. La luz es absorbida por la clorofila y carotenos, lo cual induce un flujo de electrones (energía cinética) y se transforma en energía química. El flujo de electrones se inicia con la fotolisis del agua a través de su oxidación: 2H2O 4H +4e- + O2 Al mismo tiempo la energía retenida por el ADP y NADPH es empleada en el proceso de asimilación del CO2 y forma la glucosa. 6 CO2 + 12 h 2O + Eo C6H12O6 + 6 H2O + 6º2 - Temperatura. Influye directamente en la fotosíntesis, respiración, permeabilidad de la pared celular, absorción del agua y nutrientes, transpiración, actividad enzimática y coagulación de las proteínas de las plantas - Humedad del suelo. Es el Factor limitante de mayor importancia, por que cumple un rol esencial en un gran número de procesos vitales. - Composición del aire. La composición del aire, tanto el atmosférico como el del suelo, tiene significación respecto a dos constituyentes: el CO 2 y el O2. El CO2 del aire es fuente de carbono para las plantas, el cal fija durante el proceso de fotosíntesis. - Nutrientes. La ausencia de cualquier nutriente esencial impide que pueda completar su ciclo de vida. De modo que cualquiera de los nutrientes puede convertirse en un factor limitante, supuesto que las demás condiciones son adecuadas para el normal crecimiento. III. SOLUCIONES Y CONCENTRACIONES En el manejo productivo en términos de fertilidad suelos, es de mucha importancia el conocimiento básico de algunos conceptos que nos permitirán conocer la cantidad de los nutrientes y la forma como son aprovechadas por las plantas; la principal es la solución química, la cual es una mezcla homogénea de dos o más sustancias denominadas componentes, en donde las partículas que la forman son de dimensiones atómicas o moleculares. Es decir, una solución es un caso particular de mezcla en la que los componentes están distribuidos uniformemente entre si y no sedimentan. Las cantidades relativas de los componentes pueden variar dentro de ciertos límites. 1.3.1. Soluto y Disolvente Una solución consiste en una sustancia disuelta denominada soluto, y una sustancia en la cual el soluto se disuelve denominada disolvente. Por ejemplo, sal o azúcar disueltos en agua forman una solución salada o azucarada respectivamente, en estos ejemplos el soluto es el cloruro de sodio (Cl - Na+) “sal” o la sacarosa C12H22O11 “azúcar” y el disolvente agua. 1.3.2. Molécula-gramo (MOL) Es el peso molecular de un elemento o una sustancia expresado en gramos, Ejemplo:

-

Un mol de H2 Un mol de O2 Un mol de N2

= 2.01594 g = 31.9988 g = 28.0134 g

En elementos que no forman moléculas en estado libre, la Mol equivale al átomo-gramo. 1 Mol de Na = 22.9898 g 1 Mol de S = 32.0640 g 1 Mol de Mg = 24.3120 g -

Una molécula de agua H2O H + O 1(2)+ 16 2 + 16 = 18 gramos

-

Una molécula de urea CO(NH2)2 C + O + N + H 12 + 16 + 14(2) + H2(2) 12 + 16 + 28 + 4 = 60 gramos

1.3.3. Peso equivalente y solución normal El peso equivalente, es el peso del elemento o de la molécula, teniendo en cuenta la valencia expresado en gramos. Ejemplo Elemento Calcio (Ca2+) El peso equivalente es igual al Peso Molecular sobre la valencia ( P.eq.= PM/V), expresado en gramos. Peso equivalente del calcio = 40/2 = 20 gramos. El peso mili equivalente es igual al peso equivalente dividido entre 1000, expresado en gramos. Ejemplo Peso equivalente del calcio = 20/1000 = 0,02gramos.

EJERCICIOS 1.

Cuantos gramos de CO(NH2)2 “urea” serán necesarios para preparar 400 ml de solución al 8%. Solución 8 g de urea x

-------------- 100 ml de solución -------------- 400 ml de solución

x = 32 g de urea 2.

Qué volumen de agua debe añadirse a 250 ml de solución de urea al 8% para diluirla al 2%. Solución V1 . C1 = V2 . C2 250 ml x 8% = V2 x 2% V2 = 250 ml x 8% 2% V2 = 1000 ml de solución Entonces para saber cuanto de agua añadir se resta el V2 – V1 1000 ml - 250 ml = 750 ml

3.

Si disolvemos 20 gramos de urea en 400 ml de agua. Calcular la concentración de la solución en %.

Solución 20 g de urea + 400 ml (g) de agua = 420 gramos de peso 420 g ------------- 100% 20 g ------------- X X = 20g de urea x 100% 420 g X = 4.76% 4.

Qué cantidad de urea se utilizó para preparar una solución al 12% de concentración en agua? Solución 12 g de urea ----------- 100 ml de H2O X ----------- 1000 ml de H2O X = 12 g de urea x 100 ml de agua 100 ml de agua X = 120 gramos de urea.

5.

6.

Qué volumen de solución de Cloruro de Potasio al 4% se puede preparar a partir de una solución de 150 ml ClK al 20%. Solución V1 . C1 = V2 . C2 150 ml ClK x 20% = V2 x 4% V2 = 750 ml de solución. A 80 ml de una solución de ClK al 12% se le agrega 240ml de agua. ¿ Cuál es su nueva concentración porcentual? Solución V1 . C1 = V2 . C2 80 ml x 12% = 240 ml x C2 C2 = 80 ml x 12 % 240ml C2 = 3%

7.

Calcular la molaridad de una solución que contiene 100 g de urea disuelto en agua, hasta preparar 1500 ml de solución. Solución Molaridad =

nº de moles del soluto V de solución en litros

M = n/V Soluto = Urea Elementos de la Mol

Mol = CO (NH2)2 Pesos atómicos

C

12 g

O

16 g

N

14 (2) g

H

1 (4) g 60 g

Número de moles = Masa / g mol de la urea

Nº de moles = 100 g de urea 60 g mol de la urea Nº de moles = 1.7 mol Aplicando la fórmula M = n/V

M = ¿ ; n = 1.7 mol ; V = 1.5 litros

M= 1.7 mol 1.5 litros M = 1.14 molar 8.

Cuantos gramos de urea hay en 500ml de una solución 0.25 M? Solución

M = n/V

n=M. V

M = 0.25 mol

n = 0.25 mol x 0.5 litros

V = 0.5 litros

n = 0.125 g de urea

n=¿ 9.

Qué volumen de solución de urea a una concentración de 0.5M se podrá preparar a partir de 100 gramos de urea? Solución V = ¿ ; M = 0.5 ; n = 100 g / 60 g mol = 1.66 mol Formula

M = n/V

V = n/M

V = 1.79 mol/0.5 litros V = 3.58 litros

10. Cuál es la normalidad de una solución que contiene 35 gramos de urea, disuelta en cantidad de agua necesaria para preparar 400 ml e solución? Solución N=¿

N = Equivalente gramo de soluto / Litro de solución

V = 0.4 litros (E) equiv. g = g de soluto / equiv. g del soluto gramos de soluto = 35 g

equiv. gramo de la urea 60 g

E = 35g /60 eq.g N=E/V N = 0.

/ 0.4

N= 11. Cuantos gramos de Ca(OH)2 se deberá disolver en agua para preparar 5 litros de una solución 0.05N? Solución E= ¿

N=E/V

V = 5 litros

E=NxV

N = 0.05

E = 0.05 N x 5 litros = 0.25 Eq-g de Ca(OH) 2 Eq-g del Ca(OH) 2 = Eq-g del soluto / Valencia = 74g / 2

=37g / eq Entonces 37 g / equiv x 0.25 equiv- g = 9.25 g de Ca(OH) 2 12. Que volumen de solución 0.25 N se podrá preparar a partir de 240g de CuSO 4 Solución V=¿

Eq – g del CuSO 4 = 160 / 2 = 80 g / eq.

N = 0.25

E = 240g / 80g.eq = 3 eq.

Aplicando la formula V=E/N

V = 3 eq / 0.25 N V = 12 litros de CuSO 4 a una concentración de =.25N

13. Se necesita preparar una solución que contenga urea en una concentración de 5ppm, . Cuántos gramos de urea se necesita para preparar 1000ml de solución? Solución 5 g de urea --------------------- 1.000.000 ml X

--------------------- 1000 ml

X = 5 g de urea x 1000 ml 1.000.000 ml X = 0.005g. que es igual a 5 miligramos

2. NUTRIENTES DE LAS PLANTAS 2.1 Definición. Los minerales forman las rocas y éstas al meteorizarse forman el material madre del suelo. En el suelo se encuentran cientos de minerales, pero en las plantas sólo se han encontrado alrededor de 50 elementos y de ellos solamente 16 han sido reconocidos como esenciales para el crecimiento de las plantas. 2.2 Elementos esenciales. Dos criterios definen la esencialidad de un nutriente para la planta: (1) la planta lo necesita para completar su ciclo de vida y (2) está directamente envuelto en la nutrición de la planta. 2.3 Macro y micronutrientes. Los macronutrientes son requeridos por las plantas en cantidades grandes, normalmente sobre 500 ppm; ya que ellos hacen el volumen de tejido estructural y protoplasmático de la planta; mientras que los micronutrientes son necesarios solamente en cantidades muy pequeñas, usualmente menos de 50 ppm, desde que ellos están asociados con compuestos o sistemas muy pequeños de las plantas. 2.4 Nutrientes en las plantas. Se conocen 16 elementos químicos esenciales para el crecimiento de las plantas. Se los divide en dos grupos principales: no minerales y minerales. Los nutrientes no minerales son: Carbono (C), Hidrógeno (H) y Oxígeno (O). Estos nutrientes se encuentran en la atmósfera y en el agua y son utilizados en la fotosíntesis de la siguiente forma: 6CO2 + 12H2O _____Luz________ 9O2 + 6(CH2O) Los productos de la fotosíntesis son los responsables de la mayor parte del aumento del crecimiento de las plantas. Si existen cantidades insuficientes de dióxido de carbono, agua o luz se reduce el crecimiento. La cantidad de agua utilizada en la fotosíntesis es tan pequeña que las plantas mostrarán primero síntomas de carencia de agua antes de que ésta esté lo suficientemente escasa como para afectar la tasa de la fotosíntesis. Los trece nutrientes minerales - los que provienen del suelo - se dividen en tres grupos: primarios, secundarios y micronutrientes.

NUTRIENTES Primarios Secundarios Micronutrientes Nitrógeno (N) Calcio (Ca) Boro (B) Fósforo (P) Magnesio (Mg) Cloro (Cl) Potasio (K) Azufre (S) Hierro (Fe) Manganeso (Mn) Molibdeno (Mo) Cobre (Cu) Zinc (Zn) Los nutrientes primarios por lo general son los primeros en carecer en el suelo puesto que las plantas los utilizan en cantidades relativamente grandes. La carencia de nutrientes secundarios y micronutrientes ocurre con menos frecuencia, pues las plantas los utilizan en menor cantidad. Pero estos son tan importantes como los primarios para una fertilidad adecuada. Las plantas deberán tenerlos cuándo y dónde sea necesario. FACTORES QUE CONTROLAN EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS 1- Luz (Radiación Solar) 2- Temperatura 3- Aire 4- Agua 5- Nutrientes 6- Soporte mecánico Cualquiera de ellos que estén en cantidades mayores o menores a lo normal, afectan el desarrollo normal de las plantas. Por lo que, estos factores tienen que estar muy bien balanceados para que la planta pueda vivir y producir en condiciones favorables. Funciones bioquímicas y fisiológicas Funciones de los nutrimentos (material complementario para Lab. Síntomas de Deficiencias Nutricionales y a discutirse con cada ciclo de nutrimento) Carbono, Hidrógeno, Oxígeno Presente como componente estructural de la planta. Componente de carbohidratos, proteínas, y protoplasma celular Nitrógeno* Nutrimento requerido en mayor cantidad. Absorbido como urea, NO 3- y NH4+ (con excepción del arroz la mayoría de los cultivos agrícolas absorben el N primordialmente como NO 3-). La planta requiere utilizar energía para reducir NO3- para ser convertido a aminoácidos. El rango normal en tejido es 1 - 5 %. Es el componente fundamental de todas las moléculas orgánicas involucradas en los procesos de crecimiento y desarrollo vegetal. Constituyente de aminoácidos (proteínas estructurales y enzimas), ácidos nucleicos, clorofila, cito-cromos, coenzimas, hormonas y otros compuestos nitrogenados con funciones variadas (ureidos, amidas, alcaloides). Por lo tanto, participa activamente en los principales procesos metabólicos: la fotosíntesis, la respiración, la síntesis proteica. La carencia de N y en consecuencia la carencia de clorofila no permite que la planta utilice la luz solar como fuente de energía en el proceso de la fotosíntesis. Cantidades adecuadas de N producen hojas de color verde oscuro (debido a que estas tienen una alta concentración de clorofila) y mejora la eficiencia de uso del agua. La deficiencia de N resulta en clorosis de la hojas. En general, este amarillamiento se inicia en las hojas más viejas y luego se traslada a las hojas más jóvenes a medida que la deficiencia se torna más severa. Otros síntomas de deficiencia se manifiestan como: plantas pequeñas de crecimiento lento, semillas y partes vegetativas contienen bajo contenido proteico, plantas tienen menos hojas. Exceso de N en relación a P, K, y S retrasa la maduración de frutos. Fósforo* El P forma parte de la molécula transportadora de alta energía (ATP), por lo que el P participa en todos los procesos metabólicos energéticos. Las plantas pueden absorber el P como el ion ortofosfato primario (H2PO4-) o secundario (HPO4-2). El rango en los tejidos es de 0.1- 0.5 %. Estructuralmente constituye parte de los fosfolípidos de las membranas celulares, de los ácidos nucleicos, de la mayoría de las enzimas y de los coenzimas NAD y NADP y participa en la fotosíntesis, en la glicólisis, en la respiración, en la síntesis de ácidos grasos y en la síntesis de proteínas, especialmente nucleoproteínas

