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Nelson Walter Osorio Ing. Agrónomo, M. Sc., Ph. D. Universidad Nacional de Colombia Profesor Asociado - Biotecnología Ambiental Escuela de Biociencias- Facultad de Ciencias Correo-e: [email protected] , [email protected] Web-page: https://sites.google.com/site/nwosorio/ Acidez del suelo y su manejo

Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

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Page 1: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Nelson Walter Osorio

Ing. Agrónomo, M. Sc., Ph. D.

Universidad Nacional de Colombia

Profesor Asociado - Biotecnología Ambiental

Escuela de Biociencias- Facultad de Ciencias

Correo-e: [email protected], [email protected]

Web-page: https://sites.google.com/site/nwosorio/

Acidez del suelo y su manejo

Page 2: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Contenido

Naturaleza de la acidez del suelo

Extensión de la acidez del suelo en los trópicos

Origen del Al en el suelo

Causas de la acidez del suelo

Al y las superficies intercambiables del suelo

Fitotoxicidad por Al

Diagnóstico de la acidez del suelo y la toxicidad por Al

Manejo de la acidez del suelo

Page 3: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Acidez del suelo pH = - log (H+)

Suelos ácidos, pH <7.0

pH <6.0

No solo es un problema de bajo pH

Alto contenido de Al3+ en solución e intercambiable (toxicidad)

Baja disponibilidad de Ca2+, Mg2+

Deficiencia de H2PO4-

En algunos casos, excesos de Mn (toxicidad)

Page 4: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Suelos ácidos del mundo

Page 5: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Suelos ácidos en Colombia Se ha estimado que alrededor del 80-85 % de los suelos de

Colombia son ácidos.

Particularmente, las regiones naturales:

Orinoquia

Amazonía

Pacifico

Andina

Suelos neutros y alcalinos predominan en

Caribe

Valles interandinos de los rios Magdalena y Cauca

Page 6: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Origen de la acidez

Meteorización de minerales:

NaAlSi3O8 (Albita)+ 4H2O + 4H+ Na+ + Al3+ + 3 H4SiO4 (K=102.74)

KAlSi3O8 (Microclina)+ 4H2O + 4H+ K+ + Al3+ + 3 H4SiO4 (K=101.00)

KAl2(AlSi3O10) (Muscovita)+ 10H+ K+ + 3Al3+ + 3 H4SiO4 (K=1013.44)

CaAl2SiO6 (Piroxeno)+ 8H+ Ca2+ + 2Al3+ + H4SiO4+ 2H2O (K=1035.25)

Al2Si2O5(OH)4 (Halloisita)+ 6H+ 2Al3+ + 2H4SiO4 + H2O (K=108.72)

Al2Si2O5(OH)4 (Caolinita)+ 6H+ 2Al3+ + 2H4SiO4 + H2O (K=105.45)

Page 7: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Origen de la acidez

Hidrolisis del Al3+:

Al3+ + 3H2O ↔ Al(OH)3 + 3H+

Al3+ + H2O ↔ Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2+ + H2O ↔ Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2+ + H2O ↔ Al(OH)3

o + H+

Toxicidad para plantas y microorganismos del suelo la causan

las espécies químicas: Al3+ > Al(OH)2+ >Al(OH)2+

Al(OH)3º: es una espécie química muy insoluble,

particularmente a pH ≥ 5.5.

Page 8: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Otras causas de acidez

Descomposición microbial de la materia orgánica: se liberan ácidos

orgánicos y CO2, este último formará posteriormente ácido carbónico

(H2CO3):

C6H12O6 + 6O2 ↔ 6CO2 + 6 H2O

6CO2 + 6 H2O ↔ 6 H2CO3 ↔ 6 HCO3- + 6 H+

Oxidación microbial de NH4+ a NO3

- (Nitrificación):

NH4+ + 1.5O2 → NO3

- + 4H+

Page 9: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Otras causas de acidez

Oxidación microbial de S y sulfuros para formar ácido sulfúrico (H2SO4):

S2 + 3O2 + 2H2O ↔ 2H2SO4 → 2SO42- + 4H+

Lixiviación de bases intercambiables debido al alto régimen de pluviosidad

Lluvia ácida producida por la contaminación ambiental

Absorción de nutrientes por las raíces y los microorganismos, particularmente cuando la fuente de N es NH4

+.

