Ciclo Del Potasio Ecologia

5/19/2018 Ciclo Del Potasio Ecologia

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INTRODUCCIN

El potasio (K) es un elemento esencial para las plantas, los animales y los

humanos porque interviene en procesos de la fotosntesis, en procesosqumicos dentro de las clulas, y contribuye en mantener el agua en lasclulas; tambin es importante en las aguas continentales ya que indican lafertilidad del agua o si esta tiene un grado de contaminacin. Es por esto que elpotasio, junto con el nitrgeno y el fsforo, son elementos esenciales para losseres vivos.

El ciclo del potasio consiste en los siguientes pasos:

El potasio se encuentra en forma natural en el suelo, especialmente en lossuelos ricos en arcillas, que contienen hasta un 3%. En los suelos pantanososy los pobres en arcilla el contenido de compuestos de potasio es menor ypuede ser deficitario, originando problemas en los cultivos.

Los compuestos de potasio del suelo son lavados (lixiviados) con facilidad enlas zonas de altas precipitaciones y, en consecuencia, deben ser restituidos alos campos por fertilizacin, aadiendo cloruro de potasio o sulfato de potasio.Ciertos cultivos (alfalfa, zanahorias, pepinos y coles) son muy exigentes enpotasio y no prosperan en suelos pobres en dicho elemento.

La deficiencia de potasio en las plantas se detecta porque stas tienenapariencia decada o marchita, ya que la falta de potasio favorece la prdida deagua en las clulas.

La existencia de potasio en cantidades adecuadas en aguas continentalesjunto a otros componentes como fsforo, nitrgeno nos indica un ambiente conaguas frtiles para el desarrollo de plancton y por lo consiguiente un ambienteadecuado para el desarrollo de un ambiente rico en elementos biticos.

As mismo el exceso de potasio en un ambiente de aguas continentales, yasea por excesiva fertilizacin del suelo con potasio y luego arrastrado a los ros,lagos, lagunas, etc. indican un grado de contaminacin afectando al adecuadodesarrollo de plancton.


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POTASIO

El potasio se encuentra en todo nuestro alrededor. Despus del calcio y elfsforo es el nutriente mineral ms abundante en el cuerpo humano. Es vital

para el funcionamiento de los rganos mayores y tejidos incluyendo losmsculos, la piel y el tracto digestivo. La naturaleza nos provee de potasio pormedio de los alimentos, tales como carne, productos lcteos, frutas, nueces yvegetales. Una dieta balanceada es nuestra mejor defensa contraenfermedades y otros factores que puedan ocasionar falta de potasio. Elpotasio es indispensable para obtener buenas cosechas y calidad en las frutasy verduras, y con respecto al agua est presente en mnimas cantidades y deesto depende el grado de fertilidad de un cuerpo de agua.

El contenido de Ken la litosfera es del orden del 1.58%, pero existenvariaciones segn la clase de rocas presentes. En los suelos, el contenido de Kest estrechamente relacionado con el tipo de material parental y lapedognesis.

Los anlisis qumicos muestran que el contenido de K total del suelo no es unndice de fertilidad para los cultivos y que los suelos contienen K en diferentesformas. Una parte extrable por reactivos muy suaves, tales como el agua osoluciones salinas diluidas; otra parte puede extraerse solamente con reactivosfuertes tales como cido ntrico hirviente. Numerosas investigaciones

demostraron que estas formas extremas difieren en la facilidad con las que lasplantas pueden extraerlas.
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CICLO DEL POTASIO

POTASIO EN LA SOLUCIN DE SUELO

El K de la solucin de suelo est inmediatamente disponible y puede ser absorbido porlas plantas en forma inmediata, pero las cantidades presentes son muy pequeas,apenas una mnima porcin del K total del suelo se encuentra en esta forma. Lasplantas en crecimiento rpidamente extraen el K de la solucin del suelo, pero amedida que el K es absorbido y extrado, su concentracin es renovada y restituidainmediatamente por la cesin de formas menos fcilmente accesibles ubicadas en laszonas de adsorcin de los coloides minerales y orgnicos del suelo. El proceso deadsorcin-desorcin es el que repone y equilibra la concentracin de K de la solucindel suelo.


