1

Agro 4037 – Fertilidad de Suelos y Abonosy Abonos

8‐ Calcio, Magnesio y Azufre

1

Objetivos (Ca y Mg)

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 la3. 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

2

disponibilidad de Ca y Mg que proviene de los fertilizantes.

2

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 y la relación que existe entre la función y los p y q ysíntomas 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. 

3

8‐1  Ciclo de Ca y Mg8‐1.1  Información general

• Ca y Mg se comportan en forma similar en suelos aunque cumplen funciones fisiológicas diferentes y provienen  de i l i i difminerales primarios 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

4

• A nivel fisiológico, Ca y Mg interaccionan (antagonismos, sinergismos) en la absorción radicular

3

8‐1.3 Formas y funciones de Mg en plantas

• Se absorbe como Mg2+

• Se mueve por intercepcion radicular y flujo de masas

C i jid l d 0 1 0 4%• Concentracion en tejido vegetal de 0.1 a 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

5

Ciclo de Ca y Mg

6

4

8‐1.2  Formas de Ca y Mg en suelos8‐1.2.1  Cantidad total

• El contenido total en suelos no suministra información importanteimportante

• 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%

7

8‐1.2.2  Minerales primarios comunes en suelos

Calcio• Epidote• Turmaline

Pi

Magnesio• Olivene (Mg,Fe)2SiO4

• Tourmaline• Piroxenes• Augite Ca(Mg,Fe)Si2O6

• Amfiboles• HornablendeNaCa2Mg5Fe2(AlSi7)O22(OH)

• Apatita• Ca‐feldspars• Ca‐plagioclase 

• Tourmaline

• Piroxenes

• Augite

• Amfiboles

• Hornablende

• Serpentinite

• Biotite K(FeMg2)Si3Al)(O10(OH)2

8

Ca p ag oc ase– Anortita CaAl2Si2O3

( g2) 3 )( 10( )2

5

8‐1.2.3 Minerales secundariosCalcio • Carbonatos de calcio CaCO3

• Sulfato de calcio CaSO42H2O• Dolomita CaMg(CO3)2

Magnesio• Vermiculita• Clorita• Montmorilonita

9

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 otrasplanta absorbe y por la cual interactúan con las otras fracciones

10

6

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 en solución varía entre 3 y 50 mg/L para Ca (se cree g y g/ p (

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 <6.5 (esto no es aplicable para suelos tropicales acidos)

• Efecto de:

11

• Profundidad• Precipitación (trópico seco vs. trópico húmedo)• Textura • Mineralogía

8‐1.2.4.2 Magnesio

• Mg en solución varía de 5 a 50 mg/L

• Suelo ideal en general tiene 4 ‐ 20 % saturación de CIC

• Planta utiliza Mg por intercepción radicular y flujo de masas• Planta utiliza Mg por intercepción radicular y flujo de masas

• En algunos casos el Mg puede desplazarse a capas inferiores, encalado

12

7

8‐1.3  Disponibilidad y deficiencia en suelos8‐1.3.1  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

13

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;

14

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

8

Mineralogía

• Se requiere menor Ca intercambiable para optimizar rendimientos en suelos dominados por arcillas 1:1 que con arcillas 2:1.

• Pero capacidad para suplir Ca a largo plazo se reduce en• 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 impedir la utilización (absorción) de Ca o Mg

15

p p ( ) g

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 

16Observación de deficiencia de Ca en Café, El Salvador

9

Razones para aplicación de Ca

• Reducir toxicidad de H+ y Al

• Reducir disponibilidad de otros elementos tóxicos• 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+

17

8‐1.3.2.2 Magnesio

• Suelos con deficiencia:  textura gruesa, muy ácidos, suelos región húmeda

• Incidencia de deficiencias de Mg es mayor que la g y qincidencia de deficiencia de Ca, en parte por la aplicación de cal

• Deficiencias de Mg pueden ser inducidas con adiciones grandes de K+ o NH4

+, pero el Mg debe estar marginalmente deficiente para empezar.  

