FERTILIDAD DEL SUELO Ing. Agr. Raul Alfaro Ortiz

FERTILIDAD:

“Es la capacidad que posee el suelo de proporcionar

a los vegetales los nutrientes necesarios para su

desarrollo en forma equilibrada”

Comprende dos características:

El suelo debe poseer las características físicas,

químicas y biológicas que permitan el

crecimiento de las raíces

Deben estar los nutrientes en la forma y

cantidad que requieren las plantas

Conceptos básicos en fertilidad de suelos y nutrición de plantas

Un poco de historia Ley del mínimo

Nutrientes esenciales Mecanismos de absorción de los nutrientes

Curvas de respuestas Ley de los rendimientos decrecientes

Dosis óptima económica. Producción relativa

FERTILIDAD DE SUELOS Y NUTRICION DE PLANTAS

UNIVERSIDAD RAFAEL LANDIVAR SEDE ESCUINTLA

CARRERA DE CIENCIAS AGRICOLAS

Un poco de historia • Se cree que la producción de cultivos se inició

entre 6000 a 10000 años atrás

• Hace más de 3000 años, los chinos y griegos ya usaban abonos en sus cultivos.

• Muchas de las prácticas agrícolas conocidas ya eran aplicadas por los egipcios hace unos 5000 años y durante el imperio romano se aplicaban técnicas agrícolas de rotación, abonos verdes y fertilización orgánica.

• Sin embargo, el uso de los fertilizantes es relativamente reciente: el guano peruano y el nitrato de sodio chileno se introdujeron comercialmente en 1840.

• El sulfato de amonio se descubrió alrededor de 1600, la urea fue identificada en 1773 y la naturaleza química del agua se identificó en 1784.

Justus Von Liebig (1803-1873), considerado el padre de la química agrícola, hizo importantes aportes al campo de la nutrición de plantas:

Los primeros experimentos con plantas fueron desarrollados por Jan Baptiste Van Helmont (1577 a 1644). Posteriormente, varios científicos descubrieron la importancia del agua y del dióxido de carbono en el desarrollo de las plantas y otros hicieron aportes al estudio de la fisiología de plantas

• El carbón de las plantas es tomado de la atmósfera y el fósforo es necesario en la formación de semillas

• El concepto de generar recomendaciones de fertilizantes basados en el análisis de suelos y plantas

• El crecimiento de plantas es proporcional a la cantidad de sustancias minerales en el fertilizante

• Ley del mínimo: La deficiencia de un solo elemento limitará el desarrollo de las plantas, aun cuando todos los demás elementos se encuentren en proporción adecuada.

Ley del mínimo • La producción de los cultivos está

limitado por el nutriente menos disponible para las plantas.

• Cada tabla del barril representa un nutriente esencial para el desarrollo de plantas.

• En este ejemplo, si un suelo deficiente en N fuera corregido por la fertilización con ese nutriente, la deficiencia de fósforo pasará a ser el próximo factor limitante.

• Si la deficiencia de N y P fuera corregida, el calcio será el siguiente factor limitante y así, sucesivamente

Hoy se considera que la ley del mínimo no puede ser rigurosamente aplicada. Si existe un factor de producción que limite seriamente el crecimiento, la corrección de un otro factor en deficiencia puede no producir el efecto deseado en cuanto el primero no sea corregido.

Nutrientes minerales y esencialidad para las plantas

• Un elemento es esencial cuando forma parte de algún compuesto o participa de alguna reacción, esenciales al ciclo de la planta.

Criterios de esencialidad:

a) En la ausencia o escasez del elemento la planta no podrá completar su ciclo vital

b) La función que realice un elemento esencial no podrá ser sustituida por otro.

c) El elemento deberá estar directamente implicado en el metabolismo, como componente de una molécula esencial o requerido en una fase metabólica precisa, por ejemplo, acción enzimática.

Elementos esenciales para las plantas

• C, H y O: constituyen cerca del 90 % del tejido vegetal. Son obtenidos del aire y agua.

• Macronutrientes: son requeridos por las plantas en cantidades altas.

Primarios:

Secundarios:

• Micronutrientes: Aparecen en contenidos menores.