en los tejidos meristemáticos. El ácido fítico (hexafosfato de inositol) almacenado en la semilla es la principal fuente de fosfato inorgánico durante la germinación. Al igual que el N, las concentraciones más altas de P se encuentran el tejido joven y las deficiencias aparecen primero en las partes bajas de la planta. A medida que las plantas maduran la mayor parte del P se mueve a las semillas o el fruto. El P ayuda a las raíces y plántulas a desarrollarse rápidamente, aumenta el número de tallos y hojas nuevas, aumenta la fructificación, mejora la eficiencia del uso del agua, contribuye a la resistencia de algunas plantas a enfermedades y acelera la madurez. La primera señal de falta de P es una planta pequeña (de crecimiento lento) y la forma de las hojas se distorsiona. Cuando la deficiencia es severa se desarrollan áreas muertas en la hoja, el fruto y el tallo. En gramíneas la falta de P se manifiesta como un color púrpura o rojizo, asociado con la acumulación de azúcares. En ciertas etapas de crecimiento, la deficiencia de P causa que el cultivo presente un color verde oscuro. Exceso de P se puede manifestar como una deficiencia de algún micro nutrimento (Fe, Mn, Zn). Potasio* Los cultivos contienen aproximadamente la misma cantidad de K que N, pero mas K que P. Es absorbido (del suelo) por las plantas en forma iónica (K+). El rango normal en los tejidos es de 1 - 5 %. Su forma iónica (K+), es móvil dentro de la planta y no forma compuestos orgánicos en la planta. Participa indirectamente en casi todos los procesos, respiración, fotosíntesis, síntesis de clorofila. Tiene que ver en la regulación osmótica e hídrica de la planta (relaciones con agua), en el mantenimiento de la electro neutralidad celular y en la permeabilidad de las membranas. Actúa como activador de una gran cantidad de enzimas de la síntesis proteica y del metabolismo de carbohidratos, y está involucrado muy directamente en el transporte de azúcares vía el floema. Puede ser parcialmente sustituido por el Na y el Rb. El K es importante en la formación de frutas, ayuda a la planta a resistir ataques de enfermedades, mejora la eficiencia del uso del agua a través de apertura y cierre de la estomas. Otros efectos que causa el K en las plantas son: incrementa la eficiencia en la elaboración y movilización de azúcares y almidones, estimula el llenado de granos, mejora la calidad de los productos, mantiene la turgencia de la planta, evita los efectos severos de la sequía y de las heladas, aumenta la resistencia a enfermedades y plagas. Uno de los síntomas más comunes de carencia de K es el marchitamiento o quemado de los márgenes de las hojas moviéndose hacia adentro. En la mayoría de los cultivos los síntomas se observan primero en las hojas más viejas. Las plantas con deficiencia de K crecen lentamente, tienen un sistema radicular mal desarrollado, los tallos son débiles, y los frutos son pequeños. Exceso de K puede resultar en deficiencias de Mg. Calcio** El calcio es absorbido por las plantas en forma del catión Ca +2. El rango de concentración en las plantas es de 0.2 - 1 %. Su papel principal es estructural, porque constituye, como pectatos de Ca en las láminas media, la parte cementante de las paredes celulares. Participa en la formación de membranas celulares y de estructuras lípidas. Es necesario en pequeñas cantidades para la mitosis en las zonas meristemáticas pues confiere estabilidad al aparato estructural durante la división celular. Actúa como activador de enzimas. El Ca en la planta, proporciona rigidez, aumenta la utilización de NO 3-, fomenta el desarrollo de las raíces, aumenta la resistencia a enfermedades y plagas, favorece el cuaje de flores, impulsa la producción de semillas y ayuda a la fijación simbiótica del N. Un síntoma común de la deficiencia de Ca es un pobre crecimiento de raíces. Las raíces con deficiencia de Ca se tornan negras y se pudren. La hojas jóvenes y tejidos nuevos desarrollan síntomas debido a que el Ca no se trasloca dentro de la planta. La hojas nuevas no se estiran y se mantienen dobladas. Las deficiencias de Ca casi nunca se muestran en el campo, debido a que los efectos de condiciones secundarias como acidez, limitan primero el crecimiento de la planta. Las deficiencias ocurren mas comúnmente en los cultivos de maní y hortalizas. Exceso de Ca puede producir deficiencias de Mg o K. Magnesio** El magnesio es absorbido por las plantas en forma catiónica (Mg +2). La concentración en tejido varía de 0.1 - 0.4 %. Forma parte de la molécula de clorofila, por lo tanto es importante para la fotosíntesis. Participa en gran medida en el balance electrolítico dentro de la planta. Actúa como activador enzimático, especialmente en reacciones de fosforilación del ATP, en el metabolismo de los azúcares y en la síntesis de ácidos nucleicos, y por lo tanto en la síntesis de proteínas.

Los síntomas de deficiencia de Mg aparecen primero en las hojas inferiores (hojas viejas) debido a que el Mg se trasloca dentro de la planta de tejido viejo a tejido joven. Las hojas tienen un color amarillento, o bronceado mientras que las venas se mantienen verde. En el maíz se presentan cuñas amarillentas a lo largo de las hojas. Un desbalance entre Ca y Mg en suelos de baja CIC puede acentuar la deficiencia de Mg, especialmente cuando se encala solamente con calcita intensamente. La deficiencia de Mg también puede acentuarse con la aplicación de altos niveles de K en el suelo. Azufre** El S es absorbido principalmente como anión sulfato (SO 42-). También puede entrar por las hojas como SO2. El S forma parte de dos (cisteína, y metionina) de los 21 amino ácidos que forman las proteínas. La concentración típica en los tejidos es de 0.1 - 0.5 %. Es constituyente de algunas enzimas, vitaminas (tiamina y biotina) y de la coenzima A, que participan en el metabolismo de azúcares, grasas y proteínas. También ayuda en la estabilización de la estructura de las proteínas. Muchas especies vegetales contienen pequeñas cantidades de compuestos azufrados volátiles (sulfóxidos) responsables de factor lacrimógeno de las cebollas y el olor de los ajos. El S causa que aumente el crecimiento vegetativo y la fructificación, es requerido en la síntesis de clorofila, estimula el crecimiento de raíz, propicia la formación de semilla, aumenta la concentración de carbohidratos, aceites, grasas y proteínas Al ser un constituyente de las proteínas, los síntomas de deficiencia de S son similares al N, aunque aparecen primero en las hojas más jóvenes. Este se presenta como un color verde pálido. En casos de deficiencia severa toda la planta puede presentar color verde pálido y crecimiento lento. Hierro*** Concentración típica en los tejidos es de 50 - 250 ppm. Actúa como activador enzimático en la síntesis de clorofila; es un factor necesario pero no forma parte de la molécula. Interviene en la síntesis de proteínas. Acepta y dona electrones por lo que interviene en reacciones redox. Es un componente estructural de proteínas ferroporfirínicas importantes, como los citocromos y la leghemoglobina. El 75 % del hierro está asociado a los cloroplastos. Deficiencias se ven mayormente en suelos calcáreos. Las deficiencias de Fe aparecen en las hojas como un color verde pálido (clorosis), mientras que las venas permanecen verdes. Los síntomas de deficiencia aparecen en las hojas jóvenes en la parte superior de la planta. Una deficiencia severa puede dar a toda la planta un color amarillo o blanco. Manganeso*** Concentración típica en la planta es de 20 - 500 ppm. Actúa como activador enzimático en la respiración y en el metabolismo del N, en este último caso, activando las reductasas. Es el catión predominante en estos procesos, pero puede ser sustituido por Mg, Co, Zn, y Fe. También participa en la síntesis proteica y en la formación de ácido ascórbico (vitamina C). En la fotosíntesis, participa pero solo en su fase oscura. Además es capaz de oxidar el ácido indoloacetico. Los síntomas de deficiencia aparecen primero en las hojas jóvenes, como un amarillamiento entre las venas. En los cereales de grano pequeño aparecen áreas grises cerca de la base de las hojas jóvenes. Zinc*** Según varios autores, es el micro nutrimento que con más frecuencia limita los rendimientos de los cultivos. Rango de concentración típica es de 25 - 150 ppm. Actúa como activador de varias enzimas, dos de ellas muy importantes: la anhidrasa carbónica (H2CO3 ----> CO2 + H2O) y en la deshidrogenasa alcohólica, así como de enzimas transportadoras de fosfatos. Participa en la síntesis de la hormona de crecimiento ácido indoloacetico, a nivel de su precursor, el triftófano. La deficiencia de Zn hace que el ápice se torne de color amarillento (clorosis) o blanco en las etapas iniciales de crecimiento de la planta. Las hojas desarrollan franjas cloróticas a un lado o a ambos lados de la nervadura central. Síntomas en otros cultivos incluyen el color bronceado en el arroz, hojas pequeñas en los árboles frutales y severo retraso del crecimiento en maíz y frijol. Altas concentraciones de Zn pueden inducir deficiencias de Fe, o altas concentraciones de P interfiere en el metabolismo de Zn. Cobre*** Rango de concentración típica es de 5 - 20 ppm. Es componente de ciertas proteínas presentes en el cloroplasto, por lo que participa en la fotosíntesis. Promueve la formación de vitamina A. Además,

activa varias enzimas y actúa como conductor electrónico en la actividad respiratoria. Está implicado en la biosíntesis de ligninas. Los suelos orgánicos son los más propensos a ser deficientes en Cu. Estos generalmente tienen niveles adecuados de Cu, pero lo retienen tan fuertemente en forma quelatada que una pequeña cantidad está disponible para los cultivos. Otros metales en el suelo (Fe, Mn, Al) afectan la disponibilidad de Cu. Boro*** Tiene múltiples formas de absorción. Según algunos investigadores, es el micro nutriente de mayor deficiencia. Afecta muchos procesos en forma indirecta. Interviene en el transporte de azúcares pues forma complejos con los átomos de oxígeno libres o con los grupos OH presentes en ellos, reduciendo su polaridad y facilitando su transporte a través de las membranas. Participa en la síntesis de amino ácidos y proteínas. Participa en la diferenciación y desarrollo celular, en el metabolismo del N, en la absorción activa de sales, en el metabolismo hormonal, en las relaciones hídricas y en el metabolismo de ligninas. La deficiencia de B generalmente detiene el crecimiento de la planta. Primero dejan crecer los tejidos apicales y las hojas más jóvenes. La falta de B causa síntomas específicos para muchos cultivos. Molibdeno*** Está fuertemente relacionado con el metabolismo del N; interviene en la fijación del N gaseoso a nivel de organismos fijadores, en la reducción de los nitratos y forma parte del sistema de la reductasa del N. Esta relacionado directamente con los niveles de ácido ascórbico que sirven para proteger al cloroplasto. También, interviene en el metabolismo del P. Los síntomas de deficiencia de Mo se presentan como un amarillamiento general y una falta de crecimiento de la planta. La deficiencia de Mo promueve el aparecimiento de síntomas de deficiencia de N en leguminosas, debido a que la falta de Mo no permite que las leguminosas fijen N del aire. Deficiencias ocurren mayormente en suelos ácidos. Cloro*** Rango de concentración en tejidos es de 0.2 - 2 %. Bastante inerte dentro de la planta lo cual le permite neutralizar cationes y participar como agente osmótico. Al ser traslocado con facilidad participa en el mantenimiento de turgencia en las plantas. Muchas enfermedades son suprimidas al suplementar con abonos que contienen Cl. Síntomas de deficiencias de Cl se manifiestan como clorosis en las hojas jóvenes y marchitamiento de las plantas. Otros elementos: El Si se encuentra asociado a las paredes celulares de las gramíneas (especialmente arroz, y caña de azúcar). Aumenta la tolerancia a patógenos y reduce la toxicidad de otros elementos. El Na regula de alguna manera la actividad del K y afecta los movimientos estomaticos y el balance hídrico. Es requerido por las plantas C4 como activador enzimatico. El Co se considera esencial para el funcionamiento del sistema simbiótico entre Rhizobium-leguminosas, pues afecta la acción de la leghemoglobina. El Se ha sido asociado con el metabolismo del S. * Nutriente primario (casi siempre limitante en la producción y utilizado en relativamente grandes cantidades) ** Nutriente secundario (frecuentemente limitante y utilizado en relativamente grandes cantidades ***Micronutriente (utilizado por las plantas en relativamente poca cantidad)

