pt fertilidad en suelos-yola
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Análisis de Fertilidad en suelo
Ing. Yolanda Nolasco González
Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A. C.
Noviembre, 2012
Fertilidad en suelo
0Un suelo es fértil cuando brinda a las plantas buenascondiciones para su desarrollo y el logro de buenas cosechas.
0Depende de la manera en que se relacionan sus características:0 Físicas
0 Químicas
0 Biológicas
Físicas
• Textura• Estructura
Químicas
• pH• CE• CIC• RAS• MO
Biológicas
• Hongos• Bacterias• Insectos
Determinaciones de fertilidad
Suelo
Seco
Triturado
Tamizado
Textura
pH
M.O.
N-inorgánico
Fósforo
Minerales
Ca, Mg, K, Na
Cu, Zn, Mn, Fe
Pasta Saturada
% Saturación
pH y C.E.
Minerales Solubles
Ca, Mg, K, Na
Carbonatos
Bicarbonatos
Cloruros
Sulfatos
Acondicionamiento previo del suelo0 SECADO AL AIRE
0 Como el suelo es un complejo de factores físico, químicos ybiológicos que interactúan dinámicamente, se requiereestabilizar la muestra, para evitar transformaciones indeseablesque alteren la composición original de la muestra. Para esto serealiza el secado del suelo al aire ambiente y si es necesario semuele.
0 TAMIZADO
0 Los métodos de análisis de suelo establecen que la extracción delos nutrientes se debe realizar poniendo en contacto la tierra,cuyas partículas deben ser de un tamaño inferior a 2 mm, con lasolución extractora correspondiente.
Muestra suelo
Secado al aire y sol
MueleTamizado
2mm
Determinación de textura en suelométodo de densímetro de Bouyoucos
0
Cálculos
B = peso muestraC = Lectura densidad a los 40 sD = Temperatura a los 40 sE= Densidad a las 2 hF = Temperatura a las 2 hG = % limo + % arcilla
Muestra
50 g
Vaso licuadora
25 mL Soln. Hexametafostato
al 5% (Calgón)
Enraisar con agua
Homogenizar 10 min
Probeta 1L
Enraisar
Homogenizar
Reposar 40 seg.
Lecturas: Temperatura
y densidad
Reposar 2 h y repetir lecturas
Determinar % arcilla,
limo y arena
Metodología: Textura
Determinación de pH en suelo0
Disponibilidad de nutrientes en función del pH
Metodología: pH relación 1:2 con agua
Efectuar
Lectura con potenciómetro
calibrado
Agitar
1 min.
Reposar
10 min
Repetir
10 g muestra
+ 20 mL agua
Criterio de evaluación de pH en suelo
NOM-021-REC-NAT-2000
Determinación de Materia orgánicamétodo de carbono orgánico por Walkley y Black, 1934
0Materia orgánica del suelo0 Es todo el material de origen orgánico que se encuentra en
diferentes estados de descomposición en el suelo.
0 Tiene influencia sobre propiedades físicas, químicas ybiológicas como color, estructura, plasticidad, capacidad deretención de humedad, capacidad de intercambio catiónico yaniónico, génesis del suelo, susceptibilidad a la erosión, etc.
0 Fundamento0 Digestión húmeda, basada en la oxidación con K2Cr2O7 en un
medio acido (H2SO4 ), provocando la formación de CO2.
0 Se recupera de 70-84% de carbono orgánico total y sólodetecta una pequeña fracción del carbono inorgánico.
0 Parte del dicromato no se utiliza en la reacción de oxidación;éste se determina por titulación con sulfato ferroso amónico yse le agrega ácido fosfórico para eliminar la interferencia defierro.
0.5 g muestra
5 mL K2Cr2O7 1N
Agitar
10 mL H2SO4 conc.
Agitar por 1 min. y reposar 30 min. a enfriar
30 mL agua
Agitar y enfriar
5 mL H3PO4
5 gotas de difenilamina
Titular con FeSO4 7H2O 1 N
vire color verde claro
Metodología de M.O.
