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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE

CODIGO CURSO –302570 NUTRICION VEGETAL

NOMBRE DEL DIRECTOR DE CURSO Sonia Esperanza Aguirre Forero

NOMBRE DE ACREDITADOR Rocio Del Carmen Yepez Davalos

BOGOTA 2013 1

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ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO. Por respeto de los derechos de Autor a nivel moral los contenidos del modulo fue articulado por los Ingenieros Agronomos: Sonia Esperanza Aguirre Forero – Tutor UNAD. Msc. Ciencias Agragrias Nelson Virgilio Piraneque Gambasica -Docente Planta UNIMAGDALENA. Doctor Ciencias Agropecuarias. NUTRICION VEGETAL

CONTENIDO Pág INTRODUCCION O PRESENTACION OBJETIVOS GENERALES DEL MODULO RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA LECTURA DEL MODULO SUGERENCIAS PARA EL TUTOR

5 6 7 8

UNIDAD I. LA NUTRICION VEGETAL CAPITULO 1 FISIOLOGIA NUTRICIONAL

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INTRODUCCION LOGROS GLOSARIO ACTIVIDADES INTRODUCTORIAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

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Lección 1. Lección 2.

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FACTORES QUE LIMITAN LA PRODUCCION DE CULTIVOS DEFINICION Y CLASIFICACION DE NUTRIENTES MINERALES ELEMENTOS PRESENTES EN LA NUTRICION DE PLANTAS ESENCIABILIDAD DE ELEMENTOS NUTRIENTES Lección 3. DISPONIBILIDAD Y MOVIMIENTO DE ELEMENTOS NUTRIENTES DISPONIBILIDAD DE LOS NUTRIENTES EN EL SUELO MOVIMIENTO DE LOS NUTRIENTES HACIA LA RAIZ MECANISMOS DE ABSORCION DE NUTRIENTES MOVIMIENTO DE LOS NUTRIENTES DENTRO DE LA PLANTA ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS AUTOEVALUACION BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA

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40 41 2

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UNIDAD II. LOS NUTRIENTES DE LAS PLANTAS CAPITULO 2. LOS MACRONUTRIENTES

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INTRODUCCION LOGROS GLOSARIO ACTIVIDADES INTRODUCTORIAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Lección 4. NITROGENO (N) Lección 5. FOSFORO (P) Lección 6. POTASIO (K) Lección 7. CALCIO (Ca) Lección 8. MAGNESIO (Mg) Lección 9. AZUFRE (S) ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS AUTOEVALUACION BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA

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CAPITULO 3. LOS MICRONUTRIENTES

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INTRODUCCION LOGROS GLOSARIO ACTIVIDADES INTRODUCTORIAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Lección 10. BORO (B) Lección 11. CLORO (Cl) Lección 12. COBRE (Cu) Lección 13. HIERRO (Fe) Lección 14. MANGANESO (Mn) Lección 15. ZINC (Zn) Lección 16. MOLIBDENO (Mo) Lección 17. NIKEL (Ni) Lección 18. ELEMENTOS BENEFICOS ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS AUTOEVALUACION BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA

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48

58 67 74 78 81 89 90

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98 101 105 110 114 118 121 122 125 127 3

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UNIDAD III. FERTILIDAD Y NUTRICION VEGETAL CAPITULO 4. SISTEMA SUELO – PLANTA

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INTRODUCCION LOGROS GLOSARIO ACTIVIDADES INTRODUCTORIAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Lección 19. FACTOR INTENSIDAD, CAPACIDAD Y RESTITUCION Lección 20. LA RIZOSFERA Lección 21. CONCENTRACION DE IONES EN LA RIZOSFERA Lección 22. pH y POTENCIAL REDOX EN LA RIZOSFERA Lección 23. RIZODEPOSICION Lección 24. LAS MICORRIZAS Y SU PAPEL EN LA NUTRICION VEGETAL Lección 25. LA NUTRICION MINERAL Y SU INFLUENCIA SOBRE ENFERMEDADES VEGETALES ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS AUTOEVALUACION BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA

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CAPITULO 5. DIAGNOSTICO DE FERTILIDAD Y NUTRICION

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134 136 140 142 148 153 165 166

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INTRODUCCION 170 LOGROS GLOSARIO 171 ACTIVIDADES INTRODUCTORIAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE 172 Lección 26. ANALISIS DE SUELOS Lección 27. ANALISIS FOLIAR 179 Lección 28. RECOMENDACIONES DE FERTILIDAD PARA MEJORAR LA NUTRICIÓN DE LOS CULTIVOS 183 ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS AUTOEVALUACION BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA

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PRESENTACION DEL MODULO. A través de la lectura del texto, del desarrollo de las actividades y de los ejercicios de refuerzo, los autores pretenden que se conozca y comprenda la importancia de la nutrición vegetal como factor determinante de la producción de alimentos y fibras. El conocimiento de los principios básicos de nutrición vegetal permitirá describir y determinar el crecimiento de las plantas, con énfasis en requerimientos nutricionales y aplicarlos en forma práctica en diferentes situaciones de la producción vegetal. Para llegar a este objetivo, el modulo se organizó en tres unidades y cinco capítulos que desarrollan aspectos relacionados con los principios elementales de la nutrición vegetal, describe el papel de macro y microelementos, la relación suelo-planta, con énfasis en rizosfera y la importancia de los análisis de suelos y foliares para lograr un diagnóstico de la potencialidad del suelo para suministrar nutrientes y de la habilidad de la planta para acceder a ellos. Cada capítulo se presenta en forma independiente, pero vinculado de forma lógica y secuencial integrando el conocimiento, por lo que se recomienda al estudiante su lectura en forma ordenada, presentando la siguiente estructura: Introducción, Logros, Glosario, Actividades introductorias, Actividades de aprendizaje, Actividades complementarias, Actividades de autoevaluación y una Bibliografía recomendada que permitirá la profundización ce cada uno de los temas. Con el fin de integrar los componentes y elementos en función del aprendizaje y el desarrollo cognoscitivo del estudiante, se planteo la estructura citada, facilitando el acompañamiento y el acceso a diferentes fuentes de información. Logros. Se refiere al conjunto de conceptos y las competencias que el estudiante dominará una vez culmine cada actividad planteada para cada uno de los capítulos.

El Glosario, pretende dar a conocer los términos técnicos utilizados en cada capítulo facilitando la comprensión por parte del estudiante.

Las Actividades introductorias, se hacen para cualificar el conocimiento general del estudiante antes de abordar un capítulo. Las Actividades de aprendizaje, constituyen el desarrollo temático del capítulo. Las actividades Complementarias, son algunas actividades que el estudiante debe realizar para afianzar y/o aplicar los conocimientos.

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Las actividades de Autoevaluación, desarrolladas en concordancia con los objetivos específicos, pretende inducir al estudiante a consultar bibliografía e información vía Web, a desarrollar algunas actividades prácticas y/o a resolver problemas, lo que le ayudará a ampliar sus conocimientos y sus habilidades para manejar la información. Cada capítulo estará acompañado de figuras, diagramas y tablas que ilustrarán y facilitarán la comprensión e interpretación de los diferentes temas. Este módulo está dirigido a estudiantes de la UNAD y demás personas interesadas en el conocimiento y profundización del tema. ¡Debe recordar que el nivel de conocimiento que usted adquiera, dependerá en gran parte de su interés, esfuerzo y creatividad! El criterio de evaluación académica planteado en el módulo, supera los resultados cuantitativos y memorísticos, como única instancia de evaluación, abre la puerta a procesos cognoscitivos y socio –afectivos según el entorno del estudiante, lo que facilita el proceso de aprendizaje. En resumen, el modelo utilizado pretende desarrollar en el estudiante las competencias ―entendidas como la capacidad para utilizar el conocimiento en todas sus dimensiones, relacionándolas con el entorno social en los diferentes contextos, con énfasis en el saber hacer‖

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OBJETIVOS GENERALES DEL MODULO Una vez finalizado el estudio de este módulo, el estudiante estará en capacidad de:

      



Conocer y comprender los conceptos básicos de nutrición vegetal Aplicar los conocimientos adquiridos en las actividades propias de la producción agropecuaria, sugiriendo el mejor manejo en situaciones particulares de interés. Constituirse en agente de cambio con la posibilidad de aplicar y transferir los conocimientos adquiridos para beneficio y desarrollo sostenible de la región. Describir la influencia de las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo y sus interacciones sobre la disponibilidad de nutrientes para los cultivos. Identificar los problemas de nutrición vegetal y recomendar acciones correctivas. Identificar prácticas de manejo de suelo y de nutrientes, que maximicen la productividad manteniendo la capacidad productiva de los suelos y mejorando la calidad del ambiente. Describir cómo las plantas absorben los nutrientes, cuáles son los factores que afectan la disponibilidad de los mismos y cómo el sistema suelo los suministra, identificando los síntomas de deficiencia. Interpretar la información del análisis químico de suelo y foliar como herramientas útiles en el diagnóstico, con el fin de hacer propuestas racionales en nutrición vegetal.

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RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA LECTURA DEL MODULO Para lograr una buena comprensión y asimilación de los contenidos del módulo, se sugieren las siguientes actividades:            

Observe la estructura del módulo y la presentación de contenidos (gráficas, tablas, materiales anexos). Asimile los objetivos generales planteados para el módulo. Lea cuidadosamente la introducción de cada capítulo. Indague cuánto conoce sobre el tema. Desarrolle las actividades introductorias de cada capítulo. Lea los objetivos del capítulo. Inicie el estudio de las unidades a nivel individual y en pequeños grupos Resuelva las preguntas y ejercicios de refuerzo Realice los ejercicios de autoevaluación y determine cumplimiento de logros Discuta con su Tutor los temas cuya comprensión sea limitada Junto con su Tutor, realice las prácticas de campo Presente evaluación

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SUGERENCIAS PARA EL TUTOR 

Es conveniente que lea y comprenda el módulo antes de iniciar el trabajo de asesoría con los estudiantes.



Programe los ejercicios para cada tutoría de acuerdo con los temas y prepárese para resolver dudas.



Recuerde que en cada capítulo existe material (lecturas, presentaciones, gráficas, evaluaciones) con el que se puede apoyar la tutoría.



Usted puede sugerir el desarrollo de cuadros sinópticos, mapas conceptuales, portafolios y demás, que permitan reforzar las autoevaluaciones. Solicite a los estudiantes las respuestas a fin de hacer seguimiento, determinar su progreso y las dificultades que se presenten. Igualmente, puede solucionarlas en la tutoría correspondiente.



Usted hace parte activa del proceso de aprendizaje y de usted depende en gran parte el éxito de este módulo y de los usuarios del mismo. “Se puede enseñar al estudiante una lección para un día, pero si logramos despertar su curiosidad, seguirá aprendiendo durante toda su vida” Enrique Rodó.

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UNIDAD 1. La Nutrición Vegetal

Nutrición Vegetal Sonia Aguirre – Nelson Piraneque

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INTRODUCCION Por centenas de años, el hombre ha conocido el efecto benéfico de adicionar elementos minerales a los suelos, Sin embargo, hasta hace pocas décadas se estudia la importancia de los mismos para el crecimiento vegetal. Hoy, la Nutrición Vegetal se establece como disciplina científica que ha traído consigo un incremento en el uso de fertilizantes minerales (naturales o sintéticos) para mejorar el crecimiento de las plantas e incrementar la producción de alimentos y fibras útiles para la población mundial. En este capítulo se partirá de la definición y clasificación de los nutrientes minerales importantes en la nutrición mineral, los criterios necesarios para determinar esenciabilidad y cuáles son hasta hoy, los elementos catalogados como esenciales. Se abordará el tema de cómo se mueven los nutrientes hacia la raíz, como los adquieren las plantas y finalmente cuales son los fenómenos responsables del movimiento de iones y solutos dentro del vegetal

LOGROS Al estudiar las actividades de aprendizaje, usted: 1° Describe los factores que limitan la producción de cultivos 2° Define y clasifica los elementos minerales esenciales 3° Conoce la forma en que están presentes los elementos nutrientes en el suelo 4° Identifica la forma como las plantas absorben los nutrientes

GLOSARIO Carencia: Insuficiencia de un elemento nutritivo en un vegetal. Puede ser visible u oculta (subclínica). Una carencia también puede deberse a inducción de otros elementos o por circunstancias físico-químicas diversas. Ciclo de los elementos nutritivos: Secuencia completa de transformación de los elementos nutritivos hasta encontrarse de nuevo en su forma inicial. Suele incluir su paso por el suelo, plantas, animales, hombre, etc. Degradación: Término que define el fenómeno de la transformación de la materia orgánica a través de una secuencia, en la cual esta pierde paulatinamente su energía oxidable (C), se

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forma ácidos orgánicos (húmicos y fúlvicos) y finalmente se mineraliza sus elementos nutritivos. Elemento esencial: Elemento químico cuya presencia en el suelo es indispensable para el crecimiento y desarrollo normal de las plantas superiores. Los elementos o nutrientes esenciales son: Oxígeno, Carbono, Nitrógeno, Fósforo, Potasio, Calcio, Magnesio, Azufre, Boro, Cloro, Hierro, Cobre, Cinc, Manganeso y Molibdeno. Elementos mayores o macroelementos: Son elementos primarios y secundarios. Elementos menores: Se les conoce también con el nombre de Microelementos u Oligoelementos. Entre estos se encuentran el Boro, Cloro, Hierro, Cobre, Cinc, Manganeso y Molibdeno. Son necesarios para activar ciertas enzimas. Para la mayoría de los cultivos se requieren solo de pocos gramos a algunos kilos por hectárea de estos nutrientes menores y más de esto puede ser realmente perjudicial, especialmente de boro y molibdeno. Elementos primarios: Son el nitrógeno (N), Fósforo (P) y Potasio (K). Elementos secundarios: Son el Calcio (Ca), Magnesio (Mg) y Azufre (S). Elemento útil: Elemento químico utilizable provechosamente por la planta, aun sin ser indispensable (por ejemplo el sodio) o incluso elemento químico presente en la planta y absolutamente indispensable para la vida animal (por ejemplo Cobalto, Flúor, Yodo, etc.). Fertilidad del suelo: Expresión con la que se designa la aptitud de un suelo para asegurar a la planta unas buenas condiciones de desarrollo y el suministro adecuado de agua y elementos nutritivos, conducente todo ello a la obtención de buenas cosechas. La fertilidad del suelo es la resultante de numerosos componentes físicos, químicos y biológicos que, por una parte, depende el medio (suelo, clima) y, por otra, de la actividad humana (laboreo, riego, fertilización, etc.). Fijación: Conjunto de fenómenos físicos (adsorción) y de reacciones químicas, más o menos reversibles, que permiten mantener los elementos nutritivos en el horizonte cultivado y evitar su perdida en profundidad. Macronutrientes: Elementos químicos esenciales para el crecimiento de las plantas, necesarios en grandes cantidades; generalmente mayor que 1 ppm en las plantas. De modo general, son aplicados artificialmente al suelo, en materiales fertilizantes o calcáreos. Son considerados macronutrientes: N, P, K, Ca, Mg, y S además del C, O e H, que se encuentra en cantidades abundantes en la atmósfera y en el agua. Materia orgánica: Comprende los residuos vegetales (raíces y parte aérea) y animales (incluido los excrementos), en diversos estados de descomposición, que ocurren en el suelo en estrecha relación con los constituyentes minerales y los microorganismos juegan un importante papel en el suelo, mejorando sus condiciones físicas y químicas y sirviendo de fuente de elementos nutrientes. 13

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Microelemento: Elemento nutritivo indispensable para el metabolismo de los seres vivos, aunque los precisen en muy pequeña cantidad. Ej. Fe, Zn, Cu, B, Mo, Mn y Cl. Mineralización: Transformación de la materia orgánica del suelo a través de un proceso que conduce a la formación de sales minerales, en las que los elementos fertilizantes son asimilables para las plantas. Optimo económico: Dosis de fertilizante que permite obtener la máxima diferencia entre el valor de la cosecha y el costo de los factores de producción. pH (Concentración de iones de hidrogeno): El valor de pH o concentración de iones de hidrógeno de cualquier solución, suelo o compuesto, es simplemente un número que denota su grado de acidez o alcalinidad. Una solución neutra tiene un valor de pH 7,0; valores superiores a 7,0 indica alcalinidad, e inferiores a 7,0 indica acidez en escala logarítmica. ppm: Partes por millón. Solución del suelo: Componente hídrico del suelo, en el que se encuentran disueltos los elementos nutritivos y a disposición de los cultivos.

ACTIVIDADES INTRODUCTORIAS Sabe usted:       

¿Cuáles y cuántos factores pueden afectar la producción de un cultivo? ¿Cuáles son los mecanismos de estrés que reducen el potencial de rendimiento? ¿Qué es un elemento mineral esencial? ¿Cuáles son los elementos nutrientes considerados como esenciales? ¿Cuáles son los criterios de esenciabilidad de un nutriente? ¿Qué es Intercepción radical, difusión y flujo en masa? ¿Cómo las plantas absorben los nutrientes que requieren para su normal crecimiento?

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ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Lección 1. FACTORES QUE LIMITAN LA PRODUCCION DE CULTIVOS La obtención del máximo potencial productivo de un cultivo en particular, depende de la especie, capacidad genética de la misma, del ambiente (suelo y clima) y de la capacidad del productor para identificar, eliminar o minimizar los factores que reducen dicho potencial (Figura 1.1). Figura 1.1. Factores que limitan la producción de cultivos.

Hora luz y brillo solar

Factores que afectan la producción de cultivos PLAGAS Y ENFERMEDADES

CLIMA Lluvias Temperatura Labores culturales

Riegos

MANEJO Arvenses

Fertilizantes y abonado

Suelo

Drenaje Fisica Química

Biológica

En la tabla 1.1 se listan los principales factores que afectan el potencial de un cultivo. Aunque es casi imposible controlar los factores climáticos, los inherentes al suelo y el cultivo pueden manejarse para maximizar la productividad.

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Tabla 1.1. Factores que afectan e potencial productivo de un cultivo

FACTORES CLIMATICOS Precipitación Cantidad y distribución Temperatura Humedad relativa Luz Cantidad Intensidad Duración Altitud/Latitud Viento Velocidad Distribución Concentración de CO2

FACTORES DE MANEJO Variedad/ Especie Fecha de siembra Calidad de semilla Porcentaje de germinación Densidad de siembra Disponibilidad de agua Evapotranspiración Nutrición Plagas Insectos Enfermedades Arvenses Eficiencia de cosecha

FACTORES DEL SUELO Materia Orgánica Textura Estructura CIC Saturación de bases Pendiente y topografía Temperatura Preparación Drenaje Interno Externo Profundidad efectiva

Los factores controlables e incontrolables, pueden actuar de forma independiente, pero generalmente, intervienen en conjunto, debido a que todos ellos se encuentran interrelacionados, interactuando de manera, positiva para incrementar o por el contrario, decrecer el potencial productivo y/o el crecimiento de un cultivo. Esto es, cando dos o mas factores de crecimiento interactúan, la influencia de cada uno puede modificarse por el otro. Las interacciones negativas se presentan cuando la respuesta de la planta a factores combinados es menor que la respuesta de la misma cuando los dos se aplican en forma separada. Las positivas, constituyen los que se conoce como la ley del mínimo, desarrollada por Justus Von Liebig. Si dos factores son limitantes, la adición de uno puede ejercer un pequeño efecto en el crecimiento, mientras que una mejor respuesta se obtiene de la aplicación de los dos en forma combinada (Figura 1.2.). En términos generales, entre los factores que pueden reducir la potencialidad de un cultivo se encuentran la disponibilidad de agua, nutrientes y temperatura. En la figura 1.2, se observan los diferentes tipos de estrés que afectan la potencialidad productiva de un cultivo (curva 1) y al mismo tiempo, se representa el incremento en la misma cuando se minimiza el efecto de los factores adversos para el cultivo (curva 2).

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Figura 1.2. Tipos de estrés que afectan la potencialidad productiva de un cultivo.

