PROPIEDADES QUÍMICAS DEL SUELO
UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN
Facultad de Ciencia Agrarias, Industrias Alimentarias y Ambiental
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE AGRONOMÍA
Docente: Ing. Teófilo Durand RuizCorreo Electrónico: [email protected]
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pH DEL SUELO
• Son una abreviación de ‘pondus hydrogenii’, traducido como potencial de hidrógeno, y fueron propuestas por Sorensen en 1909, que las introdujo para referirse a concentrarse muy pequeñas de iones hidrógeno. Sorensen, creador del concepto de pH, lo define el logaritmo negativo de la actividad de los iones hidrógeno en una solución:
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¿QUÉ ES pH?
• Medida de la expresión de la acidez que es dad por la cantidad de H+. Se maneja en una escala.
Ejemplos pHJugo de limón 2.3
Vinagre 2.8Jugo de naranja 3.7
Café negro 5.0Leche 6.6Sangre 7.4
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¿QUÉ ES pH?
El pH del suelo es una medida de la acidez o de la alcalinidad de la solución del suelo .
pH = - log[H+]
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¿QUÉ ES pH?
• La acidez presente en el suelo corresponde a la concentración de iones hidronio en disolución, extraída de la mezcla de suelo y agua o del suelo y una disolución extractora.
• Matemáticamente el pH de una disolución se indica así:
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¿QUÉ ES pH?
Los suelos minerales ácidos con pH inferiores a 5.2 contienen a menudo cantidades apreciables de Al y de Mn en la solución del suelo, que son perjudiciales para el
crecimiento vegetal.
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ESCALA DE pH
log10 10 = 1
log10 100 = 2
log10 1000 = 3
log10 10000 = 4
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ESCALA DE pH
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ESCALA DE pH (Acidez, Alcalinidad y neutralidad)
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CALIFICACIÓN DE LOS SUELOS POR SU pH
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DAÑOS POR REACCIÓN ALTA O BAJA DEL SUELO
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DISPONIBILIDAD DE LOS NUTRIENTES SEGÚN EL pH
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ACOMODACIÓN DE LOS CULTIVOS AL pH
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El encalado junto con la siembra de especies tolerantes constituyen las
prácticas más apropiadas y económicas para corregir los problemas de acidez
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pH DEL SUELO
La presencia de carbonatos (CO3-2) y
su hidrólisis promueven suelos con pH entre 8 y 10 (suelos alcalinos).
La acción disolvente del agua sobre la piedra caliza libera carbonatos.
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pH DEL SUELO
Suelos con un 80% de Saturación de Bases Intercambiables tendrán valores de pH cerca de 7. Bases intercambiables
(Ca+2, Mg+2, K+2, Na+)
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pH DEL SUELO
Cuando el % de SB (Saturación de Bases) aumenta el valor de pH aumenta.
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pH DEL SUELO
La erosión causa pérdida de las Bases Intercambiables.
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CATIONES CAMBIABLES meq / 100g
Bajo Medio Alto
Ca < 3.0 3.0 – 6.0 > 6.0
Mg < 1.5 1.5 – 2.5 > 2.5
K < 0.2 0.2 – 0.4 > 0.4
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DESEABLE RANGO DE CATIONES INTERCAMBIABLES
Catión Rango
Calcio 65% - 80%
Magnesio 10% - 20%
Potasio 3% - 8%
Sodio < 6%
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¿POR QUÉ ES IMPORTANTE EL pH?
El pH es una variable fundamental • Controla la química y las reacciones en las soluciones del suelo. (El potencial de oxido-reducción es la otra variable fundamental) • La química del suelo es la relación entre los componente de la solución entre sí,
con los coloides y microorganismos del suelo. El pH afecta todas las propiedades del suelo.
• Físicas, químicas y biológicas El pH afecta:
• la Capacidad de intercambio catiónico, • la solubilidad de los minerales del suelo y de las enmiendas aplicadas, • el estado en que se encuentran los elementos, la disponibilidad de los
nutrientes, • la actividad biológica, • el crecimiento de las raíces, • la degradación de la materia orgánica.