Determinación de Fósforo extractable
0El P del suelo se encuentra en dos formas:
0 P orgánico: humus y MO (ésteres del ácido fosfórico)
0 P inorgánico: en forma de apatitas, ocluida (insoluble), lábil (absorbido por arcillas) o en solución del suelo.
0El P en solución: Ortofosfato primario y secundario (asimilables)
0 La disponibilidad y solubilidad del P va a depender del pH en el suelo, es soluble a pH de 5.5 y 7.
0 Suelos ácidos: P se combina con Fe, Al y se vuelve insoluble
0 Suelos básicos: P se combina con Ca, Mg y se vuelve insoluble
Fundamento de la extracción de P disponible en suelo:Se basa en la disociación de las formas insolubles de P en el suelo,
liberándolo en forma de fosfato.
Fundamento
0Extracción de P soluble (fosfatos de Ca, Fe, Al) con fluorurode amonio con acido clorhídrico.
0El fluoruro de amonio disuelve los fosfatos debido a laformación de un ion complejo con estos compuestos,cuando esta en solución ácida.
Suelos ácidos: Método Bray y Kurtz 1 mod.
2 g muestra
20 mL soln. Extractora
Agitar 5 min. a 180 rpm
Filtrar (Whatman 42)
1mL filtrado
2.5 mL reactivo mezclado
6.5 mL agua dest.
Reposar 30 min.
Lectura en Espectrofotómetro
UV-Vis a 882 nm
Leer Blanco y estándar 10ppm P
Soln. Extractora: Fluoruro de amonio 0.03 N en HCl 0.025NReactivo mezclado: Ac. Ascórbico (0.75 g) con soln. Stock de molibdato de amonio
0 Se basa en el uso de CaHCO3 para disminuir las conc. de Ca2+
soluble por precipitación como CaCO3 , Al3+ y Fe3+ por la formación de Al y oxi-hidroxidos de Fe, con lo que aumenta la solubilidad P y su disponibilidad.
Suelos alcalinos: Método Olsen y Dean, 1965.
2 g muestra
20 mL soln. Extractora
Agitar 30 min. a 180 rpm
Filtrar (Whatman 1)
1mL filtrado
2.5 mL reactivo mezclado
6.5 mL agua dest.
Reposar 30 min.
Lectura en Espectrofotómetro
UV-Vis a 882 nm
Leer Blanco y estándar 10ppm P
Soln. Extractora: Bicarbonato de sodio 0.5 M a pH 8.5Reactivo mezclado (soln. Reductora): Ac. Ascórbico (0.25 g) con soln. Stock de molibdatode amonio
Cálculos:P extractable (ppm) = Lectura P (ppm) *(volumen extractante/peso muestra)
0Este procedimiento se utiliza para obtener una índice de ladisponibilidad de nitrógeno.
0 Se utiliza KCl 2 N porque es capaz de extraer amoniointercambiable.
0 Consiste en la extracción del amonio (NH4+) por equilibrio
de la muestra con KCl 2 N y la determinación de este ion pordestilación por arrastre de vapor en presencia de MgO.
0También se puede determinar iones nitratos (NO3-) y
nitritos (NO2-) si se agrega aleación Devarda, lo que permite
tener una índice de nitrógeno inorgánico.
0 Se basa en la presunción de que estos iones no son retenidospor los coloides y pueden ser fácilmente extractados por elagua de la solución de KCl.
Determinación de Nitrógeno inorgánicoextractable en KCl 2N
Bremner, J.M., 1965
Metodología de Nitrógeno inorgánico (KCl 2N)
Destilación
Extracción2 g muestra
20 mL KCl 2 N
Agitar 1 h
Filtrar
Matraz Erlemeyer
10 mL H3BO3 con indicador
Colocar en el tubo de salida del refrigerante
Matraz de destilación
10 mL filtrado
0.2 g aleación Devarda
Destilar por 10 min
Cambio a color verde
Titular la muestra destilada y el blancoH2SO4 0.005 N
Determinación de metales (mayores) Cationes intercambiables en suelos
0 La extracción de K, Na, Ca y Mg se realiza con Acetato de amonio (CH3COONH4) 1N, pH 7.0 y la cuantificación en espectrofotómetro de absorción atómica.
