5. textura del suelo · k asimilable (0.1 –2% del k del suelo) k no asimilable 90 –98% del k...
TRANSCRIPT
05/11/2018
1
7. PotasioPotasio en el sistema suelo-planta: formas y dinámica. Principales fertilizantes potásicos.
Química AgrícolaGrado en Ingeniería Agrícola, ETSIA (Universidad de Sevilla)
Antonio JordánDpto. de Cristalografía, Mineralogía y Química Agrícola
Dinámica del potasio en el suelo
Aportes
• Alteración química de la roca
• Mineralización de la materia orgánica
Formas
• Insolubles
• Fuertemente retenido en la arcilla
• Formando parte de ciertos minerales
• Adsorbido(intercambiable y relativamente asimilable)
• Soluble
Pérdidas
• Extracción por el cultivo
• Lixiviación y lavado
• Erosión
05/11/2018
2
Aportes de potasio al suelo
El potasio del suelo procede exclusivamente de la meteorización de la roca.
La cantidad de potasio del suelo es de 0.5 – 3% K2O, y depende de la textura (mayor en suelos arcillosos).
Formas de potasio inorgánico en el suelo
Nombre Fórmula
Feldespatos potásicos * Si3O8AlK
Moscovita * (SiO4)3H2Al3K
Biotita * (SiO4)3Al2(MgFe)2(HK)2
Silvina ClK
Silvinita ClK · ClNa
Carnalita ClK · Cl2Mg · 6 H2O,
Kainita ClK · SO4Mg · 3 H2O
Otros minerales Diversas formas
(*) Aunque baja en general, la disponibilidad de K en estos minerales sigue la secuencia:biotita > moscovita > feldespato.
El paso a formas solubles puede resumirse como: Si3O8AlK + H2O → Si3O8AlH + KOH.El resto de formas son generalmente solubles en agua.
05/11/2018
3
Potasio fuertemente retenido en arcillas 2:1 (ilita, moscovita, etc.)
10 ÅK+ K+
Feldespato, Dave Dyet / Wikimedia Commons
05/11/2018
4
Estructuras rodantes de feldespato en el Río Rojo (Ailao Shan; Vietnam), Philippe Hervé Leloup / Imaggeo
1 mm
Silvina, Luis M. Bugallo Sánchez / WikimediaCommons
Carnalita, Miguel Sierra / WikimediaCommons
Kainita, Thomas Witzke / WikimediaCommons
Moscovita, (Brazil) Rob Lavinsky / iRocks.com - Wikimedia Commons Biotita (Cataluña), Darth vader 92 / Wikimedia Commons
05/11/2018
5
Materia orgánica
K en la solución del suelo
Mineralización
K intercambiable en los coloides
K fuertemente retenido en
ciertas arcillas
K estructural en los minerales y rocas volcánicas
Lavado
10% del K asimilable
90% del K asimilable
Fertilización
K asimilable(0.1 – 2% del K del suelo)
K no asimilable90 – 98% del K del suelo
K lentamente asimilable1 – 10% del K del suelo
36
38
40
42
44
46
48
0 100 200 300 400 500 600
REN
DIM
IEN
TO D
E C
EBA
DA
PO
R C
ULT
IVO
(g)
POTASIO AÑADIDO POR CULTIVO (mg)
Rendimiento de cebada en función del potasio añadido al suelo inmediatamente antes de la siembra o en el otoño precedente (A partir de Chaminade, 1957; en: Navaro S, Navarro G. 2003. Química agrícola. Mundiprensa. Madrid)
K añadido en primavera
K añadido en otoño:parte del potasio ha sido adsorbido por los coloides del suelo
242 mg 524 mg
05/11/2018
6
Factores que influyen en la dinámica del K en el suelo
Potasio del
suelo
Mineralogía: el tipo de arcilla puede favorecer la
retención de K
Contenido en agua: puede favorecer la
expansión de las arcillas (esmectitas) y favorecer
la adsorción
Temperatura: afecta difusión y, en casos de
sucesión de hielo/deshielo, puede contribuir a romper la estructura de ciertos minerales y liberar K