En la zona tropical, los principales factores que pueden afectar el potencial productivo tiene que ver con estrés hídrico, cambios bruscos de temperatura, baja capacidad de almacenamiento y suministro de nutrientes por el suelo, excesiva lixiviación de nutrientes y acidez del suelo (alto contenido de aluminio), entre otros.

Lección 2. DEFINICION Y CLASIFICACION DE NUTRIENTES MINERALES 2.1. ELEMENTOS PRESENTES EN LA NUTRICION DE PLANTAS Las plantas, al igual que los demás seres vivos, necesitan una fuente de energía mediante la cual completar satisfactoriamente su ciclo de vida. El proceso mediante el cual las plantas adquieren los elementos necesarios para cumplir con dicho precepto, se denomina nutrición y los elementos involucrados en el mismo, se denominan nutrientes, los cuales son exclusivamente de naturaleza inorgánica.

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Las plantas elaboran sus propios alimentos orgánicos por medio de la fotosíntesis 1; emplean dióxido de carbono (CO2) y oxígeno (O2) como materias primas provenientes del aire y con la ayuda del agua y nutrientes aportados por el suelo y de la luz solar sintetizan las sustancias que requieren para su normal crecimiento y desarrollo (Figura 1.3.), asumiendo por tanto una función estructural; o bien puede servir de sustrato en las reacciones de respiración celular, con las que se obtiene energía (bajo la forma de moléculas de ATP); en ese caso desempeña una función energética.

Figura 1.3. El proceso Fotosintético.

Los fisiólogos vegetales han descubierto que las plantas necesitan carbono (C), hidrógeno (H+), oxígeno(O2), nitrógeno(N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), azufre (S), sodio (Na), hierro (Fe), manganeso (Mn), boro (B), cinc (Zn), cobre (Cu), molibdeno (Mo), cloro(Cl), cobalto (Co) y vanadio (V). Las cantidades relativas de estos elementos necesarias para un crecimiento normal difieren para cada planta, pero todas requieren proporciones grandes de N, P, K, Ca, Mg y S por lo que se les denomina macroelementos o macronutrientes. El Fe, el Mn, el B, el Zn, el Cu, el Mo, el Cl, el Co y el V se requieren en pequeñas cantidades por lo que reciben el nombre de elementos menores, oligoelementos o micronutrientes. Estos minerales nutritivos que toma la planta del suelo, son determinantes en las funciones de crecimiento y desarrollo vegetal. En la figura 1.4, se aprecia en forma porcentual los elementos que toma la planta para cumplir con cada uno de sus procesos vitales. 1

Proceso en virtud del cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química. Prácticamente toda la energía que consume la vida de la biosfera terrestre —la zona del planeta en la cual hay vida— procede de la fotosíntesis.

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Figura 1.4. Elementos que toman las plantas.

7%

7%

44% 42%

OXIGENO CARBONO HIDROGENO OTROS NUTRIENTES

2.2. ESENCIABILIDAD DE ELEMENTOS NUTRIENTES La mayoría de las plantas requieren un número determinado de elementos minerales para completar satisfactoriamente su ciclo de vida. Los elementos que son requeridos para el crecimiento y desarrollo de las plantas son denominados esenciales. Para que un elemento sea considerado como esencial, debe cumplir tres criterios: a. Un elemento es esencial si la deficiencia del mismo impide que la planta complete su ciclo vital. b. Para que un elemento sea esencial, no se puede reemplazar por otro con propiedades similares. c. El último criterio que debe cumplirse es que el elemento debe participar directamente en el metabolismo de la planta (ejemplo, componente de un constituyente esencial como una enzima) y su beneficio no debe estar relacionado solamente al hecho de mejorar las características del suelo, mejorando el crecimiento de la microflora o algún efecto parecido. Las tres reglas anteriores pueden resumirse diciendo que: Un elemento es esencial si la planta lo requiere para su desarrollo normal y para que pueda completar su ciclo de vida. Todos los macronutrientes son constituyentes de compuestos orgánicos como las proteínas y son esenciales en grandes cantidades. Los micronutrientes son constituyentes de moléculas enzimáticas y así, son esenciales en pequeñas cantidades. Teniendo en cuenta estas

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consideraciones, resulta difícil generalizar cuáles elementos minerales son esenciales para el crecimiento de las plantas. Las plantas absorben nutrientes esenciales en mezcla con el agua, directamente de la solución del suelo. Sin embargo, las cantidades presentes en ésta pueden no ser suficientes para el crecimiento de un vegetal, por lo que el contenido de nutrientes en solución constantemente puede ser remplazado a partir de compuestos orgánicos e inorgánicos presentes en el suelo y la aplicación de fertilizantes. Así, la absorción de nutrientes por las plantas depende en gran medida de su disponibilidad, la que esta relacionada con los procesos y reacciones que tienen lugar en el suelo. En la tabla 1.2, se presenta la forma de absorción de los elementos esenciales y algunas de las funciones que estos cumplen en la planta. Tabla 1.2. Elementos esenciales, formas de absorción y funciones en las plantas. ELEMENTO C, H, O, N, S

FORMA DE ABSORCION CO2, HCO3¯, H20, O2, NO3¯, NH4+. SO4-. HPO4-, BORATO

ACIDO BO3---,

FUNCION componentes de la materia orgánica, procesos enzimáticos y reacciones redox

P, B, Si

FOSFATOS BORICOSILICATO

Transferencia energía, Formación de alcoholes, Síntesis de lignina

K, Na, Mg, Ca, Mn, Cl

IONES (K+, Na+, Mg++, Ca++, Mn++, Cl-)

Potencial osmótico Actividad enzimática Equilibrio aniones Permeabilidad membrana Potencial eléctrico

Fe, Cu, Zn, Mo

IONES, QUELATOS (Fe++, Cu++, Zn++, MoO4-)

Formación de enzimas transporte electrones

En síntesis se puede agrupar los elementos nutrientes en cuatro categorías:  Constituyentes de estructuras orgánicas,  Activadores de reacciones enzimáticas,  Encargados del almacenamiento y transferencia de energía y,  Transporte de cargas y osmoregulación. Se acepta la existencia de 17 elementos esenciales para las plantas. El C, H y O2 no son considerados como nutrientes minerales, pero son los elementos más abundantes en las plantas. Los 14 restantes se clasifican como macronutrientes y micronutrientes, según la concentración relativa de los elementos en los tejidos (Tabla 1.3). Otros elementos como el Na, Co, Va y Si se catalogan como micronutrientes esenciales en algunas plantas. Los micronutrientes son también denominados elementos menores pero esta denominación no indica que sean menos importantes que los macronutrientes. La deficiencia o exceso de micronutrientes puede reducir el potencial productivo de los cultivos, así como lo pueden hacer los macronutrientes.

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Las plantas tienen una habilidad limitada para la absorción selectiva de elementos nutrientes esenciales necesarios para su crecimiento. Ellas también toman elementos que no son necesarios para su crecimiento; así, se han identificado más de 60 elementos en los vegetales. Tabla 1.3. Concentración de nutrientes en las plantas. ELEMENTO Hidrógeno Oxígeno Carbono Nitrógeno Potasio Fósforo Calcio Magnesio Azufre Cloro Hierro Boro Manganeso Zinc Cobre Molibdeno Nikel

Lección 3.

SIMBOLO H O C N K P Ca Mg S Cl Fe B Mn Zn Cu Mo Ni

CONCENTRACION EN PLANTAS 6% 45% 45% 1.5% 1.0% 0.2% 0.5% 0.2% 0.2% 100 ppm 100 ppm 20 ppm 50 ppm 20 ppm 6 ppm 0.1 ppm 0.01 ppm

CLASIFICACION

Macronutrientes

Micronutrientes

DISPONIBILIDAD Y MOVIMIENTO DE ELEMENTOS NUTRIENTES

3.1. DISPONIBILIDAD DE LOS NUTRIENTES EN EL SUELO. La mayoría de los suelos contienen grandes cantidades de nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas. Sin embargo, muchos de ellos se encuentran en formas estructurales de minerales primarios, secundarios o de la materia orgánica y sólo una pequeña fracción de los minerales en el suelo, se encuentran en formas realmente disponibles para las plantas (tabla 1.4). En el proceso de adquisición y toma de nutrientes por parte de las platas, es necesario diferenciar cuatro fases a saber:

Tabla 1.4. Cantidades de algunos elementos esenciales encontrados en los primeros 15 cm. del suelo. 21

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ELEMENT O Ca Mg K P S N

SUELO EN REGIONES HUMEDAS EN FASE EN FASE EN FASE ESTRUCTURA INTERCAMBIABL SOLUBL L kg.ha-1 E E -1 kg.ha kg.ha-1 8000 2250 60-120 6000 450 10-20 38000 190 10-30 900 0.05-0.15 700 2-10 3500 7-25

SUELO EN REGIONES SECAS EN FASE EN FASE EN FASE ESTRUCTURA INTERCAMBIABL SOLUBL L E E -1 -1 kg.ha kg.ha kg.ha-1 20000 5625 140-280 14000 900 25-40 45000 250 15-40 1600 0.1-0.2 1800 6-30 2500 5-20



Fase estructural. Constituida por los minerales (primarios y secundarios) y la materia orgánica bien sea que se encuentre en forma de residuos orgánicos o altamente estables como lo es el humus. Constituye la fuente de elementos pero su función en nutrición vegetal esta limitada; esto es, los nutrientes se encuentran haciendo parte de complejos, por lo que su disponibilidad esta restringida para las plantas. Para que puedan ser aprovechados para las plantas, es necesario que se presenten diferentes procesos de descomposición (meteorización y mineralización) sobre éstos. Para ilustrar con un ejemplo, la ortoclasa (feldespato de potasio) cuya fórmula estructural KAlSi3O8 permite establecer la presencia de elementos nutrientes para las plantas como el K, pero para que éste se encuentre en forma disponible, es necesaria su meteorización física, química o biológica. 

Fase sólida o Intercambiable. Esta representada por la superficie de los coloides (arcilla y materia orgánica), la cual se halla cargada negativamente, por lo que esta en capacidad de atraer cationes (Ca++, Mg++, K+, Na+, Al+++, Fe+++, etc.). Esta fase constituye la reserva nutritiva del suelo. Grandes cantidades de nutrientes están asociados en forma orgánica o inorgánica en el suelo. Mediante procesos químicos y bioquímicos, los nutrientes se liberan hacia la solución del suelo, donde están realmente disponibles para las plantas. Uno de esos procesos lo constituye el intercambio iónico, donde elementos esenciales como Ca, K, Mg y otros son liberados de la superficie de las arcillas y el humus a la solución del suelo. Después de la fotosíntesis, el intercambio iónico se constituye en la reacción química más importante en la naturaleza. 

Fase soluble. Constituye la solución nutritiva del suelo en donde los iones (cationes y aniones) se encuentran libres y a disposición de ser tomados por las raíces de las plantas. 

Fase Raíz. La interacción de los iones nutritivos en solución con la superficie radical, de donde serán absorbidos y translocados a la parte aérea de la planta para su transformación metabólica y aprovechamiento en los diferentes procesos de crecimiento y desarrollo vegetal. La figura 1.5., ilustra como interactúan las diferentes fases del suelo para proveer elementos esenciales a las plantas. ―Las plantas ni ingieren partículas del suelo ni tampoco materia orgánica fina; ellas únicamente absorben aquellos elementos que se encuentran en solución. Figura 1.5. Disponibilidad de nutrientes para las plantas

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Fase estructural de Minerales primarios y Materia orgánica lentamente disponible

Análogo a las reservas financieras

Fracción solución del suelo: Iones disponibles para ser absorbidos por las plantas

Fracción coloidal. Esqueleto estructural de arcilla y humus lentamente disponible

Análogo a bonos a corto plazo

Banco Estatal

$$

Análogo a dinero en efectivo

Análogo a cheques al portador

BONO

Raíz

1235

Banco Estatal

1234

NO BO $ $$$

Los nutrientes presentes en la fase estructural son liberados muy lentamente hacia la solución del suelo y la mayoría de los nutrientes no están disponibles para las plantas. Los elementos nutrientes presentes en las partículas coloidales (fase intercambiable) se encuentran más fácilmente disponibles para las plantas, debido a su gran superficie específica, lo que le permite mayor contacto con la fase soluble y radical, constituyéndose en la despensa de nutrientes.

La interacción de diferentes propiedades físicas, químicas y biológicas en el suelo, controla la disponibilidad de nutrientes para las plantas (figura 1.6.). Es necesario entender estos procesos y cómo son influenciados por el ambiente durante el crecimiento vegetal, para optimizar dicha disponibilidad y por tanto la productividad de los cultivos. Figura 1.6. Factores que afectan la absorción de nutrientes FACTORES QUE AFECTAN LA ABSORCION DE NUTRIENTES F a s e s ó l i d a Tamaño, ramificación y zona de absorción

pH

Interrelaciones plantaorganismos

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El suministro de nutrientes es un proceso dinámico. Los iones (cationes y aniones) son absorbidos de la solución del suelo y liberadas hacia ella, pequeñas cantidades de iones (H+, OH- y HCO3-) (figura 1.7 a y b). Cuando las plantas absorben nutrientes, su concentración disminuye en la solución del suelo, por lo que se suceden diferentes reacciones químicas y biológicas que permiten restablecer el equilibrio en la solución. Las reacciones que ocurren dependen del catión o anión involucrado. Los iones adsorbidos a la superficie de los coloides, se desorben para restablecer sus concentraciones en solución (c). El intercambio iónico en el suelo, como se mencionó anteriormente, es una reacción química muy importante en el proceso de suministro de nutrientes para las plantas. Los suelos también contienen minerales que pueden ser disueltos suministrándolos a la solución (f). La adición de iones a través de la fertilización u otras entradas, incrementa su concentración en la fase soluble; parte de ellos permanecen en solución y otra parte puede ser adsorbida en la superficie de los minerales (d) o precipitada como minerales no disponibles para las plantas (e). Al degradar la materia orgánica, los microorganismos pueden incorporar en sus tejidos nutrientes presentes en la solución del suelo (g). Al morir, los contenidos celulares se liberan y regresan a la fase soluble (h). Las plantas y los organismos del suelo utilizan O2 y liberan CO2 a través de su actividad metabólica (i, j). Cuando se disminuye la difusión de gases en el suelo, puede afectar de manera significativa la disponibilidad de nutrientes y la vida en el sistema. Las condiciones ambientales y las actividades humanas, influencian la concentración de nutrientes presentes en el suelo y con ello su disponibilidad para las plantas (k, l). Ejemplo de ello es la adición de plaguicidas, herbicidas, fertilizantes, etc. Figura 1.7. Componentes del suelo que influencian la concentración de nutrientes en la solución del mismo.

Toma de nutrientes

j

Aire del suelo

a

Superficie de intercambio c

SOLUCION DEL SUELO

i h

l Materia orgánica del suelo

b

g

k

d e f Minerales sólidos

Lluvia, evaporación, drenaje

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Todos los procesos descritos tienen gran importancia en la disponibilidad de nutrientes para las plantas. Sin embargo, dependiendo del nutriente, unos son más importantes que otros. Ejemplo de ello lo constituyen los procesos microbianos (importantes para el ciclaje y suministro de N y S) y las reacciones de intercambio (elementales para el suministro de K, Ca y Mg).

3.2. MOVIMIENTO DE LOS NUTRIENTES HACIA LA RAIZ Para que la planta pueda acceder a los nutrientes en solución, debe existir un íntimo contacto entre sus raíces y los iones disueltos. Existen tres vías por las cuales las plantas adquieren nutrimentos: Intercepción radical, flujo de masa y difusión. Intercepción radical. Durante la exploración por parte de las raíces, éstas entran en contacto con los coloides del suelo, interceptando durante este proceso de desplazamiento, muchos de los nutrientes que requiere para su metabolismo. Dicho de otra forma, es el intercambio de iones que ocurre a través del contacto físico entre las raíces y las superficies minerales. Así, la capacidad exploratoria de la raíz, la cantidad de pelos absorbentes, la superficie específica que ellos representan y las estrategias que la planta utilice para acceder a nutrimentos (como las micorrizas), pueden incrementar la absorción de iones por intercepción. Los cálculos de intercepción radical se basan en: (a) La cantidad de nutrientes disponibles en el volumen de suelo ocupado por las raíces; (b) Volumen radical, como porcentaje del volumen total del suelo (en promedio 1%) y (c) de la proporción del volumen ocupado por poros (en promedio, 50%). Flujo de masa. Los nutrientes en solución son transportados hacia la raíz como resultado del proceso de transpiración de la planta, la evaporación de agua en la superficie del suelo y la percolación de agua en el perfil del mismo. La cantidad de nutrientes movilizados por esta vía depende, entonces, del flujo de agua o consumo de la misma por parte de las plantas y la concentración de nutrimentos en el agua del suelo. El Ca+2, Mg+2, varios micronutrientes y la mayoría de los nutrientes solubles como NO3-, Cl- y SO4-2 se mueven por flujo de masa. Si el contenido de humedad del suelo es bajo, el movimiento por flujo de masa se frena y con ello su contribución a la nutrición de las plantas. Difusión. Un ión (catión o anión) migra de acuerdo con un gradiente de concentración. Se presenta cuando éste se mueve de una zona de alta a otra de baja concentración. El proceso de absorción de nutrientes por parte de las plantas a partir de la solución del suelo, hace que la concentración de los mismos en la zona de influencia de las raíces sea menor que en el resto del volumen del suelo. Así, se establece un gradiente de concentración que determina que diferentes iones se muevan por difusión hacia la superficie de las raíces. Un alto porcentaje de P y K se mueven por difusión. A manera de ejemplo, la tabla 1.5 permite visualizar la contribución de la intercepción radical, flujo de masa y la difusión en la adquisición de nutrientes por maíz. Tabla 1.5. Adquisición de nutrientes por maíz. 25

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Elemento

Requerimiento para 4.5 tn.ha-1

Intercepción radical

Flujo en masa

difusión

170

1

99

0

5

94

N - NO3P - H2PO4

=

35

+

K

Ca2+ 2+

Mg

S - SO4

=

175

2

20

78

35

29

71

0

40

13

87

0

20

5

95

0

De la tabla, se puede deducir que sólo una pequeña fracción de nutrientes en solución es tomada por intercepción radical, mientras que la mayor contribución se presenta cuando los iones se mueven por flujo de masa y difusión. El 99% del N, el 87% del Mg, el 71% de Ca y el 95% de S se mueven por flujo de masa, mientras que el 94% del P y el 78% del K se mueven por difusión. 

Concentración de nutrientes en la solución del suelo (factor intensidad). Para cubrir sus demandas de nutrientes, las plantas deben tener la capacidad de obtenerlos vía raíz, lo que esta determinado por el tipo de movimiento de la solución del suelo y de la longitud radical, la cual decrece las vías de transporte. La concentración de nutrientes es igualmente de gran importancia para el suministro de nutrientes a las plantas. La concentración de nutrientes en solución varía ampliamente, dependiendo de factores como la humedad del suelo, profundidad efectiva, pH, capacidad de intercambio catiónico, potencial redox, contenido de materia orgánica y actividad microbiana, época y la aplicación de fertilizantes. Igualmente, se constituye en indicador de la movilidad de nutrientes hacia las raíces y en dirección vertical. En la tabla 1.6 se aprecia la composición típica de la solución del suelo. La concentración de nutrientes minerales como el N en ecosistemas naturales es muy baja, comparado con las mismas en suelos cultivados. Igualmente, la concentración de P en la solución del suelo es extremadamente baja, por lo que la contribución del flujo de masa a las raíces es también reducida. A diferencia de otros nutrientes, los fosfatos interactúan con la superficie activa de sesquióxidos y oxihidratos de minerales arcillosos, lo que permite su movilización o inmovilización y por consiguiente su disponibilidad para las plantas. Tabla 1.6. Composición típica de la solución del suelo. Naturaleza

Categoría

Mayores 10-4-10-2 mol. L-1

Cationes

Ca2+ Mg2+ Na+ K+

Aniones

HCO3-

Inorgánica -

Cl NO3

-

Menores 10-6-10-4 mol. L-1 Fe2+ Mn2+ Zn2+ Cu2+ NH4+ Al3+ -

Otros 7.2 . La cantidad de P en solución se encuentra al rededor de 0.05 ppm y varía ampliamente dependiendo del tipo de suelo. Las cantidades requeridas por la mayoría de las plantas varía entre 0.003 y 0.3 ppm y depende de la especie sembrada y del nivel de producción que se desee obtener. A medida que las plantas absorben P de la solución, éste es transportado por difusión y flujo de masa a la superficie radical. En suelos con bajos contenidos del elemento, el flujo de masa provee sólo una pequeña fracción del requerido por las plantas.  Fósforo inorgánico. El P orgánico es mineralizado por los microorganismos a formas inorgánicas. El P adicionado al suelo vía fertilizantes y que no es absorbido por las plantas o inmovilizado por los microorganismos puede ser adsorbido a la superficie mineral (fósforo lábil) o precipitado como compuestos secundarios. En suelos ácidos, el P inorgánico precipita como minerales secundarios de Fe y/o Al o puede ser adsorbido a la superficie de óxidos de Fe, Al o minerales arcillosos. En suelos calcáreos el P precipita como minerales secundarios de Ca y Mg o adsorbido a las superficies de los minerales arcillosos y del CaCO3. 9

Reserva de fósforo de hasta el 22% en algunos granos, tubérculos y rizomas, el cual desaparece del grano durante la germinación asegurando el desarrollo de la nueva planta.

