NITROGENO, POTASIO Y

ACIDEZ EN EL SUELO

EUCARIS AREVALO COD:1650554ANDRES RICO GOMEZ COD:1650417CRISTOBAL ZAMBRANO COD:1650383

elemento indispensable para la vida

La atmosfera es reservorio de nitrógeno

Fuerte triple enlace entre los átomos de N2

EL NITROGENO

Fuentes humanas de N Transformaciones microbianas de N Fuerzas físicas Procesos naturales

PROCESOS DEL CICLO

DEL NITRÓGENO1.Fijación2.Asimilación3.Mineralización4.Nitrificación5.denitrificación

1. FIJACIÓN DEL NITRÓGENO

N2 NH4

Obtencion del N directamenteFijacion Biologica: Rhizobium

Bacterias fijadoras de N libre (algas azul verdosas, cianobacterias)

Fijación del nitrógeno por eventos de alta energía natural, rompimiento de los enlaces

Fijación industrial: fertilizantes

UreaSuperfosfatoTriple 15

Abonos orgánicos naturales

2. ASIMILACIÓN

NO3

N orgánico

NH4+

Incorporación en proteínas , otros compuestos de N orgánico.Las raíces absorben NH3 y NO3

- N orgánico solo de los alimentosPlantas hongos y ciertas bacteriasNO3 NO2 NH4 Glutamina

ASIMILACIÓN DEL N EN PLANTAS

NH3 y NO3-

Dentro de la raíz NO3- NH4

Sintasa de glutamina , sintetasa – glutamato

Reduccion nitrato:

NO3 nitrato NO2 nitrito NH4 reductasa Reductasa

En los cloroplastos incorpora el NH3 en amida

3.MINERALIZACIÓN DEL NITRÓGENO

N orgánico NH4

+

Descomposición de MO

Amonio disponible para las plantas o nitrificación

4. NITRIFICACIÓNNH4

+ NO3-

Ambientes ricos en oxigenoConsecuencias:

Los iones de amonio barrido del N del amonio

El ion nitrato barrido del sueloDisminución fertilidad del suelo

DENITRIFICACIÓNNO3-

NO2-

N2 N2

OAnaeróbico

NO3-    NO2

-    NO    N2O    N2.

Deterioran el ambiente

No disponible

CARENCIA DE N EN LAS PLANTAS

Aplicar fertilizantes nitrogenados.

nitrógeno en forma de nitratos, por ejemplo, Nitrato amónico, Nitrato cálcico, Nitrato potásico, etc..

Abonar cada año con abonos orgánicos.

SOLUCIÓN

EXCESO DE NITRÓGENO

crecimiento exagerado y color verde intenso.

 Se forman plantas débiles con tejidos tiernos

La floración es escasa

Caída de flores y frutos.

Aparece gomosis en árboles frutales

También se deprime la absorción de Fósforo, Potasio, Cobre y otros. 

LA ALTERACIÓN HUMANA DEL CICLO DEL N Y

SUS CONSECUENCIAS

AMBIENTALES

científico alemán  Fritz Haber acorto el ciclo del nitrógeno creando así fertilizantes que podían ser añadidos directamente al suelo.

Esta productividad agrícola nos ha ayudado a alimentar a una población mundial en rápido crecimiento, pero el aumento de la fijación del nitrógeno también ha traído algunas consecuencias negativas.

Algunos son barridos de los campos de agricultura por la lluvia o el agua de irrigación, y son lixiviados en la superficie o en el agua del suelo y pueden acumularse

Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ha establecido un estándar de nitrógeno para el agua potable que es de 10 mg por litro de nitrato-N. Desafortunadamente, muchos sistemas (particularmente en las áreas de agricultura) ya exceden estos niveles.

En las aguas de la superficie, el nitrógeno añadido puede provocar un enriquecimiento excesivo de nutrientes

El nitrógeno reactivo (como el NO3- and

NH4+) que se encuentra en el agua y suelos

de la superficie, también puede ingresar en la atmósfera como el componente del smog óxido nítrico (NO) y el gas de invernadero óxido nitroso (N2O).

los óxidos de nitrógeno contienen una porción significativa de la acidez en la lluvia ácida

NO es un factor esencial en la formación del smog, que también causa enfermedades respiratorias como el asma en niños y adultos.

