Calcio, Magnesio, Azufre

Agro 4037 – Fertilidad de Suelos
y Abonos
Objetivos (Ca y Mg)
8‐ Calcio, Magnesio y Azufre
1. Identificar los minerales y describir las transformaciones de Ca y Mg en
suelos.
2. Identificar las formas que existe el Ca y el Mg en suelos y plantas.
3. Describir la función de Ca y de Mg en el metabolismo de la planta y la
relación que existe entre la función y síntomas de deficiencia.
4. Identificar los factores de suelos que influyen sobre la disponibilidad de
Ca y Mg para las plantas.
5. Mencionar las concentraciones de Ca y Mg en los fertilizantes comunes de
Ca y Mg.
6. Describir la influencia de las propiedades del suelo y manejo en la
disponibilidad de Ca y Mg que proviene de los fertilizantes.
fertilizantes
1
2
1

Objetivos (S)
7. Describir el ciclo de S en suelo, agua y atmósfera e identificar los
componentes importantes desde el punto de vista de disponibilidad para
la planta.
8. Describir los síntomas de deficiencia de S en plantas, la función de S en el
metabolismo de plantas p y la relación qque existe entre la función y
los
síntomas de deficiencia.
9. Describir y cuantificar la mineralización e inmovilización de S en suelo e
identificar
prácticas de manejo que influencian su disponibilidad.
10. Discutir los factores de suelo, ambiente y manejo que influencian la
disponibilidad de S.
8‐1 Ciclo de Ca y Mg
8‐1.1 Información general
• Ca y Mg se comportan en forma similar en suelos aunque
cumplen funciones fisiológicas diferentes y provienen de
minerales i l primarios i i dif diferentes
• Ambos son cationes divalentes y constituyen lo que son las
bases
• Contenidos totales son mayores en suelos “jovenes”
(Inceptisoles y Entisoles) que en suelos viejos (Oxisoles y
Ultisoles)
• Se consideran nutrimentos de comportamiento de tipo mineral
• A nivel fisiológico, Ca y Mg interaccionan (antagonismos,
sinergismos) en la absorción radicular
3
4
2

8‐1.3 Formas y funciones de Mg en plantas
• Se absorbe como Mg2+ • Se mueve por intercepcion radicular y flujo de masas
• CConcentracion i en tejido jid vegetal l dde 01 0.1 a 04% 0.4%
• Importante como componente de clorofila, componente
estructural en ribosomas, rx de transferencia de ATP,
metabolismo general de la planta
• Estructura y permeabilidad de membranas, elongacion y division
celular
• Movil en la planta, se trasloca en el floema
• Sintomas de deficiencia
Ciclo de Ca y Mg
5
6
3

8‐1.2 Formas de Ca y Mg en suelos
8‐1.2.1 Cantidad total
• El contenido total en suelos no suministra información
importante
• Ca total en suelos proviene de rocas y minerales del cual el
suelo se ha formado
–Ca en suelo, 0.7 ‐ 1.5%
–Ca en suelo calcareo, 1 – 30%
• Mg en suelo, 0.1 ‐ 4%
8‐1.2.2 Minerales primarios comunes en suelos
Calcio
• Epidote
• Turmaline
• Pi Piroxenes
• AugiteCa(Mg,Fe)Si2O6 • Amfiboles
• Hornablende
NaCa2Mg5Fe2(AlSi7)O22(OH) • Apatita
• Ca‐feldspars
• Ca‐plagioclase
Ca pagocase
– AnortitaCaAl2Si2O3 Magnesio
• Olivene (Mg,Fe) 2SiO4 • Tourmaline
• Piroxenes
• Augite
• Amfiboles
• Hornablende
• Serpentinite
• BiotiteK(FeMg ( g2)Si 2) 3Al)(O 3 )( 10(OH) 10( ) 2
7
8
4

8‐1.2.3 Minerales secundarios
Calcio
• Carbonatos de calcio CaCO 3
• Sulfato de calcio CaSO 42H 2O
• Dolomita CaMg(CO 3) 2
Magnesio
• Vermiculita
• Clorita
• Montmorilonita
8‐1.2.4 Ca y Mg intercambiable y en solución
• Desde el punto de vista de la fertilidad de suelos, la fracción
intercambiable y en solución el el medio mediante la cual la
planta absorbe y por la cual interactúan con las otras
fracciones
9
10
5