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MEDIDAS DE pH DEL SUELO
Método electrométrico :
Se utiliza un medidor de pH de lectura
directa.
Es más preciso.
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MEDIDAS DE pH DEL SUELO
Método colorimétrico :
Uso de compuestos orgánicos que cambian
de color dependiendo del pH.
Es el método más sencillo.
Es menos exacto.
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FACTORES QUE AFECTAN EN LA MEDIDA DEL pH
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pH DEL SUELO
Lugares cercanos a fábricas e industrias a veces son responsables de la acidez de los
suelos por causa de la lluvia ácida.
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Relación entre pH y Disponibilidad de Nutrimentos
El pH del suelo tiene un efecto sobre la
disponibilidad de los elementos.
Un aumento en el pH está relacionado
con un aumento de Ca, Mg y S.
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Relación entre pH y Disponibilidad de Nutrimentos
Molibdeno aumenta al aumentar el pH.
A bajo pH aumenta la disponibilidad de
Al, Fe, Mn, Zn.
A pH bajo (ácido) se reduce la
disponibilidad de N, P, K, Ca, Mg, Cu,
B y Mo.
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Relación entre pH y Disponibilidad de Nutrimentos
En suelos alcalino se reduce la
disponibilidad de N, Fe, Zn, Mn, Cu, y
B.
La mejor disponibilidad de nutrimentos
para las plantas se encuentra a pH
entre 5.5 y 7.
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Relación entre pH y Disponibilidad de Nutrimentos
Toxicidad por hierro, manganeso y
aluminio ocurre a pH 4.5 o menos.
Alta concentración de aluminio
intercambiable en suelos ácidos afecta
al crecimiento de raíces.
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MEDICIÓN DE pH
Las diferentes relaciones suelo-agua producen valores de pH ligeramente distintos
Relación suelo-agua 1:1 o 1:2 o pasta
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TABLA INTERPRETATIVA pH DEL SUELO
Valor Categoría
< 4.4 Extremadamente Acido
4.5 – 5.0 Muy Fuertemente Acido
5.1 – 5.5 Fuertemente Acido
5.6 – 6.0 Moderadamente Acido
6.1 – 6.5 Ligeramente Acido
6.6 – 7.3 Neutro
7.4 – 7.8 Ligeramente Alcalino
7.9 – 8.4 Moderadamente Alcalino
8.5 – 9.0 Fuertemente Alcalino
> 9.0 Muy Fuertemente Alcalino31
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pH DEL SUELO Y NUTRIENTES
Factor Efecto
Disponibilidad de fósforo Máxima entre pH 5.5 – 7.0
Disponibilidad de micronutrientes Todos los micronutrientes, excepto el Mo, están más disponibles a pH 5.5 – 6.0
Toxicidad de aluminio Disminuye a medida que el pH aumenta.
CI C (Capacidad de Intercambio catiónico)
Aumenta a medida que el pH aumenta (mayor retención de Ca, Mg y k, menos lixiviación)
Mineralización de N pH 6.0 – 6.5 óptimo para la actividad de los nitrificadores
Fijación de N La nodulación disminuye a pH < 5.5
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MEDICIÓN DE pH CON TIRILLAS TORNASOL
NO HAY EXCUSA PARA NO MEDIR pH DEL SUELO PARA SABER SI SE REQUIERE DE
ENCALAMIENTO33
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PRINCIPIOS DE pH DEL SUELO
o En el laboratorio la medida de pH refleja la acidez activa del suelo solamente. No refleja la acidez total del sistema.
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Origen de la acidez Potencial = Desarrollo de Cargas en los Coloides del Suelo
Los coloides del suelo (arcillas y materia orgánica) desarrollan carga superficial. Esto ocurre de dos maneras:
Substitución isomorfa (carga permanente) y Deprotonación (Pérdida de protones) de los grupos
funcionales superficiales (carga dependiente del pH).
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CATIONES EN EL SUELO
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CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO (CIC)
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CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO
• Grado al cual un suelo puede sostener e intercambiar cationes básicos tales como Ca, Mg, NH4 y K, así como el H, Al, Fe y Mn
• Miliequivalentes en 100 cc de suelo en pasta saturada
30 o más < CIC < 5 o menos Suelos orgánicos Suelos arenosos Suelos arcillosos
• La CIC está relacionada con:– nivel de pH, – proporción de arcillas y – cantidad de materia orgánica.
