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IMPORTANCIA DEL CALCIO EN LA NUTRICION DE LA PAPA
Amparo MedinaQuito, Junio 2008
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Aspectos GeneralesCalcio en el suelo
•Quinto elemento más abundante en la corteza terrestre (3.6% - 4.2%)•Mineral primario que constituye la principal reserva de Ca en la mayoría de los suelos: Anortita (Calcita en suelos calcáreos)•Funciones en el suelo:
Estructura – Floculación de arcillasEstimula la actividad microbial benéficaAmortigua efectos tóxicos de Al y Na
•Formas disponibles: Ca intercambiable (adsorbido arcillas y materia orgánica en el suelo) Ca2+ como catión soluble.
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Aspectos GeneralesCalcio en el suelo
La aplicación de calcio como enmienda y como nutriente al suelo se recomienda en agricultura porque:•Contribuye a reducir la acidez •Tiene efectos sobre la disponibilidad de fósforo•Reduce los niveles de amonio soluble, el cual es potencialmente tóxico•Contribuye a la liberación de nitrógeno y algunos elementos menores a partir de la M.O.•Reduce la actividad de algunos microorganismos patógenos•Los excesos de calcio en el suelo afectan la disponibilidad de elementos como hierro y manganeso
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Aspectos GeneralesNiveles de elementos recomendados en el suelo
>0.60.3 – 0.6<0.3B (mg·kg-1)>63 – 6<3Zn (mg·kg-1)>21 – 2<1Cu (mg·kg-1)>1911 – 19<11Mn (mg·kg-1)>2515 – 25<15Fe (mg·kg-1)>2010 – 20<10S (mg·kg-1)>2.00.8 – 2.0<0.8Mg (cmol·kg-1)
>11.56.5 – 11.5<6.5Ca (cmol·kg-1)>0.450.25 – 0.45<0.25K (cmol·kg-1)>4020 – 40<20P Olsen (mg·kg-1)>3020 – 30<20N mineral (mg·kg-1)
>0.920.56 – 0.92<0.56C.E. (dS·m-1)>5.85.2 – 5.8<5.2pH (unidades)
ALTOOPTIMOBAJOElemento
Fuente: Adaptado de Laboratorio de Suelos, Universidad de Bogotá Jorge Tadeo LozanoMétodos: N mineral (KCl 1N), P (Olsen), Bases (Ac. Amonio 1N), Elementos menores (DTPA), S y B (Extrato de Saturación
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Aspectos GeneralesNiveles de elementos solubles recomendados en el suelo
>4.00.7 – 4.0<0.7S (mmol·l-1)>1.00.3 – 1.0<0.3Mg (mmol·l-1)>3.50.9 – 3.5<0.9Ca (mmol·l-1)>0.80.2 – 0.8<0.2K (mmol·l-1)>0.20.1 – 0.2<0.1P (mmol·l-1)>4.31 – 4.3<1N-NO3 (mmol·l-1)>0.60.4 – 0.6<0.4N-NH4 (mmol·l-1)
ALTOOPTIMOBAJOElemento
Fuente: Adaptado de Laboratorio de Suelos, Universidad de Bogotá Jorge Tadeo LozanoMétodos: Extracción en relación agua:muestra de 2:1. Elementos expresados en mol por litro
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Aspectos GeneralesAbsorción de calcio
•Absorción activa: requiere energía proveniente de la respiración.•Transporte dentro de la planta estimulado por transpiración.•La absorción de Ca2+ requiere actividad metabólica, que se expresa en continuo crecimiento.•El Ca2+ se absorbe por raíces no suberizadas (jóvenes) y pelos adsorbentes•No fácil penetración por raíces de anclaje, suberizadas, con banda de Caspary desarrollada.•Se requiere una alta concentración de Ca2+ soluble en el suelo para facilitar la absorción
Zona de raíces
laterales(ramificación)
Zona de diferenciación
Zona de pelos absorbentes
Cofia o ápice radical
Zona de asimilación
de calcio
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Aspectos GeneralesAbsorción de calcio
Esquema de un posible mecanismo de absorción de Ca mediado por las bombas de ATP-asa
