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 caractersticas:

El suelo debe poseer las caractersticas fsicas,

qumicas y biolgicas que permitan el

crecimiento de las races

Deben estar los nutrientes en la forma y

cantidad que requieren las plantas

CAPACIDAD PRODUCTIVA DE LOS SUELOS

LIMITANTES FSICO-QUMICOS

Salinidad Sodicidad Acidez

LIMITANTES FSICOS

Impedancias Baja retencin hdrica Mala aireacin

LIMITANTES BIOLGICOS

Invasin por malezas, organismos nocivos.

Poca diversidad de organismos benficos

Importancia de la fertilidad del suelo

Tierras frtiles han permitido el desarrollo de civilizaciones y acumulacin de riquezas en muchas regiones del mundo

Sin embargo, la ciencia ha permitido que tierra

infrtiles se vuelvan productivas

Para ello, la agricultura actual requiere del uso de fertilizantes y enmiendas, no se puede ignorar el efecto de estos sobre el incremento en la produccin de alimentos.

Importancia de la fertilizacin

La fertilizacin permite:

aumentar los rendimientos e incrementar las ganancias econmicas

mantener los niveles de nutrientes del suelo conservando este recurso

Uso de fertilizantes

La fertilizacin implica la adicin de nutrientes a partir de:

Fertilizantes quimicos

Abonos organicos

Biofertilizantes

Enmiendas

Diferencias en agricultura convencional y orgnica

Los abonos orgnicos no son suficientes para

atender las demandas de la produccin de

alimentos de la poblacin actual.

Fertilizacin y medio ambiente

Los fertilizantes no son perjudiciales al medio ambiente y a la calidad de los alimentos cuando se utilizan adecuadamente.

Cuando se utilizan en exceso puede provocar

consecuencias medio ambientales negativas.

El nitrgeno es el elemento que ms problemas

presenta

En el caso del nitrgeno puede ocurrir:

Lixiviacin de N hacia aguas subterrneas

Volatilizacin hacia la atmsfera (gases efecto

invernadero)

Alto costo energtico en su fabricacin

Conceptos bsicos en fertilidad de suelos y nutricin de plantas

Un poco de historia Ley del mnimo

Nutrientes esenciales Mecanismos de absorcin de los nutrientes

Curvas de respuestas Ley de los rendimientos decrecientes

Dosis ptima econmica. Produccin 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 produccin de cultivos se inici

entre 6000 a 10000 aos atrs

Hace ms de 3000 aos, los chinos y griegos ya usaban abonos en sus cultivos.

Muchas de las prcticas agrcolas conocidas ya eran aplicadas por los egipcios hace unos 5000 aos y durante el imperio romano se aplicaban tcnicas agrcolas de rotacin, abonos verdes y fertilizacin orgnica.

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 descubri alrededor de 1600, la urea fue identificada en 1773 y la naturaleza qumica del agua se identific en 1784.

Justus Von Liebig (1803-1873), considerado el padre de la qumica agrcola, hizo importantes aportes al campo de la nutricin de plantas:

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

El carbn de las plantas es tomado de la atmsfera y el fsforo es necesario en la formacin de semillas

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

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

Ley del mnimo: La deficiencia de un solo elemento limitar el desarrollo de las plantas, aun cuando todos los dems elementos se encuentren en proporcin adecuada.

Ley del mnimo La produccin de los cultivos est

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 fertilizacin con ese nutriente, la deficiencia de fsforo pasar a ser el prximo factor limitante.

Si la deficiencia de N y P fuera corregida, el calcio ser el siguiente factor limitante y as, sucesivamente

Hoy se considera que la ley del mnimo no puede ser rigurosamente aplicada. Si existe un factor de produccin que limite seriamente el crecimiento, la correccin 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 algn compuesto o participa de alguna reaccin, esenciales al ciclo de la planta.

Criterios de esencialidad:

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

b) La funcin que realice un elemento esencial no podr ser sustituida por otro.

c) El elemento deber estar directamente implicado en el metabolismo, como componente de una molcula esencial o requerido en una fase metablica precisa, por ejemplo, accin enzimtica.

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

Nitrgeno Fsforo Potasio N P K

Calcio Magnesio Azufre

Ca Mg S

Boro Cloro Cobre Hierro B Cl Cu Fe

Manganeso Molibdeno Nquel Zinc Mn Mo Ni Zn

Absorcin de nutrientes por las plantas

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

La absorcin es el proceso por el cual un elemento pasa de la solucin del suelo para la parte interna de la clula.

Los nutrientes contenidos en la solucin del suelo pueden ser:

Adsorbidos por los puntos de intercambio de cationes

Participar en reacciones para formacin de nuevos compuestos

Ser absorbidos por los vegetales

Ser perdidos por lixiviacin y/o erosin

Formas de absorcin de los nutrientes por las plantas

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

El fsforo, 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 nitrgeno es absorbido como NO3-, NO2

- o NH4+

Estos iones estn disueltos en la solucin 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

Hidrgeno H H2 y H2O 6 a 7

Nitrgeno N NO3- y NH4+ 1 a 3

Fsforo 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 absorcin de los elementos y concentracin aproximada en el tejido vegetal.