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CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO
Una CIC alta es deseable porque hace :
– menos probable la lixiviación de los nutrientes y
– más probable el mantenimiento de mayores cantidades de reservas.
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ACIDEZ DEL SUELO
Suelos con alta CIC pueden retener altos niveles de acidez.
• Son suelos orgánicos o arcillosos que son altamente tamponados y requieren altas cantidades de cal para aumentar el pH
Suelos con baja CIC no retienen acidez.
• Son suelos arenosos y requieren menos cantidad de enmienda para corregir el pH.
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MECANISMOS DE LA ACIDEZ DEL SUELO
H+ y Al3+ son las principales fuentes de acidez del suelo
• 5,5 < pH < 6,8– H+ y grupos ácidos débiles (orgánicos)
• 4 < pH < 5,5 – Al3+ es la principal fuente de H+
• pH < 4– Fe3+ es una fuente importante de H+
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HIDROGENIONES H+
El Hidrógeno es un ión Intercambiable
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FUENTES DE LA ACIDEZ
• Minerales acidificantes (Al, Fe, sulfuros)• Uso de fertilizantes (Principalmente NH4+)• Remoción de bases por lixiviación• Remoción de bases por cosechas• CO2 de respiración de plantas y microorganismos• Acidos orgánicos• Lluvia
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HIDRÓLISIS DEL ALUMINIO SOLUBLE
4 < pH < 5,5
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Acidez por Remoción de Calcio y Magnesio
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TIPOS DE ACIDEZ EN EL SUELO
Acidez activa :
La acidez total de un suelo está compuesta de :
Acidez activa y Acidez Potencial
Es la concentración de H+ en la solución del suelo.
Es la acidez medida con pH del suelo. Es solo una parte de la acidez total. Iones de H en la solución del suelo Iones de H que provienen de la disociación de Al.
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TIPOS DE ACIDEZ EN EL SUELO
Acidez Potencial :
• Es la acidez total del suelo.• La acidez total tiene en cuenta la capacidad
tampón (Buffer) del suelo.• Incluye la acidez intercambiable o de reserva
del suelo.• Iones de H y Al retenidos y/o adsorbidos en las
partículas del suelo.
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TIPOS DE ACIDEZ EN EL SUELO
Importancia de la Acidez Potencial
o Define las políticas de manejo de pH o Determina la cantidad de cal requerida para lograr un cambio dado de pH.
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LAS PLANTAS INTERCAMBIAN HIDROGENIONES [H+] POR CATIONES
EFECTO:
ACIDULACION DEL SUELO
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Acidez por Adición de hidrogeniones [H+]
• Descomposición de la materia orgánica• Absorción de nutrientes. Las raíces toman los
cationes básicos (NH4+, Ca+2, Mg+2, y K+) y los intercambian por H+ para mantener el balance iónico.
• Algunos fertilizantes generan H+ por oxidación del ión amonio a nitrato.
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NUTRIFICACIÓN DE FERTILIZANTES
Las bacterias del suelo convierten el (NH4+) en (NO3-) (Nitrificación)
2NH4+ (ión amonio) + 4O2
2NO3- (nitrato) + 4H+ (hidrógeno ácido) + 2H2O
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ACIDEZ GENERADA POR FERTILIZANTES
Acidez generada por fuentes comunes de N
Fuente de Nitrógeno Kg CaCO3 / Kg Nrequerido para neutralizar la acidez
Amoníaco Anhidro 1.8
Urea 1.8
Nitrato de Amonio 1.8
Sulfato de Amonio 5.4
Fosfato Monoamonio (MAP) 5.4
Fosfato Diamonio (DAP) 3.6
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Disminución de pH por agricultura sin enmiendas
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Efecto de fertilización sobre Acidez Intercambiable
Cultivo de Banano
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EFECTOS DE ACIDEZ
• Exceso de aluminio y manganeso• Disminuye disponibilidad de elementos • Precipitación e inmovilización de fósforo• Los microorganismos del suelo no funcionan con eficacia en
suelos ácidos. • Algunos herbicidas no trabajan bien.