Extracción
• 2 gr muestra• 20 mL soln. Extractora de Acetato de amonio• Agitar por 30 min.• Filtrar (whatman 1) • Dilución de 1:10
Cuantificación en espectro
de AA
• Ca y Mg (422.7 y 285.2 nm)• Curva de calibración 0-10 ppm• Por Absorción en llama de oxido nitroso – acetileno; lámpara de
cátodo hueco
• K y Na (769.9 y 589.6 nm)• Curva de calibración 0-100 ppm• Por emisión con llama de Aire-acetileno; sin lámpara
0 La extracción de Fe, Cu, Zn y Mn se realiza con solución extractoraDTPA (acido dietilentriaminopentacético 0.005 M, cloruro de calcio 0.01M y trietanolamina 0.1 M, a pH 7.3) y la cuantificación enespectrofotómetro de absorción atómica.
Determinación de metales (menores)Cationes intercambiables en suelos
Extracción
• 2 gr muestra• 20 mL soln. Extractora DTPA• Agitar por 30 min.• Filtrar (whatman 1)
Cuantificación en espectro
de AA
• Zn y Cu ( 213.9 y 324.7 nm)• Curva de calibración 0-5 ppm• Por emisión de llama de aire – acetileno; lámpara de cátodo hueco
• Fe y Mn (248.3 y 279.5 nm)• Curva de calibración 0-10 ppm• Por emisión con llama de Aire-acetileno; lámpara de cátodo hueco
Cuando la transición se produce desde el estado fundamental hasta un estadoexcitado del átomo mediante la absorción de radiación de una determinadafrecuencia (característica para cada átomo), estamos en el caso de las técnicas deabsorción.En el caso en que los átomos se lleven previamente a un estado excitado y se midela intensidad de la radiación emitida a la frecuencia característica correspondientea la transición desde el estado excitado al estado fundamental, hablamos detécnicas espectrofotométricas de emisión.
Espectrofotometría
La espectroscopía de emisión y absorción atómica se usa casi exclusivamente para el análisis de átomos
La espectrofotometría AA, es una técnica que utiliza una llama para atomizar ladisolución de la muestra de modo que los elementos a analizar se encuentran enforma de vapor de átomos. Una fuente independiente de luz monocromática,específica para cada elemento a analizar, se hace pasar a través del vapor de átomos,midiéndose posteriormente la radiación absorbida.
Componentes de un Espectrofotómetro de AA
Fuente deradiación
Sistema Nebulizador-atomizador
Las lámparas de cátodo hueco están constituidas por un cátodo metálico capaz de emitir radiaciones de las mismas longitudes de onda que son capaces de absorber los átomos del elemento que se desea analizar.
El nebulizador y el sistema atomizador, es un sistema donde la disolución de la muestra es inicialmente aspirada y dirigida como una fina niebla hacia la llama (atomizador), lugar donde se forman los átomos en estado fundamental. Para obtener la llama se requiere un combustible (acetileno) y un oxidante (aire)
Monocromador, dispone de una rendija o ranura de entrada que limita la radiaciónlumínica producida por la fuente y la confina en un área determinada, un conjunto deespejos para pasar la luz a través del sistema óptico, un elemento para separar laslongitudes de onda de la radiación lumínica, que puede ser un prisma o una rejilla dedifracción, y una rendija de salida para seleccionar la longitud de onda con la cual sedesea iluminar la muestra. Parte de la radiación no absorbida es dirigida hacia eldetector.
Detector, puede estar diseñado con fotoceldas, fototubos, fotodiodos ofotomultiplicadores. Esto depende de los rangos de longitud de onda, de lasensibilidad y de la velocidad de respuesta requeridas. El sistema de detección recibela energía lumínica proveniente de la muestra y la convierte en una señal eléctricaproporcional a la energía recibida. La señal eléctrica puede ser procesada yamplificada, para que pueda interpretarse a través del sistema de lectura que una vezprocesada es presentada al analista de diferentes maneras.
Componentes de un Espectrofotómetro de AA
La técnica de absorción atómica en flama consiste en lo de lo siguiente:
La muestra en forma líquida es aspirada a través de un tubo capilar yconducida a un nebulizador donde ésta se desintegra y forma pequeñas gotasde líquido.
Las gotas formadas son conducidas a una flama, donde se produce ladesolvatación en el que se evapora el disolvente hasta producir un aerosolmolecular sólido finamente dividido.