Muy Mvil Mvil Semi Mvil Inmvil

N P Zn Ca

K Cl Cu Mg

Na S Mn B

Fe

Mo

Movilidad de los elementos dentro de la planta

Absorcin de nutrientes por las plantas

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

a) Intercepcin radicular: la raz al crecer encuentra el elemento en la solucin de suelo de donde es absorbido.

b) Flujo de masa: el movimiento del elemento en una fase acuosa mvil (solucin del suelo), de una regin ms hmeda distante de la raz a otra ms seca. prxima de la superficie radicular.

c) Difusin: es el movimiento espontneo del elemento causado por un gradiente de concentracin, del rea de mayor concentracin (solucin del suelo) al rea de menor concentracin (superficie de la raz.

La absorcin de nutrientes puede ocurrir por tres procesos:

Interceptacin radicular:

flujo de masa y

difusin

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

Factores que afectan la capacidad de las plantas de absorber nutrientes

La absorcin de un nutriente depende de la concentracin 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. Aireacin del suelo

2. Temperatura del suelo

3. Antagonismo entre nutrientes

4. Sustancias txicas.

5. Impedancias o endurecimiento

6. pH

Factores internos:

1. Potencial gentico

2. Morfologa de races

3. Estado nutricional

4. Intensidad transpiratoria

Antagonismos entre nutrientes

Formas de expresar el contenido de nutrientes

En el tejido vegetal:

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

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

EJEMPLO:

Concentracin de nutrientes en maz

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 orgnica: % 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 atmico 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

Curvas de respuesta

Se denomina curva de respuesta a la relacin entre el crecimiento o la produccin y el nutriente aplicado.

Las curvas de respuesta permiten describir los efectos de los nutrientes aplicados sobre el crecimiento o la produccin y adems permiten comparar fuentes de un mismo nutriente.

Curva de crecimiento

Curvas de respuesta

Una curva de respuesta terica muestra todos los estados posibles de respuesta.

0

100

200

300

400

500

0 20 40 60 80 100

SUFICIENTE EXCESO

Efecto depresivo

Aumento

BAJA

Produccin mxima

Dosis de nutriente

Au

men

to d

e la

pro

du

cci

n

Inicialmente, con dosis bajas, el nutriente produce un fuerte aumento en la produccin Alcanzando el mximo con una cantidad suficiente de nutrientes y se reduce si el suministro fuera excesivo.

En la prctica, las curvas de respuesta pueden iniciarse en cualquier punto dependiendo de la fertilidad del suelo. Ejemplos:

Curva de respuesta a dosis de nitrgeno en maz en diferentes localidades.

Ley de incrementos decrecientes

Es una expresin matemtica que expresa el crecimiento en respuesta a la adicin de fertilizantes y es bsica para el anlisis econmico de experimentos de fertilizacin.

Desarrollada por Mitscherlich (1910) quien verific que al adicionar cantidades crecientes de un nutriente el mayor incremento en produccin es obtenido con la primera aplicacin.

Con aplicaciones sucesivas de igual cantidad de nutriente,

los incrementos en la produccin son cada vez menores.

Cuando el valor del incremento en produccin es exactamente igual al costo del nutriente se alcanza la dosis ptima econmica. Arriba de ella, el costo de la fertilizacin causa prdida.

La ecuacin matemtica que expresa el comportamiento de la curva es un trinomio de segundo grado: Y = a0 + a1X+ a2X

2

En ejemplo anterior, se logra un incremento de 47

kg/ha en la produccin de algodn al haber aplicado 40 kg de N, comparado con la aplicacin de 30 Kg.

Asumiendo que el Kg tuviera un precio de Q2.00 el total sera Q94.00. Esto debera pagar los 10 Kg de fertilizante extra.

Rendimiento relativo Es tambin llamada produccin relativa o porcentaje de

suficiencia.

Se utiliza para evaluar la respuesta a la fertilizacin en experimentos con y sin fertilizante

Es calculada por la frmula:

Produccin relativa = produccin sin nutriente x 100 produccin con nutriente

Entre ms cercano al 100 % menor ser la respuesta de la aplicacin del nutriente

El desarrollo vegetal est sujeto a muchos factores, aparte de la fertilidad del suelo y la fertilizacin.

El potencial gentico, el manejo del cultivo, las condiciones climticas, disponibilidad de agua, el ataque de plagas y enfermedades y la competencia con malezas son algunos factores que afectan el crecimiento y la utilizacin de nutrientes.

Por tanto, la fertilizacin no puede ser aisladamente.

Interaccin entre los factores de produccin

Factores que afectan la produccin