2.5 Formas en que se hallan los nutrientes en los suelos Un examen de suelos representativos revelará que, en general, los elementos nutritivos existen en dos condiciones: (1) compuestos complejos casi siempre insolubles, y (2) formas sencillas, casi siempre solubles, en el agua del suelo y casi siempre asimilables fácilmente por las plantas superiores. Debido a los procesos químicos y biológicos, el sentido general de éstos en las reacciones con los elementos del suelo es de las formas complejas a las simples. No obstante, el proceso inverso, también se verifica (el de la síntesis y aumento en complejidad), por ejemplo, la formación de las proteínas a partir de las sales simples de Nitrógeno y la reversión de los fosfatos solubles a combinaciones complejas e insolubles.

GRUPO I Formas más complejas y menos activas

GRUPO II Algunas de las formas más sencillas y asimilables y sus equivalentes iónicos

Nitrógeno Combinaciones orgánicas: proteínas, aminoácidos y formas similares; en forma coloidal y sujeta a desintegraciones. Fósforo Apatita en forma primaria. Fosfatos secundarios de Ca, Fe y Al. Orgánico: fitina, ácido nucleico y combinaciones. Potasio Minerales primarios, como feldespatos y mica.

Sales amónicas ..................…...... NH4+ Nitritos .............................…....... NO 2Nitratos ...................................... NO 3Fosfatos de Ca, K, Mg, etc.

PO 4H=, PO4H2-

otras Formas orgánicas solubles.

Iones de K absorbidos por coloides complejos. K+ Silicatos complejos secundarios de Al, como arcillas, Sales de K, tales como sulfatos, especialmente ilita. carbonatos, etc. Calcio Minerales, como feldespatos, hornblenda, calcita y Iones de Ca absorbidos por complejos dolomita. coloidales. Una variedad de sales Ca 2+ simples de Ca. Magnesio Minerales, como mica, hornblenda, dolomita y Iones de Mg absorbidos por complejos serpentina. coloidales. Mg 2+ Silicatos secundarios de Al, tales como arcillas, en Numerosas sales simples de Mg. especial montmorillonita Azufre Combinaciones minerales tales como pirita y yeso. Varios sulfitos y sulfatos de Formas orgánicas: coloidales y sujetas a Ca, K, Mg, etc. descomposición.

SO32SO 42-

Formas simples asimilables. Los constituyentes más sencillos y solubles de los suelos, especialmente los de las regiones húmedas, tienden a desaparecer por la desecación o son utilizados por los microorganismos y las plantas superiores. Por consiguiente, la mayor proporción de macronutrientes existen en el suelo en formas complejas. A partir de estas se transforman en asimilables gradualmente a través de varios procesos de simplificación. Como resultado, la capacidad productora de un suelo no depende tanto de las cantidades totales de los varios nutrientes que contiene como de la facilidad con que se transforman en formas simples y asimilables. Tal situación explica por qué un análisis químico total puede fácilmente dar valores inciertos para juzgar las necesidades fertilizantes de un suelo. Esto es, desde luego, desalentador, dado que la cantidad total de un nutriente puede ser determinada con gran exactitud, mientras que su asimilación ordinariamente es susceptible de ser sólo una mera aproximación. Combinaciones orgánicas. La descomposición de la materia orgánica del suelo permite que los nutrientes contenidos en sus formas complejas, sean liberados y aparezcan como compuestos sencillos. Los cuales son más o menos asimilables por las plantas superiores. Prácticamente todo el nitrógeno y gran parte del azufre y fósforo están contenidos en combinaciones orgánicas. Debido a que el fósforo, en formas complejas, es, por lo general muy lentamente asimilable, hay ventajas en la asociación orgánica. Sin embargo, es verdad que el fósforo orgánico no resulta asimilable tan fácil y rápidamente como el azufre y el nitrógeno orgánicos. Combinaciones inorgánicas. Gran parte del potasio, calcio y magnesio existen en el suelo estrictamente en formas inorgánicas. Hay mucha diferencia, no obstante, en el grado de asimilación de cada uno de ellos. Por ejemplo, gran cantidad de calcio está contenido en condición fácilmente reemplazable e intercambiable en las fracciones coloidales del suelo. En esta forma es totalmente asimilable por las plantas. La cantidad de

este elemento en forma asimilable o reemplazable excede en mucho a la de cualquier otro macronutriente del suelo. Esto se refleja en las regiones húmedas por las pérdidas significativas de calcio en los drenajes y la necesidad subsiguiente de su sustitución por el encalado. La situación respecto al potasio y, en menor escala, del magnesio, es completamente distinta. Se encuentra un altísimo porcentaje de las cantidades totales de estos elementos en formas asimilables. El potasio intercambiable o realmente asimilable es corrientemente menor del 1% de la cantidad total de este elemento en el suelo. Aunque el contenido relativo del magnesio intercambiable es algo más alto, es aún mucho más bajo que el del calcio. El azufre está contenido tanto en formas minerales como orgánicas, si bien estas últimas combinaciones tienden a predominar en suelos superficiales de las regiones húmedas. La asimilación del azufre depende de la clase de descomposición orgánica que se realice. III. SOLUCIONES Y CONCENTRACIONES En el manejo productivo en términos de fertilidad suelos, es de mucha importancia el conocimiento básico de algunos conceptos que nos permitirán conocer la cantidad de los nutrientes y la forma como son aprovechadas por las plantas; la principal es la solución química, la cual es una mezcla homogénea de dos o más sustancias denominadas componentes, en donde las partículas que la forman son de dimensiones atómicas o moleculares. Es decir, una solución es un caso particular de mezcla en la que los componentes están distribuidos uniformemente entre si y no sedimentan. Las cantidades relativas de los componentes pueden variar dentro de ciertos límites. 1.3.1. Soluto y Disolvente Una solución consiste en una sustancia disuelta denominada soluto, y una sustancia en la cual el soluto se disuelve denominada disolvente. Por ejemplo, sal o azúcar disueltos en agua forman una solución salada o azucarada respectivamente, en estos ejemplos el soluto es el cloruro de sodio (Cl - Na+) “sal” o la sacarosa C12H22O11 “azúcar” y el disolvente agua. 1.3.2. Molécula-gramo (MOL) Es el peso molecular de un elemento o una sustancia expresado en gramos, Ejemplo: -

Un mol de H2 Un mol de O2 Un mol de N2

= 2.01594 g = 31.9988 g = 28.0134 g

En elementos que no forman moléculas en estado libre, la Mol equivale al átomo-gramo. 1 Mol de Na = 22.9898 g 1 Mol de S = 32.0640 g 1 Mol de Mg = 24.3120 g -

Una molécula de agua H2O H + O 1(2)+ 16 2 + 16 = 18 gramos

-

Una molécula de urea CO(NH2)2 C + O + N + H 12 + 16 + 14(2) + H2(2) 12 + 16 + 28 + 4 = 60 gramos

1.3.4. Peso equivalente y solución normal El peso equivalente, es el peso del elemento o de la molécula, teniendo en cuenta la valencia expresado en gramos. Ejemplo Elemento Calcio (Ca2+) El peso equivalente es igual al Peso Molecular sobre la valencia ( P.eq.= PM/V), expresado en gramos. Peso equivalente del calcio = 40/2 = 20 gramos. El peso mili equivalente es igual al peso equivalente dividido entre 1000, expresado en gramos. Ejemplo Peso equivalente del calcio = 20/1000 = 0,02gramos.

EJERCICIOS 14. Cuantos gramos de CO(NH2)2 “urea” serán necesarios para preparar 400 ml de solución al 8%. Solución 8 g de urea x

-------------- 100 ml de solución -------------- 400 ml de solución

x = 32 g de urea 15. Qué volumen de agua debe añadirse a 250 ml de solución de urea al 8% para diluirla al 2%. Solución V1 . C1 = V2 . C2 250 ml x 8% = V2 x 2% V2 = 250 ml x 8% 2% V2 = 1000 ml de solución Entonces para saber cuanto de agua añadir se resta el V2 – V1 1000 ml - 250 ml = 750 ml 16. Si disolvemos 20 gramos de urea en 400 ml de agua. Calcular la concentración de la solución en %. Solución 20 g de urea + 400 ml (g) de agua = 420 gramos de peso 420 g ------------- 100% 20 g ------------- X X = 20g de urea x 100% 420 g X = 4.76% 17. Qué cantidad de urea se utilizó para preparar una solución al 12% de concentración en agua? Solución 12 g de urea ----------- 100 ml de H2O X ----------- 1000 ml de H2O X = 12 g de urea x 100 ml de agua 100 ml de agua X = 120 gramos de urea. 18. Qué volumen de solución de Cloruro de Potasio al 4% se puede preparar a partir de una solución de 150 ml ClK al 20%. Solución V1 . C1 = V2 . C2 150 ml ClK x 20% = V2 x 4% V2 = 750 ml de solución. 19. A 80 ml de una solución de ClK al 12% se le agrega 240ml de agua. ¿ Cuál es su nueva concentración porcentual?

Solución V1 . C1 = V2 . C2 80 ml x 12% = 240 ml x C2 C2 = 80 ml x 12 % 240ml C2 = 3% 20. Calcular la molaridad de una solución que contiene 100 g de urea disuelto en agua, hasta preparar 1500 ml de solución. Solución Molaridad =

nº de moles del soluto V de solución en litros

M = n/V Soluto = Urea

Mol = CO (NH2)2

Elementos de la Mol

Pesos atómicos

C

12 g

O

16 g

N

14 (2) g

H

1 (4) g 60 g

Número de moles = Masa / g mol de la urea Nº de moles = 100 g de urea 60 g mol de la urea Nº de moles = 1.7 mol Aplicando la fórmula M = n/V

M = ¿ ; n = 1.7 mol ; V = 1.5 litros

M= 1.7 mol 1.5 litros M = 1.14 molar 21. Cuantos gramos de urea hay en 500ml de una solución 0.25 M? Solución

M = n/V

n=M. V

M = 0.25 mol

n = 0.25 mol x 0.5 litros

V = 0.5 litros

n = 0.125 g de urea

n=¿ 22. Qué volumen de solución de urea a una concentración de 0.5M se podrá preparar a partir de 100 gramos de urea? Solución V = ¿ ; M = 0.5 ; n = 100 g / 60 g mol = 1.66 mol Formula

M = n/V

V = n/M

V = 1.79 mol/0.5 litros

V = 3.58 litros 23. Cuál es la normalidad de una solución que contiene 35 gramos de urea, disuelta en cantidad de agua necesaria para preparar 400 ml e solución? Solución N=¿

N = Equivalente gramo de soluto / Litro de solución

V = 0.4 litros (E) equiv. g = g de soluto / equiv. g del soluto gramos de soluto = 35 g

equiv. gramo de la urea 60 g

E = 35g /60 eq.g N=E/V N = 0.

