Los nutrientes en el suelo y las plantas y la importancia del potasio - Colombia -

• Analyst Presentation 20 August 2007 Moscow

DRAFT No.1

Dr. Toni Wiendl [email protected]

Disponibilidad de nitrógeno - El nitrógeno está presente en el 78% de la atmósfera de la Tierra; - Rocas con nitrogeno  pocas reservas

- Síntesis a partir de nitrógeno atmosférico  Proceso Harber Bosch

- Formas comunes de fertilizantes con nitrógeno: Urea, Nitrato de amonio, Sulfato de amonio, Salitre de Chile

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- Más del 58% de N consumido en el mundo es en forma de urea

Producción de fertilizantes nitrogenados N2 + 3H2  2NH3

FAFEN- BA, Petrobrás

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Sintesis Harber-Bosch

Disponibilidad de Fosforo

- El fósforo es el décimo elemento más abundante en la corteza terrestre. - Las rocas metamórficas, magmáticas o mismo sedimentarias con fósforo son la principal fuente de este elemento para los cultivos - La clase más común de rocas se utiliza como fertilizante és la roca de fosfato del grupo apatita - El fósforo se suministra en forma de MAP, DAP, roca fosfórica y ácido fosfórico 3

Formación de depositos de fósforo Rocas igneas y metamórficas - Fluorapatita - Hidroxiapatita - Cloroapatita

Inertes, necessário ataque com ácidos

Rocas sedimentarias

- Carbonato-apatita

Reactivos, ataque con ácido o aplicación directa

Jazida da Vale em Tapira, cidade da região de Araxá

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Disponibilidad de potasio - El potasio es el séptimo elemento más abundante en la corteza terrestre; - Las rocas naturales de viabilidad económica demostrada: silvita, silvita, carnalita, kainita, Langbeinita, Polyhalita, Schoenita; - Las formas más comunes de fertilizantes de potasio se utilizan como KCl, K2SO4, KNO3 e o K2Mg2(SO4)3 - 90-95% del K se consume como KCl 5

Formación de depósitos de potasa

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Potasio Minas Subterráneas

Mineral de Silvita rico en potasio 7

Potasio Minas Subterráneas

8

Potasio Minas Subterráneas

Mineral de Silvita rico en potasio. Rusia. 9

Reservas mundo

10

de

potasa

en

el

Demanda de fertilizantes en el Mundo

Colombia consume ~1600 mil mt/ año

11

Potasio y la situación brasileña

Fonte: Paul Burnside, CRU/FMB 2013

- Necesita 4-5 nuevas minas de potasio para satisfacer la demanda de Brasil en 2020. - Todavía no se ha encontrado depósitos de potasio en Colombia 12

Demanda de fertilizantes - Precio de las culturas - Precio de los fertilizantes - Adquisición estratégica

- Los patrones climáticos - No necesariamente los cultivos alimentarios - Balanço de nutrientes - Cambio de dieta - El aumento de la población

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El suelo Desintegración de rocas

Minerales Matéria orgánica Microorganismos Agua Aire  Capacidad de almacenamiento de aire, agua y nutrientes Suelo cultivable  20-40cm de espesor 14

Muestreo de suelos

El retiro de la muestra

División en lotes y los puntos de muestreo

15

Fuente: Santarutti et. All.

El retiro de la muestra

Ley del mínimo Carl Sprengel Ley del Mínimo, 1828 “Máxima productividad está limitada por los nutrientes que tiene una cantidad menor”

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Nutrientes - Elemento esencial (Arnon e Stout, 1939): - La planta no debe ser capaz de completar su ciclo de vida en ausencia del elemento mineral - La función del elemento no puede ser reemplazado por cualquier otro elemento mineral - El elemento debe estar directamente involucrado en el metabolismo de la planta o

ser parte de un componente esencial para la planta

- Plantas características básicas  N, P, K  macronutrientes primarios  grandes cantidades  Ca, Mg, S  macronutrientes secundarios  cantidades medianas  B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Zn  micronutrientes  pequeña cantidad  Na, Co, Si  esencialidad micronutrientes no confirmados  micronutrientes  pequeñas cantidades 17

Elementos minerales en las plantas Composición típica de la materia seca en las plantas

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Fuentes de elementos minerales Materia orgánica Resíduos de cultivos Subproductos industriales Fertilizantes orgánicos Nitrógenio; Fósforo; Potasio

N atmosférico  la fijación de los rayos y por medio biológico

Fósforo  rocas Potasio  rocas Fertilizante Mineral en la solución del suelo Disponibilidad inmediata 19

El suelo Capacidad de almacenamiento de nutrientes Agua Minerales

Materia orgánica

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Agua en el suelo

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La CIC del suelo  La capacidad de intercambio de cationes – CIC  En la ciencia del suelo la capacidad de intercambio de cationes o CIC es el número de cationes intercambiables en peso seco que el suelo es capaz de mantener a un dado pH, y disponible para el intercambio con la solución del suelo.