Page 10: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Otras causas de acidez

Efectos de fertilizantes amoniacales sobre el pH y las bases Intercambiables en dos suelos de Colombia. Fuente: Bravo (1984).

Suelo Tratamiento pH Ca Mg K --------(cmolc kg-1)--------

Andisol No fertilizado 5.5 5.6 1.2 1.20 12-12-17-2 4.5 3.5 0.7 0.80 Sulfato de amonio 3.7 0.5 0.1 0.04 Nitrato de amonio 3.9 0.6 0.2 0.04

Inceptisol No fertilizado 5.0 2.4 0.8 0.18 12-12-17-2 4.0 3.4 1.0 2.70 Sulfato de amonio 3.5 0.7 0.2 0.11 Nitrato de amonio 3.2 0.5 0.3 0.12

Page 11: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

DIAGNÓSTICO DE LA ACIDEZ DEL

SUELO Y LA TOXICIDAD POR AL

Page 12: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Problemas de los suelos ácidos

Alta actividad de H+ en la solución del suelo que puede

restringir la nutrición vegetal y microbial.

Exceso de Al intercambiable y soluble (toxicidad).

Deficiencia de algunos nutrientes: Ca2+, Mg2+, K+

por lixiviación

por competencia de estos nutrientes con Al3+y H+ en sitios de

adsorción en las superficies minerales y en los sitios absorción

de las células.

Interferencia en la absorción de H2PO4- (por precipitación con

especies de Al o Fe): los fosfatos de Fe y Al son muy insolubles.

Page 13: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Efectos del encalamiento

Ca e

n s

olu

ció

n (

cm

ol c

L-1

)

Mn e

n s

olu

ció

n (

µg m

L-1

)

P e

n s

olu

ció

n (

µg

mL

-1)

Al e

n e

xtr

acto

de K

Cl(c

mol c

kg

-1)

pH del suelo

1.0 -

0.5 -

0.0 -

4 -

2 -

0 -

- 8

- 4

- 0

- 0.08

- 0.04

- 0.0I I I

5 6 7

Mn

Al

P Ca

Cambios en los niveles de Ali, Ca, P y Mn en extractos de saturación en función del pH del suelo

establecido a través de la aplicación de cal en un Oxisol

Page 14: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Precipitación de P con Al, Fe, Ca

H2PO4- + Al(OH)2

+↔ AlPO4.2H2O

H2PO4- + Fe(OH)2

+↔ FePO4.2H2O

En suelo ácidos (pH <5.5)

(variscita)

(estrengita)

FePO4.2H2O (estrengita) + 2H+ Fe3+ + H2PO4- + 2H2O (K=10-6.85)

AlPO4.2H2O (variscita) + 2H+ Al3+ + H2PO4- + 2H2O (K=10-2.50)

Page 15: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Fraccionamiento del P-mineral en suelos tropicales de Colombia & Hawai’i. Fuente:

Osorio (2008) y Osorio (sin publicar).