Luego la disociación de la mayoría de estas moléculas produce un gas queoriginan la formación de átomos. Estos átomos absorben cualitativamente laradiación emitida por la lámpara y la cantidad de radiación absorbida está enfunción de su concentración.
La señal de la lámpara una vez que pasa por la flama llega a un monocromador,que tiene como finalidad el discriminar todas las señales que acompañan lalínea de interés.
Esta señal de radiación electromagnética llega a un detector o transductor ypasa a un amplificador y finalmente a un sistema de lectura.
Descripción de la técnica de Espectroscopia de AA
Determinación de % de Saturación del sueloExtracto de saturación (Bower y Wilcox, 1965)
200g suelo
Agregar agua destilada y agitar con espátula a formar una pasta
Al saturarse la pasta brilla, fluye ligeramente y se desliza fácilmente en la espátula (excepto suelos arcillosos).
El porcentaje de saturación del suelo se determina:
% Saturación = volumen agua gastada/ peso de muestra
• La pasta se deja reposar 4 o mas horas, después es filtrado al vacío con alta retención.• El filtrado se utiliza para determinar cationes que dan origen a la salinidad
(Na+, Ca++, Mg++ y K+), los aniones (SO4-2
, NO3-, Cl-) y la conductividad eléctrica
como una estimación de la salinidad.
El punto de saturación es la capacidad máxima de retención de agua y esta relacionada al tamaño de las partículas ,es decir la textura.
0 La CE es la capacidad de la solución de suelo para conducir la corriente eléctrica.
0 La CE es proporcional al contenido de sales disuelta e ionizadas contenidas en solución.
0 El contenido de sales en una solución se conoce midiendo la CE.
0 La CE se expresa en dS/m, mmho/cm.
0 La CE se mide del extracto de la pasta saturada, previa calibración del conductivimetro.
Determinación de la Conductividad eléctrica (CE)
0 Carbonatos (CO3-)
0Bicarbonatos (HCO3-)
0 Cloruros (Cl-)
Determinación Carbonatos, Bicarbonatos (por titulación con ácido ) y Cloruros (método de Mohr)
(Bower y Wilcox, 1965)
5 mL extracto de saturación
2 gotas fenolftaleína
Si hay coloración rosa
Titular con H2SO4
gota a gota hasta desaparecer el rosa
Anotar gasto
Agregar 2 gotas de anaranjado de
metilo
Titular con H2SO4
Hasta cambio de color naranja a
canela
Anotar gasto
Continuar con las misma muestra
Adicionar 4 gotas de indicador cromato
de potasio
Titular con AgNO30.025 N
Hasta cambio de color amarillo a rojo
ladrillo
0 Fundamento
Mediante el uso de cloruro de bario se precipitan los sulfatos y se forma una suspensión de sulfato de bario. El grado de turbidez es determinado mediante un espectrofotómetro UV-Vis y la comparación con la calibración.
Determinación de Sulfatos por el método turbidimétrico(APHA, 1980)
2.5 mL extracto de saturación
Un blanco y un estándar de 100
ppm SO4
Agregar
0.5 mL de HCl 3 N
5 mL de BaCl2 al 10%
Leer inmediatamente
en espectrofotómetro
UV-Vis a 405 nm
Determinación de Ca, Mg, K y Na solubles por espectrofotometría AA
0 Del extracto de la pasta saturada se realiza una dilución 1:10 para determinan los minerales solubles K, Na, Ca y Mg por espectrofotometría de absorción atómica.