 Fertilizantes NPK son absorbidos por las plantas de las siguientes maneras:  NO3- e NH4+  H2PO4- e HPO42 K+ hidrólisis, disociación, solubilización

 Donde se encuentran los fertilizantes minerales después de aplicados al suelo?  Solución del suelo y adsorbido  fácilmente disponible, intercambiable  Fuertemente ligado  lentamente disponible, no intercambiable  Roca de origen  indisponible o muy lentamiente disponible  Retrogradación  arcilas ilitas y vermiculitas  muy poco en suelos tropicales

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La CIC del suelo  Arcilas (coloides)

 La materia orgánica (coloides)  Ácidos orgánicos débiles  generar cargas negativas  Sitios de adsorción de cationes  pH  disponibilidad de nutrientes y CIC  H+  CIC ocupando sitios de adsorción CIC  lixiviación de nutrientes

Causa acidez del solo  Los fertilizantes como Urea, la hidrólisis de aluminio, la descomposición de la materia orgánica, la lixiviación de cationes, las secreciones de ácidos

Poder Buffering  la resistencia del suelo a cambio de pH 23

A CIC do solo

24

Source: Kelly L. Trainor

Coloides - arcilas Kaolinite 1:1

Montmorilonitte 2:1

25

Source: Kelly L. Trainor

Fine grained mica 1:1

Fulvic acid

Arcilas en el suelo

Source: Kelly L. Trainor

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Cambio partícula catiónica en el suelo

27

Gama de pH y su relación con la disponibilidad de nutrientes y aluminio

Fuente: Malavolta, 1979 28

pH del suelo

pH 6,0 - 6,5 (encalado):

Solubilidad: K, Ca, Mg, N, P, S, B e Mo Solubilidad: Fe, Cu, Zn, Mn y Al

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Absorción de K por las plantas

Interceptación radicular  2% Flujo mássico  20% Difusión  78%  Corta distância

30

http://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/soils/use/maps/?cid=nrcs142p2_054013

31

Mapa de la zona

32

Fuente: IGAC, 2014

Suelos del eje cafetero en Colombia Risaralda

Caldas

Quindio

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Sobreutilización y subutilización Sobreutilización – sobreexplotación, utilización en exceso - … los agricultores aprovecharon en exceso la calidad de los suelos para cultivar productos... Subutilización – pouca utilización - … tierras productivas que son desaprovechadas para otras actividades…

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Sobreutilización y subutilización

…se podria asegurar que en un 25% del país los agricultores, ganaderos y empresarios del sector deberian reorientar sus practicas en torno a un mejor uso y aprovechamento del suelo

…actividades que podrian estar agotando las capacidades del suelo en Risaralda, … praticas tradicionales en la siembra de cultivos del café, a la queima de caña y a la ganaderia. …cuando se siembra café en suelos frágiles, descubiertos y en altas, se afecta y se sobreutiliza. 35

Sobreutilización y subutilización …Quindío padece de sobreutilización en el 25 por ciento del territorio y subutilización en el 10 por ciento. ….

“Caldas és el departamento más sobreutilizado en Colombia, con un 55% de su área afectada por el exceso de agricultura en suelos de alta fragilidad, por pendiente, erosíón y procesos de remoción en masa”… 36

Esquemática simplificada del flujo de nutrientes

Fonte: Modificado de Noordwijk, 1999

37

El ciclo del potasio simplificado

38

El ciclo de potasio en el suelo

39

El ciclo de potasio en la planta  Reaciones enzimaticas

 Eficiencia del uso de la agua  Crescimento

de

las

zonas meristematicas  Translocacion

de

proteinas y hidratos de carbono  Mejora la tolerancia a plagas y enfermedades 40

Soja

-K

+K

41

Municipio: Luis Eduardo Magalhães

Soja

+K -K

42

Municipio: Luis Eduardo Magalhães

Maiz

+K

Municipio: Luis Eduardo Magalhães 43

-K

Maiz

-K +K Municipio: Luis Eduardo Magalhães 44

Naranja

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Produción de potasio y reservas Produción 2010

Produción 2011

Reservas

Mil toneladas de K2O Canadá

9 788

11 200

4 400 000

Rusia

6 280

7 400

3 300 000

Bielorusia

5 250

6 500

750 000

Brasil

453

400

300 000

China

3 200

3 200

210 000

Alemania

3 000

3 300

150 000

Estados Unidos

930

1 100

130 000

Chile

800

800

130 000

Israel

1 960

2 000

40 000

Jordania

1 200

1 400

40 000

Reino Unido

427

430

22 000

España

415

420

20 000

Otros paises

-

-

50 000

Total Mundial

33 700

37 000

9 500 000

Fonte: IPI, Potássio um nutriente essencial para a vida

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Cloreto de potássio

 Productos Uralkali  Cloruro de potasio pink standard  Cloruro de potasio granulado  Cloruro de potasio branco fino  Cloruro de potasio branco standard

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La tendencia del crecimiento de las poblaciones rurales y urbanas de los países en desarrollo

Fonte: Brook et al., 2006 in Momentum drives the crash, mass extinction in the tropics (Biotropica)

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Demanda por calorias

International assessment of agricultural knowledge, science and technology for development (IAASTD) :

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global report / edited by Beverly D. McIntyre, Hans R. Herren, Judi Wakhungu, and Robert T. Watson. 2008

.

Frases para pensar “Si la área de 1,5 millones de hectáreas se cultivaron sólo orgánicamente, tendríamos alimentos para 2,4 mil millones de personas, que es aproximadamente un tercio de la población actual.” Luc M. Maene no 2 Congreso Brasileiro de Fertilizantes, São Paulo, 2012

“Los fertilizantes se aplican ampliamente en pequeñas cantidades y de manera ineficiente en los países en desarrollo, lo que lleva a una baja productividad.” Magnus Berge

“El Brasil hay salvado a la apertura de 52 millones de acres de tierra. És fantástico” Dalton Dias Heringer

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Muchas gracias !!!

Gracias aos amigos Francisco Jimenez, Jorge Cuervo, Francisco Echeverri, Mario (Finca Altomira) y Nicolás.

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