Suelo P-lábil (%) P-A l (%) P-Fe (%) P-Ca (%)

Poco meteorizado:

Vertisol (Lualualei,HI) 0.5 16.7 27.7 55.0

Mollisol (Neira, Col) 0.6 35.4 11.1 52.9

Altamente meteorizado:

Oxisol (Paaloa, HI) 0.9 22.4 49.4 27.3

Oxisol (Halii, HI) 0.5 20.7 61.4 17.4

Oxisol (Makapili, HI) 0.7 6.6 78.3 14.3

Oxisol (Kapaa, HI) 0.6 43.9 44.5 11.0

Oxisol (Molokai, HI) 0.03 32.6 58.2 9.1

Oxisol (Wahiawa, HI) 0.5 24.0 67.8 7.7

Oxisol (Carimagua, Col) 0.3 10.3 87.6 1.8

Muy altamente meteorizado:

Ultisol (Caucasia, Col) 0.2 8.8 90.9 0.0

* lábil= disponible; suma de P soluble y débilmente adsorbido

Page 16: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Fraccionamiento del P-mineral en suelos volcánicos de Colombia & Hawaii.

Fuente: Osorio (2008).

Suelo P-lábil* (%) P-A l (%) P-Fe (%) P-Ca (%)

Poco meteorizado:

Vitrand (Letras, Col) 1.3 52.7 2.0 43.9

Xerand (Koko, HI) 5.8 31.9 21.0 41.3

Hydrudand (Honokaa, HI) 0.2 35.8 12.9 51.1

Moderadamente meteorizado:

Melanudand (Guarne, Col) 0.4 71.3 2.4 25.9

Endoaquand (La Selva, Col) 0.4 71.0 9.2 19.4

Melanudand (Naranjal, Col) 1.0 79.7 7.5 11.8

Fulvudand (Tantalus, HI) 0.3 16.5 69.0 14.2

* labil= disponible; suma de P soluble y débilmente adsorbido

Page 17: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

3 4 5 6 7 8 9

Lo

g H

2P

O4

-o

HP

O42

-

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

-

-

-

-

-

-

-

-

- | | | | | |

pH

CaHPO4 .2H

2 O

Ca

5 (PO

4 )OH

Ca

5 (PO

4 )F

AlPO 4.2H 2

O

FePO 4.2H 2

O

3 4 5 6 7 8 9

Lo

g H

2P

O4

-o

HP

O42

-

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

-

-

-

-

-

-

-

-

- | | | | | |

pH

CaHPO4 .2H

2 O

Ca

5 (PO

4 )OH

Ca

5 (PO

4 )F

AlPO 4.2H 2

O

FePO 4.2H 2

O

Solubilidad de fosfatos de calcio, variscita y estrengita en función del pH.

Fuente: Lindsay (2001

Page 18: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Al3+

Al(OH)2+

Al(OH)2+

Al3+

Al(OH)2+

Al(OH)2+

Fase intercambiable Fase soluble

Equilibrio químico tiende a mantener

estas especies en ambas fases

Page 19: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Al3+

Al(OH)2+

Al(OH)2+

Al3+

Al(OH)2+

Al(OH)2+

Fase intercambiable Fase soluble

Estas especies generan acidez

H+

Page 20: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Al3+

Al(OH)2+

Al(OH)2+

Al3+

Al(OH)2+

Al(OH)2+

FASE INTERCAMBIABLE FASE SOLUBLE

Generan acidez

H+

Interfieren con la absorción

de nutrientes (Ca2+, Mg2+, K+,

H2PO4-), MoO4

-2-, SO42-)

Causan toxicidad

en plantas y

microorganismos

(p.e., ↓ nitrificación)

Page 21: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Diagnóstico de la acidez del suelo ...

pH del suelo:

. Interpretación del pH del suelo (agua, 1:1, V:V). Fuente: ICA (1992).

pH Categoría Interpretación

< 5.0 Extremadamente ácido

Severa toxicidad por Al y quizá por Mn; Alta probabilidad de deficiencia de P, S, Mo y bases intercambiables; se esperan altos niveles de algunos micronutrientes. Muchos cultivos requieren encalamiento.

5.0-5.5 Fuertemente ácido

Toxicidad por Al y Mn; deficiencia de P, S, Mo y bases; altos niveles de algunos micronutrientes. Muchos cultivos requieren encalamiento.