EL POTASIO

El potasio (K) es un elemento esencial para las plantas, los animales y los humanos porque interviene en procesos de la fotosíntesis, en procesos químicos dentro de las células, y contribuye en mantener el agua en las células. Es por esto que el potasio, junto con el nitrógeno y el fósforo, son elementos esenciales para los seres vivos.

 El POTASIO se encuentra en el suelo en distintos silicatos que forman parte de las rocas de origen magmático tales como micas, feldespatos, etc. También se combina con la materia orgánica, aunque por su escasa transformación en formas minerales es poco importante.

Además existen formas iónicas libres en la solución del suelo, adsorbidas en el complejo de cambio y fijadas en determinadas arcillas.Agronómicamente, podemos clasificar las formas de potasio en los siguientes tipos:

en la solución del suelo, lo que significa que es directamente asimilable;

 cambiable, es decir, fijado en la superficie de las

arcillas y en el complejo arcillo-húmico, interviniendo en el intercambio catiónico con la solución del suelo;

 interlaminar, situado entre las láminas de

arcilla muy difícilmente disponible para las plantas y;

 la fracción mineral, no utilizable por las

plantas y liberado muy lentamente por meteorización y por la acción de determinadas bacterias

NECESIDADES DE POTASIO DE LOS CULTIVOS

Debido a su baja carga y pequeño radio iónico, el potasio es fácilmente absorbido por las raíces sobre todo por difusión, pudiendo incluso absorberse cantidades superiores a las necesarias sin que por ello se produzcan efectos negativos.La cantidad de potasio y los momentos claves de necesidad en este elemento dependen, al igual que los del resto de nutrientes, del cultivo, de la producción esperada, de la climatología, de las características químicas y físicas del suelo, del sistema radicular, etc. Las necesidades de los cultivos se determinan de manera empírica y a través de análisis foliares.

 FERTILIZACIÓN POTÁSICA Una vez determinadas las características físicas y muy especialmente el tipo de arcillas del suelo, así como las propiedades químicas, en particular el contenido en potasio cambiable, el calcio activo y el magnesio de cambio, y en función del potasio extraído por las cosechas y los restos de las mismas, se calculan las cantidades de potasio a añadir a través de la fertilización.

Para calcular la fertilización potásica hay que considerar los factores que van a determinar la disponibilidad de este elemento para los cultivos:

Textura del suelo y tipo de arcillas: en suelos arenosos, con menor poder de retención de agua, a igual contenido en potasio asimilable, mayor concentración en la solución del suelo.

Cuanto mayor es el contenido en arcilla, mayor es su capacidad de fijación de iones potasio, en la superficie e interlaminarmente. Relación entre los cationes de

cambio: además de los contenidos absolutos en potasio, debe de analizarse la relación y contenido del resto de cationes: Ca, Mg y Na. Un exceso en Ca cambiable interfiere en la asimilación de Mg y K y, un exceso de Mg puede inducir carencias de K.

La fertilización potásica debe seguir los siguientes principios básicos:

En suelos con contenidos en potasio, normales o altos, la fertilización debe tener por objetivo mantener la fertilidad del suelo en  los niveles naturales.  

En suelos pobres en potasio, el abonado debe cubrir las necesidades del cultivo, abonado de mantenimiento, y las necesidades para enriquecer el suelo. Se deben saturar los espacios interlaminares de las arcillas y las zonas superficiales.

En suelos ricos en potasio, el abonado deberá reducirse en función del contenido en arcillas del mismo. Los suelos con exceso de potasio pueden presentar problemas de salinidad y carencias de magnesio por el antagonismo K/Mg.

DEFICIENCIA

El potasio aumenta la resistencia de la planta a las enfermedades, a la sequía y al frío. Los primeros síntomas de su carencia, cuando es leve, se observan en las hojas viejas; pero cuando es aguda, son los brotes jóvenes los más severamente afectados, llegando a secarse.