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EL POTASIO INTERCAMBIABLE

Es la forma inica del potasio (K+) unido electrostticamente a los materialesque componen la fase slida coloidal mineral y orgnica. A medida que laconcentracin del K de la solucin desciende, el K adsorbido es liberado a la

solucin del suelo. A la inversa, si la concentracin de K de la solucin delsuelo aumenta por la aplicacin de fertilizantes potsicos, parte de ste dejarla solucin y se unir electrostticamente al material coloidal de la fase slida.Existe un equilibrio entre las dos fracciones que puede ser representado por (1)en la Figura 1. El proceso es instantneo:

K+en la solucin del suelo K+sorbido

(inmediatamente disponible) (intercambiable)

El K de la solucin ms el intercambiable, es comnmente denominado K"disponible" y medido en los anlisis convencionales para evaluar la fertilidaddel suelo.

EL POTASIO DE RESERVA

Existen formas de K que estn fuertemente unidas a la fase slida mineral, lascuales se denominan "K fijado" y "K estructural". Ambas constituyen el K dereserva o de reposicin de los suelos. El K fijado es el que se ubica en elespacio hexagonal de las lminas de silicio y el K estructural que es el que estqumicamente combinado con los elementos en la estructura de los mineralesdel suelo. Ambas formas son denominadas no-intercambiables.

Se produce un equilibrio entre el K intercambiable y estas formas no-intercambiables. El proceso para alcanzar el estado de equilibrio es mucho mslento que el de K de la solucin del suelo-K intercambiable. El mecanismo dereposicin y equilibrio entre las formas, se muestra en la Figura 1 con losnmeros (2) y (3):

(rpido) (lento)(muy

lento)K+enSolucin

K+Adsorbido

Kfijad

o

Kestructural

intercambiable no-intercambiable

La fuente inmediata de K para las plantas es el que est disuelto en la solucindel suelo; la reposicin que mantiene su nivel estable es en primer lugar, laforma intercambiable y luego el K de reserva. El suministro a la planta duranteun perodo determinado depender de la cantidad de K de cada fuente y de lavelocidad con que se establece la reposicin y el equilibrio entre las fuentes. La


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cantidad de K en la solucin del suelo es siempre baja, el K intercambiable,mucho ms abundante, restablece rpidamente la concentracin en la solucin.El K no intercambiable, fundamentalmente el fijado, es la fraccin que regula elabastecimiento al K disponible del sistema en perodos de alta demanda.

LAVELOCIDAD DE REPOSICIN DEL POTASIO

La velocidad a la cual el K se vuelve disponible para las races es afectada porla cantidad de intercambiable, no intercambiable y por la velocidad demovimiento del K a travs del suelo. A medida que la raz absorbe K, elintercambiable prximo a las races disminuir se agotar. Al disminuir laconcentracin de K intercambiable, ste se mover desde zonas msenriquecidas y distantes de la raz hasta restablecer nuevamente el equilibrio.La velocidad con que se moviliza o difunde el K, depender de los materiales

constituyentes del suelo y las condiciones ambientales, siendo ms alta ensuelos hmedos.

LAS ARCILLAS

La reserva de K intercambiable y no-intercambiable dependefundamentalmente de la cantidad y calidad de arcillas presentes en el suelo. Eltrmino arcilla se refiere a las partculas minerales ms pequeas del suelo(menos de 2 micrones de dimetro). Se forman en el proceso de pedognesis apartir de las alteraciones qumicas de los minerales de las rocas que originanlos suelos. Las arcillas son cristalinas y estn formadas por capas en arreglos

laminares de varios elementos qumicos, fundamentalmente el oxgeno, el


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silicio y el aluminio en forma de capas de tetraedros de silicio y de octaedros dealuminio.

Los iones potasio (K+) se presentan en distintas posiciones en las arcillas(Figura 2). Pueden ser mantenidos electrostticamente por las cargas

elctricas negativas situadas en la superficie o en los bordes de las lminas. Lafuerza con que los iones K son mantenidos, vara con el tipo de arcilla y laposicin del ion en la misma. Las posiciones planares de cambio (p) no sonlugares de enlace especfico para K+, las posiciones de borde ( e) son msselectivas y las interlaminares (i) presentan la mayor selectividad para estecatin.