5.5-6.0 Moderadamente ácido

No toxicidad por Al; mayor disponibilidad de P, S, Mo y bases. Algunos cultivos susceptibles a la acidez del suelo requieren encalamiento.

6.0-6.5 Ligeramente ácido

Adecuada condición para la disponibilidad de nutrientes para las plantas.

6.5-7.3 Neutro Altos niveles de Ca, Mg. Algunos cultivos pueden mostrar deficiencias de micronutrientes. La disponibilidad de P puede ser baja.

7.4-8.0 Alcalino Baja disponibilidad de P y micronutrientes. Altos niveles de Ca, Mg. El Na puede ser un problema.

> 8.0 Muy alcalino Severas limitaciones en la disponibilidad de algunos nutrientes. El Na puede ser tóxico.

Page 22: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Diagnóstico de la acidez del suelo ...

pH del suelo:

. Interpretación del pH del suelo (agua, 1:1, V:V). Fuente: ICA (1992).

pH Categoría Interpretación

< 5.0 Extremadamente ácido

Severa toxicidad por Al y quizá por Mn; Alta probabilidad de deficiencia de P, S, Mo y bases intercambiables; se esperan altos niveles de algunos micronutrientes. Muchos cultivos requieren encalamiento.

5.0-5.5 Fuertemente ácido

Toxicidad por Al y Mn; deficiencia de P, S, Mo y bases; altos niveles de algunos micronutrientes. Muchos cultivos requieren encalamiento.

5.5-6.0 Moderadamente ácido

No toxicidad por Al; mayor disponibilidad de P, S, Mo y bases. Algunos cultivos susceptibles a la acidez del suelo requieren encalamiento.

6.0-6.5 Ligeramente ácido

Adecuada condición para la disponibilidad de nutrientes para las plantas.

6.5-7.3 Neutro Altos niveles de Ca, Mg. Algunos cultivos pueden mostrar deficiencias de micronutrientes. La disponibilidad de P puede ser baja.

7.4-8.0 Alcalino Baja disponibilidad de P y micronutrientes. Altos niveles de Ca, Mg. El Na puede ser un problema.

> 8.0 Muy alcalino Severas limitaciones en la disponibilidad de algunos nutrientes. El Na puede ser tóxico.

. Interpretación del pH del suelo (agua, 1:1, V:V). Fuente: ICA (1992).

pH Categoría Interpretación

< 5.0 Extremadamente ácido

Severa toxicidad por Al y quizá por Mn; Alta probabilidad de deficiencia de P, S, Mo y bases intercambiables; se esperan altos niveles de algunos micronutrientes. Muchos cultivos requieren encalamiento.

5.0-5.5 Fuertemente ácido

Toxicidad por Al y Mn; deficiencia de P, S, Mo y bases; altos niveles de algunos micronutrientes. Muchos cultivos requieren encalamiento.

5.5-6.0 Moderadamente ácido

No toxicidad por Al; mayor disponibilidad de P, S, Mo y bases. Algunos cultivos susceptibles a la acidez del suelo requieren encalamiento.

6.0-6.5 Ligeramente ácido

Adecuada condición para la disponibilidad de nutrientes para las plantas.

6.5-7.3 Neutro Altos niveles de Ca, Mg. Algunos cultivos pueden mostrar deficiencias de micronutrientes. La disponibilidad de P puede ser baja.

7.4-8.0 Alcalino Baja disponibilidad de P y micronutrientes. Altos niveles de Ca, Mg. El Na puede ser un problema.

> 8.0 Muy alcalino Severas limitaciones en la disponibilidad de algunos nutrientes. El Na puede ser tóxico.

Page 23: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Diagnóstico de la acidez del suelo ...