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Entre los compuestos inorgánicos que contienen P se encuentran en la tabla 2.4. Tabla 2.4. Compuestos inorgánicos que contienen calcio. Compuestos con Calcio Flúor apatito. (PO4)2Ca3.F2Ca Carbonato apatito. (PO4)2Ca3. CaCO3 Hidroxi-apatito (PO4)2Ca3. Ca(OH)2 Oxi-apatito (PO4)2Ca3.CaO Fosfato tricálcico (PO4)2Ca3. Fosfato bicálcico PO4HCa.2H2O

Compuestos con hierro y Aluminio Variscita. PO4Al2.H2O Strengita. PO4Fe.2H2O Vivianita.(PO4)2Fe3.8H2O Dufrenita. (PO4)2Fe2.(OH)3 Wavellita (PO4)2Al3(OH)3.5H2O Taranakita. (PO4)8H6Al5K3.18H2O

Fosfato monocálcico (PO4H2)2Ca.H2O Entre los fosfatos de calcio el mas insoluble es el flúor-apatito y por lo tanto el menos aprovechable por las plantas, lo contrario sucre con los fosfatos mono y dicálcico que son fácilmente asimilables. Los fosfatos de hierro y aluminio son extremadamente insolubles y muy estables en suelos ácidos.  Fósforo orgánico. Representa cerca del 50% del P total en el suelo y puede variar entre el 15 – 80%. En cuanto a los compuesto orgánicos que contienen fósforo se pueden clasificar bajo tres formas: Los fosfolípidos. La colina, un derivado de la lecitina se ha aislado en extractos del suelo. Las cantidades de estos compuestos raras veces exceden de 3 ppm. 

Ácidos nucleicos. La presencia de los ácidos nucleicos ha sido deducida indirectamente al encontrarse compuestos que hacen parte de este, entre ellos acido fosfórico, azúcar en forma de pentosas, adenina, uracilo, estos hallazgos sugieren la presencia, pero en realidad no prueban su existencia de estos ácidos en forma intacta. 

Fitina y derivados. Los fosfatos de inositol se han encontrado en cantidades superiores a los ácidos nucleicos y a los fosfolípidos, estos se surgieren que son de origen microbiológico. 

Es importante recalcar que del total del fósforo orgánico se ha identificado el 40 a 50 % como ácidos nucleicos, fosfatos de inositol y fosfolípidos, el restante porcentaje esta sin identificar Dinámica del fósforo en el suelo. La limitante numero uno por la cual las plantas no pueden absorber la cantidad de fósforo presente en el suelo es debido a su insolubilidad. Es importante recordar que para que las plantas absorban el fósforo, debe estar como ortofosfato primario o secundario y que la cantidad de fósforo asimilable presente en el suelos 57

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es muy pequeña dependiendo del equilibrio que se establezca entre las diferentes formas presentes en el suelo, es decir compuestos orgánicos en formación y la descomposición, los compuestos inorgánicos insolubles y los fijados por otra parte. 

Factores que afectan la solubilidad del fósforo. De todos los factores presentes, es el pH del suelo el que condiciona el tipo de reacciones a que este elemento es sometido y porque no decirlo el que define el aprovechamiento de las formas asimilables del fósforo.

Fijación de fosfatos por las arcillas. Quizá el mecanismo que mejor explica la fijación de fosfatos por las arcillas es el reemplazo de grupos OH, por los aniones fosfatos en la superficie de las arcillas, este tipo de reacciones tiende a ser mayor en suelos de carácter ácido. Las reacciones se ilustran a continuación:

OH arcilla

OH

+ PO4H-2

arcilla

PO4H + 2OH-

El poder de fijación depende del tipo de arcilla que predomine en el suelo, siendo la caolinita y la halloisita las que más fijación tienen. Otra de las formas de fijación de fosfatos a las arcillas mediante los cationes adsorbidos, los cuales actúan como puentes entre la arcilla y el anión, los cationes involucrados son Ca++, Mg++, Al+3 y Fe+3.

arcilla

Ca + PO4H-2

arcilla

Ca- PO4H

Las reacciones del fósforo orgánico. Otra forma de fijación de los fosfatos se da por el humus para suelos neutros o poco alcalinos, el carácter ácido del humus debido a la presencia de grupos –COOH mas la adición de calcio de cualquier fuente puede provocar fijación de los aniones fosfato en la forma similar al caso de las arcillas. Hay que hacer mención que también el fósforo mineral presenta transformaciones por acción de los microorganismos del suelo, entre los cuales los proceso comunes son: a. Transformación de los metafosfatos en ortofosfatos. b. Reducción de fosfatos a fosfitos, hipofosfitos y fosfuros. c. La solubilización de los fosfatos insolubles por acción del CO2. Microorganismos que transforman el fósforo. La movilización del fósforo en la naturaleza lo hacen los microorganismos, ya que participan en la disolución y transformación del elemento hasta combinaciones asimilables por las plantas y también en la fijación temporal.

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Cuando se incorporan al suelo residuos de cosecha, materiales orgánicos, enmiendas, estiércol, se agregan gran cantidad de compuestos orgánicos ricos en fósforo. El fosfato orgánico es hidrolizado por la enzima fosfatasa que segregan los microorganismos y libera el fosfato, para que sea asimilado por la planta. Las bacterias Bacillus megaterium, Bacillus mesentericus y Pseudomona putida solubilizan las formas orgánicas del fósforo y las transforman a fosfatos asimilables por las plantas. Los hongos del género Aspergillus, Penicillium y Rhizopus degradan ácidos nucleicos y glicerofósfatos a fosfatos simples. Las levaduras del género Saccharomyces y Rhodotorula cumplen la misma función que los hongos. El actinomiceto Streptomyces destruye las moléculas orgánicas fosfatadas liberando así el fósforo. Las bacterias de los géneros Pseudomonas, Achromobacter, Micrococcus, Aerobacter solubilizan fosfatos inorgánicos en el suelo. Los hongos Aspergillus, Penicillium y Rhizopus, solubilizan fosfatos tricálcicos y rocas fosfóricas. En condiciones aeróbicas la degradación de la materia orgánica libera grandes cantidades de CO2 como producto de la actividad respiratoria de los microorganismos y que al reaccionar con el agua y los fosfatos insolubles los transforma en fosfatos solubles. En condiciones anaerobias (anegamiento, compactación) en la degradación de la materia orgánica se liberan ácidos orgánicos como el ácido málico, ácido tartárico, ácido cítrico, ácido butírico, los cuales solubilizan los fosfatos de hierro y aluminio. Estos ácidos también solubilizan la roca fosfórica. Deficiencia de P. El fósforo es un elemento altamente móvil en la plata, por lo tanto, los síntomas de deficiencia (Figura 2.4) se manifiestan en hojas viejas con cloración roja o púrpura en las hojas más viejas de la plata, las raíces detienen su crecimiento y poseen poca ramificación, la madurez se retarda, bao Macollamiento en cereales como trigo, cebada y arroz. Figura 2.4. Síntomas visuales de deficiencia de P.

Respuesta a la aplicación de P. La mayor respuesta de los cultivos a la fertilización fosfórica se presenta en:

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Suelos ácidos (pH< 5.5) y alta concentración de aluminio intercambiable (saturación > 25%)  Suelos derivados de ceniza volcánica, donde el fósforo es fijado en tazas que oscilan entre el 70 y el 98%. 

Fuentes de P usados para suplir deficiencias. Existen diferentes fuentes orgánicas (Tabla 2.5) e inorgánicas (Tabla 2.6) de P utilizados en la agricultura.

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Tabla 2.5. Fuentes orgánicas de P utilizados en la agricultura. P total P inorgánico Fuente Como % materia seca 0.4 – 1.4 1.5. – 2.5 0.9 – 2.2 0.5 – 1.2 0.7 – 1.2

Estiércol de caballo Estiércol de cerdo Aves de corral Vacunos lecheras Vacunos carne

0.2 - 0.8 0.8 – 2.0 0.3 – 1.2 0.3 – 1.0 0.5 – 0.8

Tabla 2.6. Fuentes inorgánicas de P utilizados en la agricultura. Fuente Roca fosfórica Super fosfato simple Ácido fosfórico Super fosfato triple Fosfato monoamonico Fsfato diamónico Fosfato monopotásico Fosfato dipotásico

Contenido de nutriente (%) N P2O5 K2O S 25 – 40 16 – 22 11 – 12 48 – 53 44 – 53 1 – 1.5 11 – 13 48 – 62 0–2 18 - 21 46 – 53 0–2 51 35 41 54 -

%P Total disponible 14 – 65 97 – 100 100 97 – 100 100 100

Fuente: Adaptado de Mortvedt et al., 1999. Consideraciones generales. En las condiciones de suelos tropicales la eficiencia de uso de fertilizantes a base de fósforo llega al 30 %. El resto se pierde por precipitación en la solución del suelo, por absorción en los coloides minerales, formación de complejos e inmovilización de microorganismos. La fijación o retención de fósforo por el suelo tiene lugar por: a. Retención por los hidróxidos y óxidos de hierro y aluminio. b. Retención por los alumino-silicatos minerales. c. Retención por la materia orgánica. d. Retención por los carbonatos del suelo. e. Precipitación de fosfatos. Los suelos con mayor capacidad de fijación de fósforo son los Andisoles, Oxisoles y Ultisoles. Algunas alternativas para aliviar la fijación de fósforo incluyen: Aplicación de cantidades mayores a las necesidades del cultivo para saturar la capacidad de fijación de los suelos, Uso de fuentes de bajo costo, Mejorar los métodos de aplicación, Selección de cultivos y variedades hábiles en el uso de fósforo, Uso de micorrizas y finalmente, tener en cuenta los Equivalentes de acidez o basicidad residual, índice de salinidad y pH de la solución saturada de fertilizantes que contienen fósforo (Tabla 2.7). Tabla 2.7. Equivalentes de acidez o basicidad residual, índice de salinidad y pH de la solución saturada de fertilizantes que contienen fósforo 61

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Fertilizante

Eq acidez (-) o basicidad (+)

Índice de salinidad

pH solución saturada.

Fosfato mono amónico

-65

29.9

4,0

Fosfato di amónico

-64

34,2

8,0

Súper fosfato triple

0

10,1

1,0

Roca fosfórica

+ 56

6,5

Algunas consideraciones respecto a la Selección de las fuentes fosfóricas. a. Los fertilizantes hidrosolubles como superfosfatos y fosfatos de amonio suelen, en general ser mas eficaces y rápidos en sus efectos agronómico. b. Los fosfatos de amonio pueden superar agronómicamente a los fosfatos de calcio (superfosfatos) debido a la mayor solubilidad del fósforo y a la presencia de amonio. El fosfato de amonio en suelos alcalinos acidifica temporalmente el volumen de suelos e incrementa la absorción de fósforo, este efecto estimulante se debe a ala caída del pH en la rizósfera, a un mejor desarrollo radical y al incremento en la actividad metabólica. c. Los fosfatos de amonio suelen superar a los fosfatos de calcio en el arranque inicial del cultivo y en algunos casos en el rendimiento, siempre que el elemento sea deficiente en los suelos. d. La eficacia de las rocas fosfóricas depende de su reactividad química, del tamaño de la partícula, de las condiciones climáticas y de las propiedades del suelo, pH < 5, fósforo disponible < 5 ppm por Bray II y Ca+2 disponible < 1 Cmol (+) kg-1.

Lección 6. POTASIO (K) Luego del N, el K es elemento nutritivo absorbido por las plantas en mayores cantidades. Aunque los suelos colombianos tienen suficientes cantidades del elemento, solo una pequeña fracción de éste se encentra disponible para las plantas. Su contenido en el suelo varía entre 0.5 a 2.5% siendo los más bajos en suelos arenosos y los más altos en suelos de textura fina (arcillosa). Fue descubierto y nombrado en 1807 por el químico británico Humphry Davy, su esenciabilidad se reconoce hasta 1856 por W. Salm-Horstmaster, diez años mas tarde lo comprobó H. Birner y B. Lucas demostrando que potasio era esencial para la floración. Símbolo: K. Elemento químico del grupo IA de la tabla periódica, grupo de los metales alcalinos, indispensable para la vida. Es un metal blanco, suave de un brillo plateado. Es el séptimo elemento más abundante sobre la tierra. Etimología del nombre y del símbolo: Se deriva de la palabra Kalium, neolatinizada de la palabra arábica utilizada para nombrar un álcali. Número atómico: 19 , Peso atómico: 39,102 , Punto de fusión: 65,65ºC, Punto de ebullición: 774ºC, Densidad: 0,862 g/cm3 a 20ºC , 62

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Estado de oxidación: +1 Estado natural: Comprende el 2,6% de las rocas ígneas de la corteza terrestre. El potasio se encuentra en el suelo en minerales primarios y meteorizados, así como en las formas intercambiables, no-intercambiables y solubles en agua. CICLO DEL POTASIO. El potasio se encuentra en cuatro formas principales: Mineral: 5000 – 25000 ppm No intercambiable: 50 – 750 ppm Intercambiable: 40 – 600 ppm Soluble: 1 – 10 ppm El K mineral comprende del 90 al 98% del total presente en el suelo, mientras que el lentamente disponible (no intercambiable) y el disponible (soluble e intercambiable) representan del 1 al 10% y del 0.1 al 2%, respectivamente. El ciclo del K es muy dinámico (Figura 2.5). Debido a la absorción del elemento por parte de los cultivos y procesos de lavado y/o lixiviación, existe un ligero pero constante suministro de la fracción mineral a las formas intercambiables y solubles o disponibles. Contenidos y formas en las plantas. Se absorbe como K+, y su contenido en la planta varia de una especie a otra y del tipo de tejido analizado. Es el principal catión encontrado en los jugos vegetales, encontrándose como sales orgánicas (oxalatos, tartratos), sales minerales (fosfatos y nitratos). Figura 2.5. Ciclo del K.

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Aunque no hay evidencia que forme parte de la estructura molecular de las células, si se conoce que permanece en estado iónico en todos los órganos y ello justifica su movilidad. Su distribución porcentual corresponde a un 30% en los coloides del citoplasma y un 70% en las vacuolas. Funciones. Presenta una variedad de funciones, ninguna especifica como el caso de fósforo o nitrógeno, no entra en constitución de compuestos esenciales como prótidos, lípidos y glucósidos. Su movilidad y estado en la planta sugiere que ayuda a la neutralización de ácidos orgánicos resultantes del metabolismo asegurando la constante concentración de H+ en los jugos celulares.  Función en el proceso de la fotosíntesis. Su papel en este proceso consiste en que el potasio acumulado en la superficie de los cloroplastos penetra en su interior durante la fotosíntesis, donde neutraliza los ácidos, y así estabiliza el pH. Interviene en la síntesis de ATP, la producción y actividad de enzimas fotosintéticas (RuBP carboxilasa), absorción de CO2 a través de las estomas foliares y el mantenimiento de la electro neutralidad durante la foto-fosforilación en los cloroplastos.  Economía hídrica. Actúa como regulador de la presión osmótica de célula, hace disminuir la transpiración y contribuye a mantener la turgencia celular, ya que se encuentra en las células guardas de los estomas, regulando el cierre y apertura en condiciones adversas para la planta. El mantenimiento de la turgencia celular es esencial para optimizar procesos metabólicos y fotosintéticos.  Actividad enzimática. Muchas enzimas que intervienen en procesos vitales importantes requieren potasio para realizar su actividad catalizadora. El K esta involucrado en la activación de enzimas importantes para la utilización de la energía, la síntesis de almidón, el metabolismo del N y la respiración.  Síntesis de glucósidos. Ayuda a la síntesis de glucósidos a partir de monosacáridos, la enzima sacarosa-sintetasa es activada por potasio. De ahí la necesidad de fertilización con potasio en cultivos que tienen reserva de glucósidos como la remolacha azucarera, las uvas, o cultivos de reserva de almidón como las papas.  Metabolismo del nitrógeno. Se ha observado que algunas enzimas que tienen que ver con la síntesis de proteínas requieren de potasio para realizar su actividad, se admite que la enzima glutamin-sintetasa cataliza la formación de glutamina que requiere potasio para su normal funcionamiento. También las investigaciones demuestran que cuando se fertiliza con elevadas dosis de nitrato de amonio y bajas dosis de potasio, se lleva a cabo una acumulación de amoniaco no transformado en la planta. Con la presencia de potasio se da una transformación de aminoácidos con lo que desaparece la acumulación. Ayuda a la formación de la enzima nitrato-reductasa, mas no forma parte de ella y no participa en sus reacciones, sin embargo la enzima es mucho más rápida en presencia de potasio. 64

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 Calidad de los productos. El potasio es de gran importancia para varias características que determinan la calidad de los cultivos debido a su papel en la síntesis y transporte de fotosintatos a órganos reproductivos y de almacenamiento (granos, frutos, tubérculos, etc.) y la subsiguiente conversión a carbohidratos, proteínas, aceites, y otros productos. Un adecuado suministro de K incrementa el tamaño, color, resistencia y mejora la textura del fruto, importantes en las actividades de almacenamiento. El potasio en el suelo. El contenido de K en la litosfera es del orden del 1.58%, pero existen variaciones según la clase de rocas presentes. En los suelos, el contenido de K está estrechamente relacionado con el tipo de material parental y la pedogénesis Los minerales primarios que contienen potasio son los feldespatos potásicos, ortoclasa y microclima. Estos feldespatos contienen K (7-12%), Na+ (3-7%) y Ca++ (0-2%), respectivamente. Un mineral más rico en potasio es el feldespatoide leucita, que contiene teóricamente 18% de K. Las micas como la moscovita (SIO4)3H2Al3K) y biotita ((SIO4)3Al2(MgFe)2(HK)2), tienen un contenido de potasio que oscila entre 7 - 9% y de 5-7% respectivamente. Un mineral arcilloso importante que contiene potasio es la illita, con un contenido en el rango de 4 - 5%.  K en solución. Las plantas absorben K+ de la solución del suelo. La condenación de éste para un óptimo crecimiento vegetal varía dependiendo del tipo del cultivo y el nivel de rendimiento esperado, variando entre 1 y 10 ppm. Los más altos valores se encuentran en climas áridos y suelos salinos. Bajo condiciones de campo, varía considerablemente debido a la concentración y dilución que se da por la evaporación y precipitación.  K intercambiable. Al igual que otros cationes intercambiables, el K se encuentra alrededor de los coloides cargados negativamente. En condiciones de campo, la solución del suelo es equilibrada por el K intercambiable. La relación entre K intercambiable (factor capacidad) y el K en solución (factor intensidad) se utiliza para cuantificar dicho equilibrio.  K no intercambiable. El potasio almacenado por el suelo. Comprende el K no intercambiable y el mineral. Aunque esta fracción no es inmediatamente disponible, colabora a mantener los niveles de K intercambiable (K lábil). La liberación del K no intercambiable depende de la meteorización de micas y feldespatos. Existe K fijado entre las láminas de minerales arcillosos tipo 2:1 el cual es lentamente suministrado a la solución. Se refiere al potasio que se encuentra atrapado entre las láminas de los minerales arcillosos, de tal forma que no es utilizado por las plantas. Como se observa en este caso no se puede dar un intercambio, y en consecuencia se considera como no cambiable, en este estado queda practicante como reserva que lentamente puede ser aprovechado por las plantas. Este potasio por algunas condiciones puede pasar a sitios de intercambio y ser asimilado por las plantas. Las caolinitas no fijan K, mientras que este proceso es importante en suelos de texturas finas ricos en illita. La velocidad de reposición del potasio. La velocidad a la cual el K se vuelve disponible para las raíces se encuentra afectada por la cantidad de intercambiable, no intercambiable y por la 65

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velocidad de movimiento del K a través del suelo. A medida que la raíz absorbe K, el intercambiable próximo a las raíces disminuirá ó se agotará, al disminuir la concentración de K intercambiable, éste se moverá desde zonas más enriquecidas y distantes de la raíz hasta restablecer nuevamente el equilibrio. La velocidad con que se moviliza o difunde el K, dependerá de los materiales constituyentes del suelo y las condiciones ambientales, siendo más alta en suelos húmedos. Microorganismos que movilizan el potasio. El potasio es retenido por los constituyentes del suelo, pero sólo una parte es soluble y otra gran fracción se fija quedando no intercambiable. Bacterias de los géneros Bacillus, Pseudomonas, y Clostridium y hongos como Aspergillus, Penicillium y Mucor, solubilizan el potasio mediante la liberación de ácidos orgánicos o inorgánicos que reaccionan con los minerales que los que los contienen. Estos microorganismos descomponen minerales de aluminosilicato y liberan parte del potasio contenido en ellos. Deficiencia de K. Por ser un elemento móvil en la planta, sus síntomas visuales de deficiencia (Figura 2.6) se manifiestan generalmente en hojas medias y viejas, con las siguientes características: Secamiento y quemazón de puntas y bordes de las hojas donde la vena central permanece verde y en estados avanzados, quemazón marginal de hojas y muerte de tejidos. Figura 2.6. Síntomas visuales de deficiencia de K.