8‐1.2.4.1 Calcio
• Ca es el catión principal en complejo de cambio
• Ocurre un equilibrio dinámico entre la fracción soluble y la
fracción intercambiable, utilización por la planta – restitución
• Rango g en solución varía entre 3 y 50 mg/L g/ para p Ca (se ( cree
que 15 ppm en sol. es adecuado)
• Calcio intercambiable puede ser hasta 1000 x Ca en solución
(rango intercambiable de 5 a 25 meq/100g)
• % de saturación de Ca “ideal” varía entre 65 ‐ 85%, excepto a
pH bajo

8‐1.3 Disponibilidad y deficiencia en suelos
8‐1.3.1 Factores que influyen sobre la disponibilidad
• Es importante tanto la cantidad absoluta (intercambiable)
como las proporciones relativas (% de saturación)
Cantidad de Ca y Mg intercambiable
– Nivel crítico intercambiable de Ca es de 6 meq/100g
– Nivel crítico intercambiable de Mg es de 2.5 meq/100g
Proporcion relativa (porcentaje de saturación)
– Con valores < 25 ‐ 40 % = respuesta del cultivo a Ca
Ejemplo
• Suelo A
Ca intercambiable = 5.3 meq Ca +2 /100g;
CIC bajo = 8 meq / 100g; 66% sat Ca
• Suelo B
Ca intercambiable = 2.2 meq Ca +2 /100g;
CIC bajo = 8 meq / 100g; 27% sat Ca
• Suelo C
Ca intercambiable = 8 meq Ca +2 /100g;
CIC alto = 30 meq / 100g; 27% sat Ca
• Suelo D
Ca intercambiable = 20 meq Ca +2 /100g;
CIC alto = 30 meq / 100g; 66% sat Ca
13
14
7

Mineralogía
• Se requiere menor Ca intercambiable para optimizar
rendimientos en suelos dominados por arcillas 1:1 que con
arcillas 2:1.
• Pero Pero, capacidad para suplir Ca a largo plazo se reduce en
suelos dominados por arcillas 1:1
pH del suelo
• Ca y Mg se reduce conforme se reduce el pH
• Al pueden p impedir p la utilización (absorción) ( ) de Ca o Mgg
8‐1.3.2 Deficiencias
8‐1.3.2.1 Calcio
• Suelos con deficiencia: textura gruesa, muy ácidos, suelos
región húmeda
• No es comun ver deficiencias de Ca, ya que usualmente hay
otros factores mas limitantes
• Disminuye el pH, % saturación de ácidos aumenta
Observación de deficiencia de Ca en Café, El Salvador
15
16
8

Razones para aplicación de Ca
• Reducir toxicidad de H + y Al
• Reducir disponibilidad de otros elementos tóxicos
• Aumentar disponibilidad de P en suelo y utilizacion por la
planta
• Mejorar actividad microbiana (a través del pH)
• Reducir Na +
8‐1.3.2.2 Magnesio
•Suelos con deficiencia: textura gruesa, muy ácidos, suelos
región húmeda
•Incidencia de deficiencias de Mg g es mayor y que q la
incidencia de deficiencia de Ca, en parte por la aplicación
de cal
• Deficiencias de Mg pueden ser inducidas con adiciones
grandes de K + o NH +
4 , pero el Mg debe estar
marginalmente deficiente para empezar.
• 'grass tetany'‐ hipomagnesemia (niveles de Mg en sangre
bajo)
•animales alimentados con yerbas forrajeras con
contenido de Mg bajo (< 0.2 %)
•Adicion de altas cantidades de K + o NH4+ (o niveles altos
en suelos) pueden reducir la utilizacion de Mg por cultivos
17
18
9

8‐1.4 Pruebas de suelo de Ca y Mg
• Ca 2+ y Mg 2+ intercambiable (también incluye iones en solución
de suelo)
•NH 4OAc 1N (acetato de amonio)
4 ( )
• Relación entre cationes
•La interacción entre Ca, Mg, y K es fundamental ya que la
fertilidad de un suelo se debe ver en forma integral, y no
elemento por elemento
• Pueden ocurrir:
• sinergismos (uno estimula a otro)
• antagonismos (uno afecta la utilizacion del otro)
• concentraciones elevadas de Ca y/o Mg pueden coincidir
con bajas concentraciones concentraciones foliares de K
• inducción de desequilibrio entre Ca y Mg se presenta con
el encalado con productos exclusivamente calcáreos
• Razones de cationes intercambiables acceptados en la
literatura:
Ca/Mg (2‐5), (2 5), Mg/K (2‐15), (2 15), Ca/K, (Ca (Ca+Mg)/K Mg)/K (10‐40) (10 40)
• Ca y Mg pueden competir entre si por puntos de absorción
(antagonistas) a nivel radicular
19
20
10

