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AGRO 4037 ‐ Fertilidad de Suelos y AbonosAbonos
6- Fósforo
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Objetivos
1. Describir el ciclo (modelo conceptual) de P en suelos2. Identificar las reservas de P en suelos, sus transformaciones,
y la magnitud y proporción relativa de las reservas. 3. Identificar las diferentes formas que se encuentra el P en
suelos4. Saber explicar la influencia de pH en la solubilidad de
minerales fosfatados y en la distribución de P en solución. 5. Conocer la relación entre el pH, mineralogía, textura sobre la
disponibilidad de P6. Conocer las especies de P en solución y a que pH
predominan
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predominan. 7. Mencionar los factores que afectan la fijación de P en suelos. 8. Describir formas de manejar el fósforo para optimizar la
utilización por la planta y disminuir las posibles pérdidas.
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9. Saber cuales son las pruebas más comunes utilizadas en la determinación de P disponible en el suelo.
10. Conocer los principios envueltos en la determinación y las fracciónes de nutrimento extraídas.
11. Conocer las fuentes, análisis o grado, y fórmula química de los fertilizantes fosfatados mas importantes discutidos en lclase.
12. Saber convertir de la forma oxidada a elemental para P (ej. P2O5 <----> P).
13. Conocer los síntomas visuales generales asociados a deficiencias de P para los cultivos mas importantes discutidas en el laboratorio.
14. Conocer en detalle la importancia, metodología, e interpretación de análisis foliar para identificación de
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p pdeficiencias nutricionales.
15. Mencionar prácticas de manejo para minimizar la contaminación de P a aguas subterraneas y superficiales.
16. Describir los factores del suelo y prácticas de manejo que afectan la retención y disponibilidad de P.
6-1. Ciclo de P6-1.1. Información general
• Segundo nutriente más deficiente en la producción de cosechas• Elemento muy estable, lo cual implica una baja disponibilidady , p j p• Análisis de P total en suelo puede variar entre 0.005 y 0.15%• La mayor disponibilidad estn asociados a suelos con mayor
contenido de materia orgánica y suelos dominados por arcillas 2:1
• Suelos del trópico húmedo tienden a tener menor cantidad de P disponible
• La concentración de P l ió => 0 01 - 0 1 ppm (mg/L)
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La concentración de Psolución => 0.01 - 0.1 ppm (mg/L)• Concentración en la planta varía entre 0.1 y 0.5%• Puede resultar en un problema ambiental
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6-1.2. Modelo conceptual del ciclo de P
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6-2. Formas de P inorgánico en suelos1. Apatitas 2. Fosfatos de Ca
a. MCPb. DCPDb. DCPc. OCP d. TCP
3. Fosfatos Fe & Al 4. Fosfatos ocluidos (no se discutirá en gran detalle)
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5. Fosfato adsorbido6. Fosfato soluble (en solución)
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6-2.1. Apatitas
• Minerales primarios
• Ca10(F, OH, Cl)2 (PO4)6 = hidroxiapatita, fluorapatita, chlorapatitachlorapatita
• Son insolubles, pero la solubilidad es mayor en suelos ácidos
• Se meteorizan para formar otros minerales fosfatados
• Contienen Ca+2
• Fuente de materia prima para abonos fosfatados
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p p
6-2.2. Fosfatos de Ca - secundario
• Minerales secundarios • En suelos calcáreos, son los minerales que se disuelven
para resuplir P solución:• monocalcio de fosfato MCP Ca(H PO ) H O (18 g/L)• monocalcio de fosfato, MCP, Ca(H2PO4) 2H2O (18 g/L)• dicalcio de fosfato di-hidratado, DCPD, Ca2HPO42H2O• dicalcio de fosfato, DCP, Ca2HPO4 (0.316 g/L)• octacalcio de fosfato, OCP, Ca4H(PO4)32.5H2O• tricalcio de fosfato, TCP, Ca3(PO4) 2 (0.02 g/L)
• Concepto de P precipitado/P solución
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6-2.3. Fosfatos de Fe y Al