• 'grass tetany'‐ hipomagnesemia (niveles de Mg en sangre bajo)

18

• 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

10

8‐1.4  Pruebas de suelo de Ca y Mg

• Ca2+ y Mg2+ intercambiable (también incluye iones en solución de suelo)

• NH4OAc 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

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• 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 foliares de Kcon bajas 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), Mg/K (2‐15), Ca/K, (Ca+Mg)/K (10‐40)

20

Ca/Mg (2 5), Mg/K (2 15), Ca/K, (Ca Mg)/K (10 40) 

• Ca y Mg pueden competir entre si por puntos de absorción (antagonistas) a nivel radicular

11

8‐1.5 Factores de suelo que influyen sobre la disponibilidad de Ca y Mg para las plantas

• Contenido intercambiable

• pH• pH

• CIC y % de saturación

• Tipo de mineralogía en el suelo

• Relación de Ca intercambiable con Mg y K

21

8‐2. Fertilizantes de Ca y Mg8‐2.1 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 elsuelos 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

22

12

Fuentes de Ca

Nombre Fórmula química Concentración 

* Nitrato de calcio Ca(NO3)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

A tit 0 33 0 46C O

23

Apatita 0‐33‐0‐46CaO

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

C l d l íti C CO M CO A 18M OCal dolomítica CaCO3 Mg CO3 Aprox. 18MgO

* Sulfato de magnesio (sal de epsom)  

MgSO4 7H2O 0‐0‐0‐17MgO‐14S

* SUL‐PO‐Mag K2SO42MgSO4 0‐0‐22‐18MgO‐22S

Nitrato de magnesio MgNO 6H2O 10‐0‐0‐15MgO

24

Nitrato de magnesio MgNO3 6H2O 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

13

• 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

25

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/año6 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

26

14

27

28

15

8‐3  Azufre (S)8‐3.1  Información general• El SO4

‐2 se comporta muy similar al NO3‐

• Ciclos de C‐N‐S están asociados a la materia orgánica

E t l t i t t i t á t• Entre el cuarto y quinto nutrimento que más comunmente 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 ‐ y a N protéico

29

– relacionado a reducción de NO3‐ 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 á i ‐ representa la mayor proporción del S total (60‐90 %)• S orgánico representa la mayor proporción del S total (60 90 %) • S inorgánico ‐ representa una menor proporción y se subdivide en:

– SO4‐2

solución

– SO4‐2

adsorbido

– S insoluble– Compuestos reducidos inorgánicos S

30

16

8‐3.3  Fuentes de S a suelos 

• Precipitación/solubilización de sales (minerales) en suelos

• Deposición atmosferica 

SO SO t ó f d h i d t i l d– SO2 SOx en atmósfera por desechos industriales de 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+

31

FeS2 +H2O +3/2O2 Fe +2SO4 +2H

8‐3.4.  Ciclo de S

32

17

8‐3.5  Reservas de S8‐3.5.1 Contenido total

• Niveles de Stotal en suelos son muy variables y influyen muchos factores 

• S puede variar entre 0 002 y 0 2 %• Stotal puede variar entre 0.002 y 0.2 %  • 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

33

• 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 

b l l d

8‐3.5.2  S orgánico

• C:N:S es bastante constante en suelos con valores de 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 

34

y (a 20%)

• Se desconoce la forma que se encuentra el 40% del S orgánico

18

• En suelos aeróbicos, la especie SO42‐ es la  forma inorgánica 

de S que predomina

• Solo en casos de anaerobiosis ocurren formas reducidas

8‐3.5.3  S inorgánico

• Solo en casos de anaerobiosis ocurren formas reducidas (sulfuros), y se convierten a sulfatos rápidamente al oxidarse

• El S inorgánico en forma de SO42‐ puede acumularse en 

Ultisoles, Oxisoles con mineralogía oxídica debido a la alta capacidad de intercambio aniónico, por rx de adsorción

35

• Movimiento hacia la planta es principalmente por flujo de masas y difusión

• Concentraciones de SO42‐ de 5 ‐ 20 ppm suelo son comunes

8‐3.5.4 S (SO4‐2) en solución del suelo

Concentraciones de SO4 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  

36

19

• Se adsorbe a los sitios de intercambio con cargas + (similar a la adsorción de H2PO4