8‐1.5 Factores de suelo que influyen sobre la
disponibilidad de Ca y Mg para las plantas
• Contenido intercambiable
• pH
•CIC y % de saturación
•Tipo de mineralogía en el suelo
•Relación de Ca intercambiable con Mg y K
8‐2. Fertilizantes de Ca y Mg
8‐2.1 Fuentes de Ca
• Abonos especificos de Ca son pocos ya que la mayoría de los
suelos con bajo contenido de Ca son encalados para ajustar el
pH o para eliminar toxicidad de Al.
• Si no se requiere ajustar el pH pero se necesita Ca, se aplica
yeso (CaSO42H2O). Fuente importante de Ca para maní ya
que tiene altos requisitos.
• Los fertilizantes se expresan en forma de CaO y MgO
21
22
11

Fuentes de Ca
Nombre Fórmula química Concentración
* Nitrato de calcio Ca(NO 3 ) 2 15‐0‐0‐34CaO
* Yeso CaSO42H2O 0‐0‐0‐31CaO‐24S
* CaEDTA 4‐7CaO
Super fosfato
sencillo
CaSO4Ca(H2PO4 ) 2 0‐20‐0‐28CaO‐12S
Super fosfato triple Ca(H2PO4 ) 2 0‐46‐0‐18CaO
AApatita tit 00‐33‐0‐46CaO 33 0 46C O
Carbonato calizo CaCO3 0‐0‐0‐56CaO
Hidróxido de calcio Ca(OH) 2 0‐0‐0‐76CaO
Oxido de calcio CaO 0‐0‐0‐99CaO
8‐2.2 Fuentes de Mg
Nombre Fórmula química Concentración
Cld Cal dolomítica l íti CCO CaCO3 MMg CO CO3 AAprox. 18M 18MgOO
* Sulfato de
magnesio (sal de
epsom)
MgSO 4 7H 2O 0‐0‐0‐17MgO‐14S
* SUL‐PO‐Mag K 2 SO 4 2MgSO 4 0‐0‐22‐18MgO‐22S
Nitrato de magnesio MgNO MgNO3 6H 6H2O 2O 10‐0‐0‐15MgO
10 0 0 15MgO
Kiserita sulfato de Mg y K 0‐0‐20‐27MgO
Gramag óxidos de Mg 0‐0‐0‐75MgO
Granusol óxidos de Mg 77MgO
23
24
12

• Dolomita – Granulada o polvo
• Sulfato de Mg –sal hidratada, higroscopica, alta solubilidad,
granos finos, fertigación, foliar
• Sul‐PO‐Mag (IMC global) –prod. orgánica, soluble, mezclas,
fuente de Mg y S, bajo índice de sal (43.2/100)
• Kiserite (KALI) –prod. orgánica, soluble, granulometría (fina,
gruesa) y composición variada, uso en fertigación o mezclas
completas
Ejemplo: Campos de golf y cesped
• Aplicar 6 –12 kg Mg/ha/año en cuatro aplicaciones (calle “fairway”)
6 kg Mg/ha/año 10 kg MgO/ha/año
2.5 kg MgO/ha/aplic 14.7 kg MgSO4/ha/aplic
14.7 kg MgSO4/200 L/aplic 7.4 kg MgSO4/100 L/aplic
7.4% MgSO4 25
26
13

27
28
14

8‐3 Azufre (S)
8‐3.1 Información general
• El SO 4 ‐2 se comporta muy similar al NO3 ‐
• Ciclos de C‐N‐S están asociados a la materia orgánica
• EEntre t el l cuarto t y quinto i t nutrimento ti t que más á comunmente t se
observan deficiencias (respuesta)
• Las deficiencias predominan en suelos derivados de rocas
ígneas básicas a altas elevaciones o alejados del mar
• Funciones en las plantas
– síntesis de aminoácidos asufrados
relacionado a reducción de NO ‐ – relacionado a reducción de NO ‐
3 y a N protéico
– síntesis de coezima A (envuelta en la oxidación síntesis de
ácidos grasos, aminoácidos)
• Síntomas de deficiencias
8‐3.2 Fracciones
• S total ‐ depende grandemente de la cantidad de materia
orgánica
• S orgánico á i ‐ representa la mayor proporción del S total (60 (60‐90 90 %)
• S inorgánico ‐ representa una menor proporción y se subdivide en:
–SO 4 ‐2 solución
–SO 4 ‐2 adsorbido
–S insoluble
– Compuestos reducidos inorgánicos S
29
30
15