Pared celular – Exterior de la célula
Citosol – Interior de la célula
H+
NO3- sacarosa
K+
Ca2+Ca2+ H+
H+
H+H+
ATP + H2O ADP + Pi
pH = 5
pH = 7
ATPasa
Co-transporte o simporte Transporte de
intercambio o antiporte
MembranaMembrana
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Aspectos GeneralesFactores que afectan la absorción de calcio
Factores edáficos•Temperatura del suelo: bajas temperaturas afectan absorción•Aireación: Falta de oxígeno inhibe respiración en la raíz (déficit de energía)•pH o concentración de H+ (competencia)•Altas concentraciones de N-NH4
+(competencia)
Factores ambientales•Concentración de CO2
•Radiación solar (Luz)•Humedad relativa
Fotosíntesis ⇒ Crecimiento
Transpiración ⇒ Movimiento del agua dentro de la planta
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Aspectos GeneralesFactores que afectan la absorción de calcio
Efecto del pH de la solución nutritiva sobre el contenido de elementos en la parte aérea del frijol (Phaseolus vulgaris)
Adaptado de Islam (1980), citado por Marschner (1986)
pH = 8.5 pH = 5.5 pH = 4.0 pH = 3.3
MgCaK Mn N-NO3 P S
20
40
60
80
100
120
Abs
orci
ón re
l at iv
a %
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Aspectos GeneralesTransporte de calcio dentro de la planta
•Es un elemento bastante inmóvil en el floema.•Las dicotiledóneas como la papa, tienen relativamente mayores requerimientos de calcio que las monocotiledóneas
•La capacidad de intercambio catiónico de los tejidos vegetales es esencial para el transporte del calcio a los órganos con baja transpiración como flores, frutos y tubérculos.
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Tabla 3. Comparación entre los exudados del xilema y del floema en Nicotiana glauca
Sustancia Exudado del floema (pH = 7.8 – 8.0) g*m-3
Exudado del xilema (pH = 5.6 – 5.9) g*m-3
Relación floema/xilema
Materia seca
170000 – 196000 1100 – 1200 155 – 139
Sacarosa 155000 – 168000 No detectable - Azúcares reductores
Ausente No analizado -
Aminas 10808.0 283.0 38.2 Nitrato No detectable No analizado - Amonio 45.3 9.7 4.7 Potasio 3673.0 204.3 18.0 Fósforo 434.6 68.1 6.4 Cloro 486.4 63.8 7.6 Azufre 138.9 43.3 3.2 Calcio 83.3 189.2 0.44 Magnesio 104.3 33.8 3.1 Sodio 116.3 46.2 2.5 Hierro 9.4 0.60 5.7 Zinc 15.9 1.47 10.8 Manganeso 0.87 0.23 3.8 Cobre 1.20 0.11 10.9 Tomado de Hocking (1980) citado por Marschner (1986)
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Funciones metabólicas del calcioCompartimentalización
Una alta proporción del calcio se encuentra en el apoplasto de las plantas, es decir, principalmente en las paredes celulares, perotambién se acumula en las vacuolas, siendo baja la concentración en el citosol
Tomado y adaptado de Marschner, 1994
VacuolaCitosol
Pared Celular
Calcio
Retículo endoplasmático Membrana Celular
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Funciones metabólicas del calcioEstabilización y elongación de la pared celular
Al combinarse con la pectina presente en la pared celular, se forman pectatos de calcio que proporcionan resistencia mecánica a la pared. La pectina es degradada por la enzima poligalacturonasa, que se inhibe en presencia de calcio.
Paredes resistentes promueven:
•Resistencia de los tejidos al ataque de algunos hongos y bacterias•Resistencia a condiciones de estrés•Mayor duración en la poscosecha
El calcio estimula la elongación de raíces y la síntesis de pared celular.