Saturación de Al

La saturación de Al es la proporción de Al intercambiable que ocupa los sitios de intercambio efectivos del suelo. Ésta se calcula así:

Donde, CICE= la capacidad de intercambio catiónica efectiva, la cual se calcula con la suma de los principales cationes intercambiables:

CICE= Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ + H++ Al(OH)x(3-x)+

Page 24: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Diagnóstico de la acidez del suelo ...

Saturación de Al Crítica para algunos cultivos. Fuente: ADSS, 1990.

Cultivo Saturación de Al crítica (%)

Maíz 30 Sorgo 15 Arroz de secano 40-60 Caupí 60 Maní 40 Soya 0-25 Yuca 75 Patata 30 Desmodium y Centrosema 85 Brachiaria decumbens 85

Page 25: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Manejo de la acidez del suelo

Plantas tolerantes a suelos ácidos (pH, Al, P, Ca, Mg, Mn)…

Uso de enmiendas orgánicas: estiércol, compost

Microorganismos del suelo?

Aplicación de cal

Page 26: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Cales

cal agrícola (CaCO3)

cal viva (CaO)

cal hidratada o apagada Ca(OH)2

cal dolomita (CaCO3 + MgCO3)

Page 27: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Enmiendas

cálcicas

Enmienda NOMBRE

PORTADOR

NUTRICION

AL

Ca (%)Solubilidad(g L-1) @ 20ºC

Pureza

Cal agrícolaCarbonato de

calcioCaCO3 40 0.00617-0.013 70-95%

Cal hidratadaHidróxido de

calcioCa(OH)2 54 1.73 95-98%

Cal viva Oxido de calcio CaO 70 1.65 95-98%

Cal dolomita

Mezcla de

carbonato de

calcio y de

magnesio

CaCO3

MgCO3

22-30 90-95%

Yeso Sulfato de calcioCaSO4.

2H2O23 (19%S) 2.55 g L-1 80-85%

FertilizantesEnmiendas

Ca aplicado

El contenido de calcio en las enmiendas se expresa en términos de CaO. En realidad no hay oxido

de calcio, excepto en la cal viva, sólo es una forma tradicional de expresarlo (CaO= 1.4 x Ca) ( Ca =

CaO ÷ 1.4).

Page 28: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Reacciones del encalamiento

CaCO3+ HOH ↔ Ca2+ + CO32- + H++OH-

Ca2+ + HCO3- + OH-

Ca2+ + OH- + OH- +CO2 (g)

DISOLUCIÓN

Al(OH)2+

INTERCAMBIO

Ca2+Al(OH)2+↔ Ca2+

NEUTRALIZACIÓN

Al(OH)2+ + 2(OH-) ↔ Al(OH)3 (s) [pH 5.5]

Page 29: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Reacciones del encalamiento

CaCO3+ HOH ↔ Ca2+ + CO32- + H++OH-

Ca2+ + HCO3- + OH-

Ca2+ + OH- + OH- +CO2 (g)

DISOLUCIÓN

Al(OH)2+

INTERCAMBIO

Ca2+Al(OH)2+↔ Ca2+

NEUTRALIZACIÓN

Al(OH)2+ + 2(OH-) ↔ Al(OH)3 (s) [pH 5.5]

Page 30: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

CaO + H2O ↔ Ca2+ + O2-+ HOH ↔ Ca2+ + OH-+OH-

Ca(OH)2 ↔ Ca2+ + 2(OH-)

Reacciones del encalamiento

H2O

Page 31: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

¡Se requiere agua!

El Ca2+ no es responsable de la producción de OH-

Se requiere que ocurra intercambio de Al por Ca

Dada la baja solubilidad de las cales, se requiere tiempo para la reacción (min.: 20- 30 días)

Dada la baja solubilidad de las cales, se debe incorporar la cal para que tenga efecto en el volumen del suelo donde se desarrollan las raíces (10-20 cm de profundidad)

Reacciones del encalamiento

Page 32: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Efectos del encalamiento

Cal (t ha-1)

pHAl (cmolc kg-1)

5.5 -

5.0 -

4.5 -

4.0 -

- 3

- 2

- 1

- 0I I I

0.5 2.0 6.0

Al

pH

Efecto de la adición de cal sobre el pH del suelo y el contenido de Al intercambiable

en un Oxisol de Carimagua, Colombia. Fuente: Spain (1976).