Fuentes de K.  K orgánico. En residuos orgánicos de origen animal y vegetal. En residuos animales se encuentra entre el 0.2 y el 2% de materia seca., materiales con suficientes cantidades de K disponible para las plantas, dependiendo de la cantidad y la forma de aplicación.  K inorgánico. Se encuentran depósitos de sales solubles de K en la superficie terrestre, en aguas de lagos y mares (tabla 2.8).

Tabla 2.8. Fuentes de K inorgánico de uso común en agricultura.

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Fuente Cloruro de potasio (KCl) Sulfato de potasio (K2SO4) Sulfato de potasio y magnesio (K2SO4.MgSO4) Nitrato de potasio (KNO3) Hidroxido de potasio ( Carbonato de potasio (K2CO3) Ortofosfato de potasio. Polifosfato de potasio. Tiosulfato de potasio (K2S2O3) Fuente: Adaptado de Havlin et al., 2005

N 13 -

P2O5 30-60 40-60 -

K2O % 60-62 50-52 22 44 83 68 30-50 22-48 25

S

Mg

17 22 17

11 -

Consideraciones generales respecto al Potasio. En el caso de potasio las perdidas del elemento se asocian a procesos de fijación y lixiviación. La fijación se asocia a arcillas expandibles que cuando se humedecen amplían sus espacios interlaminares permitiendo la entrada de iones de potasio, estas cuando de secan se comprimen y atrapan cantidades significativas del elemento que depende básicamente del tipo y cantidad de arcilla, reacción del suelo, concentración de potasio en el suelo, y estacionalidad (ciclos de humedecimiento y secado). Las fijaciones en algunos suelos como los vertisoles se han calculado hasta del 50%, las perdidas de potasio por lixiviación pueden ser importantes dependiendo de factores como CIC, Tipo y cantidad de arcilla, Volumen de precipitación o riego, Drenaje del suelo y las Condiciones del cultivo. El cloruro de potasio es el más utilizado, las dificultades agronómicas radican en la presencia de cloro y su condición de salinidad muy alta (tabla 2.9). El cloro afecta a cultivos muy sensibles como papa, tabaco y flores, lo mismo que algunas hortalizas disminuyendo la calidad de las cosechas. El sulfato de potasio resulta en mayor beneficio agronómico al no contener cloro, y poseer un índice de salinidad bajo y portar azufre, estas ventajas han sido comprobadas en cultivos como piña. En suelos de textura pesada con altos contenidos de materia orgánica, drenaje normal y alta CIC, el potasio puede ser aplicado al momento de la siembra. La aplicación fraccionada de potasio incrementa la eficiencia cuando se usa en suelos susceptibles a riesgos de lixiviación como resultado de su textura liviana y baja CIC y rápido drenaje en zonas de alta precipitación. Tabla 2.9. Equivalentes de acidez o basicidad residual, índice de salinidad y pH de la solución saturada de fertilizantes que contienen Potasio. Fertilizante Cloruro de potasio Sulfato de potasio

Eq acidez (-) o basicidad (+o ) 0 0

Índice de salinidad 116,3 46,1

pH solución saturada. 67

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Nitrato de potasio

0

40,2

7,5

Lección 7. CALCIO (Ca) Símbolo: Ca+2, un elemento de los alcalino-terreos del grupo IIA de la tabla periódica, este elemento es el quinto elemento en orden de abundancia en la corteza terrestre. Etimología del nombre y del símbolo: Se deriva del latín Calx, que significa cal (CaO). Número atómico: 20 Peso atómico: 40,08 Punto de fusión: 842- 848ºC Punto de ebullición: 1487ºC Densidad: 1.55 g/cm3 a 20ºC Estado de oxidación: +2 En suelos ácidos y regiones húmedas, el Ca+2 y el Al+3 dominan la capacidad de cambio, mientras que en suelos con pH neutro a calcáreo, el Ca+2 ocupa la mayoría de las posiciones de intercambio. Como cualquier otro catión, se encuentra en equilibrio dinámico en la solución del suelo y provee las necesidades de las plantas. Si sus contenidos en solución decrecen por lixiviación o absorción por parte del vegetal, puede ser desorbido desde sitios de intercambio restableciendo el equilibrio. En el suelo el Ca+2 puede ser lavado por el agua de drenaje, absorbido por los microorganismos, adsorbido en sitios de intercambio o reprecipitado como compuestos secundarios, especialmente en climas áridos. Dinámica en la planta. El calcio se absorbe en forma de Ca+2 desde la solución del suelo, donde el flujo de masa y la intercepción radical se constituyen en los principales mecanismos de transporte de calcio a la superficie de las raíces. Es después del potasio el elemento que mas se acumula en las plantas; este se encuentra en el protoplasma y en las membranas celulares de las plantas jóvenes y en las vacuolas de las plantas adultas. Se almacena especialmente en las hojas donde se deposita irreversiblemente, la fracción principal de este se encuentra en las paredes celulares o en las vacuolas y organelos como sales de ácidos orgánicos, fosfato o fitato. El oxalato de calcio, es un producto insoluble que se deposita en la vacuola y constituye quizás una función antitóxica. Es un elemento esencial para el crecimiento de meristemas y particularmente para el crecimiento y funcionamiento apropiado de los ápices radicales; en la lámina media cumple una función cementante como pectato cálcico. Tiene la función de impedir daños a la membrana celular, evitando el escape de sustancias intracelulares, cumpliendo un papel estructural al mantener la integridad de la membrana. 68

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Su contenido en las plantas varia entre 0.2 y 1%, siendo variabe, por ejemplo en cereales su contenido en el grano es de 0,09% y en la paja es de 0,59 %, en coliflor ese contenido puede ser de hasta 4,12 %; en cítricos las hojas pueden contener 14 % de calcio, ramas y tallos 60 % y 26 % en las raíces. La forma soluble en la planta es sulfato de calcio (SO4Ca), formas insolubles incluyen fosfato de calcio (PO4)2Ca3, y carbonato de calcio (CO3Ca), más las formas orgánicas como oxalatos y pectinatos. Funciones. a. Forma parte de la estructura de la protopectina que se localiza en la lámina media y en la pared primaria de la célula (como agente cementante y al degradarse origina pectatos insolubles). b. Se piensa que el calcio actúa como un regulador de la división y extensión celular, a través de la activación de una proteína denominada (calmodulina). c. Regulador de la absorción de nitrógeno. Importante para el metabolismo del N y la formación de proteínas (incrementa la absorción de NO3d. Actúa sobre la translocación de proteínas y carbohidratos. e. Disminuye la absorción de agua. f. El calcio parece actuar modulando la acción de todas las hormonas vegetales, regulando la germinación, el crecimiento y senescencia. Retarda la senescencia y abscisión de hojas y frutos. g. El ión calcio libre, se reconoce actualmente como un regulador intracelular importante de numerosos procesos bioquímicos y fisiológicos. h. Participa en la activación de varias enzimas, entre ellas: La fosfolipasa, la quinasa de la arginina y la trifosfatasa de la adenosina, entre otras. i. Ayuda a neutralizar ácidos orgánicos producidos durante el metabolismo celular. j. Regula la absorción de ciertos cationes como K+ y Na+ Síntomas de deficiencia: La deficiencia de calcio (Figura 2.7) está generalmente asociada a efectos de acidez del suelo y muchas veces es difícil diferenciar una de la otra. El calcio se absorbe como el catión divalente y es casi inmóvil y es por esto que las deficiencias se observan primeramente en los tejidos jóvenes o regiones meristemáticas de hojas, tallos y raíces. Se produce deformación de tejidos y muerte de puntos de crecimiento incluyendo yemas, flores y cofia. Las deficiencias de calcio parecen tener dos efectos en la planta: causan una atrofia del sistema radical y le dan una apariencia característica a las hojas las que se muestran cloróticas, enrolladas y rizadas. Se presentan raíces pobremente desarrolladas, carentes de fibras y pueden tener apariencia gelatinosa. Los síntomas se observan cerca de los ápices de crecimiento de raíces y tallos. Su deficiencia también inhibe la germinación del polen y el crecimiento del tubo polínico, causa pobre nodulación en leguminosas afectando la fijación de N2. Figura 2.7. Síntomas visuales de deficiencia de Ca. 69

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Exceso de Calcio. El contenido excesivo de calcio puede producir la deficiencia de Mg o K, dependiendo de la concentración de estos dos elementos en la planta. El calcio en el sistema suelo. El calcio libre no se encuentra en forma natural, sino formando compuestos que constituyen el 3,63% de las rocas ígneas y 3,22% de la corteza terrestre. Su contenido en suelos calizos puede ser de hasta 25%, en otros suelos su contenido puede ser del 0,1 a 0,2%. Los compuestos más importantes que contienen calcio son: Carbonatos: Calcita CaCO3, y Dolomita CaCO3.CO3Mg. Fosfatos: Fluorapatito (3(PO4)2.Ca3.F2Ca, Hidroxiapatito (3(PO4)2.Ca3.Ca (OH)2, Oxiapatito. 3(PO4)2.Ca3.CaO y Carbonato apatito. 3(PO4)2.Ca3.CaCO3. Los minerales primarios de calcio más importantes son la anortita (CaAl2Si2O8) que tiene entre 7-14% de Ca y los piroxenos del tipo Ca-Mg con 9 al 16% de Ca. La calcita puede ser la fuente dominante en algunos suelos y la dolomita con 22% de Ca, en otros. La apatita, un compuesto isomorfo de Ca5 (PO4)3F y Ca5(PO4)3Cl. Está presente en pequeñas cantidades en rocas ígneas y en muchos suelos, tiene entre el 38 y 39% de Ca. Otros fosfatos minerales son el hidrofosfato de calcio (CaHPO4) y el ortofosfato de calcio Ca4H(PO4)3, que se encunetran principalmente en suelos calcáreos y en suelos con altos pH, ricos en Ca intercambiable. Así mismo ciertos minerales arcillosos como illita, vermiculita y montmorillonita contienen pequeñas cantidades de calcio. El calcio de estos minerales se meteoriza y en forma soluble puede seguir varios caminos: Lixiviado, Absorbido (por plantas y/o microorganismos), adsorbido o precipitado. En el suelo también hace parte de la materia orgánica. Factores que condicionan la disponibilidad de calcio. Los factores más importantes que condicionan la disponibilidad de Ca+2 para las plantas son: El suministro de Ca (encalado), pH del suelo, la capacidad de intercambio catiónico (CIC), el % de saturación de Ca+2, textura,

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mineralogía de arcillas, el régimen de humedad y las relaciones con otros nutrientes (especialmente potasio, magnesio y sodio). Fuentes de Ca. La principal fuente de calcio (Tabla 2.10) se encuentra en los materiales encalantes como CaCO3, CaMg(CO3)2 y otros que son aplicados para neutralizar la acidez del suelo. Se encuentra en varios fertilizantes como el superfosfato simple (18 – 20% Ca) y triple (12 – 14% Ca), el nitrato de calcio (19% Ca), las rocas fosfóricas (35% Ca), residuos animales y basuras municipales (2 – 5% Ca en peso seco).

Tabla 2.10. Fuentes, fórmula y contenido de calcio. Fuente Materiales encalantes Carbonato de calcio Cal dolomita Cal hidratada Oxido de calcio Fertilizantes Nitrato de calcio Superfosfato simple Superfosfato triple Otros Yeso

Fórmula

%Ca

CaCO3 CaCO3 + MgCO3 Ca(OH)2 CaO

32 22 46 60

Ca(NO3)2 Ca(H2PO4)2+ CaSO4.H2O Ca(H2PO4)2

19 20 14

CaSO4.2H2O

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Lección 8. MAGNESIO (Mg) Símbolo: Mg+2, es uno de los metales alcalino-térreos del grupo IIA de la tabla periódica, metal ligeramente estructural. Es un elemento de color blanco plateado, que no se halla libre en estado natural. El magnesio es el octavo elemento más abundante en la corteza terrestre, siendo esencial en el metabolismo de plantas y animales. Etimología del nombre y del símbolo: Se deriva de la antigua Magnesia, un distrito de Thesalia en Grecia Número atómico: 12 Peso atómico: 24,312 Punto de fusión: 651ºC Punto de ebullición: 1107ºC Densidad: 1,74 a 20ºC Estado de oxidación: +2 Estado natural: El contenido promedio de magnesio en la litosfera es de 2,68%, variando según el origen geológico del suelo. Al igual que el Ca, se presenta predominantemente como Mg+2 intercambiable y en solución.

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Dinámica en la planta. Es absorbido como Mg+2 desde la solución del suelo y al igual que el Ca+2 es suministrado a la planta predominantemente por flujo de masa y difusión. La intercepción radical contribuye con menores cantidades si se compara con su influencia en la absorción de Ca+2. Las plantas extraen cantidades menores de Mg+2 que de K+ o Ca+2, aunque los contenidos de magnesio cambiable y su concentración en la solución del suelo son a menudo más altos que los correspondientes valores del K+. Las concentraciones de en tejidos vegetales son variables, pero más bien altas (0.1 a 0.4%). Más del 70% del magnesio se difunde libremente en la solución celular, aunque puede estar asociado a componentes cargados negativamente, tales como proteínas y nucleótidos a través de enlaces iónicos. Una gran cantidad de magnesio está probablemente enlazada a polifosfatos como el Mg-ATP. Dependiendo de la abundancia relativa de K, el magnesio puede contribuir a neutralizar los fosfoazúcares, azúcares - nucleótidos, ácidos orgánicos y aminoácidos. La propiedad más importante del Mg es su solubilidad y su abundancia sugiere una multiplicidad de funciones principalmente como activador de reacciones enzimáticas: Participa en la transferencia de fosfatos o nucleótidos (fosfatasas, quinasas, ATPasas, sintetasas, nucleótido-transferasas), de grupos carbóxilos (carboxilasas, descarboxilasas) y activador de deshidrogenasas, mutasas y liasas. El magnesio puede activar a la enzima uniéndose fuera del sitio de unión al substrato. Existen evidencias que los flujos de Mg pueden servir para regular la actividad enzimática, como ocurre con el aumento en la fijación de CO2 por los cloroplastos, activada por la luz. El magnesio tiene un papel estructural como componente de la molécula de clorofila, en realidad este contenido representa el 14-19% del Mg en la planta. Es requerido para mantener la integridad de los ribosomas y sin duda contribuye a mantener la estabilidad estructural y la síntesis de ácidos nucleicos y membranas. El bombeo de los tilacoides hacia el estroma en la luz, sirve como activador de la enzima Ribulosa-bifosfato-carboxilasa-oxigenasa (Rubisco). Síntomas de deficiencia: La deficiencia de magnesio (Figura 2.8) ocurre comúnmente en suelos ácidos, arenosos, en áreas de precipitación moderada a alta. Su deficiencia se caracteriza por clorosis principalmente entre las nervaduras de hojas viejas y/o bajeras. Cuando, tanto el Mg+2 como el K+ se encuentren a niveles de deficiencias, es aconsejable mejorar previamente el nivel de Magnesio en el suelo antes de aplicar altas dosis de Potasio (K+) que, como consecuencia de su carencia en el suelo y de las necesidades del cultivo, se requieren para alcanzar un alto nivel productivo.

Figura 2.8. Síntomas visuales de deficiencia de Mg. 72

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En algunas plantas la ausencia de clorofila es seguida por la aparición de otros pigmentos. En muchas brásicas (remolacha azucarera, rábano y lechuga), la clorosis frecuentemente comienza como un moteado verde-amarillento entre las nervaduras, que permanecen verdes en hojas viejas. En plantas como el tabaco y cereales, se ven afectados primero los ápices foliares.