Acidez: puede influir en la liberación o retención de K en el complejo de
cambio
Influencia de la mineralogía
Caolinita
7.2 Å
2.6 Å6.6 Å
Volumen hidratado
Volumen deshidratado
Catión K+ intercambiable
Montmorillonitas
14 Å
10.1 Å
Ilita
Capacidad defijación de K+Mayor Menor
05/11/2018
7
Influencia de la mineralogía: montmorillonita
K+ adsorbido
K+ soluble
Aumento de la humedad
(expansión de la red)
Descenso de la humedad
(contracción de la red)
Aumento de la humedad
(expansión de la red)
K+ retenido, no intercambiable
K+ adsorbido en el espacio
interlaminar
Pérdidas mínimas por lavado
Aporte continuo
Debido a la fuerza de los enlaces con potasio, la expansión tras la rehidratación no afecta a todas las capas por igual, por lo que la
liberación nunca es masiva
Influencia de la mineralogía: caolinitas
K+ adsorbido en los bordes
El K+ soluble no puede entrar en el espacio interlaminar y se pierde
fácilmente por lavado
Lavado
Absorción y agotamiento
Deficiencia
05/11/2018
8
Datos de 1929 muestras de suelo de la provincia de Cádiz
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
140.0
160.0
180.0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
K C
AM
BIA
BLE
(m
eqkg
-1)
K ASIMILABLE (g kg-1)
Suelos con arcillas que retienen el K
Suelos con arcillas que no retienen el K o que lo fijan
permanentemente
Datos de 1929 muestras de suelo de la provincia de Cádiz
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
3 4 5 6 7 8 9
K A
SIM
ILA
BLE
(g
kg-1
)
ACIDEZ (pH)
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
3 4 5 6 7 8 9
K C
AM
BIA
BLE
(cm
ol(
+) k
g-1)
ACIDEZ (pH)
05/11/2018
9
Influencia de la acidez
K+
Al3+
H+ H+ H+Ca2+
Ca2+H+ H+
Ca2+ Ca2+
Al3+
H+ H+ H+
Ca2+
Ca2+
H+ H+
Ca2+ Ca2+
K+
K+
Coloide en un suelo calizo o encalado
Abonado potásico
El potasio es más afín que el calcio por los lugares de
interacción
El calcio es desplazado
Influencia de la acidez
K+ K+K+
Potasio retenido en la arcilla
Incremento del pH y de la concentración de
Ca2+ soluble
Ca2+K+
K+
K+
Ca2+
K+
La elevada presencia de Ca2+ en la solución fuerza su entrada en el
espacio interlaminar, separando las capas de arcilla
Ca2+
Parte del K+ cambiable ahora es desplazado
Ca2+
05/11/2018
10
Pérdidas de potasio en los suelos
Pérdidas de K en
los suelos
Lixiviación(mayor en
suelos arenosos o con baja CIC): 20 – 25 kg K2O
ha-1
Extracciónpor el
cultivo: 75 –110 kg K2O
ha-1
Consumo de lujo
Erosión
K en la roca
K soluble
Erosión / lavado
Fertilizantes
Yacimientos potásicos
Ciclo del potasio en el suelo
Materia orgánica
Minerales
K adsorbido en los coloides del
suelo
K no intercambiable
05/11/2018
11
El potasio en la planta
Es absorbido en forma iónica (K+)
Se encuentra también en forma iónica en la planta, formando sales orgánicas e inorgánicas
El potasio en la planta: funciones
Potasio
Foto-síntesis
Osmo-regulación
Transporte de azúcares
Procesos meta-
bólicos
Resistencia al estrés
05/11/2018
12
El potasio en la planta: funcionesFotosíntesis
K+ K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
El potasio acumulado en la superficie de los cloroplastos penetra en su interior para neutralizar los ácidos orgánicos originados por el metabolismo y mantiene estable el pH
Estroma(pH alto)