• Minerales que se forman principalmente en suelos ácidos y son insolubles
– AlPO4•2H2O varicita4 2
– FePO4•2H2O strengita
• Su solubilidad depende del pH (aumenta con incremento en pH)
• Ej. de la solubilidad del mineral con pH del suelo
FePO4•2H2O + H2O <--------------> H2PO4- + H+ + Fe(OH)3
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6-2.4. Fosfato ocluido
• Non de gran importancia en suelos de sistemas agrícolas• Compuestos de Fe-P y Al-P rodeados de revestimientos
inerte de otro mineral (óxidos de Mn) que evita la reaccióninerte de otro mineral (óxidos de Mn) que evita la reacción de P con la solución del suelo
• Es una fracción relativamente inactiva, se puede considerar inerte en suelo
• Esta forma de P se puede tornar disponible bajo condiciones reductoras
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6-2.5. Fosfato adsorbido • Como anión (H2PO4
- o HPO4-2) el P está sujeto a
fenómenos de adsorción e intercambio aniónico en suelosO d d d ió i• Orden de adsorción para aniones: • H2PO4
- > SO4-2 > NO3
- = Cl-
• Recordar el concepto de bordes rotos,materia orgánica y sesquióxidos • Cargas positivas del complejo coloidal • Protonación y desprotonación de grupos funcionales
• Es el mecanismo incial cuando se aplica P a suelos
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Es el mecanismo incial cuando se aplica P a suelos• Ocurre cuando las concentraciones de P en suelo son
relativamente "bajas"• El P adsorbido se puede desorber cuando las
condiciones son apropiadas
Ejemplo de mecanismos de adsorción
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Ejemplo de como el pH afecta la disponibilidad (precipitación y adsorción)
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Ejemplo de
• Concepto de capacidad amortiguadora
• Relación P adsorbido/P solución• Relación P adsorbido/P solución
• Rol de mineralogía en disponibilidad de P
• Rol de textura en disponibiidad de P
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6-2.6. Fosfato en solución
• Mecanismo principal por el cual P es utilizado por la planta
• Recordar que el P se mueve en suelo por flujo masas yRecordar que el P se mueve en suelo por flujo masas y difusión (mas importante)
• Concentración en solución varía entre 0.01 – 0.1 mg/L• Plantas absorben en forma de H2PO4
- y HPO4-2
• La concentración de P en solución dependerá de la magnitud de las reservas de P adsorbido y precipitado
• Rol del pH en la distribución de P en solución es muy importante
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importante• Especiación de P• Solubilidad-precipitación• Adsorción-desorción
Influencia de pH en la distribución de P en solución
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Ejemplo de
• Diagrama de solubilidad
• pH del suelo versus concentración de P en solución [log• pH del suelo versus concentración de P en solución [log (mol P/L)]
• Cada linea representa la unión de puntos
• Cada punto representa la concentración máxima de P en solución que permite el mineral (fase sólida) según el pH
• Sirve para explicar porqué la disponibilidad de P es afectada por el pH
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• La materia organica tiene aprox. 0.5% P• La razón C:N:P suelo es aproximadamente 140:12:1.3• P-organico corresponde entre 20 y 50 % del P total en la
bl
6-2.7. P-orgánico
capa arable• Contenido total y la proporción orgánica disminuye con
la profundidad del suelo• Se considera que es la fuente principal de P para la
agricultura sustentable• Formas
– inositol de fosfato = 15 %
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– ácidos nucleicos < 5 %– fosfolípidos < 1 %– desconocido < 50 %
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6-2.7.1. Mineralización
• Los factores que afectan la mineralización de P son similar al ciclo de N
• El P se mineraliza a partir de la materia orgánica delEl P se mineraliza a partir de la materia orgánica del suelo y de la descomposición de los residuos vegetativos
• El proceso aporta entre 4 – 20 lb P/acre/año.