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Funciones metabólicas del calcioEstabilización y elongación de la pared celular
Auxina Acificación
-Ca2+ en la pared“Aflojamiento” de la pared
celular
+Ca2+ en citosol
Síntesis de nueva pared
Elongación de la célula
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Funciones metabólicas del calcioSecreción y estabilización de membranas celulares
Procesos de secreción
•Celulosa para la formación de la pared•Muscílago en el ápice radical•Secreción de calosa, compuesto involucrado en la translocación de asimilados
Estabilización de membranas celulares
•Coordinando enlaces entre los grupos fosfato y carboxilo de los fosfolípidos presentes en las membranas•Selectividad•Lixiviación o pérdida de solutos
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Funciones metabólicas del calcioBalance anión-catión y regulación osmótica
•El calcio almacenado en las vacuolas actúa como contra-ión (“counter ion”) o ión de intercambio con aniones para mantener el balance electroquímico en la célula
•La concentración de calcio contribuye a regular el potencial hídrico u osmorregulación. La acumulación en las vacuolas permite la hidración de la célula sin causar daños por excesos de sales
•El calcio actúa como mensajero secundario para la traducción de señales internas y externas que permiten el funcionamiento normal y adaptación de la planta
Ca2+
Mg2+
H+
NH4+
H2PO4-
NO3-
SO42-
H2PO4- Ca2+
K+
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Funciones metabólicas del calcioTraducción y modulación de señales ambientales
LuzCambios en temperatura
Cambios hormonales
Poda
SEÑAL
Ca2+ Ca2+ Ca2+Ca2+Ca2+
R.E. ó Vacuola
Infecciones
Estrés
Ca2+
Ca2+
Ca2+ Ca2+ Calmodulina
Membrana Celular
Inositol trifosfato
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Enzimas Procesos metabólicos
Respuestas fisiológica
RR
Tomado y adaptado de Marschner, 1994
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Funciones metabólicas del calcioEfectos de la deficiencia de calcio
Efectos primarios
1. Degradación de paredes celulares
2. Pérdida de estabilidad de la membrana celular
3. Reducción en la elongación (crecimiento) celuar• Secreción de celulosa• Se afecta la respuesta a
señales hormonales
Efectos secundarios
• Debilitamiento de tejidos• Mayor sensibilidad al estrés y ataque
de plagas y enfermedades• Pudrición de tejidos
• Pérdida de sustancias almacenadas al interior de la célula
• Acumulación de sustancias que “atraen” plagas y enfermedades
• Muerte de las células
• Inhibición del crecimiento, especialmente en la raíz
• Se afecta la absorción de agua y otros nutrimentos
Síntomas visibles•Pudriciones y malformaciones en órganos jóvenes•Clorosis y necrosis en hojas jóvenes
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Esquema de las interacciones entre enfermedades fungosas y balance nutricional
Esquema del mesófilo
Pared Celular: Celulosa, lignina, tec.Vacuola
Citoplasma
Ca+2
Fenoles
VacuolaCitoplasma
Ca+2
Ca+2 Ca+2
Ca+2
Azúcares
Aminoácidos
Toxinas
Hongo
2
31
3
Puntos clave para la infección:
12
3
Difusión hacia fuera de compuestos de bajo peso molecularPermeabilidad de la membrana celularInteracciones hongo/célula (fitoalexinas, toxinas, etc
Cutícula
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Interacciones con otros elementos
•El sobre encalado afecta la disponibilidad y por tanto puede inducir deficiencias de boro, cobre, manganeso, hierro y zinc.•La interacción Ca/B es una de las más importantes
•Al ser un catión (ión con carga positiva) el calcio interactúa con otros cationes.•Tanto en el suelo como en la planta, se liga a las cargas negativas presentes y se intercambia hacia las fases solubles. Por tanto, debe existir un equilibrio para no afectar su funcionamiento y asimilación•Excesos de potasio, magnesio y nitrógeno amoniacal afectan la absorción de calcio, porque lo desplazan de los sitios de intercambio•La presencia de calcio soluble alivia la toxicidad del sodio en suelos salinos y de aluminio en suelos ácidos.
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Interacciones con otros elementos
•La presencia de calcio aminora los síntomas de deficiencia de boro. Si ambos son bajos, la sintomatología es más severa•La deficiencia de B puede aumentar la absorción de Ca pero bloquear su transporte hacia tejidos jóvenes•La asociación entre Ca y B ha sido observada en plantas, bacterias, animales y humanos. En el caso de las plantas, esto se relaciona con funciones metabólicas similares
•Ambos participan en la estabilización de paredes y membranas celulares•El Ca estabiliza compuestos de B•Los pectatos de Ca en paredes celulares se reducen en condiciones de deficiencia de B•El Ca inhibe la descomposición de galacturanos asociados a B (estabilidad de paredes)
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Interacciones con otros elementos
•La presencia de B favorece la fijación de Ca en paredes celulares•Hay evidencia reciente de que el B podría interactuar en la modulación (traducción) de señales hormonales mediadas por Ca, regulando algunas moléculas intermediarias en la expresión final de esas señales.