Cuanto ms dbilmente estn retenidos, ms fcilmente sern"intercambiables" y podrn ser liberados a la solucin de suelo. La dinmica delas condiciones en el suelo puede provocar que los iones K que estn

mantenidos fuertemente entre las capas de arcilla (fijado), se liberen alsepararse las mismas por ensanchamiento y expansin. De esta manera, estosK pueden ser liberados y equilibrar a los intercambiables y a los de la solucindel suelo. Tambin puede pasar que al penetrar los iones K+en el espaciointerlaminar, este cierre nuevamente las laminillas, dejando as los iones enuna condicin difcilmente accesible, llamada K fijado.

Existen muchos tipos diferentes de arcillas, pero en general pueden definirsecuatro grupos que muestran diferencias importantes con respecto al K. Los tresprimeros grupos son cristalinas- laminares y el ltimo es no cristalino oparacristalino.

El primer grupo, mineral caolintico (bilaminar 1:1, no expandente), puedeadsorber K solamente en su superficie y en sus bordes rotos o quebrados, ellosno adsorben K con mucha fuerza. Los minerales caolinticos no tienenposiciones de cambio interlaminares para sorber K y adems tienen unareducida capacidad de cambio, por lo tanto contienen muy poco Kintercambiable, comportndose casi como la arena o la materia orgnica en loreferente a la dinmica de este nutriente.Si bien no fijan K, como tampoco loretienen, son muy sensibles a las prdidas por lixiviacin. En este sentido, lossuelos caolinticos se comportan aproximadamente igual a los arenosos, suelospobres y sin poder de reposicin del K.


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El segundo grupo, los minerales illticos (trilaminar 2:1, no expandente) son lasarcillas con mayor contenido de K. Contienen K en su superficie, en susbordes, y entre las capas de los cristales. Estas arcillas mantienen el K muchoms fuertemente que las arcillas caolinticas, conteniendo gran proporcin enforma intercambiable.

El tercer grupo de minerales de arcilla es el de las esmectitas (trilaminar 2:1expandente). Este grupo mantiene el K en forma intercambiable en superficie ytambin profundamente entre las capas expansibles cuando el suelo esthmedo. Cuando estas capas se cierran, al volverse las condicionesambientales ms secas, el espacio intercapas se contrae, atrapando y "fijando"el K que es dificultosamente liberado nuevamente a la solucin del suelo.

La mayora de los suelos de pradera contienen principalmente estos mineralesde arcilla; y sus proporciones indican el comportamiento del suelo con respectoal K.

Los minerales arcillosos no cristalinos o paracristalinos, como el alofano, sepresentan en suelos derivados de cenizas volcnicas. Estn constituidos porpartculas esfricas muy pequeas (100-500 ), que generalmente seaglomeran para formar agregados de mayor tamao. Los alofanos contienencantidades muy variables de K pero generalmente presentan muy bajocontenido. Si bien ha sido determinada la adsorcin de K, no ha sido registradocomo importante el fenmeno de fijacin.

Dependiendo del grado de saturacin o de agotamiento de K, los mineralesarcillosos lo liberarn hacia la solucin del suelo o lo adsorbern de sta.Tambin hay que tener en cuenta que algunos minerales arcillosos trilaminarescomo illita, vermiculita y tetralaminares como clorita, adsorbenK+selectivamente. La montmorillonita presenta una selectividad intermedia,menor que la illita.


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a. Poder regulador

En general, cuanto mayor sea el contenido de arcilla en el suelo ms

grande ser su capacidad para adsorber el K y mayor ser su habilidadpara reponerlo a la solucin de suelo cuando ste disminuye en suconcentracin. Se dice que tales suelos estn bien regulados, pudiendomantener la concentracin de K de la solucin de suelo en un nivelestable.

La diferencia entre un suelo bien regulado y otro pobremente regulado,puede ser descripta por la "relacin Q/I" (Beckett, 1967). La forma de la"relacin Q/I" es caracterstica de cada suelo. La Figura 6 muestra larepresentacin tpica de la capacidad de regulacin de un suelo "relacinQ/I", con sus parmetros relacionados.