El magnesio en el sistema suelo. La abundancia del magnesio en la corteza terrestre puede ser de 2,3%, en el suelo se encuentra en los minerales, entre ellos la biotina, Si3O10AlK(MgFe)3(OH)2, Serpentina Si2O9Mg3H4, y Olivino SiO4FeMg. En algunos suelos se encuentra como magnesita y dolomita. En regiones áridas puede presentarse como SO4Mg. También se encuentra en minerales arcillosos como clorita, illita, montmorillonita y vermiculita La concentración de Mg+2 en solución varía de 5 a 50 ppm, aunque se ha observado en algunos suelos concentraciones entre 120 y 2400 ppm. Al igual que el Ca+2, puede ser lixiviado, siendo la intensidad de lavado dependiente de el contenido de Mg+2, la intensidad de meteorización y la absorción por las plantas Cuando se descomponen los minerales y la materia orgánica puede estar como sales solubles ya sea cloruros o sulfatos. Las formas mas frecuentes en el suelos incluyen el Mg lentamente asimilable, el asimilable o intercambiable y el rápidamente asimilable. El conjunto de Mg asimilable e intercambiable suele ser el 5% del total, por lo que es importante en la nutrición de la planta. En la disponibilidad de este nutriente algo muy importante es la relación potasio/magnesio y la relación calcio/ magnesio/ potasio. El antagonismo Ca/Mg se presenta cuando la relación es superior a 10 (Lo ideal es que esta relación esté alrededor de 1 y 4), un exceso de Ca+2 cambiable puede interferir en la asimilación de Mg+2 y del K+. En cuanto a la relación K/Mg, lo idóneo es que dicho cociente esté entre 0,2-0,3. En caso de que sea mayor de 0,5, existe riesgo de carencia en Mg, no por falta del elemento en el suelo, sino por un exceso proporcional de K. Por el contrario, si dicha relación está alrededor de 0,1 lo más probable es que exista carencia inducida de K. 73

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Fuentes de Mg. Contrario al Ca, existen pocos fertilizantes que contienen Mg (Tabla 2.11). La dolomita es aplicada comúnmente a suelos ácidos con bajos contenidos de magnesio. K2SO4.MgSO4 y MgSO4 (sal de epson) son los materiales más utilizados en las formulaciones de fertilizantes. Otros materiales que contienen magnesio son el oxido de magnesio (MgO, 55% Mg), nitrato de magnesio Mg(NO3)2, 16% Mg, silicato de magnesio (escorias básicas, 3 – 4% Mg; serpentina, 26% Mg), solución de cloruro de magnesio (MgCl2.10H2O, 8 – 9% Mg) y sustancias orgánicas naturales (4 – 9% Mg). Tabla 2.11. Fuentes de Mg utilizadas en agricultura. Fuente Formula Cal dolomitica Kierserita (sulfato de Mg) Sal de epson (sulfato de Mg) Sulfato de K y Mg (Sul Po Mg) Oxido de Mg

CaCO3 + MgCO3

MgSO4.H2O MgSO4.7H2O K2SO4.MgSO4 MgO

Solubilidad en agua Insoluble Media Soluble Soluble Media

%Mg 6 – 12 18 10 11 50 - 55

Lección 9. AZUFRE (S) El azufre es el elemento mas abundante sobre la corteza terrestre (0.06 a 0.10%). Es requerido por las plantas en cantidades similares a las del P y sus reacciones en el suelo son similares a las del N, las cuales están determinadas por las fracciones orgánica y microbiana. Símbolo: S, es un elemento químico no-metálico, que pertenece a la familia del oxígeno, grupo VIA de la tabla periódica, es uno de los más reactivos e importantes de todos los elementos. Conocido por los antiguos, en el Génesis se conoce este elemento como "piedra inflamable". Se ha estimado que es el noveno elemento más abundante en el universo. Etimología del nombre y del símbolo: Se deriva del latín "Sulfur", que significa piedra inflamable. Número atómico: 16 Peso atómico: 32,064 Punto de fusión: 112,8ºC (rómbico), 119ºC (monoclínico). Punto de ebullición: 444,6ºC Densidad a 20ºC: 2,07 g/cm3 (rómbico), 1,96 g/cm3 (monoclínico). Estado de oxidación: -2, +4, +6. Estado natural. El azufre ocupa el lugar 16 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre, y se encuentra ampliamente distribuido tanto en estado libre como combinado con otros elementos. Así se halla en numerosos sulfuros metálicos, como el sulfuro de plomo o galena, PbS; la esfalerita, ZnS; la calcopirita, (CuFeS2); el cinabrio, HgS; la estibina, Sb2S3, y la pirita 74

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de hierro, FeS2. También se encuentra combinado con otros elementos formando sulfatos como la baritina, BaSO4; la celestina, SrSO4, y el yeso, CaSO4·2H2O. En estado libre se encuentra mezclado con rocas de yeso y pumita en zonas volcánicas. El azufre en estado libre puede formarse por la acción del aire sobre las piritas o también depositarse por aguas sulfurosas calientes, en las cuales el sulfuro de hidrógeno se ha oxidado en contacto con la atmósfera. Ciclo del S. La fuente original del S en el suelo son minerales que contienen sulfuros que, al ser expuestos a la acción de los agentes atmosféricos, el S-2 oxida a SO4-2 que puede ser precipitado como sal soluble o insoluble en climas áridos o semiáridos, utilizado por los microorganismos, reducido por los mismos a S-2 o S0 bajo condiciones anaeróbicas o transportado a través de la lluvia al mar. Los mares contienen aproximadamente 2700 ppm de SO4-2, mientras que en aguas dulces continentales puede variar de 0.5 a 50 ppm, pero puede encontrarse hasta 60000 ppm en lagos salinos y sedimentos. Se encuentra presente en formas orgánicas e inorgánicas donde el 90% del S total en suelos no calcáreos se presenta en formas orgánicas. El SO4-2 tanto adsorbido como en solución, representa la forma disponible para las plantas. El ciclaje de este elemento (figura 2.9) en el sistema suelo – planta – atmósfera al igual que el del N, se encuentra asociado a los contenidos de materia orgánica. El principal reservorio de azufre de la biosfera lo constituye el mar. El sulfato puede ser metabolizado por las plantas superiores y por microorganismos, en lo que se denomina reducción asimiladora de los sulfatos. Bacterias, levaduras, hongos y algas son capaces de utilizar los sulfatos como fuente de azufre, y producir sulfuro de hidrógeno (H2S). Las bacterias reductoras de sulfato realizan esta transformación en un medio anaerobio. Las plantas superiores absorben sulfatos por las raíces, incorporándolos directamente en los compuestos orgánicos o manteniéndolo en forma libre como ión, interviniendo en la regulación osmótica celular. Las plantas también pueden oxidar y reducir los sulfatos para incorporar el azufre a otros compuestos orgánicos (aminoácidos como la cisteína o la metionina). Así mismo, las plantas superiores absorben por las hojas el SO2 atmosférico que proviene de las emisiones, de origen antrópico, de óxidos de azufre procedentes de procesos de combustión y, en menor medida, de procesos naturales a través de la emisión volcánica de diversos gases sulfurados. Por otra parte, la reducción no asimiladora del sulfato es un proceso de transformación de éste a iones sulfuro, cuya finalidad es el suministro de energía a las células; es llevada a cabo por ciertas bacterias anaerobias, por ejemplo del género Desulfovibrio.

Figura 2.9. Ciclo del S.

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Los compuestos orgánicos generados (algunos esenciales para los animales como la metionina) pasan a los animales a través de la cadena alimentaria, ya que no pueden ser sintetizados por ellos mismos. Continuando el ciclo, los procesos de descomposición de animales y plantas por parte de los microorganismos generan sulfuro de hidrógeno. Éste puede ser oxidado por bacterias oxidadoras de sulfuro, catalizando su oxidación a azufre elemental, inorgánico, tanto en medios aerobios como anaerobios. Pero también el sulfuro puede ser transformado por la acción microbiana en dimetilsulfuro, que se difunde a la atmósfera. Por último, la oxidación de azufre elemental también puede ser realizada por bacterias oxidadoras del azufre, sobre todo del género Thiobacillus, originando iones sulfato e hidrógeno, cerrando así el ciclo. La fase sedimentaria del ciclo, correspondiente a la precipitación del azufre, puede producirse bajo condiciones anaerobias y en presencia de hierro, a partir de sulfuro de hidrógeno, produciéndose una acumulación lenta y continua en los sedimentos profundos, originando sulfuros metálicos y carbones. El azufre también puede precipitar bajo condiciones aerobias pasando a formar parte de las denominadas rocas salinas o evaporitas, en forma de sulfato sódico.

Dinámica en la planta. Desde los tiempos de Liebig se sabe que los sulfatos son necesarios para el crecimiento vegetal. El azufre es absorbido por las plantas principalmente en la forma inorgánica como sulfato (SO4-2), luego es reducido e incorporado a compuestos orgánicos. También se absorbe como SO3-2 y de la atmósfera como dióxido de azufre a través de los estomas. Gran parte del azufre en forma de sulfatos se reduce a las formas sulfhidrilo (-SH) o disulfuro (-S-S-) en la planta y pasa a los compuestos orgánicos. 76

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En términos generales la reacción de reducción de sulfatos es la siguiente:

SO4

2

 ATP  8electrones  8H   S  4H 2 O  AMP  ppi

La mayor parte del azufre que se transporta por el xilema esta en forma de sulfato. Otra parte se incorpora tal como es absorbida y se distribuye a través del floema ya sea como sulfatos libre o compuestos azufrados, así contribuye a la regulación osmótica celular. Una ves reducido puede ser nuevamente reoxidado a sulfatos y permanecer en la planta como reserva en tallos, hojas, raíces etc. En el reciclaje del azufre este retorna al suelo en la forma orgánica, donde se mineraliza por acción de microorganismos antes de ser utilizado por las plantas superiores. El azufre se encuentra bajo las formas orgánicas de los aminoácidos, cisteína, cistina y metionina que pueden representar hasta el 7,2% de las proteínas, así como en compuestos de azufre activados análogos al ATP o (APS) y 3'-fosfoadenosin 5'-fosfosulfato (PAPS). Forma parte de tiamina y la biotina que actúan como coenzimas, Ácidos alfaacetoacidos y ácido aspártico. El azufre participa como un ligando en un gran número de enzimas y metaloproteinas, de forma resaltante en ferro-sulfo-proteínas y en cupro-proteínas. Como grupo sulfhidrilo (-SH) participa directamente en reacciones de oxido-reducción, y es constituyente del ácido lipoico y de la coenzima A. Los grupos sulfhídrilos pueden ser sitios reactivos de enzimas o coenzimas, ejemplo: 3-fosfogliceraldehido deshidrogenasa y coenzima A. Muchas enzimas son inhibidas de forma no competitiva por reactivos que se unen a los grupos sulfhidrilos, ejemplo: Pb, Hg, As, Ag. Además, el azufre se encuentra en una variedad de esteres de sulfato, tales como el sulfato de colina, glucósidos del aceite de mostaza y sulfatos de polisacáridos. En términos generales participa en la biosíntesis de lípidos, clorofila, carotenos y ácidos orgánicos. Cómo se integra el azufre en los compuestos orgánicos. Primero debe ser absorbido en forma de sulfato, luego este es reducido a sulfuros y así se incorpora a los aminoácidos.  Primera fase. Fijación del sulfato: El sulfato reacciona con ATP para formar adenosin-5-fosfosulfato o APS y ppi, reacción catalizada por la enzima ATPsulfurilasa, luego el APS es activado por la enzima APSquinasa y Mg+2, formándose el sulfato 3fosfoadenosin-5-fosfosulfato o PAPS.  Segunda fase. Reducción del SO4-2 a S-2: El azufre del APS se reduce en los cloroplastos con ayuda de la ferredoxina reducida, y en los plastidios, quien dona los electrones es el NADPH. La reacción de los cloroplastos implica, primero que el sulfato del APS se transfiere al átomo de azufre de una molécula aceptora sin identificar por medio de la enzima APSsulfotranferasa, el aceptor mas la molécula de sulfato queda como X-S-SO3, es aquí que se produce la reducción del azufre del grupo SO3 77

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 Tercera fase. Incorporación del S2- a los aminoácidos: El sulfuro libre que resulta de la reducción del APS no se acumula, ya que se convierte rápidamente en compuestos orgánicos azufrados, comúnmente cisteína y metionina. El aminoácido aceptor de S-2 es la o-acetilserina, del cual se origina la cisteína, en una reacción catalizada por la cisteína sintetasa. Luego se da una transulfuración entre la homoserina y la cisteína que conduce a la formación de homocisteina y se regenera la serina. La metilación de la homocisteina origina la metionina y por condensación de la cisteína se forma la cistina. Una vez que se forma o sintetiza la cistina, las plantas pueden a partir de ella sintetizar el resto de compuestos azufrados que necesita, entre ellos biotina, coenzima A, acido lipoico, glucósidos y otros. El 90% del azufre vegetal se encuentra en la cisteína o en la metionina de las proteínas, una pequeña parte de la cisteína se incorpora a la coenzima A . Trazas de metionina forman S-adenosil-metionina, estos compuestos son de importancia dado que el grupo metilo puede transferirse para ayudar a formar las ligninas y las pectinas de las paredes celulares. También ayuda a formar el etileno una hormona vegetal. Importancia del proceso. Para la nutrición del hombre y animales no rumiantes, teniendo en consideración que el valor biológico de una proteína esta dado por el contenido de aminoácidos que contienen azufre. Los no rumiantes utilizan metionina como aminoácido esencial en la dieta. Síntomas de deficiencia: Las deficiencias de azufre en países industriales son muy raras; ya que el dióxido de azufre de la atmósfera, liberado al quemar carbón, madera, gasolina y otros combustibles fósiles, es absorbido por las hojas a través de las estomas. Se convierte en bisulfito cuando reacciona con agua en las células y en esta forma inhibe la fotosíntesis, destruyendo los cloroplastos. La deficiencia de azufre (Figura 2.10) se caracteriza porque la lámina foliar se torna uniformemente amarilla o clorótica; presentándose la deficiencia primeramente en hojas jóvenes, ya que este elemento no se redistribuye fácilmente de las hojas viejas hacia las maduras, por ser inmóvil. Debido a que los suelos tienen suficientes cantidades de sulfatos, las deficiencias de S en la naturaleza son raras, pero cuando se presentan, provocan la acumulación de almidón, sacarosa y nitrógeno soluble. En ocasiones los síntomas pueden confundirse con deficiencia de N, pero como el S es difícilmente translocado de las hojas más viejas a las jóvenes, los síntomas en estas últimas puede ser una forma visual de identificar la deficiencia. El azufre en el sistema suelo. El azufre en la forma de sulfuros, sulfatos y azufre elemental constituye aproximadamente 0,06% de la corteza terrestre. El azufre del suelo procede de los sulfuros metálicos de las rocas ígneas que en condiciones aeróbicas se oxidan rápidamente a sulfatos, y en condiciones anaeróbicas se reduce a sulfuros, ambas son las dos formas comunes de azufre en el suelo. Figura 2.10. Síntomas visuales de deficiencia de S. 78

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Minerales que contienen azufre: Pirita (S2Fe), calcopirita (S2CuFe), blenda (SZn), galena (SPb) y el sulfato de calcio entre otros. La dinámica del azufre.  Mineralización del azufre orgánico. (Sulfhidracion) En zonas húmedas el azufre es de naturaleza orgánica, entre los que se citan proteínas sulfuradas, aminoácidos, vitaminas, glucósidos etc. Los procesos son poco conocidos, pero se sabe que el producto final es el SH2, aunque otros pueden aparecer. Participan. Bacterias aeróbicas y anaeróbicas heterótrofas capaces de descomponer las proteínas sulfuradas. Bacterias como Proteus vulgares, bacillus subtilis y clostridium spirogenes mineralizan azufre en condiciones anaeróbicas a partir de cistina o cisteína y producen SH2. La mineralización aeróbica de la cistina produce varios compuestos azufrados, entre ellos sulfatos, azufre elemental, tiosulfatos y sulfitos. De la metionina se originan metilmercaptanos y dimetilsulfuro.  Oxidación del azufre mineral. El SH2 mineralizado por los microorganismos del suelo es transformado por bacterias a sulfato asimilable por la planta. El proceso de oxidación puede ser diferente, si es a partir de la forma reducida SH2 o parcialmente oxidada S. El proceso de oxidación de SH2 a azufre elemental no es biológico si no mas bien químico, por acción del oxigeno atmosférico sin embargo existe la participación de bacterias. Las reacciones químicas son las siguientes: 

ias 2SH2  1 O2 Thiobacter    S 2  3H 2O  E 2

2

us S 2  3O2  2H 2O Thiobacill   2SO4  E

Algunos factores condicionan la oxidación por efecto de los microorganismos son la temperatura, humedad, aireación y el pH.  Reducción del azufre mineral. 79

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La reducción del azufre oxidado se da en condiciones anaeróbicas, en suelos encharcados; esta reducción es de sulfatos y lo realiza un grupo de bacterias autótrofas conocidas como sulfato-reductoras. Las reacciones generales son: 2

uctoras SO4  4H sulfatored   S 2  4H 2O  E

Cuando se agrega sulfatos a suelos inundados se produce sulfuro de hidrogeno, que escapa a la atmósfera.

Fuentes de S.  S atmosférico. Como resultado de la acción de los microorganismos, el SO2 liberado al aire, es oxidado a SO4-2 y así es depositado en los suelos por medio de la precipitación.  S en agua de riego. La mayor parte del agua para riego es rica en SO4-2.  S Orgánico. La mayoría de los residuos animales y basuras municipales, contienen suficientes cantidades de S disponibles para las plantas.  S inorgánico. Los materiales ricos en SO4-2 que son aplicados en la superficie del suelo y que luego se mueven en el perfil con el agua, son inmediatamente absorbidos por las plantas o inmovilizados por los microorganismos que degradan residuos orgánicos con altas relaciones C:S o N:S  S elemental (S0). Al aplicarse al suelo es rápidamente oxidado a SO4-2 por los microorganismos. Su eficiencia depende del tamaño de partícula adicionada, de la cantidad, método y de la época de aplicación. Fertilizantes utilizados como fuente de S. Existen muchos fertilizantes que contienen S (tabla 2.12). Algunos de ellos son aplicados con la función específica de suministrar el elemento; pero la mayoría se aplican a fin de suministrar otros nutrientes, por lo que el S se aplica en forma incidental.

Tabla 2.12. Algunos Fertilizantes que contienen S. Fuente Solución amoniaco – azufre Nitrosulfato de amonio Fosfato de amonio Fosfato diamónico Fosfo-sulfato de amonio Polisulfuro de amonio Sulfato de amonio Sulfato de calcio Sulfato de magnesio

S 10 5 3 2 15.4 45 24 19 13

N 74 30 11 18 16 20 21

P2O5 %

K2O

48 46 20

80

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Sulfato de Mg – K Sulfato de K Azufre

22 18 100

22 50

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Con la ayuda del tutor, visitar una plantación de interés regional y el ella, determinar las posibles deficiencias de elementos en las plantas. Según el tipo de suelo existente, cuáles serían las recomendaciones que se harían al productor?

AUTOEVALUACION Preguntas abiertas. 1ª. Mediante un cuadro sinóptico, enumere las formas disponibles de los macronutrientes. 2ª. El paso de nitrógeno en forma orgánica a amonio se conoce como: ___________________ y es llevado a cabo por organismos del suelo conocidos como __________________________. 3ª. ¿Que entiende por lixiviación, inmovilización, volatilización, adsorción y absorción? 4ª. En un cuadro sinóptico relacione en forma general las funciones y deficiencias de los macroelementos para las plantas. 5ª. ¿Cuál es la clave de la fijación biológica del N? 6ª. Enumere y explique las rutas que puede seguir el N fijado biológicamente. 7ª. ¿Que entiende por equivalente de acidez? 8ª. De acuerdo a la tabla 2.3., ¿cuál de los materiales fertilizantes enumerados puede generar mayor acidez en el suelo y cuál sería la recomendación de uso? 9ª. Enumere las formas de P en el suelo 10ª. ¿Cómo es retenido el P en el suelo? Selección múltiple. 11ª. Causa de baja disponibilidad de P para las plantas en suelos ácidos? a. Bajos niveles de N b. Fijación por Aluminio e hierro c. Bajos niveles de calcio d. Exceso de K 12ª. Los síntomas de deficiencia de los elementos móviles en las plantas se manifiestan en: a. Meristemas b. Hojas viejas de la planta c. Tallos d. Frutos 13ª. El exceso de K en el suelo puede causar: a. Exceso de producción de azúcares 81

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b. Deficiencia inducida de Ca o Mg o de ambos c. Mejoramiento de la disponibilidad de Ca, Mg o de ambos d. Mayor acción enzimática 14ª. El potasio intercambiable representa o también se le conoce como: a. Factor intensidad b. Inmediatamente absorbido por las platas c. Factor capacidad d. Todas las anteriores 15ª. No es una función atribuible al Ca a. Forma parte de la estructura de la protopectina b. Genera el color verde a las plantas c. regulador de la división y extensión celular d. Regulador de la absorción de nitrógeno

BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA

CASTRO, H. 1998. Fundamentos para el conocimiento y manejo de suelos agrícolas. Instituto Universitario Juan de Castellanos, Tunja. 360p. HAVLIN, J., TISDALE, S., BEATON, J. y NELSON, W. 2005. Soil Fertility and Fertilizers : An introduction to nutrient management. Seventh edition, Prentice Hall, New Jersey. p. 97-243. INSTITUTO COLOMBIANO AGROPECUARIO. 1992. Fertilización en diversos cultivos: V aproximación. Bogotá. p. 5-8. INSTITUTO DE A POTASA Y EL FOSFORO. 1993. Diagnostico del estado nutricional de los cultivos. Quito, Ecuador. p. 12-27. MONOMEROS COLOMBO-VENEZOLANOS. 1984. Fertilización de cultivos de clima frío. Bogotá. 112p. MONOMEROS COLOMBO-VENEZOLANOS. 1995. Fertilización de cultivos de clima medio. Bogotá. p. 29-31.

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INTRODUCCION Aunque sus cantidades requeridas por las plantas son muy pequeñas, los micronutrientes tienen igual importancia en la nutrición vegetal que los macronutrientes. Las plantas que se desarrollan en medios con deficientes cantidades de microelementos experimentan reducción en la productividad, igual a lo que sucede cuando se presenta la falta o deficiencia de los macroelementos. Los microelementos se encuentran en el suelo como constituyentes de minerales primarios y secundarios, adsorbidos a superficies minerales y orgánicas, incorporados en la materia orgánica y los microorganismos o en solución. El entendimiento de las formas de absorción, las dinámicas y sus relaciones son de gran interés para optimizar la productividad.