300 – 600Ca/B80 – 175Ca/Mn
> 65Ca/Na1.3 – 5.5Ca/Mg
Promedio generalRelación
Algunas relaciones nutricionales que involucran calcio
Nota: Las relaciones Ca/Mn y Ca/B están expresadas en mg·kg-1 o ppm
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El calcio en el cultivo de la papaNecesidades de calcio
•En la planta de papa, el calcio se acumula principalmente en las hojas.
•Debido a su inmovilidad, se requieren dosis relativamente altas ya que el tubérculo debe absorber directamente el calcio necesario para suplir sus propias necesidades.
•Por tanto, la localización de calcio en el suelo y la presencia de suficiente calcio soluble es necesaria para que el estolón y tubérculo en desarrollo puedan asimilarlo
•La necesidad y aplicación de calcio se dan especialmente en la etapa de tuberización
••• ••• •••
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El calcio en el cultivo de la papaNecesidades de calcio
Fuente: Adaptado de Kolbe y Stephan-Beckmann (1997)
0
20
40
60
80
100
120
0-15 15-30 30-45 45-60 60-75 75-90 90-105 105-120 120-135
Días después de emergencia
mg/
plan
ta/d
ía (t
oda
la
plan
ta)
0
1
2
3
4
5
6
mg/
plan
ta/d
ía (t
ubér
culo
)
Ca planta completa
Calcio tubérculo
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El calcio en el cultivo de la papaRemoción de nutrientes (Kg/t de papa) - Holanda
4
6,50,6
0,1
0,35
0
1
2
3
4
5
6
7
N P K Ca Mg
N, K (kg/t)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
P, Ca, Mg (kg/t)
Fuente: Beukema & Van der Zaag (1990)
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El calcio en el cultivo de la papaContenidos en hojas y pecíolos
> 2.500.60 – 2.50< 0.60Tubérculos de visibles (>10 g)/pecíolos
> 2.501.50 – 2.50< 1.50Plantas en tuberización/Lámina foliar
> 1.000.75 – 1.00< 0.75Plantas de 30 cm de alto/Lámina foliar
ALTOOPTIMOBAJOEDAD/TEJIDO
Fuente: Diagnostic techniques for improving crop production , B. Wolf -1997
Muestras: tomar las láminas de hojas recién maduras o jóvenes expandidas. Se requieren 25 hojas.
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El calcio en el cultivo de la papaMovimiento dentro de la planta
•La mayor parte del calcio en la planta de papa es absorbido por el sistema radical
•Una vez absorbido, se mueve hacia arriba, acumulándose en las hojas, de donde no se retransloca a otras partes de la planta
•En el tubérculo, el suministro de calcio se da a través de estolones, pelos absorbentes del tubérculo y a través de la piel o cáscara
Pelos absorbentes y estolones proveenCa al tubérculo
Ca asimilado por la raíz se mueve hacia arriba
Ca foliar permanece en las hojas
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El calcio en el cultivo de la papaEfectos en la calidad del tubérculo•Se ha encontrado que los principales efectos de la aplicación de Ca como nutrimento en el cultivo de la papa, se relacionan con la calidad del tubérculo.
Los problemas de calidad de tubérculo más asociados con la nutrición de calcio en papa son:
•Mancha parda del interior del tubérculo (MPT/IRS)•Pudrición de tubérulo asociadas a bacterias (pudrición blanda)•Problemas de la piel o cáscara como roñas, rajaduras, falta de brillo y poca resistencia a la manipulación en poscosecha•Calidad asociada a peso y tamaño de tubérculos
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El calcio en el cultivo de la papaEfectos en la calidad del tubérculo•Se ha encontrado que los principales efectos de la aplicación de Ca como nutrimento en el cultivo de la papa, se relacionan con la calidad del tubérculo.
Los problemas de calidad de tubérculo más asociados con la nutrición de calcio en papa son:
•Mancha parda del interior del tubérculo (MPT/IRS)•Pudrición de tubérulo asociadas a bacterias (pudrición blanda)•Problemas de la piel o cáscara como roñas, rajaduras, falta de brillo y poca resistencia a la manipulación en poscosecha•Calidad asociada a peso y tamaño de tubérculos
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El calcio en el cultivo de la papaEfectos en la calidad del tubérculo – EE.UU.