Na, Si y Co son esenciales para

algunas especies

Nitrógeno Fósforo Potasio N P K

Calcio Magnesio Azufre

Ca Mg S

Boro Cloro Cobre Hierro B Cl Cu Fe

Manganeso Molibdeno Níquel Zinc Mn Mo Ni Zn

Elementos esenciales para las plantas

Absorción de nutrientes por las plantas

La fase líquida del suelo que contiene los nutrientes disueltos y que pueden ser absorbidos por las plantas es llamada solución de suelo.

La absorción es el proceso por el cual un elemento pasa de la solución del suelo para la parte interna de la célula.

Los nutrientes contenidos en la solución del suelo pueden ser:

Adsorbidos por los puntos de intercambio de cationes

Participar en reacciones para formación de nuevos compuestos

Ser absorbidos por los vegetales

Ser perdidos por lixiviación y/o erosión

Formas de absorción de los nutrientes por las plantas

• Todos los elementos son absorbidos por la planta en forma de iones.

• El fósforo, azufre, cloro , boro y molibdeno son absorbidos respectivamente en la forma de fosfatos, sulfatos, cloruros, boratos y molibdatos.

• Los otros iones son absorbidos en la forma de cationes K+, Mg++, Ca++, Fe++, Fe+++, Mn++, Zn++, Cu++.

• El nitrógeno es absorbido como NO3-, NO2

- o NH4+

• Estos iones están disueltos en la solución del suelo en concentraciones variables.

Elemento Simbolo Forma de absorcion % en la planta

Carbono C CO2 40 a 50

Oxigeno O O2 y H2O 42 a 44

Hidrógeno H H2 y H2O 6 a 7

Nitrógeno N NO3- y NH4+ 1 a 3

Fósforo P H2PO4 y HPO42- 0.05 a 1

Potasio K K+ 0.3 a 3

Calcio Ca Ca++ 0.5 a 3.5

Magnesio Mg Mg++ 0.03 a 0.8

Azufre S SO42- 0.1 a 0.5

Hierro Fe Fe2+ 100 a 1000 ppm

Manganeso Mn Mn2+ 50 a 300 ppm

Cobre Cu Cu2+ 10 a 40 ppm

Zinc Zn Zn2+ 10 a 20 ppm

Boro B H2BO3- 50 a 300 ppm

Molibdeno Mo MoO42- 10 a 40 ppm

Cloro Cl Cl-

Sodio Na Na+

Formas de absorción de los elementos y concentración aproximada en el tejido vegetal.

Muy Móvil Móvil Semi Móvil Inmóvil

N P Zn Ca

K Cl Cu Mg

Na S Mn B

Fe

Mo

Movilidad de los elementos dentro de la planta

Absorción de nutrientes por las plantas

Para que un nutriente penetre en la raíz es necesario que entre en contacto con la misma. Existen tres procesos para el contacto:

a) Intercepción radicular: la raíz al crecer encuentra el elemento en la solución de suelo de donde es absorbido.

b) Flujo de masa: el movimiento del elemento en una fase acuosa móvil (solución del suelo), de una región más húmeda distante de la raíz a otra más seca. próxima de la superficie radicular.

c) Difusión: es el movimiento espontáneo del elemento causado por un gradiente de concentración, del área de mayor concentración (solución del suelo) al área de menor concentración (superficie de la raíz.

La absorción de nutrientes puede ocurrir por tres procesos:

• Interceptación radicular:

• flujo de masa y

• difusión

La absorción de nutrientes del suelo depende de su disponibilidad. El contenido disponible de un nutriente depende de las formas químicas en que se encuentra en el suelo, de la capacidad de absorción del cultivo, del desarrollo del sistema radicular, del crecimiento, de las condiciones climáticas y de las disponibilidad de los otros nutrientes.

Factores que afectan la capacidad de las plantas de absorber nutrientes

La absorción de un nutriente depende de la concentración en el suelo pero existen factores externos e internos que pueden limitar la capacidad de las plantas de absorber nutrientes, aun cuando se encuentren en cantidades adecuadas.