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FACTORES
• El nivel de acidificación se ha incrementado, por varios factores:
• Pérdida de la capa arable por erosión.• Extracción de nutrientes en sistemas de cultivo intensivo.• Efecto residual ácido de fertilizantes nitrogenados
amoniacales.• Manejo inadecuado del encalado.• Deforestación y habilitación para el cultivo de suelos
ácidos.• Escaso uso de técnicas de diagnóstico de la fertilidad de
los suelos.56
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El fenómeno de la acidez
• Reduce el crecimiento de la plantas.
• Ocasiona disminución de la disponibilidad de algunos
nutrimientos como Ca, Mg, K y P.
• Favorece la solubilización de elementos tóxicos para las
plantas como el Al y Mn.
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DISPONIBILIDAD DE NUTRIENTES
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TOXICIDAD DE ALUMNIO E HIDRÓGENO
Efectos principales del Al+3 y de H+ en crecimiento: • Lesión a las raíces y• Disminución de la absorción de los cationes (Ca2+, Mg2+,
K+).
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DEFICIENCIA INDUCIDA DE FOSFORO
• Crecimiento reducido de la raíz • Reacciones de precipitación-adsorción
• Interferencia con metabolismo de P en la planta.
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ALTO ALUMNIO POCO FÓSFORO
Crecimiento restringido de raíces de algodón causado por aluminio
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Toxicidad por Aluminio
Toxicidad por Aluminio reduce el crecimiento de las raícesAl
ppmAlgodón
Longitud de Raíz
0 16 cm
0.25 11 cm
0.50 8 cm
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Precipitación de Fósforo en las raíces
Altos niveles de aluminio causan su precipitación en las raícesP uptake (consumo), mg
pH Tops Raíces
4.7 3.52 1.72
5.0 4.68 0.98
6.0 5.56 0.94
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Disponibilidad de Fósforo según pH
Máxima Disponibilidad
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Aprovechamiento de Fósforo según pH
Eficiencia Relativa en Aprovechamiento de Fósforo [%]
020406080
100120
5 6 6,5pH del suelo
Efic
ienc
ia re
lativ
a [%
]
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Aprovechamiento de Fósforo según pH
Eficiencia Relativa en Aprovechamiento de Fósforo [%]
020406080
100120
5 6 6,5pH del suelo
Efic
ienc
ia re
lativ
a [%
]
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REACCIÓN DEL SUELO
Acidez – Alcalinidad
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IMPORTANCIA DEL pH EN EL SUELO
En la disponibilidad de nutrientes. En la identificación del tipo de carga que los coloides.
En taxonomía de suelos. Para detectar coloides inorgánicos no cristalinos:
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CAPACIDAD BUFFER DEL SUELO
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SUELOS ÁCIDOS
Suelos que presentan valores de pH menores a 6.5
Más del 85 % del área del país está ocupada por suelos ácidos
Para su formación se requieren fuentes de protones
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TIPOS DE CULTIVOS QUE PRESENTAN TOLERANCIA PARA EL PH
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pH (Acidez)Tipo de cultivo
Temperatura
Precipitación (mm) pH Interpretación del nivel de pH
Algodón 20 – 35 600 – 800 6 – 7 Ligeramente Acido, Rango Neutro