0
10
20
30
40
50
60
70
0 84 252
Dosis de Ca (kg/ha)
% MPT
00,020,040,060,080,10,120,140,16
% Ca en la piel
Fuente : Tzeng et al., 1986
MPT = mancha parda del interior del tubérculo
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El calcio en el cultivo de la papaEfectos en la calidad del tubérculo - Alemania
Fuente : Sulaiman and Pawelzik, 2001
MPT = mancha parda del interior del tubérculo
0
10
20
30
40
50
60
0,005 0,007 0,009 0,011 0,013 0,015
Ca en la carne del tubérculo (% en BS)
% MPT
Sitio 1Sitio 2
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El calcio en el cultivo de la papaEfectos en la calidad del tubérculo – Reino Unido
05
10152025303540
Testigo AN CN Sólido
Indice de Desorden
(Severidad x Incidencia)
Helminthosporium (sarnaplateada)Rhizoctonia (sarna negra)
Spongospora (roña polvosa)
Streptomyces (roña común)
Calidad de la cáscara
Fuente : Ensayos independientes Yara (1998)
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El calcio en el cultivo de la papaEfectos en el número de tubérculos
0
5
10
15
20
25
Nitrato de amonio Nitrato de Calcio
Tubérculos por planta
Fuente : Ozgen and Palta, 2004
AM - Date: 2008-06-10 - Page: 34
El calcio en el cultivo de la papaEfectos en el peso de tubérculos
Fuente : Ozgen and Palta, 2004
0102030405060
Nitrato de Amonio Nitrato de Calcio
Peso de tubérculos (g)
AM - Date: 2008-06-10 - Page: 35
El calcio en el cultivo de la papaEfectos en el rendimiento – variedades EE.UU.
0
0,5
1
1,5
2
cv. Atlantic cv. Dark Red Norland
Rendimiento Kg/planta
Nitrato de amonioNitrato de Calcio
Fuente : Gunter et al., 1996
AM - Date: 2008-06-10 - Page: 36
El calcio en el cultivo de la papaSíntomas de deficiencia
•Los síntomas de deficiencia de Calcio en papa son difíciles de observar en campo, especialmente en la parte aérea de la planta
•En condiciones severas, se puede observar amarillamiento o clorosis de las hojas jóvenes y posteriormente aparición de manchas necróticas en los bordes.
AM - Date: 2008-06-10 - Page: 37
El calcio en el cultivo de la papaSíntomas de deficiencia
•Son más comunes los síntomas en el tubérculo, como la necrosis interna, lento crecimiento•También se afeta el crecimiento de la raíz
•En tubérculo-semilla, se observan áreas pardas o cafés cercanas a los puntos de brotación
AM - Date: 2008-06-10 - Page: 38
El calcio en el cultivo de la papaSíntomas de deficiencia•En condiciones de cultivo en sustrato, sin aplicación de calcio en la solución nutritiva, se observa colapso de los pecíolos y puntos de crecimiento.
•En estas condiciones, los tubérculos desarrollan un agrietamiento severo.
Portafolio de productos Yaracultivo de la papa
AM - Date: 2008-06-10 - Page: 40
Fertilizantes recomendados para papaYaraMila Complex 12.11.18+2.7(MgO)+8S+Micronutrientes
Es un fertilizante balanceado que proporciona elementos mayores y micronutrientes en forma completa y equilibradaContiene polifosfatos de amonio y potasio (25%) que contribuyen a reducir las pérdidas por fijación de fósforo, facilitando su asimilaciónContiene 5.1% de Nitrógeno nítrico que aumenta la disponibilidad de este elementoPor ser una mezcla química, la aplicación de nutrientes en el suelo es homgéneaSe encuentra libre de sodio y cloro, reduciendo el riesgo de salinización
AM - Date: 2008-06-10 - Page: 41
Los PolifosfatosUna característica especial de YaraMila prills
Son formas solubles de fósforo
Formados por la condensación de ortofosfatos a altas temperaturas y presión
El proceso de producción de YaraMila NPK prills resulta en un 20 a 25% de polifosfatos del total de fósforo.