‐)• Serie liotrópica para aniones (H2PO4

‐ > SO42‐ > NO3

‐ =  C)• Factores que afectan la cantidad de SO4

2‐ adsorbido

8‐3.5.5   SO42‐ 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 HPO4

‐2

37

• 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

8‐3.5.6  S insoluble

• El más común es yeso y se encuentra muy poco en suelos de regiones húmedas

38

20

8‐3.5.6.1  Minerales primarios• Pirita, FeS2• “Spharellite”  ZnS2• S elemental (formas reducidas de S)

8‐3.5.6.2  Minerales secundarios• Na2SO410H2O• MgSO47H2O• CaSO42H2O (yeso)

39

8‐3.6  Procesos8‐3.6.1  Adsorción:  

Para que ocurra se requiere:

• Presencia de superficies que reaccionen (mineralogía adecuada)

• Al(OH)+2 + SO4‐2 <‐‐‐‐‐‐‐‐‐> Al(OH)SO4

• cargas (+) en suelos ácidos asociados a:

• Sesquióxidos

• Arcillas 1:1

• Materia orgánica

40

g

21

• Ocurre en suelos pero en menor proporción que el NO3‐

• Entre el 50 y 70% del S aplicado puede lixiviarse bajo condiciones óptimas (textura gruesa mucha H2O)

8‐3.6.2  Lixiviación de S

condiciones óptimas (textura gruesa, mucha H2O)

41

• Niveles de precipitación o riego

• Textura del suelo

8‐3.6.2.1  Factores que afectan magnitud de lixiviación de S

• Minerales en el suelo 

• Mayor lixiviación con mayor proporción de cationes monovalentes vs. divalentes

42

22

43

8‐3.6.3  Reacciones Redox• Reacciones de oxidación

• Bacterias fotolitotróficas  (oxidación de H2S por Chlorobium, Chromatrium)

CO2 + 2H2S  2So + CH2O + H2O 

• Bacterias quimolitotróficas (oxidación de S por Thiobacilli)

3CO2 + 2So + 5O2 + 2H2O  3CH2O + 2SO4

‐2 + 4H+

R i d d ió (D lf ib i )

44

• Reacciones de reducción (Desulfovibrio spp.)

SO42‐ + 8H+ + 6e‐ So + 4H2O

H2O  2H+ + 1/2O2 + 2e‐

Neto: SO42‐ + 2H+ S0 +H2O +3/2O2

23

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 S0AA  S S

So + 3/2O2 + H2O <‐‐‐‐‐> 2H+ + SO4

2‐

• Proporción N:S = 8:1

• Entre 2 y 15 kg N/ha se pueden mineralizar anualmente

45

Factores mas importantes en la mineralización son:

• Temperatura• Humedad cerca de capacidad de campo• Nivel de materia orgánica• 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?  

46

24

• La mayoría de los cultivos tienen requerimientos de S muy parecidos a P

• Se utilizan muchos abonos azufrados por lo cual se suple una

8‐3.7  Entradas y salidas8‐3.7.1  Fertilización

• Se utilizan muchos abonos 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

47

• Contiene menos de 1 ppm S

• Fuente menos de 5 kg 

8‐3.7  Entradas y salidas8‐3.7.1 Lluvia

35

0.9

1

S/ha/año excepto en áreas industriales y cercanas al mar

• En PR valores son alrededor de 20 kg S/ha

• Algunos fungicidas y 0

5

10

15

20

25

30

Sul

fate

(kg

/ha

)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Sul

fate

(m

g/L

)

SO4 (kg/ha)

SO4 (mg/L)

48

g g yplaguicidas contienen S

0

1980 1985 1990 1995 2000 2005

Date

0

25

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

49

8‐3.8.  Fuentes de S

Nombre Fórmula química Concentración

*Sulfato de amonio (NH4)2SO4 21‐0‐0‐24S

*sulfato de magnesio MgSO4 0‐0‐0‐17MgO‐14Ssulfato de magnesio MgSO4 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

50

Tiosulfato de amonio (NH4)2S2O3 12‐0‐0‐26

Fosfato de amonio‐sulfato

15%S

*sulfato de hierro FeSO4 0‐0‐0‐11S‐18Fe