LOGROS Con el estudio de esta unidad, usted: Comprende las funciones generales de los micronutrientes en las plantas Establece los síntomas visuales de su deficiencia. Conoce las fuentes o abonos utilizados para suplir dichas deficiencias.

GLOSARIO Acción catalítica. Contribución de algunos elementos nutrientes a procesos de transformaciones químicas vitales en los vegetales. Clorosis. Pérdida normal del color verde de las hojas debido a deficiencias nutricionales. Elementos menores. Se las conoce también con el nombre de Microelementos u Oligoelementos . Son el Boro, Cloro, Hierro, Cobre, Cinc, Manganeso y Molibdeno. Son necesarios para activar ciertas enzimas. Para la mayoría de los cultivos se requieren solo de pocos gramos a algunos kilos por hectárea de estos nutrientes menores y más de esto puede ser realmente perjudicial, especialmente de boro y molibdeno. Enzima. Sustancia proteica que actúa como catalizadora de procesos o reacciones bioquímicas en las plantas. Lixiviación. Remoción o pérdida de nutrientes por el agua de percolación. Miliequivalente. Unidad empleada en los resultados de análisis de suelos que representa la milésima parte del peso equivalente de un elemento en el suelo expresado en gramos. ppm. Unidades de peso de determinado elemento o sustancia, por un millón de unidades de peso de suelo. En el caso de líquidos, una unidad de peso del soluto en un millón de partes en peso de la solución. Quelatos. Son compuestos orgánicos en forma de anillo, en los cuales los metales polivalentes como hierro, cobre, manganeso y cinc, se mantienen entre dos o más átomos en forma soluble, es decir, asimilable para las plantas. Solución del suelo. Componente hídrica del suelo, en la cual se encuentra disueltos los elementos nutritivos y a disposición de los cultivos. Turgencia. Ganancia de agua a nivel celular 84

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Translocación. Transporte de nutrientes dentro del vegetal

ACTIVIDADES INTRODUCTORIAS Antes de abordar la unidad, intente responder los siguientes interrogantes: ¿Cuál es la fuente u origen de los micronutrientes? ¿Cual o cuáles son las formas existentes en el suelo y cuáles de ellas son las disponibles para las plantas? Una vez dentro del vegetal, ¿cuáles funciones cumplen? ¿Cuáles son los síntomas de su deficiencia? ¿Qué diferencia existe entre un elemento esencial y un elemento benéfico ¿Cuáles microelementos son esenciales y cuáles son benéficos?

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE LECCION 10. BORO (B) El B se encuentra en rocas y minerales, adsorbido a la superficie de minerales arcillosos y de oxidos de Fe y Al, combinado con la materia orgánica y en solución (Figura 3.1). Símbolo B, es un elemento semimetálico, frágil y duro. Número atómico: 5. Se encuentra en el grupo 13 (o IIIA) del sistema periódico. El elemento puro fue preparado por primera vez en 1808 por los químicos franceses Joseph Gay-Lussac y Louis Jacques Thénard, e independientemente por el químico británico Humphry Davy. Masa atómica: 10,81; Punto de fusión: 2.180 °C, Punto de ebullición: 3.650 °C, Densidad : 2,35 g/cm3. Figura 3.1. El ciclo del B en el suelo.

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Contenido didáctico del curso Viveros Cultivo Residuos de plantas y animales

Disolución

Minerales primarios y secundarios

Absorción

Inmovilización

Precipitación

Materia orgánica del suelo

B en solución H3BO3 Adsorción

H4BO4 adsorbido o lábil

Mineralización

Desorción

Lixiviación

Adaptado de Havlin et al., 2005. El B en la planta. El boro se absorbe como ácido bórico (H3BO3). Su absorción activa a través de la membrana, requiere de la co-absorción de H+. Una vez dentro de las células radicales, es transportado vía xilema a las hojas donde se ubica principalmente en la pared celular. La translocación de las hojas a otras partes de la planta vía floema, es restringida por lo que es común su acumulación en hojas viejas, lo que puede explicar la presencia de síntomas de toxicidad por el elemento en las mismas. Así, los síntomas de deficiencia aparecen en los meristemos apicales de otras partes de la plata. FUNCIONES. El B es importante en la síntesis de uracilo necesario para la formación de RNA (esencial en la formación de nuevos tejidos) y en actividades celulares como división, diferenciación, maduración, respiración y crecimiento, facilita el transporte de los azucares a través de la pared celular y regula la formación de la pared celular, favoreciendo su lignificación. Ha sido asociado con la germinación y crecimiento del polen y el mejoramiento de la estabilidad del tubo polínico. SINTOMAS DE DEFICIENCIAS. La deficiencia en boro se manifiesta en hojas y tejidos jóvenes que se atrofian (Figura 3.2) y se deforman. Los puntos de crecimiento presentan un crecimiento anormal produciéndose la muerte de los mismos; por otro lado, se acumulan auxinas en estos puntos y los tejidos se tornan quebradizos. En los frutales se agrieta la corteza, aparece gomosis y se mal forman los frutos. EL B EN EL SUELO 86

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B Mineral. El B es uno de los dos micronutrientes no metálicos. Se presenta en bajas concentraciones en la corteza terrestre y en la mayoría de las rocas ígneas ( 9, el H2BO3- es hidrolizado a H4BO4-. El suelo es transportado de la solución del suelo hacia los puntos de absorción por las plantas por flujo de masa y difusión. 1 ppm de B en solución se considera adecuada para la mayoría de las monocotiledóneas. Figura 3.2. Síntomas de deficiencia de B

a

El crecimiento de tejidos jóvenes (a) se restringe dando efecto del rosetón, En el tejido más viejo deja tintes anaranjados que aumentan en tamaño, produciendo muerte del tejdo.

b

c

El bronceado de la cabeza del coliflor (b y c) y lesiones en médula. (no específico para el boro; puede ser debido a otras causas en el campo).

B adsorbido. Los sitios principales de adsorción de B se encuentran en las uniones Si – O en ls bordes de minerales arcillosos y superficies de oxidos e hidróxidos de Fe y Al. Los incrementos de pH, contenidos de arcilla, materia orgánica y compuestos ricos en Fe y Al, favorecen la adsorción de B. B complejado a compuestos orgánicos. La materia orgánica constituye un gran potencial de suministro de B para las plantas, de ahí que una de las estrategias efectivas para mejorar la disponibilidad del elemento, es el incremento de los tenores de materia orgánica. FACTORES QUE AFECTAN LA DISPONIBILIDAD DE B. pH del suelo. La disponibilidad de B decrece con el incremento del pH. El encalado produce deficiencia temporal de B. Contenido de Materia orgánica. El incremento de la materia orgánica, favorece la disponibilidad de B principalmente en superficie. 87

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Textura. Suelos con texturas gruesas (arenosas) presentan comúnmente deficiencias de B, pero responden adecuadamente cuando se aplica el elemento vía fertilización. En suelos arenosos con bajos contenidos de materia orgánica cerca del 85% del B puede perderse por lixiviación. En suelos de texturas finas, se presenta mayor retención del elemento, debido a a presencia de mayor superficie de adsorción. Interacción con otros elementos. En presencia de altas concentraciones de Ca, las plantas pueden tolerar altos niveles de B disponible. La deficiencia de B en cultivos sensibles, puede agravarse por la fertilización con K. Humedad del suelo. Bajos contenidos de humedad en el suelo reduce la liberación de B de la materia orgánica y el transporte (flujo de masa o difusión) hacia los sitios de absorción en las raíces. Factores inherentes al vegetal. Debido a la estrechez existente entre deficiencia y toxicidad, la sensibilidad de los cultivos al exceso de B (tabla 3.1) es de vital relevancia. Así, la genética determina las diferencias en la absorción de B. Tabla 3.1. Sensibilidad de los cultivos a la deficiencia de B Sensibilidad Moderada Baja Manzano, Brócoli, Repollo, Esparrago, cebada, Fríjol, pepino Zanahoria, Clavel, Uva, Algodón, cohombro, maíz, pastos, Avena, Lechuga, Espinaca, Tomate, Cebolla de bulbo, Arveja, papa, Fresa, Limónero, Olivo, Arroz, sorgo, soya, trigo, gladiolo, palma Tabaco La presencia de un cultivo en más de una categoría obedece a la variabilidad genética Alta Alfalfa, Apio, Coliflor, Canola, Confieras, Nabo, Remolacha azucarera, Manzano, Brócoli, Maní, Naranjo,

Fuente: Adaptado de Robertson et al., 1976 & Benton, J., 2000

Fuentes de B. B orgánico. El B contenido en residuos animales varía entre 0.001 y 0.005%. De esta forma, la mayoría de los abonos en cantidades y formas adecuadas, pueden proveer suficiente B disponible para las plantas. El incremento de la materia orgánica incrementa la quelatación del elemento mejorando su disponibilidad. B inorgánico. Existen varias fuentes de B utilizadas en la agricultura (tabla 3.2.), donde el tetraborato de sodio es la más comúnmente utilizada (15% B). Tabla 3.2. Fertilizantes utilizados como fuente de B Fuente Borax Acido bórico Colemanita Pentaborato de sodio Tetraborato de sodio Solubor

Fórmula Na2B4O7.10H2O H3BO3 Ca2B6O11.5H2O Na2B10O16.10H2O Na2B4O7.5H2O Na2B4O7.5H2O + Na2B10O16.10H2O

%B 11 17 10-16 18 14-15 20-21

Fuente: Adaptado de Havlin et al., 2005 y Benton J., 2000 88

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Lección 11. CLORO (Cl) Símbolo Cl, es un elemento gaseoso amarillo verdoso. Pertenece al grupo 17 (o VIIA) del sistema periódico, y es uno de los halógenos. Número atómico: 17. El cloro elemental fue aislado por vez primera en 1774 por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele, quien creía que el gas era un compuesto; no fue hasta 1810 cuando el químico británico Humphry Davy demostró que el cloro era un elemento y le dio su nombre actual. A temperatura ordinaria, es un gas amarillo verdoso que puede licuarse fácilmente bajo una presión de 6,8 atmósferas a 20 ºC. El gas tiene un olor irritante, y muy concentrado es peligroso; fue la primera sustancia utilizada como gas venenoso en la I Guerra Mundial. El cloro libre no existe en la naturaleza, pero sus compuestos son minerales comunes, y ocupa el lugar 20 en abundancia en la corteza terrestre. Punto de fusión: -101 ºC, Punto de ebullición: -34,05 ºC a una atmósfera de presión, Densidad relativa: 1,41 a -35 ºC; Masa atómica: 35,453. Casi todo el Cl- existente en el suelo se encuentra en solución (Figura 3.3). Las fracciones minerales, adsorbidas y orgánicas, presentan pequeñas cantidades del elemento debido entre otros factores a su alta solubilidad y movilidad. La lixiviación de Cl- se presenta cuando la precipitación o irrigación excede la evapotranspiración. El viento y el agua marina introduce Cl- en la atmósfera y así alcanza a diferentes lugares, donde por precipitación llega al suelo. Cuando la precipitación y/o irrigación son inferiores a la evapotranspiración, el Cl- precipita en forma, acumulándose en la superficie del suelo, donde puede ocasionar daños a los cultivos. Formas de absorción. Se presenta en el suelo como anión cloruro (Cl-) el cual se mueve con facilidad por flujo de masa, compitiendo con otros aniones como nitratos (NO3-) y sulfatos (SO42-) por sitios de absorción. El Cl- en la planta. Es absorbido a través de hojas y raíces. El transporte activo a través de la membrana, se lleva a cabo por transportadores como NO3-, SO4-2 o H2PO4-. Es un elemento muy móvil en la planta, por lo que altas concentraciones (0.5 – 2%) en los tejidos llegan a ser tóxicas, reduciendo el potencial productivo y la calidad de las especies vegetales. Funciones. Primordialmente, esta involucrado en el incremento de la presión osmótica de la célula, afecta la regulación estomática e incrementa la hidratación de los tejidos, esta involucrado en la 89

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evolución del O2 en el fotosistema II del proceso fotosintético (específicamente en la descomposición química del agua en presencia de la luz solar, y en la activación de varios sistemas enzimáticos), esta relacionado con la tolerancia y supresión de hongos que producen enfermedades foliares y radicales, esencial para el mantener el balance eléctrico en el tonoplasto y en condiciones salinas es especialmente crítico en el balance de altas concentraciones de Na+. Síntomas de deficiencia y toxicidad. La clorosis de hojas jóvenes y marchites de la planta, son síntomas característicos de deficiencia de Cl-, necrosis de hojas y reducción en el crecimiento de raíces. El coco y la palma de aceite son particularmente sensitivos a este nutriente.

Figura 3.3. Ciclo del cloro en el suelo

ClCultivo Residuos de plantas y animales

ClDisolución

Minerales primarios y secundarios

Absorción

Inmovilización

Precipitación

Cl- en solución Adsorción

Materia orgánica del suelo Mineralización

-

Cl adsorbido o lábil

Desorción

Lixiviación

Adaptado de Havlin et al., 2005. El exceso de este nutriente (figura 3.4) se encuentra asociado a suelos afectado por sales (principalmente cloruro de sodio), influenciando notablemente las características osmóticas de las raíces ya que restringe la absorción de agua y otros nutrientes. Se manifiesta con amarillamiento de hojas, primordios y márgenes foliares quemados y caída prematura de hojas. Figura 3.4. Síntomas característicos de exceso de Cl- en aguacate (Persea americana) 90

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EL Cl- EN EL SUELO. Cl- Mineral. La concentración de Cl- en la corteza terrestre varía entre 0.02 y 0.05%, presentándose principalmente en rocas ígneas y metamórficas. En el suelo se encuentra como sales solubles (Na Cl, CaCl2 y MgCl2). Cl- en solución. El Cl- es muy soluble y su movilidad en el suelo es elevada. Cuando el drenaje esta impedido o se presenta aguas freáticas cercanas a la superficie, el Cl - puede moverse por capilaridad hasta la zona de raíces y depositarse en o cerca de la superficie del suelo. Los problemas de exceso del elemento se presentan en áreas irrigadas donde:  Existe alta concentración de Cl- en el agua de riego,  No hay suficiente agua para lavar el Cl- acumulado,  Pobres condiciones físicas y de drenaje y  Aguas freáticas elevadas y movimiento capilar de Cl- en la zona radical. FUENTES DE ClCl- Orgánico. Debido a su alta solubilidad y movilidad, la mayoría de los residuos animales y vegetales presentan bajos contenidos de Cl-. Cl- Inorgánico. Cuando es necesaria su aplicación, se pueden utilizar las fuentes enunciadas en la tabla 3.3. Tabla 3.3. Fuentes fertilizantes que aportan Cl-. Fuente Cloruro de amonio Cloruro de calcio Cloruro de magnesio Cloruro de potasio Cloruro de sodio

Fórmula NH4Cl CaCl2 MgCl2 KCl NaCl

% Cl66 65 74 47 60

Lección 12. COBRE (Cu) Símbolo Cu, es uno de los metales de mayor uso, de apariencia metálica y color pardo rojizo. El cobre es uno de los elementos de transición de la tabla periódica. Número atómico: 29. Punto de fusión: 1.083 °C Punto de ebullición: 2.567 °C 91

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Densidad: Masa atómica:

8,9 g/cm3. 63,546.

Ciclo del Cu. El Cu disponible para las plantas esta determinado por el pH de la solución y el Cu adsorbido sobre la superficie de los coloides del suelo (arcilla y materia orgánica) (figura 3.5). La disolución de minerales primarios y secundarios enriquecen la solución del suelo del elemento que puede ser adsorbido en los sitios de intercambio, incorporado a las células microbianas o complejado por compuestos orgánicos en solución, que contribuye con la difusión de Cu+2 hacia las raíces de las plantas. Figura 3.5. Ciclo del Cu en el suelo

Cultivo Residuos de plantas y animales

Disolución

Minerales primarios y secundarios

Absorción

Inmovilización

Precipitación +2

Materia orgánica del suelo

Cu en solución Adsorción

Mineralización

+2

Cu adsorbido o lábil

Desorción

Adaptado de Havlin et al., 2005 El Cu en la planta. Forma de absorción. El suelo se encuentra complejado como compuestos orgánicos de bajo peso molecular (tales como ácidos húmicos y fúlvicos). El ión cúprico – forma en la cual las plantas lo absorben desde la solución- se encuentra presente en pequeñas cantidades. Una vez lo absorbe la planta, es reducido a Cu+ y dona un electrón para reducir O2. La facilidad con la que elemento dona y acepta electrones, lo convierte en un componente indispensable en varias reacciones de oxido-reducción en la planta. Funciones. Tanto la fotosíntesis como la respiración vegetal involucran reacciones de oxidoreducción donde se involucra l transferencia de electrones, que requiere Cu. El Fe y Mn están 92

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involucrados también en el transporte de electrones, pero ellos no remplazan al Cu. Aproximadamente el 50% del Cu en los cloroplastos se encuentra en la plastocianina (una proteina involucrada en la transferencia de energía en las reacciones del proceso fotosintético). Hace parte de la enzima citocromo-oxidasa que cataliza la transferencia de electrones en la respiración. Enzimas como polifenol-oxidasa y diamin-oxidasa, importantes para síntesis de lignina, contienen Cu. Requerido en el metabolismos de carbohidratos en la etapa de crecimiento vegetativo y para mantener la estructura de los lípidos en la membrana celular (importantes para la tolerancia a bajas temperaturas y resistencia a condiciones de estrés ambiental). Deficiencia y toxicidad. En términos generales, no es común la deficiencia de Cu debido a que los requerimientos por los cultivos son muy bajos, sin embargo, cuando se presenta, se observa retardo en el crecimiento, distorsión de hojas jóvenes y necrosis de meristemos apicales (figura 3.6). Figura 3.6. Síntomas visuales de deficiencia de Cu

El exceso de cobre induce deficiencia de hierro y clorosis, se suprime el crecimiento radical. El rango de suficiencia en la plana oscila entre 3 y 7 ppm, mientras que se presenta toxicidad cuando este rango esta entre 20 y 30 ppm. Existen plantas que pueden tolerar (Tabla 3.4) valores superiores de cobre. Tabla 3.4. Tolerancia de algunas plantas al cobre. Baja Esparrago, Fríjol, lupino, pastos, arveja, papa, pimentón, uva, arroz, soya

Moderada Manzano, Cebada, Brócoli, Repollo, Coliflor, Maíz, Algodón, Cohombro, Piña, Sorgo, Fresa, Remolacha azucarera, tomate.

Alta Alfalfa, Cebada, Zanahoria, Citricos, Lechuga, Avena, Cebolla de bulbo, Espinaca, Girasol, Trigo

EL Cu EN EL SUELO Cu Mineral. La concentración del Cu en la corteza terrestre varia entre 50 y 70 ppm. Las rocas ígneas y metamórficas contienen entre 10 y 100 ppm de Cu, mientras que las sedimentarias lo contienen enre 4 y 45 ppm. En el suelo se encuentra entre 1 y 40 ppm. La malaquita Cu2(OH)2CO3 y la ferrit cúprica CuFe2O4 son los minerales primarios más importantes que contienen Cu.