• P-orgánico -------------- H2O/bacteria ------> P-inorgánico
• C:P < 200 en el residuo favorece la mineralización
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• C:P > 300 en el residuo favorece la inmovilización
6-3. Procesos de fijación:6-3.1. Factores que afectan fijación de P
• Suelos ácidos fijan mas P que suelos calcáreos• Area superficial (tipo de arcillas y magnitud de la proporción
de arcillas) disponible para reaccionarde arcillas) disponible para reaccionar• Tiempo de reacción: mientras mas tiempo el P esté en
solución sin ser utilizado mayor la posibilidad de ser fijado • Suelos con mayor contenido de materia orgánica retienen
menos P (mas disponibles)• Al añadir niveles bajos de P al suelo, adsorción es el
mecanismo principal fijación• Conforme se satura los sitios de adsorción ambos
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• Conforme se satura los sitios de adsorción ambos adsorción y precipitación predominan
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6-3.2. Precipitación mediante iones de Fe y Al (suelos ácidos) y iones Ca (suelos calcáreos)
Ca+2 + H2PO4- + 2H2O CaHPO4•2H2O + H+
2 4 2 4 2
Al(OH)3 + H+ + H2PO4- AlPO4•2H2O + H2O
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6-3.3. Fijación mediante óxidos hidratados, al reaccionar el ión fosfato con óxidos hidratados insoluble, como gibsita
• Al(OH)2+ + H2PO4
- ---------------> Al(OH) 2H2PO4
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6-3.4. Adsorción directa del ión fosfato al complejo coloidal
• Suelo - 2OH + H2PO4- ---------> suelo H2PO4
- + 2OH-
• En esta situación el anión P es susceptible de• En esta situación el anión P es susceptible de precipitarse con algún catión (Fe, Al, o Ca)
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6-3.5. Adsorción a través de un "puente" con un catión de intercambio
Suelo-Ca + H2PO4- ------------> suelo-Ca–H2PO4
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6-4. Pruebas de P en suelos
• La medida de P total no indica disponibilidad y no indica la cantidad absoluta disponible
• La prueba de P es una extraccion química de alguna• La prueba de P es una extraccion química de alguna forma de P en suelos
• El valor numerico no tiene significado a menos que este cuantitativamente relacionado con el nivel de produccion de un cultivo (crecimiento o respuesta)
• A medida que la cantidad de P en suelo extraíble t l b bilid d h t l
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aumenta la probabilidad a que haya una respuesta a la fertilización disminuye
• La prueba a utilizarse debe considerar el pH del suelo
Concepto incorrecto de nutrientes “disponibles” como parte de fracciones discretas en el suelo
Interpretación del análisis de suelos
No-disponible Disponible
Aumento en disponibilidad
Concepto correcto de disponibilidad de nutrientes como un continuum en el suelo
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p
A B C
Extractante del Suelo
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6-4.1. Suelos ácidos
• Bray-1 es una solución con una composición de
0.025 N HCL + 0.03 NH4F
• Una extracción quimica, usualmente se añade 50 mL solucion a 10 g suelo, se agita, se obtiene el sobrenadante
• El P en solución (mg P/L) se mide por absorción atómica
• Se convierten el resultado a mg P/kg suelo
• 3NH4F + 3HCl + (Fe, Al - PO4) ---> (NH4)4(Fe, Al)F3 + H3PO4
• Reactivos precipitan el Fe y Al y H PO aumenta y
31
• Reactivos precipitan el Fe y Al y H2PO4 aumenta y representa la capacidad del suelo de suplir el P
6-4.2. Suelos neutrales o calcáreos
• Prueba de Olsen-bicarbonato• Es una solución con una composición de 0.5 M NaHCO3,
pH 8.5p• Una extracción química (igual que el Bray 1)• La reacción es:
CaCO3 , Ca +2 + CO3-2
NaHCO3 Na+ + HCO3- H + + CO3
-2
CaHPO4 (disminuye) Ca +2 + HPO4-2
• Aumenta HCO3-, causa que aumente CO3
-2, se precipita C CO d C +2 l ió
32
CaCO3 y se reduceCa+2 en solución• Los minerales de Ca-P se disuelven para suplir Ca +2 a la
solución y aumenta HPO4-2 en solución
• Al igual que Bray-1 simula la capacidad del suelo a suplir P.