Factores externos son:

1. Aireación del suelo

2. Temperatura del suelo

3. Antagonismo entre nutrientes

4. Sustancias tóxicas.

5. Impedancias o endurecimiento

6. pH

Factores internos:

1. Potencial genético

2. Morfología de raíces

3. Estado nutricional

4. Intensidad transpiratoria

Antagonismos entre nutrientes

Nitrógeno

Azufre

Formas de expresar el contenido de nutrientes

• En el tejido vegetal:

La concentración de macronutrientes se expresa en % o g/kg

La concentración de micronutrientes en ppm o mg/Kg o sea en una escala 1000 veces menor.

EJEMPLO:

Concentración de nutrientes en maíz

N P K Ca Mg S

%

2.8 0.3 2 0.3 0.3 0.15

Bo Cu Fe Mn Mo Zn

ppm

16 10 85 80 0.2 18

• En el suelo los nutrientes se expresan de la siguiente manera:

Materia orgánica: % o g/kg

P , Fe, Cu, Mn, Mo, B, Zn = ppm , mg/kg, mg/dm3

K, Ca, Mg, S, Al e H

ppm

meq/100 g de suelo = Cmolc /dm3 de suelo

mmolc /dm3 de suelo

Formas de expresar el contenido de nutrientes

Un peso equivalente = peso molecular de un elemento dividido su valencia, expresado en gramos Un mol carga = peso molecular dividido su numero de valencia

Equivalencias

meq/100 g (Cmolc /dm3) a ppm = multiplicar por 10 * peso molecular Valencia

Ejemplo: 1 meq de calcio/100 g = 1 * 10 * 40/2 = 200 ppm 5 meq de calcio/100 g = 5 * 10 * 40/2 = 1000 ppm

Ppm a meq/100g = dividir las ppm entre 10* peso molecular valencia

Ejemplo: 150 ppm de Mg = 150/(10*24/2) = 1.25 meq Mg/100 g

Ejercicio 1 equivalente = peso atómico del elemento/valencia 1 miliequivalente = 1 equivalente/1000

Eje: 1 Eq de Ca = 40/2 = 20 1 meq=20/1000 = 0.02

Tarea en clase: Expresar el peso equivalente de los siguientes elementos en kg/ha. (considere una capa arable de 20 cm y Da = 1.2 g/cc) H Mg K

Para expresar 1 meq de Ca/100g a Kg/Ha Capa arable = 20 cm; Densidad aparente Da = 1.25 g/cc

Eje: X = 0.02 x 2.5x106 /1OO = 500 Kg de Ca/Ha

EXPERIMENTO 1

Esencialidad de nitrógeno, fósforo y potasio

Instrucciones:

Organícense en grupos de cuatro estudiantes. Seleccionen un suelo de baja fertilidad natural

(pobre), tamícenlo y obtengan, aproximadamente, unos 50 kilogramos del mismo; envíen una

muestra (1 kg) al laboratorio para su análisis físico químico. Compren, en el comercio, una libra de

los fertilizantes: nitrato de amonio (33.5 % N), triple superfosfato (46 % de P2O5), u otra fuente de

fósforo, y muriato de potasio (60% K2O). Así mismo, deberán adquirir 20 macetas que tengan

capacidad para colocar en cada una de ellas 3 kg del suelo. Deben tener presente que cada uno de

los tratamientos se evaluará con cuatro repeticiones (a cuatro macetas deberá aplicárseles el mismo

tratamiento), en un diseño completamente al azar; deben identificar cada maceta con la repetición y

el tratamiento respectivo. Previo a colocar el suelo en cada maceta, deberán mezclar en él 1 gramo

de la fuente de fósforo y/o 2 gramos de la fuente de potasio (con base en los tratamientos que se

describen en el cuadro 1). Seguidamente siembren en cada maceta tres semillas de maíz. El

experimento tendrá una duración de doce semanas, finalizando en la semana 15.

No olvidar mantener, durante todo el período del experimento, condiciones apropiadas de humedad

en las macetas, ir registrando todos los cambios que observen y documentar todo el proceso de la

investigación con fotografías. Al final del experimento deben entregar un reporte de la investigación.

Cuadro 1. Tratamientos para evaluar la esencialidad de N-P-K

Tratamiento N P2O5 K2O

1 No Sí Sí

2 Sí No Sí

3 Sí Sí No

4 Sí Sí Sí

5 No No No