Las hojas jóvenes se ven como rojizas y las adultas se mantienen verdes pero con los bordes amarillentos y marrones. Se reduce la floración, fructificación y desarrollo de toda la planta. La deficiencia se presenta sobre todo en suelos arenosos, suelos con alto contenido de calcio.

ACIDEZ DEL SUELO

Acidez

Es posible tener varias medidas de acidez, dependiendo del punto de equivalencia seleccionado.

Para medir la acidez se requiere la adición de una base fuerte, lo cual es equivalente a la remoción de protones del sistema. Capacidad Neutralizante de Basicidad (CNB)

Desde la Química se puede decir que la acidificación de los suelos resulta de la disminución de la capacidad neutralizante de acidez del suelo (CNAS)

ORIGENProceso espontáneo que se da durante la pedogénesis.

Ocurre una continua meteorización química, la cual consiste en una pérdida de cationes alcalinos y alcalinotérreos (K+, Na+, Ca+2, Mg+2 ) e incremento de cationes metálicos (Al+3, Fe+3, Mñ+4 ) que pueden sufrir hidrólisis ácida.

Cuando ingresan a ellos, ácidos provenientes de procesos antrópicos como lluvia ácida, por la fertilización con materiales que dejan residuos ácidos y por lixiviación de Ca+2, Mg+2, K+, Na+ en zonas de alta precipitación, entre otros.

PROCESOS DE ACIDIFICACIÓN DE LOS SUELOS

ACIDEZ EN LA TAXONOMÍA

En la Taxonomía sólo se toma al pH como un indicador de acidez. Es una variable muy útil ya que se relaciona con el contenido de bases, con el grado de meteorización y evolución del suelo, con la cantidad de bases lixiviadas, con la disponibilidad de nutrientes para las plantas y con la toxicidad de aluminio, entre otras propiedades.

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De acuerdo con el valor de pH que presenten los suelos se califican de varias maneras según el SoilSurveyDivision Staff (SSDS, 1993):

GRUPOS DE ACIDEZ DEL SUELO Una clasificación de la acidez del suelo

mas precisa la hace Jackson (1963). Él agrupó los suelos en función de las sustancias que ceden protones en unos rangos de pH asociados a las distintas especies químicas presentes

Grupo 1. Suelos con pH≤ 4.2Formación de C por oxidación de compuestos

reducidos del azufre. Suelos sulfato ácidos.

Electrolitos minerales de hidrólisis ácida, aportados al suelo por contaminantes químicos. La alta concentración de H+ causa destrucción de arcillas, librando Al+3 y causando reversión al Grupo 2a.

Grupos ácidos de la materia orgánica parcialmente descompuesta.

Grupo 2. Suelos con pH entre 4.2 y 5.2.Aluminio intercambiable. Cuando el pH del

suelo llega a 5.2

Grupos ácidos de la materia orgánica, en un proceso mayor de humificación.

Reacción de hidrólisis del CO2 y produce HCO3

Grupo 3. Suelos con pH entre 5.5 y 6.5 hasta 7.0Grupos orgánicos ácidos de la materia

orgánica con mayor grado de humificación.

Protones de los grupos OH unidos a laminas de octaedros de Al, ubicados en las aristas de las arcillas.

Reacción del H2CO3

Sales básicas de sulfato de aluminio.

Grupo 4. Suelos con pH entre 6.5 a 7.0 y hasta 9.5.Grupos fenólicos de la materia orgánica

humificada.

Protones de los grupos OH unidos a láminas de tetraedros de Al.

Bicarbonatos de calcio (Ca(HCO3)2).

Grupo 5. Suelos con pH > 9.5

Grupos alcohólicos de la materia orgánica humificada.

Protones de grupos OH unidos a láminas de tetraedros de Si.

Bicarbonatos de sodio (NaHCO3).

El grupo 1 de acidez, es de poco interés agrícola, pues se presenta cuando se drenan suelos inundados que contienen compuestos reducidos de azufre, ya que la oxidación de este mineral forma ácido sulfúrico; capaz de destruir las arcillas, convirtiendo la arcilla en una arcilla saturada con aluminio.

El Grupo 2, causan problemas a los cultivos; la manera más común de manejar este problema, ha consistido en aumentar el pH del suelo mediante la aplicación de yeso.