ARKes la relacin de actividad en equilibrio, cuando el suelo no gana nipierde K. Representa la intensidad del K lbil en el suelo y constituye lamedida de su disponibilidad inmediata

PBCKes la capacidad de regulacin potencial del suelo. Representala cantidad de K intercambiable que puede pasar a la solucin del suelopara equilibrarla. Est representada por la pendiente de la recta .

KLrepresenta la cantidad total de K intercambiableincluyendo, lasfracciones lbiles fcilmente intercambiables y las posiciones msespecficas como la de los bordes de las partculas de arcillas, (K0)y(Kx),respectivamente.

Las investigaciones demostraron que en los suelos bien regulados, elpoder de suministro de K no es sensiblemente afectado por la extraccinde los cultivos y que el K en solucin es mantenido regularmenteconstante a lo largo de todo el ciclo del cultivo, de un ao al otro. Ladesventaja de estos suelos es que, si se los maneja de una maneradeficiente, aplicando menos K que el extrado por los cultivos, volverlosa la condicin original requiere aplicaciones ms elevadas de K, debido

a que debe satisfacer las uniones especficas. Solo despus de estasaturacin, el K ocupar los lugares ms lbiles.

Es muy difcil mejorar de manera permanente los niveles de K en lossuelos arenosos o con bajo porcentaje de arcillas. En estos casos, elmanejo recomendado debera enfatizar la aplicacin de K sistemticapara satisfacer los requerimientos del cultivo actual, inclusive se puedeconsiderar el realizar aplicaciones fraccionadas para mantener elsuministro de K a travs de todo el ciclo de cultivo.

En los suelos pesados, por otro lado, es posible efectuar mejoras de

largo plazo. Si el K del suelo es bajo, el manejo sugerido apunta aaumentar el contenido de K del suelo a travs de la aplicacin de


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generosas cantidades iniciales, y luego asegurarse que todos loscultivos reciben suficiente fertilizante potsico para mantener los nivelesen el rango adecuado.

b. Fijacin y efecto residual de la fertilizacin potsica

Como hemos visto, durante su perodo de crecimiento los cultivosabsorben gran cantidad de K que est disponible bajo las formasintercambiable y no intercambiable. Las races de las plantas encrecimiento, producen una rpida disminucin en la concentracin de Kde la solucin del suelo cercana a ellas. Esto genera un proceso dedifusin, con liberacin del K intercambiable adsorbido por las cargas delas arcillas y de la materia orgnica. Cuando la concentracin potsicade la solucin ha disminuido hasta un mnimo (K intercambiable

mnimo), el mismo es liberado de las interlminas de las arcillas (Kfijado) para reponer el K de la solucin del suelo. La principal fuentenatural de reposicin ante las intensivas extracciones realizadas por loscultivos, es el K fijado ubicado en las interlminas de arcillas del grupode la illita y minerales del grupo de las esmectitas. De esta manera, el Kno intercambiable, contribuye significativamente a la nutricin potsicacuando la forma intercambiable es insuficiente, pero con mucha menorvelocidad de pasaje a la solucin del suelo. Es por eso que unaagricultura intensiva requiere una gran velocidad de reposicin de K a lasolucin del suelo y ello est ligado solo a grandes cantidades de K lbilo intercambiable, (posiciones p y e de la Figura 2.). Los aportes de K porel uso de fertilizantes son necesarios para reponer estas posiciones enespecial en aquellos suelos con baja saturacin y baja regulacinpotsica, sometidos a agricultura continua.

El agregado de fertilizante al suelo trae cambios en la dinmica del K. Enlos suelos que poseen en su composicin mineralgica un predominiode arcillas del tipo de las illitas y esmectitas, se favorece el proceso defijacin de K, ocupando el fertilizante los lugares interlaminares enprimer lugar. Si los sitios de fijacin se encuentran poco saturados, elingreso de Kal sistema puede implicar una disminucin de la

disponibilidad actual del nutriente para el cultivo, pero una fuente dereserva futura, poder residual de K. La fijacin de K para algunos suelos,puede estar relacionada no slo con la mineraloga de la fraccin arcilla,sino tambin a factores trmicos, que producen la apertura de lasestructuras de los minerales micceos, favoreciendo la liberacin deeste elemento y la saturacin potsica del suelo. De esta manera, ladisponibilidad de K producida por la fertilizacin se ve afectada por lacantidad, naturaleza de las arcillas y saturacin potsica, que provocanuna redistribucin del K agregado en las formas intercambiables yfijadas.