/ 0.4

N= 24. Cuantos gramos de Ca(OH)2 se deberá disolver en agua para preparar 5 litros de una solución 0.05N? Solución E= ¿

N=E/V

V = 5 litros

E=NxV

N = 0.05

E = 0.05 N x 5 litros = 0.25 Eq-g de Ca(OH) 2 Eq-g del Ca(OH) 2 = Eq-g del soluto / Valencia = 74g / 2 =37g / eq

Entonces 37 g / equiv x 0.25 equiv- g = 9.25 g de Ca(OH) 2 25. Que volumen de solución 0.25 N se podrá preparar a partir de 240g de CuSO 4 Solución V=¿

Eq – g del CuSO 4 = 160 / 2 = 80 g / eq.

N = 0.25

E = 240g / 80g.eq = 3 eq.

Aplicando la formula V=E/N

V = 3 eq / 0.25 N V = 12 litros de CuSO 4 a una concentración de =.25N

26. Se necesita preparar una solución que contenga urea en una concentración de 5ppm, . Cuántos gramos de urea se necesita para preparar 1000ml de solución? Solución 5 g de urea --------------------- 1.000.000 ml X

--------------------- 1000 ml

X = 5 g de urea x 1000 ml 1.000.000 ml X = 0.005g. que es igual a 5 miligramos

3. CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO (CIC) 3.1 El complejo coloidal El conjunto de partículas de suelo cuyo tamaño es inferior a dos micras constituye el complejo coloidal, responsable de la mayor parte de la actividad fisicoquímica que se desarrolla en el suelo. El complejo coloidal está constituido, sobre todo, por la arcilla y el humus, por cuyo motivo también se llama complejo arcilloso-húmico. Algunos minerales del suelo pueden ser clasificados como arcillas desde el punto de vista de su tamaño, pero no son minerales arcillosos. En cambio, algunas partículas de arcilla mineral pueden alcanzar mayor tamaño que el correspondiente a la fracción arcilla. La arcilla que se considera a efectos de propiedades físico-químicas del suelo incluye solamente a los minerales de arcilla. El humus es una materia orgánica muy estable, formada por moléculas orgánicas muy complejas de tamaño coloidal, cuyos componentes más característicos son los ácidos húmico y fúlvico. El humus se comporta como ácido débil, por lo que sus partículas tienen carga negativa. Por su gran superficie y la carga negativa distribuida a lo largo de la misma, el humus tiene una gran actividad físico-química. 3.2 Propiedades de los minerales de arcilla Las arcillas son silicatos alumínicos, cuya estructura se forma a base de oxígeno, silicio y aluminio. El silicio y el aluminio pueden ser sustituidos por otros cationes de menor valencia, lo que origina un déficit de carga positiva y la partícula de arcilla adquiere carga negativa. Las arcillas pueden ser cristalinas o amorfas, según que los átomos de su estructura estén o no ordenados en forma repetitiva. 3.2.1 Arcillas cristalinas Tienen una estructura laminar u hojosa compuesta por láminas tetraédricas y octaédricas enlazadas de distinta forma, lo que determina los diferentes tipos de arcilla con sus peculiaridades específicas. Varias de estas láminas enlazadas forman una capa. Una partícula de arcilla está compuesta por muchas capas ordenadas como las cartas de una baraja, en donde cada carta representa una capa. Según la disposición de las láminas dentro de cada capa se diferencian los siguientes tipos de arcillas cristalinas: Tipo 1:1. Cada capa está formada por una lámina tetraédrica y otra octaédrica. La separación entre las capas es pequeña, con lo cual el agua no penetra entre ellas y, por lo tanto, no se expanden. Desde el punto de vista físico-químico, la superficie activa corresponde sólo a la superficie externa de las capas. La Caolinita es la más representativa de las arcillas de este tipo. Los suelos donde predominan las arcillas de este tipo son poco hinchables por el agua (tienen poca plasticidad) y no se cuartean cuando se desecan. Tipo 2:1. Cada capa está formada por dos láminas tetraédricas que encierran entre ellas a otra octaédrica. A este grupo pertenece la Mica, cuyas capas están unidas fuertemente por cationes de potasio (K+), lo que impide la penetración de agua entre ellas. La progresiva degradación de la estructura de las micas libera potasio, con lo cual las capas se separan y el agua puede penetrar entre ellas originando expansión. La expansión de estas arcillas depende, por tanto, de los cationes de potasio presentes entre las láminas. La Ilita contiene un 50% del potasio original, lo que la hace algo expandible. La Vermiculita y la Montmorrillonita han perdido el 90% del potasio original, lo que las convierte en arcillas expandibles. Estas arcillas expandibles tienen una gran superficie activa, que corresponde tanto a las caras exteriores como a las interiores de las capas. Tipo 2:2. Cada capa está formada por dos láminas tetraédricas y dos octaédricas, alternando los de cada clase. A este tipo pertenece la Clorita, que es un poco expandible y con poca superficie activa. 3.2.2 Arcillas Amorfas. Son aquellas que no tienen los cristales orientados en forma repetitiva. Sus propiedades son extrañas, ya que presentan la superficie activa con cargas negativas y positivas, se las conoce como Alófanas (geles

de aluminosilicatos). Su composición varía en gran medida, pero incluye principalmente Al 2O3, Fe2O3 y SiO2 hidratados. El Si4+ se encuentra en coordinación tetraédrica y el Al 3+ en coordinación octaédrica. 3.3 La adsorción de cationes Las partículas coloidales del suelo tienen carga negativa, por lo que atraen y retienen a lo iones de carga positiva (cationes) contenidos en la solución de suelo. La adsorción se refiere a la retención de los cationes sobre la superficie de esas partículas coloidales, mientras que la absorción significa la penetración de los cationes en su interior. Los cationes adsorbidos están en un intercambio continuo y rápido con los cationes contenidos en la solución de suelo, mientras que los cationes absorbidos quedan inmovilizados formando parte de la estructura de la arcilla, siendo liberados cuando se produce la descomposición de la misma. En la mayor parte de los suelos el ion calcio representa la mayor parte de los cationes adsorbidos, siguiendo a continuación los iones de magnesio, potasio, sodio y amonio. 3.4 Intercambio de cationes. Una partícula coloidal, mineral u orgánica, está rodeada por una película de miles de cationes adsorbidos. Estos cationes adsorbidos no son removidos por el agua de lavado, pero pueden ser reemplazados por otros cationes contenidos en la solución de suelo. Por ejemplo, si una partícula coloidal que tiene adsorbidos, entre otros, iones de hidrógeno (H +) e iones calcio (Ca 2+) se pone en contacto con una solución que contiene iones de potasio (K +), estos últimos sustituyen a los anteriores, quedando adsorbidos los iones de potasio y liberados los iones de calcio y de hidrógeno, que pasan a la solución de suelo. El intercambio se produce de tal forma que un catión monovalente se intercambia con otro monovalente, uno divalente reemplaza a dos monovalentes, y así sucesivamente. Todos los cationes adsorbidos pueden ser intercambiados por otros contenidos en la solución del suelo, aunque la mayor o menor facilidad de intercambio viene condicionada por diversos factores característicos de la partícula coloidal, la valencia de los cationes, la concentración de los mismos en la solución del suelo, etc. La Capacidad de Intercambio de Cationes es la suma total de cationes adsorbidos, que pueden ser intercambiados por otros cationes de la solución de suelo. El número de lugares de adsorción o de intercambio no varía en cada muestra de suelo y en cambio sí que varía el peso de los cationes adsorbidos, por tener cada uno de ellos una masa diferente. Por consiguiente, nos interesa medir la capacidad de adsorción en una unidad que exprese, de alguna forma, el número de lugares de adsorción, este se expresa en miliequivalentes por 100 gramos de suelo seco (meq/100 g), lo que permite conocer con facilidad el peso de cationes intercambiables en un cierto volumen de suelo. Este término se define como un miligramo de hidrógeno o la cantidad de cualquier otro ion que puede cambiarse con él o desplazarle. De esta manera, si una arcilla tiene capacidad de intercambio de 1 miliequivalente (1 meq/100 g), es capaz de adsorber y cambiarse con 1 mg de hidrógeno o su equivalente, para cada 100 gramos de sustancia seca. Esto, desde luego, es 1 mg para cada 100000 mg de arcilla, es decir, 10 ppm. Conviene determinar esta palabra equivalente. Indica que otros iones también pueden ser expresados en términos de miliequivalentes. Por ejemplo, consideremos el Calcio. Este elemento tiene un peso atómico de 40 en comparación de 1 para el Hidrógeno. Cada ión Ca 2+ tiene dos cargas y así es equivalente a 2H +. Así pues, la cantidad de calcio requerido para desplazar 1 mg de hidrógeno es: 40/2 = 20 mg. Este, pues, es el peso de 1 miliequivalente de calcio. Si 100 g de una arcilla dada son capaces de adsorber un total de 250 mg de Ca, la capacidad de adsorción de cationes es 250/20 ó 12,5 meq/100 g. Peso en miligramos del miliequivalente químico de algunos iones Cationes Peso de un Aniones Peso de un miliequivalente (mg) miliequivalente (mg) Ca2+ 20,04 SO4248,02 2+ Mg 12,15 CO3230 K+ 39,10 CO3H61,01 Na+ 22,99 Cl35,45

H+ NH4+

NO3PO4H2PO4H2-

1 17,03

62 95,98 96,98

Capacidad de Intercambio Catiónico de los coloides del suelo Textura meq/100 g Arenoso 1–5 Franco – Arenoso 5 – 10 Franco 5 – 15 Franco – Limoso 5 – 15 Franco – Arcilloso 15 – 30 Arcilloso 50 (prom.) Humus 100 – 300

3.4.1 Capacidad de intercambio catiónico de los óxidos hidratados de Fe y Al en el sistema de los suelos. Las arcillas con hidróxidos son importantes por dos razones: 1) están en regiones templadas mezcladas con las arcillas silíceas, y 2) este tipo de materia coloidal es frecuentemente dominante en los suelos de los trópicos y semitrópicos. Los suelos rojos y amarillentos de Laterita de estas regiones están constituidos, en gran parte, por hidróxidos de Fe y Al de varios tipos. Los óxidos hidratados son óxidos que contienen moléculas de agua asociadas. Se representan frecuentemente como hidróxidos de Fe y Al, [Al(OH)3 y [Fe(OH)3. Fórmulas más correctas serían probablemente las de Fe2O3.XH2O y Al2O3.XH2O. La X indica que la cantidad de agua de hidratación asociada es diferente para diversos minerales. En los suelos, la Gibsita (Al2O3.3H2O) es seguramente el óxido alumínico dominante, mientras que la Goethita (Fe2O3.H2O) y la Limonita (Fe2O3.XH2O), son los hidróxidos más importantes de hierro. Ejemplo: Un suelo de pradera contiene 11 meq de Ca 2+/100 g de suelo seco. Calcular los Kg Ca 2+/Ha en una capa de 15 cm de espesor, sabiendo que la densidad aparente del suelo seco es 1,4 g/cm 3. Solución:  Por cada 100 gramos de suelo seco hay: 11 * 20.04 = 0.22 g Ca 1000 

En cada metro cuadrado hay:

100 cm * 100 cm * 15 cm * 1,4 g/cm 3 = 210000 g de suelo 100 g de suelo ---------------- 0.22 g Ca 210000 g de suelo ------------- X X = 462 g de Ca En 1 Ha : 462 * 10000 = 4620000 g de Ca 3.5 Saturación de bases

4620 Kg de Ca/Ha

Algunos de los cationes intercambiables tienen carácter básico (Ca, Mg, K, Na, etc.); mientras que los cationes de hidrógeno y Aluminio tienen carácter ácido. Al3+ + 3H2O ---------------------> Al(OH)3 + 3H+ Se llama Porcentaje de saturación de bases a la proporción de cationes básicos con relación al total de cationes intercambiables, expresado en porcentaje (%). Por ejemplo, un suelo que tiene una capacidad de intercambio de 17 meq/100 g, de los cuales 13 meq corresponden a cationes básicos, el porcentaje de saturación de bases será: (13/17)*100 = 76.4% Se dice que el complejo está saturado cuando todos los iones han sido sustituidos por iones básicos. Los cationes de hidrógeno son los más fuertemente adsorbidos por el complejo, por lo que es más difícil el intercambio por otros cationes. Los suelos que tienen un porcentaje de saturación de bases alto son suelos fértiles, ya que disponen de una gran cantidad de sitios de intercambio ocupados por cationes básicos, fácilmente intercambiables con otros cationes básicos de la solución de suelo. 3.6 Adsorción de aniones La adsorción de cationes se debe fundamentalmente a fenómenos de atracción eléctrica. El complejo coloidal tiene carga negativa, por lo que se produce una atracción de los cationes y una repulsión de los aniones. Sin embargo, algunas partículas coloidales (caolinita, arcillas amorfas, hidróxidos de hierro y de aluminio) tienen unas características peculiares que les permite la adsorción de aniones. Este tipo de adsorción se debe sobre todo a posiciones del complejo con carga positiva o a un intercambio de grupos ácidos. La adsorción de los aniones nitrato y cloruro es prácticamente nula. En suelos ácidos se produce alguna adsorción del anión sulfato, mediante intercambio con aniones hidróxido contenidos en los hidróxidos de hierro y aluminio. Los aniones fosfato son prácticamente adsorbidos por todos los suelos mediante intercambio de aniones OH- ligados a hidróxidos de hierro y aluminio o atraídos hacia zonas positivas del complejo que se produce bajo condiciones ácidas. La mayor adsorción del fósforo, por tanto, se produce en suelos ácidos que sean ricos en hidróxidos de hierro y aluminio.