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Cu en solución. La concentración de Cu en solución es baja, variando entre 10-8 y 10-6 M. Las especies donantes en solución son Cu+2 a pH7. Su solubilidad es pH dependiente, incrementándose en la medida que desciende el pH. Es suministrado a las plantas por difusión de quelatos orgánicos. Cu adsorbido. El Cu es químicamente adsorbido a la superficie de minerales arcillosos, materia orgánica y óxidos de Fe o Al. Este proceso esta controlado por la cantidad de grupos OH- en superficie. La adsorción se incrementa con el aumento del pH debido a mayor número de sitios pH dependientes en las arcillas y materia orgánica, reducida competencia con H+ y cambio en el estado de hidrólisis del Cu en solución. Cu ocluido y coprecipitado. Una fracción significativa del Cu en el suelo se encuentra ocluido en la estructura de varios minerales arcillosos y óxidos de Fe, Al y Mn. Cu orgánico. La mayor parte del Cu+2 en la superficie del suelo se encuentra complejado orgánicamente y es más fuertemente unido a la materia orgánica que cualquier otro micro nutriente. El Cu+2 esta directamente unido a dos o más grupos funcionales orgánicos, principalmente carboxílicos o fenólicos. Los ácidos húmicos y fúlvicos contienen múltiples sitios de unión (grupos carboxílicos). En suelos minerales la materia orgánica esta íntimamente asociada a minerales arcillosos, donde el Cu puede ser importante en la formación de complejos órgano-minerales. Factores que afectan la disponibilidad de Cu. Textura. La deficiencia de Cu se incrementa en suelos con alto potencial de lixiviación (ej. Arenosos). pH. La disolución del Cu decrece con el incremento del pH ya que disminuye la solubilidad del mineral y se incrementa la adsorción del mismo. Interacciones con otros nutrientes. Altas concentraciones de Zn, Fe y P en solución, deprimen la absorción de Cu por parte de las raíces e intensifican su deficiencia. El incremento de N en la planta, impide la translocación del Cu de hojas viejas a las nuevas. Factores inherentes al vegetal. Los cultivos varían enormemente en su sensibilidad al Cu (Tabla 3.4). Las diferencias genotípicas se relacionan con diferencias en las ratas de absorción de Cu, mas exploración del suelo debido a mayor masa radical y/o pelos absorbentes, incremento de la solubilidad del Cu debido a la influencia de exudados radicales que influencian el pH y las condiciones redox, mayor eficiencia en el transporte de Cu desde las raíces hasta los renuevos y bajos requerimientos del elemento. FUENTES DE Cu. Cu Orgánico. Todos los residuos animales contienen pequeñas cantidades de Cu (0.002 – 0.03%). Cuando se comportan estos residuos es común la adición del elemento, lo que puede generar niveles tóxicos. El principal beneficio de la utilización de estos materiales es el incremento de la materia orgánica que puede colaborar en la complejación y así, incrementar la disponibilidad de Cu.

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Cu inorgánico. Existen diferentes materiales fertilizantes que contienen cobre (Tabla 3.5), los que pueden aplicarse por vía foliar y edáfica. Aunque la aplicación por ambas vías es práctica, la adición al suelo es más común y efectiva para corregir deficiencias. Tabla 3.5. Fuentes de Cu utilizadas en agricultura Fuente Sulfato de Cobre Sulfato de cobre monohidratado Acetato de cobre Fosfato amonico de cobre Quelatos de cobre Oxido de cobre Oxido cuproso Cloruro de cobre Orgánicos

Fórmula CuSO4.5H2O CuSO4.H2O Cu(C2H3O2)2.H2O Cu(NH4)PO4.H2O Na2CuEDTA CuO Cu2O CuCl2 -

% Cu 25 35 32 32 13 75 85 17 15

Franco, Franco arcillo arenoso, Franco limoso, 10 - 15 Limosos, Arcillo arenosos.

15 - 20

> 20

Franco Arcillosos, Franco Arcillo Limosos, Arcillo 15 - 20 Limosos, Arcillosos

20 - 30

> 30

Suelo Arenosos, Arenoso franco, Franco arenoso.

Bajo 5 - 10

 Bases intercambiables (Tabla 5.5) 156

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Tabla 5.5. Niveles de bases intercambiables y en saturación con fines diagnósticos.

Base Calcio Magnesio Potasio Sodio

Nivel Intercambiable (cmol(+).kg-1 de suelo Bajo Medio Alto 6 < 1.5 1.5 – 2.0 > 2.5 < 0.20 0.20 – 0.40 > 0.40 > 1.0

Saturación de bases (%) Bajo Medio Alto < 30 30 – 50 > 50 < 15 15 -25 > 25 3 > 15

Consideraciones respecto a las bases La proporción ideal de los distintos cationes ideal seria: Ca 50 - 70 % de la CIC Mg 10 -20 % de la CIC K 2 -6 % de la CIC Na 0 -3 % de la CIC Otras consideraciones de la capacidad de intercambio de cationes Aparte de la interpretación individual de cada catión, hay que tener presente además una serie de relaciones entre ellos, con efectos antagónicos. La relación Ca:Mg:K

3:1:0,25 la ideal depende del cultivo.

La relación Ca  Mg K menor de 70 Normal, entre 70-120 condicionada y mas de 120 alta. Un exceso de Ca++ cambiable puede interferir la asimilación de Mg++ y del K+. Si la relación Ca/Mg, expresados ambos en Cmol(+).kg-1 de suelo es mayor de 10, es probable una carencia inducida de Mg. Lo ideal es que esta relación esté alrededor de 1 y 4. En cuanto a la relación K/Mg, lo idóneo es que dicho cociente esté entre 0,2-0,3. Caso de que sea mayor de 0,5, existe riesgo de carencia en Mg, no por falta de este elemento en el suelo, sino por un exceso proporcional de K. Por el contrario, si dicha relación está alrededor de 0,1 lo más probable es que exista carencia inducida de K. En el abonado potásico, hay que tener presente que la textura influye de forma muy importante en cuanto a la movilización de este nutriente y no solo la cantidad sino el tipo de arcilla presente en el suelo.  Nitrógeno (Tabla 5.6) 157

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Tabla 5.6. Niveles de N con fines diagnósticos.

Muy Alto >0.30

Alto 0.30 - 0.20

Nivel (%) Normal 0.10 - 0.20

Bajo 0.05 - 0.10

Muy bajo < 0.05

Consideraciones respecto al N. Humedad del suelo: Un exceso de agua o una escasez de la misma disminuye la eficiencia del nitrógeno disponible. Estructura: La absorción disminuye si la estructura es compacta, por una limitación del enraizamiento, menos movilidad de los iones nitrato y por una menor mineralización. Fechas de los aportes: Si no coinciden las fechas de aporte con las fechas de absorción, la eficiencia disminuye.  Fósforo (Tabla 5.7)

Tabla 5.7. Niveles de P según metodología empleada METODO Bajo 6 - 12

OLSEN (ppm) Normal Alto 12 – 18

18 - 30

Muy alto > 30

Bajo 4-8

BRAY (ppm) Normal Alto 8 - 13

13 - 21

Muy alto > 21

Consideraciones respecto al P. Si el nivel es normal o ligeramente alto, el abonado a realizar debe ser solo de mantenimiento y coincidirá con el que la experiencia de cada zona haya determinado en función de los múltiples factores que intervienen. Si el contenido de fósforo es bajo el abonado deberá atender las necesidades de mantenimiento y de enriquecimiento del perfil del suelo, que deberán tener presente la textura y el contenido en carbonatos.

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  Elementos menores (Tabla 5.8). Tabla 5.8. Niveles de Elementos menores con fines diagnósticos Elemento B Cu Fe Mn Zn

Bajo < 0.20 < 1.0 < 25 0.40 > 3.0 > 50 > 10.0 > 3.0

 Conductividad eléctrica (Tabla 5.9)(Salinidad) Tabla 5.9. Niveles de salinidad dSm-1 con fines diagnósticos Nivel Interpretación 16 Muy alta  otras propiedades. Influencia de la textura en la fertilidad del suelo. a. Porosidad Suelos arcillosos: mayor número de poros, pero más pequeños (microporos). Suelos arenosos: tienen menor número de poros pero más grandes (macroporos). b. Capacidad de retención de agua Suelos arcillosos: retienen el agua con más fuerza Suelos arenosos: desprenden fácilmente el agua. Abundancia de elementos nutrientes (almacén de nutrientes) Suelos arcillosos: capaces de retener cationes (Ca, Mg, K, etc.), siendo por tanto suelos más ricos, pero los retiene con mucha fuerza. Suelos arenosos: retienen pocos elementos nutrientes, siendo suelos más pobres. Los suelos francos son suelos medios, que retienen bien el agua y los abonos, pero esta fuerza de retención no es muy elevada lo que le permite a la planta tomar nutrientes de la disolución del suelo. Son los más apropiados para la mayoría de los cultivos. 159

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Influencia de la relación carbono nitrógeno (Tabla 5.10). Tabla 5.10. Valores e interpretación de la relación C/N. C/N 0-01 – 6 6.01 – 9 9.01 – 11 11.01 – 15 15.01 – 19.9

Interpretación Muy bajo Bajo Normal Alto Muy alto

Liberación Muy alta Alta Normal Escasa Muy escasa

a. Alta relación C/N Una alta relación C/N, unida a otra serie de factores (pH bajo, fosfatos insuficientes o conductividad eléctrica baja) indica poca habilidad para producir nitratos. Esta relación puede disminuirse con adición de N y de esta manera se reduce el tiempo preciso para la mineralización. b. Baja relación C/N La baja relación C/N indica el agotamiento del suelo, lo que ocurre cuando se le explota intensamente o cuando se erosiona. También puede producirse como consecuencia de un excesivo calentamiento del terreno, lo que hace que la materia orgánica se descomponga a gran velocidad. Esto puede bajar la capacidad de cambio del suelo o provocar la formación de cantidades excesivas de nitratos e incluso de amoníaco, pero el efecto más frecuente y peligroso es que hace perder al suelo su estabilidad estructural, con lo cual se reduce la permeabilidad y se favorece la erosión. Influencia del Carbonato total. (Tabla 5.11) Tabla 5.11. Niveles e interpretación del contenido de carbonato total. CaCO3 (%) 0.01 – 5.09 5.1 – 10.09 10.1 – 20.09 20.1 - 40 40.01 – 99.9

Interpretación Muy bajo Bajo Normal Alto Muy alto

Favorece la rápida mineralización la materia orgánica en el suelo, bloquea ciertos nutrientes indispensables para la planta, como hierro, dando lugar a la llamada "clorosis férrica". Otros micronutrientes afectados de la misma forma son el manganeso, el zinc y el cobre produciendo lo que se denominan enfermedades "carenciales" que repercuten extraordinariamente en la producción. La caliza retrograda el fósforo a formas insolubles. De manera parecida, aunque con menor intensidad, se ven afectados el potasio y el magnesio. 160

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Lección 27. ANALISIS FOLIAR Los métodos de análisis de plantas incluye el examen foliar en fresco en campo y el análisis de tejido llevado a cabo en laboratorio. El análisis foliar esta basado en las relaciones existentes entre los nutrientes en la planta y la disponibilidad de los mismos en el suelo. Los objetivos que se persiguen al realizar este tipo de análisis son:  Identificar síntomas de deficiencia y determinarlas antes que aparezcan los síntomas visuales.  Determinar la capacidad de suministro de nutrientes por parte del suelo  Determinar el efecto de la adición de nutrientes sobre su suministro a la planta  Estudiar las relaciones existentes entre estatus nutritivo con el desarrollo del cultivo, porcentaje de daño por enfermedades y plagas, producción, etc. ¿Porque se utilizan las hojas? a. La planta funciona como una solución extractora de los nutrientes disponibles en el suelo. b. La hoja es el órgano que mejor refleja el estado nutricional. c. Dentro de límites permisibles, hay una estrecha relación entre la disponibilidad de nutrientes en el suelo y su concentración a nivel foliar. La composición mineral de los tejidos vegetales es variable, dependiendo del tipo de planta, las condiciones climáticas prevalecientes durante el período de crecimiento, la composición química del medio y la edad del tejido entre otros. Preparación y toma de muestras. Si las muestras de tejido son tomadas, analizadas, o interpretadas incorrectamente; es imposible hacer un correcto diagnóstico, así que Igual que el análisis de suelos, esta etapa es muy importante y debe ser representativa del área muestreada. Existe literatura especializa en cuanto al tipo de material a muestrear, la edad mas de adecuada de la planta y otros factores a considerar. A manera de ejemplo en maíz es recomendable usar la hoja opuesta e inmediatamente inferior a la mazorca principal, cuando la planta ya tiene emitido el cabello, las muestras se deben de tomar en las primeras horas de la mañana, o ultimas de la tarde. En el caso de gramíneas y leguminosas forrajeras se pueden considerar Los siguientes criterios para la toma de muestras. a. Emplear tejidos jóvenes para la determinación de nutrientes menos movibles. b. Tejidos más viejos para la determinación de los nutrientes más móviles. Toma de muestras para análisis foliar

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Para cada cultivo, se debe muestrear la hoja que por posición y estado de crecimiento ha sido usada para desarrollar las normas de comparación. Preparación de la muestra. Como regla general se debe de tomar la hoja recién madura, cuyo crecimiento haya terminado, ya que hay una relación entre la acumulación de materia seca y nutriente. Sugerencias en la preparación de las muestras. a. b. c. d.

Remover contaminantes del tejido como polvo u otros. Una vez tomadas, conducir las muestras lo más rápido posible al laboratorio. Evitar perdidas por respiración y descomposición. Lavar las muestras con agua destilada y desionizada o soluciones diluidas de ácido clorhídrico y posterior enjuague con agua destilada. e. Secado 60-70 °C por 24 – 48 horas o 85 °C por 12 horas. f. Molienda a 0,8 – 0,4 mm g. almacenamiento a 2-3 °C

Nivel Crítico y Rango de Suficiencia En la aproximación por el nivel crítico (NC), la calibración se realiza graficando (figura 5.1) la concentración del nutriente en hoja en un estadio de crecimiento específico en función del rendimiento relativo obtenido de datos provenientes de ensayos a campo con diferentes dosis de fertilizante para un nutriente en particular. El nivel Crítico es el contenido de un elemento en el tejido que es indicador del nivel por debajo del cual se espera respuesta significativa a la aplicación de este elemento en cuestión. Se puede hablar también de un nivel crítico por ―toxicidad‖ de un nutriente, encima del cual la planta muere por sus efectos. El rango normal (o rango de suficiencia) para el desarrollo de los cultivos esta entre el nivel crítico de deficiencia y el de toxicidad. Es necesario investigar sobre los niveles críticos para los cultivos en las diferentes regiones de interés local y en condiciones de campo.

Figura 5.1. Niveles críticos de los elementos.

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Zona de transición Zona adecuada 100 P r o d u c ci ó n %

Zona de exceso 80 Zona de deficiencia

Optimo

60

0 Concentración de nutrientes en gr.kg-1

Relación entre el rendimiento relativo y la concentración de nutrientes de una parte específica de la planta muestreada en un estadio de desarrollo dado

El valor óptimo es aquel al cual se obtiene el 90% del rendimiento relativo máximo. Este valor crítico se determina para cada nutriente en particular y se compara como un Standard con el valor determinado en la muestra a diagnosticar. Debido a que en esta aproximación se considera cada nutriente por separado, se ignoran los efectos de interacción entre nutrientes, las que pueden causar grandes variaciones en el valor crítico. Una correcta interpretación de los análisis de tejidos, requiere de un soporte a base de resultados de investigación local, estudios previos que permitan establecer los índices o concentraciones de nutrientes en hojas y niveles críticos por cultivo, en relación a los valores de producción considerados rentables. Hay que recordar que el resultado del análisis indica si un cultivo es deficiente o no en un determinado nutriente, lo que no dice es el porque, esto en realidad requiere del conocimiento del cultivo, de las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Los análisis de suelos y plantas son herramientas complementarias (Tabla 5.12) y se usan como guías para determinar cual o cuales son el o los factores más limitantes para el crecimiento del cultivo. Las respuestas en rendimiento solamente pueden esperarse donde los nutrientes son los factores limitantes, porque el análisis de suelos y plantas cubre solamente 15-20 de todos los factores que gobiernan el crecimiento de los cultivos. Tabla 5.12. Comparación entre el análisis de suelos y el foliar. TIPO DE ANALISIS 163

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SUELOS

FOLIAR Predictivos Son de diagnostico. Determinan los nutrientes que se pueden Determinan los nutrientes tomados. suplir Indican las cantidades de fertilizantes a Resuelve problemas actuales de necesidad aplicar de nutrientes. Determinan concentraciones actuales. Cuanto se puede aprovechar en cosechas futuras.

Lección 28. RECOMENDACIONES DE FERTILIDAD PARA MEJORAR LA NUTRICIÓN DE LOS CULTIVOS La finalidad es de este procedimiento es cubrir parte de los requerimientos que los cultivos necesitan, que deben ser satisfechos para alcanzar producciones económicamente rentables. Algunos requerimientos como radiación, agua, concentración de CO2 y de O2 son bastantes difíciles de controlar a nivel de campo y lo único que se puede realizar son monitoreos para observar sus niveles. A manera de guía se presentan las siguientes fases que tendrían que ser cubiertas para lograr una adecuada recomendación para cualquier cultivo  Realizar una correcta interpretación del análisis de suelos. Para realizar una adecuada interpretación del análisis de suelos, se debe de contar con los resultados físicos y químicos completos, además de la información concerniente al sitio de trabajo, lo común es saber , lugar de de procedencia, altura sobre el nivel del mar de la finca, cultivos anteriores y practicas realizadas a nivel de fertilización, enmiendas orgánicas, nivelación o movimientos de tierras, presencia de mantos freáticos superficiales, condiciones de inundación estacional, obras de drenaje, plagas y enfermedades y las medidas de control realizadas entre otras. En cuanto a las propiedades físicas del suelo, se debería de contar con las mas comunes y que de una forma u otra tienen influencia en la disponibilidad de nutrientes para los cultivos. Es importante recordar que los órganos de la planta diseñados para su nutrición son las raíces, de ellas depende la absorción de nutrientes y la toma de agua. Esa toma de nutrientes y agua esta influenciada por la dinámica de las fases sólida, liquida y gaseosa del suelo, para que un nutriente pueda ser absorbido se requiere que entre en contacto con la raíz. Ese contacto se realiza mediante tres procesos: intercepción radical, difusión y flujo en masa (tabla 5.13). Tabla 5.13. Contribución relativa de los diferentes procesos de contacto Ion-raíz en la toma de nutrientes por maíz. Elemento Requerimiento Intercepción Flujo en masa difusión para 4.5 t.ha-1 radical 164

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N- NO3-

170

P - H2PO4

35

K

175

Ca

1

99

0

5

94

2

20

78

35

29

71

0

Mg

40

13

87

0

S - SO4

20

5

95

0

Existe una relación bastante estrecha entre los procesos mencionados y la distribución del tamaño de poros, así la intercepción radical ocurre fundamentalmente por los macroporos, el flujo en masa por los mesoporos y la difusión por microporos. Dentro de las propiedades que influyen de manera importante en la nutrición se encuentran: a. Profundidad efectiva. b. Textura. c. Estructura. d. Densidades e. Porosidad f. Distribución de poros g. Retención de agua h. Infiltración Conductividad hidráulica Procesos físicos en los que tienen influencia: Absorción de agua, movimiento del agua, movimiento de aire, flujo de calor entre otros. Factores físicos de crecimiento: Succión, aireación, penetrabilidad y temperatura.  Conocer el cultivo que se va a sembrar. Esta fase es de suma importancia, ya que en función del tipo de cultivo a sembrar es que se definen los niveles de nutrientes a aplicar, es decir las dosis recomendadas de acuerdo a la producción esperada. Algo que se debe conocer es la fenología del cultivo, ya que de acuerdo a las diferentes etapas de desarrollo del cultivo se programa la fertilización, algunos cultivos requieren de algunos nutrientes en etapas que suelen ser criticas, que de no atender las indicaciones estamos comprometiendo seriamente los rendimientos. En términos generales para cultivos cuya producción es única o se da de una sola vez, como Maíz, las etapas a considerar en la aplicación de fertilizantes serian, siembra o antes de siembra, antes de floración y al llenado de grano, para luego una posterior de calidad de fruto. En cultivos de producción continua, las etapas se asocian a siembra, inicio de floración y luego dosis de mantenimiento mediante el ciclo de cultivo (maracuyá y otros). Épocas de aplicación de nutrientes. Los momentos más relevantes o que más se usan como guías en la fertilización incluyen: a. Presiembra. b. Siembra. c. Postgerminación. 165