Page 33: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Efectos del encalamiento

Ca e

n s

olu

ció

n (

cm

ol c

L-1

)

Mn e

n s

olu

ció

n (

µg m

L-1

)

P e

n s

olu

ció

n (

µg

mL

-1)

Al e

n e

xtr

acto

de K

Cl(c

mol c

kg

-1)

pH del suelo

1.0 -

0.5 -

0.0 -

4 -

2 -

0 -

- 8

- 4

- 0

- 0.08

- 0.04

- 0.0I I I

5 6 7

Mn

Al

P Ca

Cambios en los niveles de Ali, Ca, P y Mn en extractos de saturación en función del pH del suelo

establecido a través de la aplicación de cal en un Oxisol

Page 34: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

pH del suelo

Ren

dim

ient

o de

soy

a (t

ha-1

) 1.2 -

1.0 -

0.8 -

0.6 -

0.4 -

I I I

5 6 7

Rendimiento de granos de soya en función del pH del suelo establecido con

encalamiento de un Oxisol

Efectos del encalamiento

Page 35: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Como determinar los requerimientos de cal?

Existen varios métodos:

Incubación con cal (para buscar un pH deseado)

Basado en la saturación de Al

Aporte de Ca y Mg para mejorar sus disponibilidad

Page 36: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Incubación con cal

En el laboratorio de aplican cantidades crecientes de una cal

Ca(OH2) a muestras de un suelo dado.

0 0.5 1.0 2.0 16 g Ca(OH)2 kg-1

La muestras de suelo se deben mantener húmedas (no-

saturadas)

Page 37: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Incubación con cal

Las muestras del suelo se deja incubar durante 2-3

semanas

Se mide el pH (agua, 1:1-1:2)

Los datos se grafican y se obtiene un modelo de regresión

Page 38: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Incubación con cal

Guarne

y = -0.0015x 2 + 0.082x + 5.2738

R2 = 0.9799

4

5

6

7

8

0 4 8 12 16Ca(OH)

2(g kg -1)

pH

(a

gu

a,

1:2

)

Page 39: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Incubación con cal

Guarne

y = -0.0015x 2 + 0.082x + 5.2738

R2 = 0.9799

4

5

6

7

8

0 4 8 12 16Ca(OH)

2(g kg -1)

pH

(a

gu

a,

1:2

)

Caucasia

y = 0.0052x 2 + 0.047x + 4.4047

R2 = 0.9989

4

5

6

7

8

0 4 8 12 16Ca(OH)

2(g kg -1)

pH

(a

gu

a,

1:2

)

Page 40: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Incubación con cal

0

1

2

3

0 4 8 12 16

Ca(OH) 2 (g kg -1)

Al (

cmo

l ckg

-1)

0

5

10

15

20

Ca

(cm

ol c

kg-1

)

Al

Ca

Carimagua

Page 41: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Capacidad buffer del suelo

+ H+

+ HOH

Al aumentar la concentración de OH-

en la solución se presenta la liberación

de un protón (H+) del grupo carboxilico

(-COOH), con lo cual se aumenta la carga

negativa en la superficie.

El OH- fue así neutralizado.

Al aumentar la concentración de H+

en la solución, éste es atrapado en la

superficie del mineral, específicamente por

el grupo carboxilato (-COO-). El H+ fue

así neutralizado.

COO-

COO-

COO-

COO-

COOH

COO-

COOH

COO-

COOH

COOH

COOH

COOH

+ OH-

+ H+

+ HOH

Al aumentar la concentración de OH-

en la solución se presenta la liberación

de un protón (H+) del grupo carboxilico

(-COOH), con lo cual se aumenta la carga

negativa en la superficie.