FACTORES QUE AFECTAN A LA DISPONIBILIDAD DE UN NUTRIENTE PARA LA PLANTA El que un nutriente sea asimilable para la planta depende tanto de los factores que afectan a la facultad del suelo para abastecer a la planta, como a los de la planta para aprovisionarse de ese nutriente Factores que afectan a la concentración de un nutriente en la solución del suelo Los nutrientes de la solución del suelo provienen de muchas fuentes, tales como disolución de los materiales primarios, descomposición de la materia orgánica, aplicación de fertilizantes, etc.... Una vez que está en solución, un nutriente puede sufrir muchas y variadas reacciones. Los aniones nitrato y cloruro son muy solubles y no forman compuestos insolubles en el suelo, permaneciendo en solución hasta que son absorbidos por las plantas y microorganismos, o bien son lixiviados. El sulfato actúa de forma similar en suelos neutros o alcalinos, pero tiende a ser adsorbido en suelos ácidos. La mayoría de los demás nutrientes forman compuestos mas o menos insolubles, tendentes a mantener una concentración de equilibrio en la solución del suelo. De esta forma los nutrientes de la solución del suelo están equilibrados con los adsorbidos en el complejo de cambio. Cationes como el cobre y el cinc, que son ácidos de Lewis, forman complejos con la materia orgánica del suelo; el hierro y el aluminio forman hidróxidos y óxidos insolubles; el fósforo forma fosfatos de hierro, aluminio y calcio no solubles, etc. El pH del suelo es un factor determinante de la solubilidad de estos elementos. La solubilidad de los hidróxidos de hierro y aluminio depende de los grupos OH - y decrece cuando el pH aumenta. El catión H+ compite directamente con otros ácidos de Lewis para ocupar lugares de acomplejamiento y por ello la solubilidad del cinc y el cobre aumentan cuando el pH baja. La concentración de iones H+ determina la capacidad de cambio dependiente del pH y, también, la capacidad de cambio de aniones; por ello afecta, en alguna extensión, la concentración de todos los cationes y aniones cambiables. Los aniones molibdato y sulfato adsorbidos al complejo de cambio, así como el fósforo ligado al hierro y al aluminio, incrementan su solubilidad cuando sube el pH.

Además el pH controla las solubilidades de los carbonatos y silicatos, por lo que se afectan algunas reacciones redox, influye sobre la actividad de algunos microorganismos y determina la forma química en la que existe el fosfato y carbonato en la disolución del suelo. Otro factor determinante de la concentración de un nutriente en la solución del suelo es el potencial redox. Este factor guarda relación con la aireación del suelo, el cual a su vez depende de la respiración microbiana y de la velocidad de difusión del oxigeno. Afecta a aquellos elementos que en el rango normal de potenciales redox de los suelos, pueden existir en más de un estado de oxidación. Tales elementos son: carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, azufre, hierro, manganeso y cobre. El agua del suelo influye en forma muy directa ya que la difusión del oxigeno a través de poros llenos de agua es mucho menor que si están llenos de aire. En un suelo originalmente bien aireado y que se vuelve progresivamente más reducido (por ejemplo, por encharcamiento) pueden ocurrir las siguientes reacciones: 1.

Desnitrificación, como una combinación de: NO3- + 2H+ + 2e-  NO2- + H2O 2NO2- + 8H+ + 6e-  N2 + 4H2O

2.

Reducción del Mn02 a Mn2+ MnO2 + 4H+ + 2e-  Mn2+ + 2H2O

3.

Reducción de Cu2+ a Cu+ Cu2+ + e-  Cu+

4.

Reducción de óxidos de Fe3+ a Fe2+ Fe(OH)3 + 3H+ + e-  Fe2+ + 3H2O

5.

Reducción de SO42- a SH2 SO42- + 10H+ + 8e-  SH2 + 4H2O

6.

Producción de CH4 CO2 + 8H+ + 8e-  CH4 + 2H2O

7.

Producción de H2, limite inferior de estabilidad del agua. 2H+ + 2e-  H2

Otras reacciones muestran:  el limite superior de la estabilidad del agua: O2 + 4H+ + 4e-  2H2O  oxidaciones del hierro: Fe3+ + e-  Fe2+  proceso de nitrificación: NO2- + 8H+ + 2e-  NH4+ + 2H2O NO3- + 2H+ + 2e-  NO2- + H2O

 y fijación del nitrógeno: N2 + 8H+ + 6e-  2NH4+ Reacciones tales como la reducción del óxido de manganeso y desnitrificación ocurren en suelos húmedos pero todavía insaturados. Las demás reacciones requieren suelos saturados. Así, el arroz se aprovecha del fósforo liberado, cuando se reducen los óxidos férricos y liberan al hierro. Los potenciales redox sólo describen lo que es termodinámicamente posible. Las reacciones, sin embargo, dependen más de los sistemas enzimáticos de los microorganismos. De todas formas, los efectos del potencial redox sobre la composición de la solución del suelo, resultan obvios. Otros factores como la temperatura y la fuerza iónica de la solución pueden afectar también a las reacciones que controlan la concentración de los nutrientes en la solución del suelo, pero sus efectos comparados con los del pH y potenciales redox son relativamente pequeños, aunque pueden tener grandes efectos sobre la actividad microbiana. Movilidad de los nutrientes en relación a la absorción por las plantas Un nutriente puede estar colocado justo al lado de la raíz o en un espacio algo distante. Dada la inmovilidad de las raíces de la planta, de alguna forma, el nutriente debe llegar al alcance de aquellas. El movimiento de iones en el suelo se realiza en dos formas: por circulación del agua y por difusión. 

Por circulación del agua. Los iones que no son absorbidos por las plantas (nitrato, cloruro y la mayor parte de sulfato) se mueven junto con el agua del suelo. Bajan hacia capas inferiores del suelo cuando hay exceso de agua y ascienden a capas superiores por efecto de capilaridad cuando hay escasez de agua. Los suelos arenosos, que retienen poca cantidad de agua, pueden experimentar grandes pérdidas de estos iones, arrastrados por el agua de lavado.

Movimiento de los nutrientes hasta la superficie de la raíz a) Interceptación por las raíces Ya que las raíces proliferan en el suelo, ocuparan espacios contiguos a los nutrientes y estos podrán ser absorbidos sin ningún tipo de movimiento. Una estimación de la posible contribución de la interceptación de nutrientes por las raíces se puede lograr en base a las siguientes suposiciones: 1. 2.

Se obtiene la máxima cantidad de nutrientes interceptados por las raíces si suponemos que en toda la superficie de contacto raíz-suelo los nutrientes están en forma asimilable. Las raíces ocupan un 2 por 100 del volumen poroso total del suelo.

El único elemento que puede ser satisfecho totalmente por este mecanismo es el calcio, aunque este proceso proveerá una parte de las necesidades de magnesio, manganeso y cinc. b) Flujo de masas El agua del suelo está en continuo movimiento y lleva nutrientes disueltos. Cuando la planta absorba agua para reemplazar a la perdida por transpiración, se producirá también un flujo de nutrientes. El porcentaje de nutrientes que pueden ser satisfechos por este mecanismo depende de: 1. 2. 3. 4.

Las necesidades de la planta para ese nutriente. La concentración del mismo en la solución del suelo. Cantidad de agua transpirada por unidad de peso de tejido. El volumen efectivo de agua en circulación que entra en contacto con la superficie de la raíz, en respuesta al gradiente de potencial de agua.

La contribución del punto 4 es difícil de determinar, por eso, para estimar la concentración del flujo de masas a la alimentación de la planta se hace uso de la concentración del nutriente en la solución del suelo y de la cantidad de agua transportada.

Resulta evidente que este mecanismo puede ser el principal contribuyente para la asimilación del calcio, magnesio, cinc, cobre, boro y hierro. 

Difusión

Cuando en la solución del suelo existen zonas con distinta concentración de iones se produce un desplazamiento de los mismos desde la zona más concentrada a la más diluida. Este tipo de movimiento de iones es el que predomina entre los iones adsorbidos por el suelo. Las necesidades de fósforo y potasio no se cubren con los mecanismos anteriores, por eso se recurre al proceso de la difusión. La ecuación que nos da la cantidad de nutriente que se difunde en un tiempo determinado hacia la superficie de la raíz es: dq/dt = DAP (C1 – C2)/L En donde: dq/dt es la cantidad de nutriente que se difunde en un instante dado. D es el coeficiente de difusión del nutriente en el agua. A es la sección total absorbente de las raíces. P es la fracción de volumen de suelo ocupado por el agua (e incluye también un factor de tortuosidad). C1, concentración de un nutriente en el agua del suelo a una distancia L de la raíz. C2, concentración del mismo nutriente en la superficie de la raíz. L es la distancia desde la superficie de la raíz hasta donde se mide la concentracion C1. 1.

El factor P representa la fracción del volumen total de suelo que contiene agua. La velocidad de difusión dependerá del contenido agua del suelo. Para una misma concentración aparente de la solución del suelo, en uno de textura fina deberemos esperar una difusión más rápida que en otro de textura arenosa, ello es debido a que el primero tiene una mayor capacidad de retención de agua para potenciales equivalentes.

2.

La magnitud del gradiente de concentraciones (C 1 – C2)/L. Para una L constante, la velocidad de difusión será mayor cuanto más lo sean las diferencias de concentraciones (caso de abonos localizados). Así la facilidad de las plantas para absorber nutrientes por este mecanismo disminuye para bajas concentraciones de la solución del suelo. También se afectará por la presencia de un factor de capacidad (cationes de cambio, por ejemplo) en equilibrio con la forma soluble, ya que tenderá a mantener una alta concentración cerca de la superficie de la raíz.

3.

El factor A, extremadamente importante, representa la superficie de raíz apta para la absorción. Igual cantidad de nutriente podrá absorberse, a una baja velocidad, por unidad de área de superficie de raíz, si esta es mayor. Por ello, la extensión del sistema radicular es un factor que afecta en gran manera a la alimentación de la planta por difusión.