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d. Macollamiento. e. Prefloración. f. Floración. g. Postfloración. h. Llenado de grano i. Cuajado y llenado de fruto j. Postcosecha. Eso significa que los cultivos difieren en cuanto a la cantidad de nutrientes que extraen del suelo, la que esta en función de la producción que se obtenga. Existen otros cultivos cuyos programas de fertilización se deben de considerar a largo plazo, ya que la entrada a producción no es anual, caso de café y otros cultivos, eso significa que el programa de fertilización debe de considerar esas fases del cultivo hasta que se llega a la primera cosecha Requerimientos nutricionales de varios cultivos. Calculados en función del análisis de suelo, del análisis foliar y de correlaciones de resultados obtenidos en ensayos de producción en condiciones de campo. En ese orden de ideas, las especies cultivadas no tienen los mismos requerimientos nutricionales (dependen de factores como: Rendimientos obtenido, variedad o híbrido, disponibilidad de agua, temperatura, tipo de suelo, disponibilidad de nutrientes y su balance en el suelo, población o numero de plantas, tipo de labranza, presencia de plagas y enfermedades entre otros), por lo que los datos se presentan a manera de guía y antes de hacer uso de ellos es importante revisar la investigación local.  Hacer la conversión de los contenidos en el suelo, a términos de disponibilidad de nutrientes en kg por área. a. Encontrar el peso de la capa arable en función de la Da y de la profundidad de raíces del cultivo y el área a trabajar (recordar curso de fertilidad de suelos) b. Conversión de materia orgánica a nitrógeno disponible (recordar curso de fertilidad de suelos) En general, ya que las formas disponibles de N (NH4+ y NO3-)y, en cierto modo, S (SO42-) cambian rápidamente en cortos períodos de tiempo, no es frecuente realizar análisis de suelo solo para N o S. Las recomendaciones de fertilización para N se basan usualmente en el rendimiento esperado y la mineralización potencial del suelo, la que debe ser investigada en cada zona. Como criterio general se puede utilizar que del total de la materia orgánica el 5% es nitrógeno total y de éste se mineraliza el 1% anual. c. Paso de ppm a kg.ha-1.(ver curso de fertilidad de suelos) d. Paso de Cmol de un elemento a kg.ha-1 del mismo. (ver curso de fertilidad de suelos)

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 Establecer un balance de nutrientes, requerimientos del cultivo vs aporte del suelo. De acuerdo al balance, buscar la fuente de fertilizante que mas se adapte al tipo de cultivo y suelo. En los sistemas de producción agrícola, los fertilizantes se utilizan para: a. Corregir las deficiencias nutricionales de los cultivos. b. Mantener en los cultivos niveles eficientes y balanceados. c. Generar en las plantas resistencia a condiciones de estrés. d. Mejorar la calidad de las cosechas. e. Mantener en nivel óptimo las condiciones de fertilidad del suelo. La idea central es que la fertilidad del suelo no sea limitante en la producción Los principios fundamentales para hacer un uso adecuado de los fertilizantes son: a. Los requerimientos reales del cultivo. b. Disponibilidad de los nutrientes en el suelo. c. Productividad potencial. d. Eficiencia de fertilización. e. Tipo de fertilizante. f. Época de aplicación. g. Forma o sistema de aplicación. El tipo de fertilizante a utilizar esta en función de las características del suelo, condiciones del medio y el tipo de cultivo a sembrar, que en conjunto definen la eficiencia del producto. La eficiencia es la proporción de nutrientes utilizada por el cultivo en relación con la cantidad que se aplica. En el trópico la eficiencia de aplicación de los fertilizantes es muy baja, se estima que la eficiencia de Nitrógeno es de más o menos 50 %, para el fósforo es alrededor de 10-20 % y para potasio cercana a 40-50 %. Ésta depende de factores relacionados con el suelo entre ellos, textura, tipo y cantidad de arcillas, contenido de materia orgánica, CIC, concentración de iones en el complejo de cambio, pH, contenido de humedad, temperatura, aireación y compactación. El suministro adecuado de nutrientes del suelo a la raíz, esta en función de coeficiente de difusión, concentración de nutrientes en la solución del suelo y la capacidad buffer. De los cuales el más importante es el coeficiente de difusión y su magnitud depende del contenido de agua en el suelo, por lo anterior la disponibilidad de agua, constituye el factor primordial de la eficiencia. Entre los factores relacionados con el cultivo (fisiología y morfología) se incluye: radio radical, tasa de absorción de agua por unidad de raíces, longitud de raíces, numero de pelos absorbentes, densidad de raíces y taza de desarrollo radical. Naturaleza del nutriente y tipo de fertilizante. En el caso de nitrógeno la eficiencia se asocia a las perdidas que este nutriente sufre en el suelo, entre las que se cuenta la lixiviación, desnitrificación, volatilización y fijación de NH4+. Muy poca investigación existe para saber cuanto se pierde por cada proceso. El manejo de los fertilizantes influye en sus perdidas en este caso del nitrógeno dependiendo de las condiciones del suelo, cuando este es aplicado se puede convertir en NO3- y de esta forma puede salir por lixiviación en el agua de drenaje. La cantidad que se pierde esta en función del 167

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tipo de riego o cantidad de la precipitación, del drenaje que se relaciona con las propiedades físicas del suelo, del sistema radical de la planta. Las perdidas por nitratos son comunes en suelos livianos, zonas de alta precipitación, aquellas por desnitrificación son mayores en suelos mal drenados o inundados y las debidas a volatilización suceden cuando se aplica nitrógeno en forma de NH4+ que se convierte en amoniaco, en condiciones de hidrólisis alcalina, dicho de mejor forma, la volatilización es un problema en suelos alcalinos calcáreos o cuando se aplica urea en forma superficial a suelos livianos o inundados (dependiendo de factores como: pH, concentración de CO2, NH3+, y HCO3 en el agua de inundación, de la actividad biológica, actividad de la ureasa, de la absorción por la planta, y de la velocidad del viento o de su incorporación). La fijación del amonio ocurre en los espacios interlaminares de las arcillas 2:1 y sus perdidas serán mayores en suelos verticos, usando fertilizante en condiciones de humedecimiento y secados alternos. Es importante recordar que las perdidas por lixiviación y desnitrificación ocurren cuando se usa nitrógeno en forma nítrica, la cual se puede disminuir usando inhibidores de la nitrificación. El uso de fertilizantes nitrogenados esta condicionado a las características del suelo, es importante conocer el pH del suelo, ya que muchos de los productos tiene reacciones de carácter ácido o básico lo cual condiciona su manejo. En síntesis no se debería usar fertilizantes de reacción ácida en suelos ácidos, ni fertilizantes de reacción alcalina en suelos alcalinos, se debería de combinar, fertilizantes de reacción ácida en suelos alcalinos, teniendo cuidado de su manejo para evitar perdidas. Los fertilizantes de reacción básica deberían de ser usados en suelos de condiciones mas o menos ácidas, es importante considerar el equivalente de acidez, o basicidad residual y el índice de salinidad (Ver capítulo macronutrientes). Consideraciones generales a tener en cuenta en la Selección de fuentes nitrogenadas. Es importante recalcar que existe poca investigación sobre el tipo de materiales fertilizantes requeridos en condiciones del trópico. a. Los resultados de investigación demuestran que los NO3- es la forma dominante de N que utilizan los cultivos, estos han sido calificados de acción nutricional rápida, aun de estar sujeto a pérdidas por lixiviación. b. El amonio aplicado en etapas tempranas de crecimiento pueden producir beneficios indirectos, tales como la absorción de fósforo y la inhibición de patógenos radicales. c. La urea es debido a sus propiedades físicas satisfactorias, facilidad de aplicación, almacenamiento y transporte. d. Los factores negativos de la urea radican en su conversión a amonio y nitratos, en condiciones adversas se convierte en amoniaco y se pierde el nitrógeno, se vuelve toxica. e. Todos los fertilizantes que contienen o generan amonio dan como resultado residuos ácidos, que no deberían de ser utilizados en suelos de reacción ácida, sin embargo en suelos de reacción alcalina, puede generar efectos benéficos al disminuir el pH, neutralizar el Na+ en el caso del sulfato de amonio y aumentar la disponibilidad de micronutrientes. f. Cuando las condiciones favorecen la nitrificación, la superioridad de una de las formas de N sobre otra, depende del Ion acompañante. 168

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g. La forma amoniacal es retenida contra la movilidad debido a los coloides, sin embargo los nitratos se retienen con menor intensidad, esta diferencia supone mayor riesgo de lixiviación. h. El uso continuo de fertilizantes de acción ácido resulta en una caída del pH. Consideraciones generales respecto al fósforo. En las condiciones de suelos tropicales la eficiencia de uso de fertilizantes a base de fósforo llega al 30 %. El resto se pierde por precipitación en la solución del suelo, por absorción en los coloides minerales, formación de complejos e inmovilización de microorganismos. La fijación o retención de fósforo por el suelo tiene lugar por: a. Retención por los hidróxidos y óxidos de hierro y aluminio. b. Retención por los alumino-silicatos minerales. c. Retención por la materia orgánica. d. Retención por los carbonatos del suelo. e. Precipitación de fosfatos. Los suelos con mayor capacidad de fijación de fósforo son los Andisoles, Oxisoles y Ultisoles. Algunas alternativas para aliviar la fijación de fósforo incluyen aplicación de cantidades mayores a las necesidades del cultivo para saturar la capacidad de fijación de los suelos, uso de fuentes de bajo costo, mejorar los métodos de aplicación, selección de cultivos y variedades hábiles en el uso de fósforo y el uso de micorrizas. Consideraciones generales para la selección de fuentes fosfóricas. a. Los fertilizantes hidrosolubles como superfosfatos y fosfatos de amonio suelen, en general ser mas eficaces y rápidos en sus efectos agronómico. b. Los fosfatos de amonio pueden superar agronómicamente a los fosfatos de calcio (superfosfatos) debido a la mayor solubilidad del fósforo y a la presencia de amonio. El fosfato de amonio en suelos alcalinos acidifica temporalmente el volumen de suelos e incrementa la absorción de fósforo, este efecto estimulante se debe a ala caída del pH en la rizósfera, a un mejor desarrollo radical y al incremento en la actividad metabólica. c. Los fosfatos de amonio suelen superar a los fosfatos de calcio en el arranque inicial del cultivo y en algunos casos en el rendimiento, siempre que el elemento sea deficientes en los suelos. d. La eficacia de las rocas fosfóricas depende de su reactividad química, del tamaño de la partícula y de las condiciones climáticas y de las propiedades del suelo, pH menor de 5,0, fósforo disponible menor de 5 ppm por Bray I, y Ca disponible menor de 1,0 Cmol. Consideraciones generales respecto al Potasio. En el caso de potasio las perdidas del elemento se asocian a procesos de fijación y lixiviación. La fijación se asocia a arcillas del tipo expandible que cuando se humedecen amplían sus espacios interlaminares permitiendo la entrada de iones de potasio, estas cuando de secan se comprimen y atrapan cantidades significativas del elemento.

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La fijación en suelos como los vertisoles se ha calculado hasta del 50 %, las perdidas de potasio por lixiviación pueden ser importantes dependiendo de factores como: a. CIC, b. Tipo y cantidad de arcilla, c. Volumen de precipitación o riego, d. Drenaje del suelo y e. Condiciones del cultivo. Consideraciones generales para la selección de fuentes potásicas. a. El cloruro de potasio es el más utilizado, las dificultades agronómicas radican en la presencia de cloro y su condición de salinidad muy alta. b. El caso del cloro afecta a cultivos muy sensibles como papa, tabaco y flores, lo mismo que algunas hortalizas disminuyendo la calidad de las cosechas. c. El sulfato de potasio resulta en mayor beneficio agronómico al no contener cloro, y poseer un índice de salinidad bajo y portar azufre, estas ventajas han sido comprobadas en cultivos como piña. Consideraciones sobre el momento o época de aplicación nutrientes. Nitrógeno. - En cultivos de ciclo corto la fertilización en presiembra y siembra puede ser no apropiada, ya que se dan perdidas del producto y se benefician las malezas, en los anteriores cultivos es mejor el fraccionamiento. - El momento de aplicación debe de estar asociado a los estados fenológicos del cultivo, tales como macollamiento, formación de la panícula y llenado de grano en cultivos de ciclo corto. - En cultivos perennes tales como frutales la demanda de nitrógeno se asocia a estados como postcosecha, cuajamiento y llenado del fruto, las aplicaciones en brotamiento y floración suelen estimular el desarrollo vegetativo a expensas del productivo. - En cultivos de clima frío, el numero de aplicaciones suelo ser menor en razón que la reacción y movilidad de los compuestos nitrogenados suele limitarse. Fósforo. - Considerando que el fósforo es un elemento susceptible a ser fijado y retenido, no debe de pasar mucho tiempo entre la germinación o instalación del cultivo y la aplicación del fertilizante. - El momento de la siembra suele ser aprovechado con mucho éxito para el suministro de este elemento ya que el desarrollo del sistema radical permite su mejor aprovechamiento. - Las aplicaciones en postemergencia no se aprovechan al máximo en cultivos de raíces profundas, en particular cuando la aplicación es superficial. - En aplicaciones de postemergencia no se debe utilizar abonos poco solubles tales como las rocas fosfóricas. - Dependiendo del sistema radical y del método de aplicación los fertilizantes hidrosolubles tienen más éxito. - En cultivos de raíces profundas las aplicaciones de fósforo presentan dificultades por la inmovilidad del elemento. Potasio. - Este elemento es menos móvil que el nitrógeno, pero mucho mas móvil que el fósforo. 170

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- En suelos de textura pesada con altos contenidos de materia orgánica, drenaje normal y alta CIC el potasio puede ser aplicado al momento de la siembra. La aplicación fraccionada de potasio resulta en mayor eficiencia cuando se usa en suelos susceptibles a riesgos de lixiviación como resultado de su textura liviana y baja CIC y drenaje rápido en zonas de alta precipitación.  Observación del cultivo en campo y correlacionar los resultados.  Establecer el análisis económico.

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS Para una mejor ilustración del proceso de diagnóstico y recomendación, se recomienda revisar la presentación Fertilidad avanzada, donde se muestra un ejercicio práctico en Tomate y algunas otras consideraciones de interés agronómico.

AUTOEVALUACION Preguntas abiertas. 1ª. Enumere los pasos para realizar un diagnóstico de fertilidad y nutrición. 2ª. ¿Qué tipo de análisis se requieren para realizar un diagnóstico acertado? 3ª. Diferencie entre nivel crítico y rango de suficiencia 4ª. Al realizar un diagnóstico en campo, enumere tres propiedades físicas, tres químicas y tres biológicas que usted consideraría importantes para establecer una recomendación de fertilización en un cultivo dado. Preguntas de falso (F) o verdadero (V) 5ª. El clima es uno de los factores que menos influye en la producción ( ) 6ª. Es más importante realizar análisis de suelos que de tejidos ( ) 7ª. La aplicación del P se debe hacer 45 días después de la siembra ( ) 8ª. Se puede aplicar fertilizantes en postcosecha ( ) 9ª. Para realizar una interpretación del análisis de suelos, no importan las características físicas del terreno ( ) 10ª. Con fines de diagnóstico, el muestreo de hojas se puede realizar en cualquier parte de la planta ( ) Selección múltiple. 11ª. Un suelo con 20 ppm de P en una hectárea de 2.000.000 de kg, tedría: a. 50 kg de P b. 30 kg de P 171

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c. 20 kg de P d. 40 kg de P 12ª. Las mismas cantidades de P en el punto anterior expresados en P2O5, equivalen a: a. 91.6 b. 80 c. 75.9 d. Ninguna de las anteriores 13ª. Una relación Ca/Mg superior a 10 indica: a. Deficiencia de Ca por exceso de Mg b. Deficiencia de Ca por deficiencia de Mg c. Deficiencia de Mg por exceso de Ca d. Deficiencia de Mg por deficiencia de Mg 14ª. No corresponde a objetivos que se persiguen al realizar análisis foliar: a. Identificar síntomas de deficiencia b. Determinar la capacidad de suministro de nutrientes por parte del suelo c. Predecir la probabilidad de obtener una respuesta favorable al encalamiento o fertilización d. Ninguna de las anteriores 15ª. En un suelo arenoso un nivel de materia orgánica de 25 sería: a. Muy bajo b. Bajo c. Normal d. Alto Ejercicio Un suelo del Distrito de Riego del alto Chicamocha presenta las siguientes características físico químicas: Propiedad

Método

Humedad Gravimétrica (%). Humedad Volumétrica (%) Capacidad de campo (%) Punto Marchitez (%) Lámina agua aprovechable (%). Conductividad hidráulica saturada (cm.h1 )

Horno Membrana Richard

-3

Densidad g.cm

Porosidad Total (%)

Ollas a presión Base Hum. Gravim.

Profundidad 0-10 cm. 10-20 cm. 51.11 48.22 46.56 49.47 39.39 49.08 34.18 42.67 5.21 7.21

Cabeza constante

4.84

NS

Aparente por núcleo Real por picnómetro A partir de curvas de retención de humedad con ollas a presión.

0.88 2.49

0.93 2.49

64.51

63.55

81.32

94.81

16.31 2.37

3.94 1.25

83.8

96

Distribución agregados Macro (%) Meso (%) Micro (%)

Yoder

Susceptibilidad a la compactación (%)

Hakansen y Piec con proctor a 200 kilopascals de fuerza

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Propiedad

Método

pH Materia Orgánica P (mg*kg-1) K Cmol(+)kg-1 Ca Cmol(+)kg-1 Mg Cmol(+)kg-1 Na Cmol(+)kg-1 CIC Cmol(+)kg-1 B (mg*kg-1)

Potenciometría Walkley Black Bray - Olsen

S (mg.kg-1) Fe ((mg.kg-1) Cu (mg.kg-1) Zn (mg.kg-1) Mn (mg.kg-1)

Valor 6.57 9.091 10.09 3.02 Espectrofotometría de 29.35 absorción atómica 2.68 1.99 absorción atómica 33.75 extracto del suelo, 4.09 espectrofotometría 113.5 manual 0.82 Espectrofotometría de 0.02 absorción atómica 2.64 24.03

Profundidad 0-10 cm. 10-20 cm. Nivel Valor Nivel 6.086 8.89 12.64 2.31 19.92 2.26 1.08 24 4.23 91.4 4.17 0.15 13.41 59.01

16ª. Establezca los niveles (alto, medio o bajo) en la tabla de propiedades químicas. 17ª. Que puede inferir acerca de la relación Ca/Mg y qué consecuencias a nivel nutricional podrían presentarse? 18ª. A nivel físico, ¿como cree que esta el suelo para el cultivo de cebolla de bulbo? 19ª. ¿Qué observaciones sugeriría acerca de los contenidos de S y cómo influyen sus contenidos en el cultivo? 20ª. Teniendo en cuenta la información suministrada, se requiere saber cuánto P hay disponible en el suelo y si los requerimientos para cebolla de bulbo son de 85 kg.ha-1, ¿cuánto de este elemento habría que adicionar?

BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA CASTRO, H. 1998. Fundamentos para el conocimiento y manejo de suelos agrícolas. Instituto Universitario Juan de Castellanos. Tunja, 360p. DARWICH, N. 1989. Manual de fertilidad de suelos. Enichem agricultura. Balcarce, Argentina, 147p. HAVLIN, J., TISDALE, S., BEATON, J. y NELSON, W. 2005. Soil Fertility and Fertilizers : An introduction to nutrient management. Seventh edition, Prentice Hall, New Jersey. p. 298-416. INSTITUTO COLOMBIANO AGROPECUARIO. Fertilización en diversos cultivos: V aproximación. Bogotá, 1992. p. 5-8. INSTITUTO DE A POTASA Y EL FOSFORO. 1993. Diagnostico del estado nutricional de los cultivos. Quito, Ecuador. p. 12-27. MARSCHNER, H. 2003. Mineral nutrition of higher plants. 2nd edition. Academic Press, London. 887 p. MONOMEROS COLOMBO-VENEZOLANOS. 1984. Fertilización de cultivos de clima frío. Bogotá. 112p. MONOMEROS COLOMBO-VENEZOLANOS. 1995. Fertilización de cultivos de clima medio. Bogotá. p. 29-31. 173