El Grupo 3 son los que se considera agrícola-mente adecuados. La CNA está asociada, básicamente, a los Grupos 1,2 y 3.

Los suelos con acidez de los grupos 4 y 5 son suelos con dificultades para su manejo por su reacción alcalina, siendo una de ellas la precipitación de micro elementos.

NATURALESLa meteorización transforma a las rocas

desde sólidos densos y duros, a materiales livianos y porosos, este proceso difiere notablemente de la composición química y mineralógica del material original.

por procesos físicos, los cambios más grandes los ocasionan nuevas condiciones químicas como la exposición al agua, al oxígeno, al bióxido de carbono y a compuestos orgánicos.

TENDENCIA ACIDAEsta tendencia es la más común de las

meteorizaciones.

Se encuentra en regiones de climas húmedos, en materiales porosos que no impiden el flujo de agua y facilita el drenaje el drenaje.

Los materiales finales que se forman en la fase sólida son, predominantemente arcillas del tipos 1:1, óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio, asociada a una progresiva acidificación de suelo.

Una característica de esta tendencia es el progresivo reemplazo de cationes alcalino y alcalinotérreos(K+, Na+, Ca+2, Mg+2 ) por protones y cationes metálicos (Al+3, Fe+3, Mn+4

Se produce el fenómeno de la lixiviación y salen del perfil los iones más solubles y quedan los iones que le confieren acidez, (cationes metálicos)

El efecto de la precipitación explica el hecho porque en las zonas más lluviosas se presentan los suelos más ácidos, con menos contenidos de cationes básicos, mayores contenidos de cationes metálicos y por consiguiente, un menor valor de pH.

PROCESOS ANTROPICOSEn las regiones donde la precipitación excede

a la evapotranspiración la acidez en los suelos se incrementa con el tiempo, pero existen otros procesos no naturales que incrementan la acidez de los mismos.

Estos procesos son producto de la actividad del hombre, entre ellos están: la nutrición de las plantas, drenar suelos con compuestos reducidos de azufre, la fertilización y la contaminación química (lluvias ácidas).

ACIDIF. POR NUTRICIÓN DE PLANTAS.Fertilización nitrogenada. Cuando la planta

toma el catión NH4 el pH del suelo baja y cuando toma el anión NO3, el pH tiende a subir. Lo cual implica que la acidificación de los suelos por los cultivos, depende de la forma como las raíces toman el nitrógeno.

la respiración de los microorganismos y de las raíces; los procesos metabólicos generan y ácidos orgánicos solubles acidificantes, los cuales se comportan como ácidos libres en el suelo.

ACIDIFIC. OXIDACIÓN COMPUESTOS DE AZUFRE Y NITRÓGENO.

En el suelo es posible que se encuentren sulfuros que al oxidarse produce una gran cantidad de protones.

Una de las formas mas comunes de la fertilización nitrogenada (NH4), aporta H+ cuando se oxida a nitrato. Cuando este suelo es inundado y luego drenado, este mineral es oxidado rápidamente acidificando el suelo, el cual puede llegar a tener pH < 3.

Cuando las condiciones reductoras cambian al bajar la mesa de agua, el suelo entra en una condición oxidativa y se acidifica el medio.

ACIDIFIC. POR FERTILIZANTES

El uso masivo de los fertilizantes ha traído como consecuencia la acidificación de los suelos.

Fertilizantes amoniacales podrían acidificarlo, incluyendo el amoníaco (NH3).

Los fertilizantes fosforados pueden producir acidez en períodos largos de tiempo.

ACIDIFIC. DESCOMPOSICIÓN DE RESTOS ORGÁNICOS.En general se sabe que el horizonte A, por su

mayor contenido de materia orgánica, es más ácidos que el horizonte B.

La materia orgánica del suelo implica una oxidación del carbono de los restos orgánicos que llegan a éste, por organismos que emplean la energía almacenada en los enlaces de estas sustancias.

los restos sufren un fraccionamiento que facilita el ataque microbial y la descomposición ocurre mientras exista condiciones de humedad, aireación y temperatura adecuadas.