La Figura 9 nos presenta los porcentajes de fijacin potsica de distintasdosis agregadas a suelos con porcentajes y clases de arcillas distintas


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(Argiudol Tpico 25% illita; Paleohumult 55% caolinita-xidos; Andisol 8%arcilla alofan-caolinita; Argiudol Acuico 20 % esmectita) (Gonzalez et al.,1999).

En este ensayo, el grado de saturacin potsica fue uno de los factoresque ms afect el valor de fijacin de los suelos. Es por eso que losmayores valores se dan en suelos muy desaturados como el ArgiudolAcuico .

Los valores de K fijado aumentan con el contenido agregado hasta unnivel mximo, por encima del cual los valores de fijacin se modifican

poco debido a la saturacin de los sitios del complejo de intercambio.Por esta razn, es importante estudiar los mecanismos responsables dela fijacin- liberacin de cada suelo para poder desarrollar estrategias demanejo de la fertilidad en las que se aumente la eficiencia de lafertilizacin potsica tomando en consideracin todos los componentesque actan en el mismo.

La posibilidad de que el K residual de la fertilizacin pase a formasaprovechables, es un proceso que adems de las variables comentadasanteriormente, involucra el poder regulador del suelo y el consumoefectuado por el cultivo. Experiencias realizadas demostraron

incrementos en el rendimiento de los cultivos por accin del K fijado oresidual de anteriores fertilizaciones potsicas.

Para determinar el efecto residual de distintas dosis de fertilizantepotsico y su cintica de liberacin, se calcula el valor B (ndice deresidualidad) que es un estimador del poder de residualidad potsica delos suelos. El valor B es una metodologa que determina la relacin entreel K fijado y el intercambiable mas el soluble, despus de adicionarfertilizante potsico al suelo (Karpinets, 1993). Presupone que la fijacin- liberacin es una reaccin reversible entre el K presente en el complejode intercambio y el fijado en los espacios interlaminares de los mineralesarcillosos. El valor B es una propiedad fija de los suelos dependiente desu naturaleza arcillosa.


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POTASIO EN LA COMPOSICIN QUMICA DE AGUASSUBTERRNEAS.

Procede de la meteorizacin de feldespatos y ocasionalmente de lasolubilizaran de dep6sitos de evaporitas. en particular de sales tipo silvina

(KCI) o carnalita (KCI Mg CI, 6H20).

El potasio tiende a ser fijado irreversiblemente en procesos de formacin dearcillas y de adsorcin en las superficies de minerales con alta capacidad deintercambio inico: por ello su concentracin en aguas subterrneas naturaleses generalmente mucho menor que la del Na' a pesar de que su contenido enlas rocas es por lo comn ligeramente inferior a la del Naturaleza.En aguas subterrneas el contenido K' no suele sobrepasar 10 mg/l. aunque encasos excepcionales pueden alcanzarse 100,000 mg/l. (salmueras).Cantidades de K' por encima de 1 O mg/l. pueden. en ocasiones, ser indicio decontaminacin por vertidos de aguas residuales.

IMPORTANCIA DEL POTASIO EN MEDIO ACUTICO

Hace falta una gran cantidad de elementos para el crecimiento del fitoplancton.La mayora de las especies requieren al menos carbn, hidrogeno, oxigeno,nitrgeno, sulfuro, fsforo, cloro, bromo, molibdeno, calcio, magnesio, sodio,potasio, zinc, cobre, hierro y manganeso.

- Cmo llega el Potasio naturalmente a los ros, lagos, etc?

El potasio concentrado en el medio terrestre, ya sea de forma natural opor una fertilizacin, es llevado por las precipitaciones hacia los ros, yeste a su vez lo distribuye a los diferentes tipos de aguas continentales.Pero si la concentracin es muy pobre se recurren a fertilizar el aguaartificialmente por medio e abonos tanto orgnicos, como inorgnicos.


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CONCLUSIN

El potasio es importante para el desarrollo del plancton, esto beneficia ynutre el agua de un medio de cultivo para la crianza de peces, tambinest presente en las aguas marinas pero su cantidad es mnima. Elexceso de potasio en un medio acutico nos indica que existecontaminacin.

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