Cuantificación en espectro
de AA
• Ca y Mg (422.7 y 285.2 nm)• Curva de calibración 0-10
ppm• Por Absorción en llama de
oxido nitroso – acetileno; lámpara de cátodo hueco
• K y Na (769.9 y 589.6 nm)• Curva de calibración 0-100
ppm• Por emisión con llama de
Aire-acetileno; sin lámpara
Análisis de plantas y frutos
Tejido vegetal
Se lava con agua de la llave y con agua
destilada
Escurrir
Hojas, pecíolos, tallos o raices
Se colocan en bolsas perforadas de papel
Secar en estufa a 70-80°C por 24 h
L a muestra seca se muele en molino Wills
con tamiz de 40 mm
Frutos
Se pica o rebana el fruto
Se coloca en charolas de aluminio
Secar a 70-80°C por 24 h
La muestra seca se muele en molino
Moulinex y se tamiza
Determinación de Nitrógeno totalmétodo semi-microKjeldahl modificado
Digestión
1
• 0.1 g de muestra seca molida en matraz Kjeldahl• 5 mL de mezcla ácidos sulfúrico-salicílico• Dejar reposar toda la noche (6 h mínimo)
Digestión
2
• Añadir 0.5 g de tiosulfato de sodio y calentar en Kjeldahl en posición de perilla 2.5 por 10 min
• Agregar 1.1 g de mezcla catalizadora (5g CuSO4 y 93 g K2SO4) y continuar calentando en posición de perilla 8. La mezcla se aclara, a partir de ahí se deja en ebullición 1.5 h para una completa la digestión.
• Se deja enfriar y se adiciona 10 mL de agua destilada
Destilación
• Se coloca lo digerido en el bulbo del aparato destilador • Se prepara un matraz con 15 mL de ac. Borico al 4% con 3 gotas de rojo
de metilo y azul de metileno y se coloca en el tubo de salida del destilador.
• Se adiciona 10 mL de NaOH al 40% al bulbo destilador.• Se conecta el flujo de vapor y se inicia la destilación por 5 min., a un
cambio de color lila a verde.• Se corre un blanco al igual que la muestra.
El destilado se titula con HCl 0.1 N para determinar el nitrógeno amoniacalEn la titulación se da un vire de color de verde a rosado.
Determinación de metales en plantas y fruto AOAC método oficial 955.06, 1998
0 La digestión que se utiliza es seca, aplicando altas temperaturas (calcinación) y después húmeda con un ácido.
Digestión
• 1 gr muestra seca y molida se coloca en un crisol de porcelana• Se coloca en mufla a 550°C por 8 h, hasta cenizas blancas• Se adiciona 5 mL HCl concentrado para completar digestión• Se pasa a un matraz aforado de 100 mL con papel filtro no. 5 • Se lleva a aforo con agua destilada • Del aforado se toma 1 mL y se lleva a 10 mL con agua destilada (1:10)
para cuantificación de metales mayores y los menores se leen directos sin dilución
0 Los metales K, Na, Ca y Mg (mayores) y Fe, Mn, Zn y Cu (menores) se cuantifican en un espectrofotómetro de absorción atómica.
Determinación de metales (menores)
Cuantificación mayores
• Ca y Mg (422.7 y 285.2 nm)• Curva de calibración 0-10 ppm• Por Absorción en llama de oxido nitroso – acetileno; lámpara de
cátodo hueco
• K y Na (769.9 y 589.6 nm)• Curva de calibración 0-100 ppm• Por emisión con llama de Aire-acetileno; sin lámpara
Cuantificación menores
• Zn y Cu ( 213.9 y 324.7 nm)• Curva de calibración 0-5 ppm• Por emisión con llama de aire–acetileno; lámpara de cátodo hueco
• Fe y Mn (248.3 y 279.5 nm)• Curva de calibración 0-10 ppm• Por emisión con llama de aire-acetileno; lámpara de cátodo hueco
Determinación de metales en plantas y fruto AOAC método oficial 955.06, 1998
Se toma 1 mL del extracto
Agregar 1 mL molibdato de amonio
Reposar 5 min
1 mL hidroquinona
1 mL sulfito de sodio 20 %
Llevar a 10 mL con agua destilada
Homogenizar
Dejar reposar 30 min para el desarrollo de color azul
Leer en espectrofotómetro UV-VIS a 650 nm
Determinación de Fósforo en planta y frutométodo oficial AOAC 955.06, 1998.
0 Fundamento
Mediante el uso de cloruro de bario se precipitan los sulfatos y se forma una suspensión de sulfato de bario. El grado de turbidez es determinado mediante un espectrofotómetro UV-Vis y la comparación con la calibración.
Determinación de Azufre en planta y frutométodo turbidimétrico (APHA, 1980)
2.5 mL extracto de saturación
Un blanco y un estándar de 100
ppm SO4
Agregar
0.5 mL de HCl 3 N
5 mL de BaCl2 al 10%
Leer inmediatamente
en espectrofotómetro
UV-Vis a 405 nm