Este proceso se denomina mineralización, durante este proceso se forma una gran cantidad de sustancias no húmicas, componentes de los restos orgánicos como carbohidratos, aminoácidos, grasas, ligninas, taninos, etc.

Lo característicos de este proceso inicial que acidifica el medio durante el tiempo que sucede esta descomposición.

En un proceso posterior de humificación se forman sustancias más estables con un número de grupos ácidos orgánicos que acidifican el suelo en menor intensidad.

Cuando se adiciona materia orgánica a los suelos ácidos produce, en general, un aumento del pH. Los procesos que ocurren responsables de este aumento son:

 1) descomplejación de cationes metálicos2) mineralización del N orgánico3) descarboxilación de ácidos orgánicos

Acidificación por lavado de aniones.Los aniones móviles son aquellos que son

transportados por el perfil del suelo sin ser retenidos.

Son aportados por ácidos fuertes e incluye cloruros, nitratos, en menor grado los sulfatos.

En la solución siempre se tiene un balance de cargas entre aniones y cationes, por lo que una movilidad de aniones lleva implícita una movilidad de cationes, aunque estos últimos tratan de ser retenidos por las cargas negativas de los coloides, arcilla y sustancias húmicas.

Los principales responsables de la acidez son los dos primeros: el dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOx). Dichas sustancias pueden reaccionar con el oxígeno atmosférico y disolverse en el agua de lluvia, produciendo al caer la llamada “lluvia ácida”

Cuando el pH del agua lluvia es menor de 5 se denomina lluvia ácida.

Las aguas de los ríos y lagos se acidifican cuando son alcanzadas por estas lluvias acidas, causando grandes daños ecológicos. Cuando estas aguas caen al suelo, progresivamente lo van acidificando, al ir disminuyendo su capacidad amortiguadora.

CORRECCIÓN DE LA TOXICIDAD POR ALUMINIO EN EL SUELOEl Al+3 en la solución del suelo y en soluciones nutritivas

inhibe el desarrollo de las raíces de las plantas e influye directamente en el rendimiento de los cultivos (Adams y Lund, 1966).

Altos niveles de saturación de aluminio en el suelo reducen el crecimiento de raíces, inhibiendo su elongación y penetración en el suelo y consecuentemente, reduciendo la absorción de agua y nutrientes, así como la incapacidad de las raíces de llegar a estos en el subsuelo (Salinas, 1981).

Se ha visto que una pequeña concentración de aluminio tiene un efecto catalizador en la fotosíntesis, pero altas concentraciones floculan las proteínas de las plantas y causan pérdida de calcio y potasio de las células dañadas.

La aplicación de cal o yeso son, actualmente, dos prácticas agrícolas de uso común para corregir la toxicidad por Al en los suelos.

Se han empleado tres estrategias para atenuar las limitaciones por acidez de los suelos (Salinas, 1981, van Raij, 1988)

1)Uso de especies y variedades tolerantes al aluminio.

2) Encalar para reducir a niveles no tóxicos o eliminar la saturación de aluminio y aumentar los niveles de calcio y magnesio.

3) Adición de yeso para eliminar la toxicidad de aluminio en superficie y en profundidad.

Plantas tolerantes a la toxicidad del aluminioEsta tolerancia se ha visto en trigo, arroz, alfalfa, tomate,

soya, sorgo, pastos, maíz, te y otros cultivos (Foy, 1974). La existencia de tal tolerancia ha permitido que se

desarrollen planes de mejoramiento genético que incrementen la tolerancia sin que se depriman los rendimientos de los cultivos.

La adopción del encalado está limitada, por su alto costo, a una agricultura muy rentable en los suelos ácidos tropicales.

El uso de plantas tolerantes a la acidez del suelo se adapta a agriculturas de bajos insumos como la realizada en algunos países de Sur América (Sánchez y Salinas, 1983).

La aplicación de yeso incrementa los contenidos de Ca intercambiable en profundidad y disminuye la toxicidad de aluminio lo cual permite que las raíces logren una mayor penetración en profundidad y así, dispongan de una mayor cantidad de agua y nutrientes que se han lixividado.