Todos estos factores han de tenerse en consideración cuando se diseñan técnicas de muestreo y cuando se interpretan análisis para diferentes suelos y cosechas. Estimación de la cantidad de nutrientes aportados por cada mecanismo a las raíces del maíz, creciendo en un suelo franco-arcilloso, fuertemente fertilizado de pH=6,8 Total asimilado por Cantidad aportada por la planta Intercepción Flujo de masas Difusión Nutriente por raíces Kg/Ha Kg/Ha Kg/Ha Kg/Ha

Ca Mg K P Mn Zn Cu B Fe

23 28 135 39 0,23 0,23 0,16 0,07 0,80

66 16 4 1 0,10 0,10 0,01 0,02 0,10

175 105 35 2 0,05 0,53 0,35 0,70 0,53

----96 36 0,08 ------0,17

La cantidad de iones adsorbidos depende de la capacidad de intercambio del complejo coloidal. Los suelos arenosos y los arcillosos en donde predominen las arcillas con poca superficie activa tienen poca capacidad de intercambio, por lo que los elementos nutritivos son arrastrados con facilidad con el agua de drenaje. Los suelos fértiles tienen una gran capacidad de intercambio en el complejo coloidal, en donde quedan adsorbidos los iones que sirven de alimento a las plantas. Se podría considerar al complejo como una despensa donde se almacenan la mayoría de los elementos nutritivos, que pasan a disposición de la planta cuando ésta los necesita. Abastecimiento de la solución del suelo en nutrientes Cuando un nutriente es eliminado por la planta de la solución del suelo, este tiende a reemplazarlo a partir de la fase sólida. La concentración de un nutriente en la solución del suelo se denomina normalmente factor intensidad y los recursos de la fase sólida para reequilibrar la solución se denominan factores de capacidad. El factor capacidad se puede dividir de forma arbitraria en tres categorías: 1. Aquellas formas que son puestas rápidamente en equilibrio con la solución del suelo. Ejemplos son el potasio, calcio o magnesio cambiables y el fósforo superficial adsorbido a los coloides. 2. Aquellas otras que lo son en forma mas lenta. Ejemplos son el potasio fijado y el fósforo que se ha difundido hacia el interior de los agregados pero que todavía puede retornar a la superficie de estos, de una manera muy lenta, si el gradiente de actividad le fuese favorable. 3. Las que no están en equilibrio con la solución del suelo ya que no existe la reacción reversible (los nutrientes son liberados pero no readsorbidos). Ejemplos de formas en no equilibrio o sin posibilidad de readsorción son el nitrógeno, fósforo o azufre liberados en la descomposici6n de la materia orgánica, minerales. etc. 3.8 Medida del CIC La capacidad de los coloides del suelo para adsorber nutrientes puede ser determinada fácilmente. En los métodos usados corrientemente, los nutrientes originales adsorbidos son reemplazados por Ba 2+ o NH4+ y entonces la cantidad de Ba o NH4 adsorbido puede determinarse. Esta capacidad de intercambio catiónico se expresa como meq/100 g. 4. Acidez del suelo y encalado 4.1 Origen y naturaleza de los suelos ácidos En un suelo ácido están incluidos dos tipos de iones H: los de la propia solución de suelo y los retenidos como cationes adsorbidos por el complejo coloidal. Estos grupos están en equilibrio dinámico y, por consiguiente, ambos deben ser tenidos en cuenta en cualquier alteración de la razón H + a OH- de la solución del suelo. Hay que distinguir entre acidez actual y acidez cambiable. La acidez actual (acidez activa) está determinada por la concentración de iones hidrógeno (H +) contenidos en la solución del suelo. Esta concentración es pequeña, por lo que se expresa con la notación pH (potencial de hidrógeno). La acidez cambiable (acidez potencial) está determinada por la cantidad total de iones hidrógeno (H +) y de aluminio (Al3+) adsorbidos en el complejo coloidal. Esta acidez es la diferencia entre el total de

cationes adsorbidos y los cationes básicos; depende, por lo tanto, de la capacidad de intercambio y del porcentaje de saturación de bases. La acidez cambiable se neutraliza cuando los iones ácidos son intercambiados con iones básicos contenidos en la solución de suelo. Los iones hidrógeno (H+) y de aluminio (Al3+) son retenidos fuertemente por el complejo, por lo que necesitan iones básicos en exceso para lograr la neutralización completa de la acidez. Hadsorbido ================= Hsolución Acidez Acidez Potencial Activa El poder amortiguador o poder tampón de un suelo hace referencia a la dificultad que tiene ese suelo para modificar su acidez cambiable. Los suelos arcillosos y ricos en humus, con gran capacidad de intercambio, tienen un fuerte poder amortiguador, puesto que necesitan una gran cantidad de Ca 2+ para sustituir a todos los iones H+, en el supuesto de que ese suelo fuera ácido. En cambio, los suelos arenosos, que tienen poca capacidad de intercambio, tienen un débil poder amortiguador, y cuando son ácidos necesitan aportaciones moderadas de calcio para neutralizar su acidez. La acidez del suelo es común en todas las regiones donde la precipitación es alta, lo suficiente para lixiviar apreciables cantidades de bases intercambiables de los niveles superficiales de los suelos. Tan esparcida es su presencia y tan marcada es su influencia sobre las plantas que ha llegado a ser una de las propiedades más estudiadas de los suelos. A causa de la gran extensión de los suelos ácidos arables, la importancia de la acidez del suelo sobrepasa prácticamente a la de la alcalinidad. Se puede señalar las siguientes causas: a) Precipitación HA =========== Acidez Potencial

H+ + AAcidez Activa

b) Remoción de Calcio y Magnesio * Absorción de las plantas * Lixiviación: pérdida de nutrientes por drenaje c) Adición de H al sistema * Descomposición de la materia orgánica  Oxidación de amonio  Norgánico -------------> NH4+ ----------------> NO32 NH4+ + 3O2 ---------------> 2NO2- + 4H+ + 2H2O Nitritos Para que esto ocurra se necesita: humedad, temperatura, oxígeno y fuente de materia orgánica. d) Hidrógeno liberado por las raíces (al descomponerse producen H) 4.2 Saturación de cationes en suelos ácidos



 Acidez ( Al )    Ca  Mg  K  Al 

% Sat . Al  

La saturación de aluminio es mayor en suelos ácidos; en Yurimaguas es de 80-90%. Ej.

Acidez = 3 meq/100 Ca = 0.2 meq/100 Mg = 0.1 meq/100 K = 0.2 meq/100

3   % Sat. Al     0,2  0,1  0,2  3  CAUSAS DEL POBRE CRECIMIENTO EN SUELOS ACIDOS 1.

Toxicidad de aluminio Suelo

Tratamiento

Al pH Peso de raíz de meq/100 g maiz (g/maceta) Carolina del Norte Sin cal 0.32 5.0 0.13 Ultisol Con cal 0.16 5.7 0.21 Yurimaguas Sin cal 2.26 4.5 0.01 Ultisol Con cal 0.16 5.5 0.19 a mayor pH, menor saturación de Al, entonces, mayor crecimiento

2. Efecto en la traslocación (es el movimiento de los nutrientes a las hojas, raíces, etc), en condiciones ácidas no son traslocados Ca, Mg y K.

3. Efecto en la disponibilidad de Ca.

4. Efecto en la absorción de P. * Precipitación o adsorción de P por el Al, como fosfato de aluminio. * Interferencia en el metabolismo de las plantas (ATP, fosforilación de la glucosa) RESPUESTA AL ENCALADO a) Reacciones específicas: Suelo -------> Al3+ + 3H2O ======== Al(OH)3 + 3H+ CaCO3 + H2O ===== Ca2+ + HCO3- + OHb) Al en el suelo con relación al % de saturación de Al en los sitios de intercambio Problemas de encalado 1. Se tiene un suelo en el que se desea sembrar soya (tolerancia 25% de Sat. de Al), cuyas características son las siguientes: Al3+ = 1.9 meq/100g Sat. de Al = 58.59% Dens. Aparente = 1.4 g/cm3 Para bajar la acidez se decide incorporar cal dolomítica (P.M = 184 g/mol) a una profundidad de 15 cm. ¿Cuánto de cal dolomítica se debe agregar a 1 Ha de terreno? Solución:

Peso de 1 Ha = 2100 TM Bajar % Sat. Al 58.59% a 25% : (58.59 - 25 = 33.19)

 33,19 * 1,9   1,08meq / 100 g de Aluminio 58,59   Peso equivalente de la dolomita: 184/2 = 92g Se requiere neutralizar: 

1 meq = 0.092 g 1 meq Al --------------------- 0.092 g dolomita/100g suelo 1,08 meq Al ----------------- X X = 0.099g dolomita/100g suelo 0.099 g dolomita --------------- 100 g suelo X TM dolomita -------------------- 2100 TM X = 2.07 TM dolomita/Ha 2. Se tiene un suelo en el que se desea sembrar maíz (tolerancia 50% de Sat. de Al), cuyo análisis dio lo siguiente: Al3+ = 3.34 meq/100g Ca2+ = 0.28 meq/100g Mg2+ = 0.14 meq/100g K+ = 0.08 meq/100g Dens. Aparente = 1.4 g/cm3 Para bajar la acidez se necesita saber cuánto de cal dolomítica 100% pura (P.M = 184 g/mol) se debe incorporar a una profundidad de 20 cm. Solución:

3,34   % Sat. Al    * 100  86,97 %  0,28  0,14  0,08  3,34  Peso de 1 Ha = 2800 TM Bajar de % Sat. Al de 86,97 a 50% : (86.97 - 50 = 36.97)

 36,97 * 3,34    1,40meq / 100 g de Aluminio 86,97  

Se requiere neutralizar: 

Peso equivalente de la dolomita: 184/2 = 92g 1 meq = 0.092 g 1 meq Al --------------------- 0.092 g dolomita/100g suelo 1,40 meq Al ----------------- X X = 0.1288g dolomita/100g suelo 0.1288 g dolomita --------------- 100g suelo X TM dolomita -------------------- 2800 TM X = 3.60 TM dolomita/Ha El Calcio como nutriente Tolerancia de las plantas al aluminio

NITROGENO UN NUTRIENTE ESENCIAL PARA LAS PLANTAS El nitrógeno (N) es esencial para el crecimiento de las plantas. Forma parte de todas las células vivientes. Las plantas necesitan grandes cantidades de nitrógeno.

EL NITROGENO TIENE MUCHAS FUNCIONES EN LA PLANTA Las plantas absorben la mayor parte del N en la forma de iones de amonio (NH 4+) o de nitrato (NO 3-). La absorción directa de urea puede ocurrir a través de las hojas y pequeñas cantidades de N son obtenidas de ciertos materiales como los aminoácidos solubles en agua. Con la excepción del arroz, la mayoría de los cultivos agronómicos absorben gran parte de su N en la forma de nitrato. Las investigaciones han demostrado que los cultivos utilizan cantidades considerables de amonio, si éste se encuentra en el suelo. Ciertos tipos de maíz tienen un requerimiento alto de N en forma de am onio, el cual ayuda a incrementar las cosechas. La razón de este alto rendimiento es que la reducción de nitrato en la planta requiere energía (el nitrato es reducido a amonio, y una vez dentro de la planta convertido en aminoácidos). Esta energía es suministrada por carbohidratos que pudieran ser utilizados de otra manera en la formación del grano. El nitrógeno es necesario para la síntesis de la clorofila y, como parte de la molécula de clorofila, tiene un papel en el proceso de fotosíntesis. La falta de N y clorofila significa que el cultivo no utilizará la luz del sol como fuente de energía para llevar a cabo funciones esenciales como la absorción de nutrientes. El nitrógeno es también un componente de las vitaminas y sistemas de energía de la planta. La Fertilización Nitrogenada aumenta el contenido de PROTEINAS LA AGRONOMÍA es el mejor de los diplomáticos que hay en el mundo hoy en día. ¿Porqué? Porque una agronomía racional produce provisiones adecuadas de alimentos, incluyendo proteínas que son vitales para la salud animal y humana. Las estadísticas son muy claras. Vivimos en un mundo hambriento de proteínas. La clave para la producción de proteínas es la fertilización nitrogenada.