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Categoría Bray-I Bray-II Olsen-bicarb Mehlich III muy bajo 0 – 5 0 - 3 0 - 9
Niveles de pruebas de P en suelo según Havlin et al.
muy bajo 0 5 0 3 0 9 bajo 6 – 12 (<10) (<20) 4 – 7 (12) 10 - 19 mediano 13 - 25* (10-20) (20-40) 8 – 14 (12-35) 20 - 29 alto > 25 (>20) (>40) >15 (>35) > 30
• ( ) valores aceptados en Puerto Rico• nivel critico
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• Los valores numéricos de las categorías pueden variar según los distintos suelos y cultivos
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6-5. Fuentes fosfóricas6.5.1. Introducción
• Roca fosfórica (de depositos sedimentrios) es la principal materia prima para la producción de fertilizantes fosfatados
• Existen yacimientos en África del Norte (Marruecos) ChinaExisten yacimientos en África del Norte (Marruecos), China, Venezuela, Brazil, Perú (fosfatos de Ca, apatitas).
• En EEUU está el 17% de la producción: Florida, ID, NC, y TN
• La concentración total (P2O5) de roca fosfórica es variable pero está alrededor del 32 %. La parte asimilable llega apenas al 10% P2O5.
• Producción anual de 167 x 106 mton/año con consumo en
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Producción anual de 167 x 10 mton/año, con consumo en fertilizantes de 38 x 106 mton/año. Duración de las reservas en 93 años.
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6-5.2. Terminología de P en fertilizantes (El análisis solamente reporta la parte soluble)
• Contenido de P en fertilizantes de P - son siempre expresados como %P2O5
%P2O5 --> P = peso molecular P/peso molecular de P2O5 = = 2(31) / 2(31) + 5(16) = 0.437
• P soluble en agua - cantidad de P que es soluble en agua • P soluble en citrato - P insoluble en agua que disuelve en
1N citrato de amonio• P insoluble en citrato - P insoluble en agua e insoluble en
39
• P insoluble en citrato - P insoluble en agua e insoluble en citrato
6-5.3. Fertilizantes de P
Nombre Formula química Concentración
*Superfosfato sencillo simple, (SFS)
Ca(H2PO4)27CaSO4 0-20-0-28CaO-12S
*Superfosfato triple o concentrado (SFT)
Ca(H2PO4)2 0-46-0-18CaO
*Ácido fosfórico H PO 0 62 0 (14 4 lbs
40
Ácido fosfórico H3PO4 0-62-0 (14.4 lbs H3PO4/gal) = 1.72 g acido/cm3
= 1.07 g P2O5/mL
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6-5.3.1. Superfosfato simple
• Son gránulos• contiene S• Síntesis química(Ca3[PO4]2)3•CaF2 + 7H2SO4 3Ca(H2PO4)2•7CaSO4 +2HF
41
Disolución de gránulos de fertilizante-P
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6-5.3.2. Superfosfato triple
• Es 98% soluble en agua• Es una fuente mas económica que el superfosfato sencillo q p• Muy común • Síntesis química
(Ca3[PO4]2)3•CaF2 + 12H3PO4 + 9H2O 9Ca(H2PO4)2 + CaF2
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6-6. Fertilizantes de P con otros elementos
Nombre Fórmula química Concentración
* fosfato monoamónico - MAP NH4H2PO4 12-61-0
*fosfato diamónico - DAP HPO4(NH4)2 18-46-0
*Fosfato monopotásico - MKP KH2PO4 0-52-34
fosfato de amonio-sulfato 16-20-0
polifosfatos de amonio (PFA) NH4HP2O7 10-34-0
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• MAP - gránulos, reacción fertilizante-suelo pH = 4.0; es bueno para suelos calcáreos
• DAP - gránulos, reacción fertilizante-suelo pH = 9.0; puede generar problemas transitorios, micronutrimentos
• PFA – liquido de color verde; excelente fuente de P l d SPT l d i i lremplazando SPT en el mercado internacional
• ¿Porqué utilizar polifosfatos?– Abono liquido, y se puede mezclar con otros líquidos.– Efecto quelatante sobre metales (Mg, Fe, Al, Zn, Cu,
Mn)
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6-7. Factores que afectan la retención y disponibilidad de P
• pH del suelo
• Tipos de arcilla• Tipos de arcilla
• Epoca de aplicación
• Compactacion / aireacion del suelo
• Temperatura / humedad
• Presencia de hidróxidos en el suelo
• Materia orgánica
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Materia orgánica
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6-8. Manejo de P en el suelo
• Tipo de suelo – Oxisoles, Ultisoles, Inceptisoles, Molisoles• Suelos donde se realizan aplicaciones de residuos
organicosg• Reacción del suelo • Para maximizar la eficiencia de la disponibilidad y
utilización de P• Mantener el pH del suelo alrededor de 6.5• Promover insumos de materia orgánica al suelo• Aplicar el P en banda lateral al fondo o al lado del surco
A li P l f d d l h
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• Aplicar P al fondo del hoyo• Esperar mayor disponibilidad de P en suelos inundados
parcialmente durante el año• A medida que la fertilidad del suelo mejora, las ventajas
de aplicación en banda disminuye pero el rendimiento mejora
6.9. Problema ambiental de P y la agricultura
• Eutroficación - enriquecimiento acelerado de un cuerpo de agua que promueva una degradación en la calidadde agua que promueva una degradación en la calidad del sistema
• Suelos con alto contenido de P disponible pueden contribuir P a los cuerpos de agua, por escorrentía
• Mal manejo de fertilizante-P o residuos orgánicos
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¿Estatus de calidad de agua en PR?