8‐3.3 Fuentes de S a suelos
• Precipitación/solubilización de sales (minerales) en suelos
• Deposición atmosferica
– SO SO2 SO SOx en atmósfera t ó f por ddesechos h iindustriales d t i l dde
quema de fuentes de carbón
–Emisión de compuestos volátiles azufrados [(CH3) 2S, CS2, CH3SH] por actividad volcánica, pantanales, etc.. y
subsecuente deposición atmosferica
• Oxidación de sulfitos que provienen de metales como FeS2 – FeS +H O +3/2O Fe +2 +2SO ‐2 +2H +
FeS2 +H2O +3/2O2 Fe +2SO4 +2H
8‐3.4. Ciclo de S
31
32
16

8‐3.5 Reservas de S
8‐3.5.1 Contenido total
• Niveles de Stotal en suelos son muy variables y influyen
muchos factores
• S Stotal puede variar entre 00.002 002 y 0.2 02% %
•Stotal está íntimamente relacionado con los niveles de
materia orgánica
•Al igual que otros elementos cononcer las cantidades
totales no es muy útil desde el punto de vista de la
fertilidad de suelos
8‐3.5.2 S orgánico
•La mayor proporción de S en suelos tropicales sin fertilizar
está en esta forma (60‐90 % de la totalidad de S)
•S orgánico proviene de los restos vegetales, animales y
microorganismos
• C:N:S es bbastante constante en suelos l con valores l dde
120:10:1.4
•La labranza reduce el contenido de S orgánico debido al
aumento en la tasa de descomposición de materia orgánica
•Formas en el cual se encuentra el S
•Amino ácidos (cisteína y metionina) (25 a 55%)
•S reducible con HI = esteres y eteres con enlaces C‐O‐S (10 (
a 20%)
•Se desconoce la forma que se encuentra el 40% del S
orgánico
33
34
17

8‐3.5.3 S inorgánico
• En suelos aeróbicos, la especie SO 2‐
4 es la forma inorgánica
de S que predomina
• Solo en casos de anaerobiosis ocurren formas reducidas
(sulfuros), y se convierten a sulfatos rápidamente al oxidarse
• El S inorgánico en forma de SO 2‐
4 puede acumularse en
Ultisoles, Oxisoles con mineralogía oxídica debido a la alta
capacidad de intercambio aniónico, por rx de adsorción
8‐3.5.4 S (SO 4 ‐2 ) en solución del suelo
• Movimiento hacia la planta es principalmente por flujo de
masas y difusión
• Concentraciones de SO 2‐
4 de 5 ‐ 20 ppm suelo son comunes
en suelos y entre 3 ‐ 5 ppm es adecuada para crecimiento de
plantas.
• Existe mucha variación temporal y espacial en las
concentraciones de sulfato debido a su alta movilidad en el
suelo
35
36
18

8‐3.5.5 SO 4 2‐ adsorbido
• Se adsorbe a los sitios de intercambio con cargas + (similar a la
adsorción de H ‐
2PO4 )
• Serie liotrópica para aniones (H ‐
2PO4 > SO4 2‐ > NO3 ‐ = C)
• Factores que afectan la cantidad de SO 4 2‐ adsorbido
q 4
• Mineralogía (óxidos de Fe/Al y arcillas 1:1)
• Materia orgánica (aporta cargas +)
• Bajo pH
• Competencia por sitios de adsorción como por ejemplo HPO 4 ‐2
8‐3.5.6 S insoluble
• Ocurre mayormente en suelos de regiones secas en donde los
sulfatos se precipitan con las bases, especialmente Ca
• Encontrados mayormente en regiones áridas
• El más común es yeso y se encuentra muy poco en suelos
de regiones húmedas
37
38
19

8‐3.5.6.1 Minerales primarios
• Pirita, FeS 2
• “Spharellite” ZnS 2
• S elemental (formas reducidas de S)
8‐3.5.6.2 Minerales secundarios
• Na 2SO 410H 2O
• MgSO 47H 2O
• CaSO 42H 2O (yeso)
8‐3.6 Procesos
8‐3.6.1 Adsorción:
Para que ocurra se requiere:
• Presencia de superficies que reaccionen (mineralogía
adecuada)
•Al(OH) +2 + SO ‐2
4 Al(OH)SO4
• cargas (+) en suelos ácidos asociados a:
• Sesquióxidos
• Arcillas 1:1
• Materia orgánica g
39
40
20