Arroz 25 – 35 1500 5.5 – 6.5 Moderadamente Acido, Ligeramente Acido
Banano 18 – 35 1800 5.0 – 8.0 Fuert. Acido, Mod. Acido, Lig, Acido, Rang. Neutro, Deb. Alcalino
Cacao 20 – 30 + 1500 6.0 – 7.5 Lig. Acido, Rang. Neutro. Deb. Alcalino
Café 20 – 25 1300 – 1800 5.5 – 6.5 Moderadamente Acido, Lig. Acido
Caña de Azúcar 24 – 37 1300 – 1500 7.0 Neutro
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TIPOS DE CULTIVOS QUE PRESENTAN TOLERANCIA PARA EL PH
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pH (Acidez)Tipo de cultivo
Temperatura
Precipitación (mm) pH Interpretación del nivel de pH
Cítricos 23 – 30 1600 – 2000 6.0 – 7.0 Lig. Acido, Rang. Neutro. Neutro
Cocotero > 22 1500 – 2000 5.0 – 8.0 Fuert. Acido, Mod. Acido, Lig. Acido, Rang. Neutro, Deb. Alcalino
Maíz 20 – 30 800 – 1000 5.5 – 8.0 Mod. Acido, Lig. Acido, Rang. Neutro, Deb. Alcalino
Mango > 24 800 – 1000 5.7 – 6.5 Moderadamente Acido, Lig. Acido
Maracuyá 24 – 32 1500 – 2000 6.0 – 7.0 Ligeramente Acido, Rango Neutro
Melón 22 – 33 500 – 600 6.0 – 7.0 Lig. Acido, Rang. Neutro, Neutro
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TIPOS DE CULTIVOS QUE PRESENTAN TOLERANCIA PARA EL PH
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pH (Acidez)Tipo de cultivo
Temperatura
Precipitación (mm) pH Interpretación del nivel de pH
Palma africana 22 – 33 > 2000 6.0 Ligeramente Acido
Papaya 21 – 33 > 1500 6 – 7 Ligeramente Acido, Rango Neutro
Piña 22 – 27 1300 – 1500 5.0 – 6.5 Fuert. Acido, Mod. Acido, Lig. Acido
Plátano 18 – 37 1800 – 2500 6 – 7 Ligeramente Acido, Rango Neutro
Sorgo 21 – 32 500 5.0 – 8.5Fuert. Acido, Mod. Acido, Lig. Acido, Rang. Neutro, Deb. Alcalino, Mod.
Alcalino
Soya 22 – 25 500 – 600 6.0 – 6.5 Ligeramente Acido
Yuca 20 – 31 1300 – 1500 5.5 – 6.5 Moderadamente Acido, Lig. Acido
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TIPOS DE CULTIVOS QUE PRESENTAN TOLERANCIA CON LA C.E.
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Conductividad Eléctrica (Salinidad)
Tipo de cultivo Temperatura
Precipitación (mm) C.E. Interpretación del
nivel de C.E.Algodón 20 – 35 600 – 80 7.7 Alto
Arroz 25 – 35 1500 3.0 AltoCaña de Azúcar 24 – 37 1300 – 1500 1.7 Medio
Cebada (Forrajera) 23 – 26 500 – 200 6.0 AltoCebada (Grano) 23 – 26 501 – 200 8.0 Alto
Cebolla 23 – 26 502 – 200 1.2 MedioMaíz 20 – 30 505 – 200 1.7 Medio
Maíz Dulce 20 – 30 504 – 200 1.7 MedioManí 23 – 26 503 – 200 3.2 Alto
Naranja 23 – 26 506 – 200 1.7 MedioPapa 23 – 26 507 – 200 1.7 MedioSoya 22 – 25 500 – 600 5.0 AltoTrigo 23 – 26 508 – 200 6.0 AltoUva 23 - 26 509 – 200 1.5 Medio
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TIPOS DE CULTIVOS QUE PRESENTAN TOLERANCIA CON EL SODIO INTERCAMBIABLE
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Saturación Sodio IntercambiableTipo de cultivo
Temperatura
Precipitación (mm) % Na Interpretación del nivel de
pHAlgodón
(Germinación) 23 – 30 500 – 200 < 15 Bajo, Moderado
Algodón 20 – 35 500 – 200 > 40 Muy Alto
Arveja 23 – 36 500 – 200 < 15 Bajo, Moderado
Cebada 23 – 36 500 – 200 > 40 Muy Alto
Cebolla 23 – 36 500 – 200 15 – 40 Moderado, Alto, Muy Alto
Maíz 23 – 36 500 – 200 < 15 Bajo, Moderado
Maní 23 – 36 500 – 200 < 15 Bajo, Moderado
Naranja 23 – 36 500 – 200 < 15 Bajo, Moderado
Trigo 23 – 36 500 – 200 15 – 40 Moderado, Alto, Muy Alto