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3.33.43.53.63.7
3.33.43.53.63.7
Resumen de concentraciones de P total en rios de PR (1990 - 1998)
To
tal P
(m
g/L
)
00.60.70.80.91.01.11.21.31.41.53.03.13.2
00.60.70.80.91.01.11.21.31.41.53.03.13.2
50Rivers
Añasco
Yagüez
Guan
ajib
o
Portugués
Coamo
Patill
as
Guay
anés
Guajat
aca
Areci
bo
Man
atí
Loíza
0.00.10.20.30.40.5
0.00.10.20.30.40.5
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Importancia del analisis de suelos
• Aplicacion de P a largo plazo causa acumulacion pde P en suelos
• El aumento de P puede aumentar P en aguas superficiales
• Aplicacion de P puede basarse en: • Analisis de suelos
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(STP) • Niveles criticos
ambientales • “P index”
• El analisis de suelo no funciona cuando hay residuos organicos en la superficie
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Distribución de frecuencias para P (Bray< 7.3; Olsen >7.3)
250
xtra
íble
(p
pm
)
100
125
150
175
200
225
53Bray1 Olsen
P e
0
25
50
75
Status de P en suelos donde se aplican fertilizantes
49
40
45
50
3640
45
50
20
28
20.26
0
5
10
15
20
25
30
35
< 10 10 - 20 20 - 131 131 - 197 > 197
Fre
cuen
cia
rela
tiva
(%
)
Bray1 (ppm)
Bajo Mediano Alto Muy Excesivo
1315
24
12
0
5
10
15
20
25
30
35
< 12 12 - 35 35 - 123 123 - 179 > 179
Fre
cu
en
cia
re
lati
va
(%
)
Olsen (ppm)
B j M di Alt M E i
54
Categoría
Bajo Mediano Alto Muy alto
Excesivo
Categoría
Bajo Mediano Alto Muy alto
Excesivo
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4 04 04 0
Perdidas de lluvia bajo condiciones de simulacion de lluvia
4 0
DP
(m
g L
-1)
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Site Alzamora day 1
DP
(m
g L
-1)
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Site Alzamora day 1Site Alzamora day 2
DP
(m
g L
-1)
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Site Alzamora day 1Site Corozal Inorganic P
DP
(m
g L
-1)
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Site Alzamora day 1Site Corozal Inorganic PSite Corozal Organic P
55
Olsen P (mg kg-1)
0 50 100 150 200 250 300 350 400
0.0
0.5
1.0
Olsen P (mg kg-1)
0 50 100 150 200 250 300 350 400
0.0
0.5
1.0
Olsen P (mg kg-1)
0 50 100 150 200 250 300 350 400
0.0
0.5
1.0
Olsen P (mg kg-1)
0 50 100 150 200 250 300 350 400
0.0
0.5
1.0
SueloNivel crítico
Niveles críticos ambientales de P en suelos
Suelo(Amend cond.) Olsen
(mg kg-1)Bray I
(mg kg-1)
Ultisol (enmienda orgánca) 88.5 111.5
Ultisol (enmienda inorgánica) 176 206
56
Ultisol-Oxisol(enmienda inorgánica)
184 143