P
O
OH
P O
O
HO
OH
OHP
O
OH
P OH
O
HO
OH
OHHO
+ H2O
- H2O
+ Calor+ Presión
+
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Los PolifosfatosUna característica especial de YaraMila prills
•Al no estar cargados, los polifosfatos permanecen más tiempo en la solución del suelo y no se fijan fácilmente•Promueven la asimilación de fósforo•Promueven la asimilación de elementos menores
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Mayor absorción de P con polifosfatosCaso maíz
23,0
46,8
57,6
0
10
20
30
40
50
60
no P Sin Poli-P Con Poli-P
Contenido total P [mg/maceta]
Fuente.: Torres-Dorante et al, 2006
Ensayo en invernadero, suelo franco-arcilloso pH 7,7
AM - Date: 2008-06-10 - Page: 44
Fertilizantes recomendados para papaYaraMila Actyva27.5.5+3S
Es un fertilizante ideal para proporcionar Nitrógeno en el reabone al cultivo de la papaProporciona fósforo y azufre en relaciones adecuadas con respecto al nitrógenoContiene polifosfatos que aumentan la eficacia del fósforo aplicadoEs una mezcla química que garantiza homogeneidad en la aplicación de N-P-K-SPor su solubilidad es de alta eficiencia
AM - Date: 2008-06-10 - Page: 45
YaraMila Actyva27.5.5+3S
27% Nitrógeno44% nítrico56 % amónico
5% Fósforo (P2O5)70% soluble en agua 20% como polifosfatos30% soluble en citrato
5% Potasio 3% Azufre en forma de
Sulfato
NP K
S
AM - Date: 2008-06-10 - Page: 46
Fertilizantes recomendados para papaYaraLiva Nitrabor15.0.0+26CaO+0.3B
Es el único fertilizante de alta solubilidad que proporciona nitrógeno, calcio y boro en forma equilibradaContiene 15,45% de N, con 14,25% en forma nítrica, forma eficiente de aplicación de NProporciona 26% de CaO soluble, necesario para mayor calidad y peso de los tubérculosAyuda a prevenir enfermedades de la cáscara del tubérculoContiene 0,3% de Boro soluble que complementa la acción del calcio.
AM - Date: 2008-06-10 - Page: 47
Línea Foliar – Suspensiones ConcentradasYaraVitaSon fertilizantes foliares formulados como suspensiones concentradas, que presentan numerosas ventajas.Mínimo riesgo de toxicidad, por permitir una aplicación más controladaSon más resistentes al lavadoMayor versatilidad para las mezclasPermanecen más tiempo en el cultivoLa penetración del nutrimento estágarantizada por la presencia de adyuvantes especiales en la formulación
HYDROMAGZINTRAC 700TEPROSYN Zn/PBORTRAC 150MAGZIBORPHOLEX ZnSAFE KCROPLIFT
AM - Date: 2008-06-10 - Page: 48
Línea Foliar – Suspensiones ConcentradasYaraVita
0.031.31.00.20.77040100CROPLIFT
500SAFE K
100PHOLEX Zn
7014011669MAGZIBOR
150BORTRAC 150
300200TEPROSYN Zn/P
700ZINTRAC 700
300HYDROMAG
MoMnCuBZnMgOK2OP2O5NYaraVitaConcentración en gramos por litro
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Línea Foliar – Cristales de alta solubilidadKristalon
Son fertilizantes foliares formulados como cristales muy eficaces para el complemento de la fertilización edáficaAlta solubilidad, facilidad de aplicación y homogeneidadAmplia gama de formulaciones para cada necesidad y etapa del cultivoFaciles de utilizar
AMARILLOAZULBLANCOLILAMARRONROJOVERDE
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Línea Foliar – Cristales de alta solubilidadKristalon
2186--
1340
MgO
22215151512.12.36Rojo1818189,09,09,03.11.38Marrón6668,08,08,018.18.18Verde---17171720.8.8Lila---8,68,68,615.5.30Blanco
1313134,44,44,417.6.18Azul40404013131313.40.13AmarilloSK2OP2O5NH4NO3N tot.FórmulaKRISTALON
Concentración en porcentaje (%)
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GRACIAS POR SU ATENCION
Preguntas?