8‐3.6.2 Lixiviación de S
• Ocurre en suelos pero en menor proporción que el NO 3 ‐
•Entre el 50 y 70% del S aplicado puede lixiviarse bajo
condiciones óptimas (textura gruesa gruesa, mucha H H2O) 2O)
8‐3.6.2.1 Factores que afectan magnitud de
lixiviación de S
• Niveles de precipitación o riego
• Textura del suelo
• Minerales en el suelo
• Mayor lixiviación con mayor proporción de cationes
monovalentes vs. divalentes
41
42
21

8‐3.6.3 Reacciones Redox
• Reacciones de oxidación
• Bacterias fotolitotróficas (oxidación de H 2Spor Chlorobium,
Chromatrium)
CO 2 + 2H 2S 2S o + CH 2O + H 2O
• Bacterias quimolitotróficas (oxidación de S por Thiobacilli)
3CO 2 + 2S o + 5O 2 + 2H 2O 3CH 2O + 2SO 4 ‐2 + 4H +
• RReacciones i dde reducción d ió (D (Desulfovibrio lf ib i spp.) )
SO 4 2‐ + 8H + + 6e ‐ S o + 4H2O
H 2O 2H + + 1/2O 2 + 2e ‐
Neto: SO 4 2‐ + 2H + S 0 +H2O +3/2O 2
43
44
22

8‐3.6.4 Mineralización
•Muy similar al ciclo de N por lo que se puede estimar a
partir de la MO
AA S ‐2 S0 AA S S
So + 3/2O2 + H2O 2H + + SO 2‐
4
• Proporción N:S = 8:1
•Entre 2 y 15 kg N/ha se pueden mineralizar anualmente
Factores mas importantes en la mineralización
son:
• Temperatura
• Humedad cerca de capacidad de campo
• Nivel de materia orgánica
• Inmovilización ocurre cuando C:S > 400; C:S < 200 ocurre
mineralización
• Se puede utilizar el contenido de materia organica del suelo
para estimar la disponibilidad (Ej. un suelo con 2% de materia
organica, Cunato azufre se torna disponible?
45
46
23

8‐3.7 Entradas y salidas
8‐3.7.1 Fertilización
• La mayoría de los cultivos tienen requerimientos de S muy
parecidos a P
• Se utilizan muchos abonos azufrados azufrados, por lo cual se suple una
buena cantidad de S al suelo
• El S elemental se utiliza para disminuir el pH de suelos
alcalinos
• En general dosis de 40 kg S/ha/año son suficientes para
eliminar deficiencias
8‐3.7 Entradas y salidas
8‐3.7.1 Lluvia
• Contiene menos de 1 ppm S
• Fuente menos de 5 kg
S/ha/año excepto en áreas
industriales y cercanas al
mar
• En PR valores son alrededor
de 20 kg S/ha
• Algunos g fungicidas g y
plaguicidas contienen S
Sulfate (kg/ha)
35
30
25
20
15
10
5
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
1980 1985 1990 1995 2000 2005
Date
Sulfate (mg/L)
47
SO4 (kg/ha)
SO4 (mg/L)
48
24

8‐3.7.3 Absorción por la planta
• Concentraciones foliares varían entre 0.1 a 0.4 %
• Niveles de extración son similar a las de P
8‐3.8. Fuentes de S
Nombre Fórmula química Concentración
*Sulfato de amonio (NH4 ) 2SO4 21‐0‐0‐24S
*sulfato sulfato de magnesio MgSO 4 0‐0‐0‐17MgO‐14S
0 0 0 17MgO 14S
*Sulfato de calcio CaSO42H2O 0‐0‐0‐31CaO‐24S
*SULP‐O‐Mag K2SO42MgSO4 0‐0‐22‐18MgO‐22S
S elemental S0 0‐0‐0‐(90‐98S)
*Sulfato de potasio K2SO4 0‐0‐50‐17S
*Superfosfato sencillo Ca(H2PO4 ) 2CaSO4 0‐20‐0‐28CaO‐12S
Tiosulfato de amonio (NH4 ) 2S2O3 12‐0‐0‐26
Fosfato de amonio‐
sulfato
15%S
*sulfato de hierro FeSO4 0‐0‐0‐11S‐18Fe
49
50
25