Laminilla
Tilacoide
Membrana interna
Espacio intermembranal
Membrana externa
K+
Aumento de la presión osmótica, entrada de
agua y cierre del estomaEstoma abierto
Entrada de K+
en los estomas
El potasio en la planta: funcionesFotosíntesis
Ostiolo
Células oclusivas
H2OH2O
H2O H2O
Aumento de la presión
osmótica
05/11/2018
13
El potasio en la planta: funcionesActivación enzimática
Síntesis de glúcidos
• Sacarosa-sintetasa
• UDP-transglucosilasa
Metabolismo del nitrógeno
• Glutamín-sintetasa
• Nitrato-reductasa
Glucolisis y metabolismo de ácidos orgánicos
• Fosfofructoquinasa
• Aldolasa
• Piruvatoquinasa
• Succinil CoA-sintetasa
El potasio en la planta: funcionesActivación enzimática
UDP-glucosa
Fructosa
UDP
Sacarosa
Sacarosa-sintetasaK+
05/11/2018
14
El potasio en la planta: funcionesActivación enzimática
UDP-glucosa
Aceptor
UDPUDP-transglucosilasaK+
R R
Glicosil-aceptor
El potasio en la planta: funcionesActivación enzimática
Glutamín-sintetasaMg2+, K+, Mn2+
ADP
Ác. glutámico
ATP
NH3
Glutamina
H2O Pi
05/11/2018
15
El potasio en la planta: funcionesActivación enzimática
FosfofructoquinasaMg2+, K+, Mn2+
ADP
ATP
Fructosa-1,6-di-PFructosa-6-P
El potasio en la planta: deficiencia y exceso
Síntomas por deficiencia
•Comunes en suelos arenosos, muy arcillosos o sin estructura
•En hojas
•Se manifiestan primero en las hojas más viejas
•Moteado clorótico; a veces, color púrpura
•Necrosis en punta y borde
•Rizado
•Metabolismo deficiente de los glucidos
•Retraso general del crecimiento
•Reducción de órganos de reserva
•Tallos delgados
•Prolongación del crecimiento vegetativo
•Falta de tolerancia al estrés
•Mayor sensibilidad a enfermedades
Síntomas por exceso
•Síntomas de deficiencia por antagonismo con:
•B
•Ca
•Fe
•Mg
•Zn
05/11/2018
16
FERTILIZANTE POTÁSICO
POTASIO SOLUBLE
POTASIO EN EL COMPLEJO DE
CAMBIO
POTASIO FIJADO EN FELDESPATOS, MICAS Y ALGUNAS ARCILLAS
Fertilizantes potásicos
La cantidad de K añadido mediante fertilización que es adsorbido depende de:
El contenido en arcilla y materia orgánica. Los suelos muy arenosos, pobres en materia orgánica, tienen muy baja capacidad de adsorción.
El tipo de arcilla. Las cloritas y caolinitas tienen baja CIC (10 – 40 y 1 – 10 cmol (+) kg-
1, respectivamente) Las esmectitas tienen elevada CIC (80 – 150 cmol (+) kg-1). Las ilitas y micas tienen baja CIC, pero pueden retener potasio de
manera no cambiable (<5 y 20 – 40 cmol (+) kg-1).
El contenido de calcio. El K+ desplaza al Ca2+ del complejo de cambio, por lo que cuanto más calcio, mayor será la adsorción de potasio.
05/11/2018
17
Clasificación de fertilizantes potásicos
Cloruro potásico (ClK)
• 60% K2O.
• Muy soluble.
• Muy higroscópico.
• No se debe utilizar en combinación con riego con agua salina.
• No se debe utilizar en suelos calcáreos (produce pérdidas de Ca como Cl2Ca).
Sulfato potásico (K2SO4)
• 50% K2O.
• 18% S.
• Es de uso preferente en:
• Suelos ligeramente salinos.
• Riego con agua salina.
• Ciertos cultivos como tabaco, cítricos, patata, vid, plátano, leguminosas y florales.
Abonos compuestos
• NK:
• KNO3 23-0-44 (44% K2O.
• Fosfatos (K2HPO4) y polifosfatos potásicos (85-95% K2O).
• NPK:
• Formulaciones y solubilidad diversas.
• El potasio se encuentra como ClK o K2SO4.