El nitrógeno aumenta el contenido de proteínas de las plantas en forma directa. Cantidades adecuadas de potasio y fósforo, especialmente el potasio, mejora el uso que las plantas hacen de dosis altas de nitrógeno para la obtención de proteínas. Las proteínas llegan a la mesa del hombre di-rectamente a través de las plantas o de los animales, aves o pescado que han consumido plantas que contienen proteínas. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA EN LA PLANTA Un suministro adecuado de N produce hojas de color verde oscuro, con motivo de una alta concentración de clorofila. La deficiencia de N produce clorosis (un amarillamiento) de las hojas por una disminución de la clorofila. Este amarillamiento comienza primero en las hojas más viejas, luego se muestra en las más jóvenes, a medida que la deficiencia se hace más severa. Los pigmentos verdes de la clorofila absorben la energía luminosa necesaria para iniciar la fotosíntesis. La clorofila ayuda a convertir el carbono, hidrógeno y oxígeno en azúcares simples. Estos azúcares y sus productos de conversión estimulan la mayor parte del crecimiento de las plantas. Cantidades inadecuadas de N producen bajos niveles de proteína en la semilla y puntos vegetativos de la planta. Las plantas deficientes en N tienden a atrofiarse, crecen más lentamente y producen menos hijuelos que lo normal. También presentan menor número de hojas y en algunos cultivos tales como el algodón producen madurez prematura comparadas con las plantas con cantidades adecuadas de N. El maíz fertilizado en forma adecuada con N tendrá un porcentaje de agua en el grano menor que el maíz con insuficiencia de N. EL NITRÓGENO Y LA EFICIENCIA DEL AGUA Siempre que un nutriente faltante aumenta el rendimiento cuando se lo aplica, se aumenta la eficiencia hídrica. En la tabla que sigue a continuación, el N duplicó la producción de maíz utilizando la misma cantidad de agua en un suelo franco arenoso. El aumentar el N desde 112 kg/ha a 224 kg/ha agregó 4.140 kg/ha al rendimiento. Al aplicar 224 kg/ha de N en ocho aplicaciones de 28 kg/ha en lugar de una sola, agregó 2.132 kg/ha al rendimiento anterior (ver tabla). Una mayor cantidad de N en la época adecuada duplica el rendimiento de maíz con la misma cantidad de agua N Kg/Ha 0 112 112 224 224

Forma de aplicación

Rendimiento Kg/ha 2700 A la siembra en una sola vez. 5770 En 4 aplicaciones de 28 Kg/ha con el riego. 9660 A la siembra en una sola vez. 9910 En 4 aplicaciones de 28 Kg/ha con el riego. 12040

Eficiencia Kg Maíz/Kg N 27,4 62,1 32,2 41,7

El nitrógeno aumenta los quintales de maíz por milímetro de agua, independientemente de la cantidad de agua. Los 170 kg de N dieron 6,3 kg adicionales por milímetro de agua bajo condiciones húmedas y 6,4 kg más por milímetro de agua en el año seco. El N aumenta el rendimiento de maíz aún en época de sequía Seco

Húmedo q/ha

170 Kg N/ha Sin Nitrógeno Quintales asegurados por el Nitrógeno

71,5 47,0 24,5

95,3 60,2 35,1

Seco Húmedo Kg/mm de agua 18,5 17,2 12,1 10,9

Nota: 1 quintal (q) = 100 kilogramos El N ayudó a agregar hasta medio kilogramo MAS de trigo por milímetro de agua, casi 2,86 kg MAS de sorgo por milímetro de agua utilizada.

El N produce MAS trigo y sorgo granífero por milímetro d agua N Kg/ha 0 90 135

Trigo (promedio de 3 años) Rend. Kg/mm agua Kg/ha 2,016 1,29 3,293 1,82 3,158 1,72

N Kg/ha 0 135 27

Sorgo (promedio de 3 años) Rend. Kg/mm agua Kg/ha 5,070 3,40 7,770 5,88 8,120 6,22

EL NITRÓGENO EN EL SUELO Y EN EL AIRE La cantidad de N en el suelo en forma disponible es pequeña. Muy poco N se encuentra en las rocas y minerales que dieron origen al suelo. La mayoría del N del suelo proviene de la atmósfera terrestre, la cual contiene cantidades ilimitadas. Cerca del 80% del aire que respiramos es N. Cada acre de superficie de tierra está cubierto por 37.000 toneladas de N, pero este N es gas inerte. Debe combinarse con otros elementos antes de que pueda ser utilizado por las plantas. El N que se presenta en el suelo lo hace en tres formas principales: 1. Nitrógeno orgánico—parte de la materia orgánica del suelo—no disponible para las plantas en crecimiento. 2. Nitrógeno amoniacal—fijado en minerales arcillosos...disponible en forma lenta para las plantas. 3. Iones de amonio y nitrato o compuestos solubles—el N que las plantas utilizan.

LO MEJOR DESPUÉS DE LA LLUVIA... así han sido llamados los fertilizantes. Se merecen la fama. ¿PORQUE? DEBIDO A QUE los fertilizantes ayudan a producir más cosecha por milímetro de agua disponible. DEBIDO A QUE los fertilizantes ayudan a producir raíces más profundas que permiten sacar agua del subsuelo. DEBIDO A QUE las raíces más profundas y más densas absorben más nutrientes y humedad.

DEBIDO A QUE los fertilizantes ayudan a crear un follaje más denso en forma más rápida reduciendo la evaporación del agua. DEBIDO A QUE una buena cubierta vegetal reduce el escurrimiento del agua y permite que el suelo absorba más agua de lluvia. DEBIDO A QUE los fertilizantes ayudan a los cultivos a crecer en forma rápida, eliminando con su sombra las malezas que de lo contrario se acapararían la humedad. LOS AUMENTOS MAS ALTOS EN RENDIMIENTO GRACIAS A LOS FERTILIZANTES, EN PORCENTAJE, OCURREN FRECUENTEMENTE EN AÑOS SECOS MINERALIZACION E INMOVILIZACIÓN DEL N El suelo contiene una proporción relativamente grande de N no disponible (orgánico) y una pequeña proporción de N disponible (inorgánico), como se ilustra abajo.

El N orgánico representa el 97-98% del N total del suelo. El N inorgánico normalmente representa sólo entre el 2-3%. De modo que el proceso mediante el cual las formas orgánicas, no disponibles, de N se hacen disponibles para las plantas es muy importante. Este proceso se llama: "mineralización". Se produce a medida que los microorganismos descomponen las materias orgánicas para obtener su energía. A medida que la materia orgánica es descompuesta, los organismos utilizan parte de la energía liberada MAS parte de los nutrientes esenciales que se encuentran en la materia orgánica. Una vez que los organismos han utilizado todos los nutrientes que necesitan, el exceso (tal como el N) es liberado al suelo para el crecimiento de las plantas. El N también puede convertirse de sus formas inorgánicas a formas orgánicas, tal como la flecha de doble dirección lo señala. Este proceso se llama "inmovilización". Es el proceso opuesto al de la mineralización. Se produce inmovilización cuando se incorporan al suelo materias orgánicas frescas tales como residuos de cosechas. A medida que los microorganismos se encargan en forma vigorosa de descomponer esta fuente de energía fresca (los residuos), necesitan de N para construir la proteína de sus tejidos. A menos que los residuos sean relativamente altos en N, los organismos absorberán formas inorgánicas de N desde el suelo para satisfacer sus necesidades. En esta forma el N mineral del suelo es convertido a N orgánico en las proteínas microbianas, quedando no disponible para el crecimiento de las plantas. Sin embargo, la mayor parte de este N volverá a su forma disponible a medida que los cuerpos de las bacterias se descomponen. La mineralización y la inmovilización se presentan en los suelos en forma simultánea. El hecho de que los suelos tienden a incrementar las formas orgánicas o inorgánicas del N dependerá en gran parte de la proporción carbono/nitrógeno (C/N) de los materiales orgánicos que se están descomponiendo. Aquellos materiales con una proporción C/N amplia (más de 30:1) favorecerán la inmovilización. Aquellos materiales con una proporción C/N estrecha (menor de 20:1) favorecerán una mineralización más rápida. En las proporciones C/N en la gama de 20 a 30:1, los dos procesos son casi iguales. Cuando la inmovilización del N del suelo excede la mineralización, prácticamente no se encontrará N disponible para el crecimiento del cultivo, a menos que se hayan aplicado fertilizantes nitrogenados cerca de las raíces. Este proceso se llama "período de depresión de nitratos". Se trata de un período crítico para el cultivo. Su duración dependerá de tres factores: (1) La proporción C/N de la materia que se está descomponiendo; (2) La cantidad del residuo vegetal agregado al suelo y (3) Las condiciones ambientales del suelo. El agregar una cantidad mayor de residuos generalmente alarga este período, mientras que una cantidad adecuada de N por lo general acorta dicho período. Para evitar este problema o evitar sus efectos, se sugiere enterrar los residuos con bastante anticipación a la siembra para que se produzca una descomposición adelantada.

NITRIFICACION Y DESNITRIFICACIÓN Bajo condiciones que favorezcan el crecimiento de las plantas, la mayor parte de N amoniacal será convertido a N nítrico por ciertas bacterias nitrificantes. Este proceso se denomina "nitrificación". Es importante por tres razones: 1. Los nitratos son utilizados inmediatamente tanto por los cultivos como por los microorganismos. Los organismos también usan NN4+ bajo condiciones aireadas. 2. Los nitratos tienen una movilidad muy alta en el suelo. Se mueven libremente con el agua del suelo. De modo que los nitratos pueden ser lixiviados del perfil del suelo, más profundamente en los suelos arenosos que en los suelos de texturas más finas con drenaje moderado y alta pluviosidad. Empero, el manejo adecuado del N puede controlar su lixiviación a las aguas freáticas. 3. Los nitratos se pueden perder por "desnitrificación" un proceso mediante el cual los nitratos son reducidos a óxido nitroso o nitrógeno elemental perdiéndose en la atmósfera como un gas. La desnitrificación normalmente ocurre en suelos altos en materia orgánica, bajo períodos largos de inundación y con temperaturas altas. Existen cinco condiciones del suelo que parecen tener la mayor influencia en los procesos de nitrificación y desnitrificación: 1. El pH DEL SUELO • La velocidad de nitrificación es por lo general lenta en suelos ácidos. Ha ocurrido entre los pH 4,5 y 10,0. Pero el pH 8,5 es el óptimo. El encalado de los suelos ácidos beneficia a las bacterias nitrificantes. El encalado ha demostrado que aumenta la desnitrificación bajo ciertas condiciones. 2. HUMEDAD • Las bacterias nitrificadoras permanecen activas en condiciones bastante secas pero son inactivas en suelos inundados. Los suelos con humedad suficiente como para que el cultivo crezca, tendrán humedad suficiente para una nitrificación normal. Los suelos "encharcados" no contienen oxígeno suficiente para ser usados por las bacterias nitrificadoras. Como resultado de ello, se producirán muy pocos nitratos. Cuando se excluye el oxígeno del suelo, puede presentarse desnitrificación bacterial. Esta puede reducir el suministro de N en forma considerable. 3. TEMPERATURA - La nitrificación comienza lentamente — justo por encima del punto de congelación, y sigue aumentando a medida que la temperatura sube hasta los 30 °C. Por encima de esta temperatura la proporción disminuye. La proporción de las reacciones de desnitrificación aumenta también a medida que aumenta la temperatura del suelo. 4. AIREACIÓN - La nitrificación requiere oxígeno. Un suelo de textura entre media y gruesa y bien aireado debería poder aumentar el oxígeno y acelerar la nitrificación mediante un buen drenaje e intercambio de aire entre el suelo y la atmósfera (intercambio de oxígeno). 5. RESIDUOS VEGETALES • La desnitrificación ocurre a medida que las bacterias del suelo oxidan los residuos orgánicos. Mayores cantidades de residuos en combinación con bajos niveles de oxígeno en el suelo aumentan las reacciones de desnitrificación y las pérdidas de nitrógeno. FIJACIÓN DEL NITRÓGENO Cuando el N atmosférico se combina con el hidrógeno o el oxígeno, ocurre un proceso llamado "fijación". Este proceso debe ocurrir antes de que el N sea usado por las plantas. La fijación ocurre de diferentes maneras: 1. BIOLÓGICA - La fijación biológica puede ser simbiótica o no simbiótica. La fijación simbiótica del N se refiere a microorganismos que fijan el N mientras crecen en asociación con una planta huésped, beneficiando a ambos — al organismo y a la planta. El ejemplo más conocido es la asociación entre las bacterias Rizobium y las raíces de las leguminosas. Las bacterias forman nódulos en las raíces de las plantas. Estos nódulos fijan el N de la

atmósfera, haciéndolo disponible para la leguminosa. La leguminosa contribuye con hidratos de carbono que proporcionan energía a los nódulos, fijando así el nitrógeno. ¿Cuánto N pueden fijar las bacterias de las leguminosas? Las estimaciones oscilan entre unos pocos kilos y más de 500 kg/ha por año. La fijación simbiótica del N por parte dé las bacterias de las leguminosas es considerada la fuente de N natural más importante para el suelo. Las investigaciones están tratando de encontrar organismos fijadores de N que crezcan en forma independiente y fijen N en las no leguminosas. El fósforo y el potasio afectan la nodulación y por lo tanto la fijación del N, según demuestra un trabajo efectuado en Virginia. Nótese cómo el P y el K aumentaron el número de nódulos, el porcentaje de N en cada nódulo, y la producción de proteínas en la semilla. La fijación no simbiótica del N es llevada a cabo por bacterias que viven independientes en el suelo. La cantidad de N fijada por estos organismos es mucho menor que la cantidad fijada simbióticamente. La mayoría de las estimaciones indican que hasta 20 kg/ha o más son fijados anualmente por bacterias de vida independiente. 2. OXIDACIÓN NATURAL—El calor generado por los relámpagos hace que el oxígeno reaccione con el N en el aire, formando luego N-nítrico. La lluvia y la nieve agregan solamente alrededor de 6 a 10 kg de N/ha promedio por año. 3. INDUSTRIAL — Los procesos industriales fijan N eficazmente en formas disponibles para las plantas. El proceso más importante sintetiza amoníaco (N1-13), a partir del N y el H, en la forma siguiente: N2 + 3H2 -------- 2NH3 El H2 es generalmente obtenido del gas natural. El N2 proviene directamente del aire. La figura que sigue muestra cómo el amoníaco puede ser utilizado para hacer otros fertilizantes. PERDIDAS DE NITRÓGENO Las cosechas remueven mucho N del suelo. La cantidad depende del tipo y la cantidad de la cosecha. Si bien es cierto que la remoción efectuada por los cultivos por lo general no se considera como pérdida, en realidad lo es. El efecto neto de la remoción por la cosecha es reducir los niveles de N en el suelo. Más abajo se describen otros tipos de pérdidas de N. 1. REACCIONES DEL AMONIO — Cuando los fertilizantes nitrogenados tales como nitrato de amonio o sulfato de amonio se aplican en la superficie de suelos alcalinos o calcáreos, una reacción química puede producir pérdidas de N en forma de gas NH3, proceso llamado "volatilización". Reacciones similares pueden ocurrir en suelos recién encalados. Las pérdidas por volatilización pueden ser altas bajo temperaturas altas y ciertas condiciones de humedad. Para evitar tales pérdidas incorpore los fertilizantes aplicados en. suelos alcalinos o calcáreos. 2. UREA — El nitrógeno aplicado como urea en la superficie se convierte rápidamente en NH3 cuando existe adecuada humedad, temperatura y presencia de la enzima ureasa. Este NH3 puede escapar a la atmósfera a través de la volatilización. Esta pérdida puede evitarse mediante (1) incorporación de la urea, (2) aplicarla cuando las temperaturas sean bajas, o (3) regar inmediatamente después de aplicada para que ésta penetre en el suelo. 3. AMONIACO ANHIDRO — El amoníaco anhidro es un gas, de modo que debe ser colocado en forma adecuada en el suelo para prevenir pérdidas en la atmósfera. Se pueden presentar pérdidas cuando el NH3 es aplicado a suelos muy húmedos. El momento ideal de aplicación es cuando la humedad está por debajo de la capacidad de campo: — húmedo, pero no inundado y no muy seco. Los suelos arenosos y con CIC baja necesitan de una aplicación más profunda que los suelos de tipo arcilloso. COMO LA FERTILIZACIÓN NITROGENADA AFECTA LA ACIDEZ DEL SUELO

Cuando el proceso de nitrificación convierte el ion amonio en nitrato, se generan iones de hidrógeno; esto se ilustra en la siguiente reacción: 2NH4+ +

3O2

Bacterias > Nitrificantes

Amonio Oxigeno

2NO3Nitrato

+

8H+

Hidrógeno

Esta es una fuente de acidez del suelo. De tal manera, los fertilizantes nitrogenados que contengan o formen N amoniacal aumentan la acidez del suelo a menos que la planta absorba el ion NH 4+ directamente. También los nitratos son un factor asociado con el lixiviado de bases tales como Ca, Mg y K del suelo. El nitrato y las bases se van juntos. A medida que estas bases son removidas y reemplazadas por H, los suelos se hacen más ácidos. Los fertilizantes nitrogenados que contienen aniones y son fuertes formadores de ácido como el sulfato, aumentan la acidez más que otros portadores que no llevan aniones acidificantes. Cuando el proceso de mineralización descompone la materia orgánica del suelo el primer producto nitrogenado es el amonio. Cuando éste se convierte en nitrato, se generan iones H +. Esto, al igual que el amonio inorgánico proveniente de fertilizantes, produce acidez. Portadores de N tales como el nitrato de Na y de Ca dejan el catión en el suelo. Esto hace que el suelo sea menos ácido. La tabla de abajo muestra cómo diferentes fuentes de N afectan la acidez o basicidad de los suelos. Fuente de N Sulfato de amonio Amoniaco anhidro Nitrato de amonio Nitrato de calcio Nitrato de sodio Nitrato de potasio Urea

%N 21,0 82,0 34,0 15,0 16,0 13,0 46,0

Equivalente de acidez y basicidad calculado* 535 180 180 135 B 180 B 200 B 180

* Kilogramos de CaCO3 necesarios para neutralizar la acidez formada por 100 kg de n. La B denota el efecto de basicidad. Estos son valores teóricos y probablemente un poca más altos que los que se presentan realmente en los suelos. FUENTES NITROGENADAS La descomposición de la materia orgánica suministra casi todo el N del suelo. Pero la mayoría de los suelos contienen poca materia orgánica, generalmente el 2% ó menos. La materia orgánica del suelo contiene alrededor del 5% de N, pero sólo alrededor del 2% de la materia orgánica se descompone cada año, a menudo menos. De modo que cada 1 % de materia orgánica entrega cerca de 20 kg de N cada año - cantidad insuficiente para satisfacer las necesidades de la mayoría de los cultivos agronómicos. Es debido a esto que las no leguminosas deben ser fertilizadas con N para que produzcan rendimientos económicos. Hubo una época en que prácticamente todo el fertilizante nitrogenado se encontraba en materiales orgánicos naturales. El "guano" fue el primero en venderse en EE.UU. Materias orgánicas como estiércol de aves, harina de semillas de algodón y harina de hueso tratada con vapor también fueron utilizados. Algunas de estas materias aún suelen usarse en casos especializados. Del fertilizante que hoy en día se vende en EE.UU, menos de un 0,5% es de origen orgánico. La mayor parte de los fertilizantes nitrogenados provienen de la fijación sintética del N atmosférico, utilizando amonio como producto base. La mayoría de los fertilizantes nitrogenados se derivan del NN4. Veamos en seguida las fuentes de N más comunes:

1. AMONIACO ANHIDRO — El amoniaco anhidro contiene más N que ningún otro fertilizante nitrogenado de los que se encuentran en el mercado (82%). Se almacena bajo presión como líquido. Se aplica al suelo utilizando tanques de alta presión: (1) Por inyección a través de tubos que corren en la parte trasera de una cuchilla de aplicación. (2) Colocándolo en el agua de riego mediante un aplicador graduado, pero no en los sistemas de riego por aspersión. La humedad del suelo, profundidad de aplicación y espaciamiento de las cuchillas aplicaderas afectan la cantidad de amoníaco que el suelo puede retener. Al aumentar la humedad hasta cerca de la capacidad de campo se reducen bruscamente las pérdidas gaseosas, pero en un suelo inundado las pérdidas se incrementan. Cuando los aplicadores están más juntos se pierde menos N que cuando están más separados, si se aplica la misma dosis. Los espacios muy anchos producen una mayor concentración localizada en el punto de inyección. Tratándose de un gas cuando existen temperaturas y presión atmosférica normales, es posible que se pierda un poco de amoníaco anhidro durante y después de la aplicación. La cantidad de pérdidas se ve influenciada por las condiciones físicas del suelo. Si un suelo está duro o lleno de terrones durante la aplicación, la abertura detrás del aplicador no se sellará. Esto permitirá que parte del amoníaco se pierda en la atmósfera. La aplicación del amoníaco en "flujo frío" es una técnica con la cual el amoníaco es suministrado como líquido debajo de la superficie del suelo. 2. AGUA AMONIACAL Y SOLUCIONES NITROGENADAS — El agua amoniacal se prepara disolviendo el amoníaco en agua. Las soluciones nitrogenadas se hacen disolviendo ciertas sales de N (tales como nitrato de amonio y urea) en agua o amonio. Las soluciones de N se clasifican en: Soluciones a presión tienen una presión de vapor apreciable de amoníaco libre. Ellas requieren de tanques y equipo modificado, especialmente si la presión de vapor es mayor que las temperaturas de operación. Las soluciones a presión deben ser aplicadas debajo de la superficie para evitar pérdida de NN3. No aplique soluciones a presión en contacto directo con la semilla debido al daño que causa el amoníaco al proceso de germinación. Soluciones sin presión pueden manejarse sin el uso de tanque de presión o equipo especializado. No contienen amoníaco libre. Por lo general, soluciones sin presión son hechas a base de urea y nitrato de amonio. Las soluciones de N que contienen urea y nitrato de amonio pueden sobresaturarse o precipitarse a temperaturas bajas. La información que sigue sirve para determinar si pueden ser almacenadas a la intemperie en el invierno y la época cuando estas soluciones pueden aplicarse. Por ejemplo, soluciones de N al 28% se sobresaturan a -5°F (-21 °C), soluciones al 30% de N a 20°F (- 7 °C) y las soluciones al 32% a 29°F (- 2 °C). 3. NITRATO DE AMONIO — El nitrato de amonio contiene el 33,5-34,0% de N. La mitad del N es amonio (NN4+) y la otra mitad es nitrato (N0 3-). Si bien es cierto que el nitrato de amonio sólido tiene condiciones de manejo excelentes, el mismo absorbe humedad, de modo que no puede dejarse en sacos abiertos o depósitos abiertos por mucho tiempo en climas húmedos. El nitrato de amonio es muy conveniente para mezclas y para aquellos cultivos que requieren aplicaciones en bandas a lado y lado. 4. FOSFATOS DE AMONIO — Los monofosfatos (NH4H2P04) y los difosfatos ((NH4)2HP04) de amonio, son por lo general considerados fuentes más importantes de P que de N. En el capítulo 4 se discuten estos materiales. 5. UREA — La urea no es un fertilizante amoniacal en la forma que se expende. Se hidroliza rápidamente en carbonato de amonio cuando es puesto en el suelo. La ecuación siguiente lo demuestra: CO(NH2)2 + 2H2O ------------------- (NH4)2CO3 Urea Agua Carbonato de Amonio El carbonato de amonio es un compuesto inestable que se descompone rápidamente en iones de carbonato de amonio. El ion amonio es adsorbido por el suelo donde finalmente es nitrificado.

La hidrólisis de la urea ocurre en presencia de la enzima ureasa, que se encuentra en concentraciones variables en los suelos. Una vez que ha sido convertida en amonio, la urea se comporta exactamente como cualquier fertilizante nitrogenado. La urea es una fuente de fertilizante excelente, pero debe ser utilizada con las siguientes precauciones: A.

La urea se hidroliza rápidamente. Es posible que cantidades apreciables de amoníaco se pierdan por volatilización si ésta se aplica en superficies cálidas, descubiertas o suelos con gran cantidad de materia vegetal en la superficie, incluyendo pastos. La incorporación en el suelo o aplicaciones en forma de banda de fertilizantes a base de urea pueden ayudar al control de este problema.

B.

La hidrólisis rápida de la urea en los suelos podría ser la causa del daño por amoníaco que se produce en las plántulas cuando se aplican grandes cantidades de ella muy cerca de la semilla. Dosis y colocación adecuadas solucionan este problema.

C.

El fertilizante urea puede contener cantidades pequeñas de un compuesto llamado biuret, que es tóxico. El daño por biuret causaría problemas solamente si se aplica en forma foliar. Cuando se incorpora la urea al suelo (y esto se hace el 95% de las veces) no existe este problema.

La tabla que sigue a continuación lista numerosas fuentes de fertilizantes nitrogenados y su contenido de N. FUENTE FUENTES AMONIACALES Amoniaco anhidro Agua amoniacal/soluciones de N Nitrato de amonio Nitrato de amonio sulfatado Nitrato de amonio encalado Sulfato de amonio Monofosfato de amonio Difosfato de amonio Cloruro de amonio Urea FUENTES DE NITRATO Nitrato de sodio Nitrato de potasio Nitrato de calcio COMPUESTOS DE ENTREGA LENTA Urea recubierta de azufre Urea formaldehido Oxamidas Diurea crotonilidene Diurea isobutilidene

%N 82 21-49 33,5-34,0 26 20,5 21 11 18-21 26 46 16 13 15,5 39 38 32 28 31