El OH- fue así neutralizado.

Al aumentar la concentración de H+

en la solución, éste es atrapado en la

superficie del mineral, específicamente por

el grupo carboxilato (-COO-). El H+ fue

así neutralizado.

COO-

COO-

COO-

COO-

COO-

COO-

COO-

COO-

COOH

COO-

COOH

COO-

COOH

COO-

COOH

COO-

COOH

COOH

COOH

COOH

COOH

COOH

COOH

COOH

+ OH-

Materia orgánica

Page 42: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Capacidad buffer del suelo

Minerales arcillosos y Oxidos

O

Fe

O OH

OH

(-0.5)

Fe

O O

(+0.5)

H

H

O

Fe

O OH

OH

(-0.5)

Fe

O OH

+ HOH

(-0.5)

+ H+

+ OH-

O

Fe

O OH

OH

(+0.5)

Fe

O O

(+0.5)

H

H

H

O

Fe

O OH

OH

(-0.5)

Fe

O O

(+0.5)

H

H

O

Fe

O OH

OH

(-0.5)

Fe

O OH

+ HOH

(-0.5)

+ H+

+ OH-

O

Fe

O OH

OH

(+0.5)

Fe

O O

(+0.5)

H

H

H

Al aumentar la concentración de OH-

en la solución se presenta la liberación

de un protón del grupo Fe-OH2+, con lo

cual se aumenta la carga negativa en

la superficie. El OH- fue así neutralizado.

Al aumentar la concentración de H+

en la solución, éste es atrapado en la

superficie del mineral, específicamente por

el grupo Fe-OH-, que se convierte Fe-OH2+,

con lo cual se aumenta la carga positiva en

la superficie. El H+ fue así neutralizado.

Page 43: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Requerimientos de cal basado en Ali

Calcio requerido para encalar (cmolc kg–1) = 1.5 x Ali

Donde,

Ali (cmolc kg–1 ) = aluminio intercambiable extraído com KCl 1M.

1.5 es un factor que se utiliza para compensar la baja reactividad del CaCO3,

se ha sugerido usar un factor mayor (2) cuando hay alto contenido de M.O.

Page 44: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Requerimientos de cal basado en Ali

CUADRO 6.4. Para un Andisol con las siguientes características pH= 4.9, Ali = 2.5 cmolc kg–1, profundidad 10 cm, Dap= 0.6 Mg.m-3; la pureza de la cal agrícola es del 90%. Para establecer un cultivo de kikuyo con uso efectivo del terreno del 100% la cantidad de cal a aplicar será:

Ca (cmolc kg–1)= 1.5 x 2.5= 3.75 cmolc

kg–1

3CaCOkg1000

3CaCOt1x

3CaCOg100

3CaCOkg1.0x

Cag40

3CaCOg100x

Caccmol1

Cag2.0x

ha

suelokg610x6.0x

suelokg

Caccmol75.3=)1hat(3CaCO -

ha

3CaCOt125.1=)1hat(3CaCO -

1hat25.1=100

100x

3CaCOt9.0

agrícolacalt1x

ha

3CaCOt125.1=agrícolaCal -

Se debe aplicar al voleo 1.25 t ha-1 de cal agrícola 20-30 días antes de la siembra y luego se debe incorporar hasta 10 cm de profundidad. Para que la reacción de la cal ocurra el suelo debe estar húmedo.

Page 45: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Requerimientos de cal basado en la saturación de Ali

Calcio requerido para encalar (cmolc.kg–1) = 1.5 [Al- RAS(Al + Ca + Mg)]

•RAS = saturación de Al crítica, expresado como fracción (valores de 0 a 1) (RAS del

25% se usa 0.25).

•Al, Ca y Mg = extraídos con KCl 1M (cmolc. Kg-1) [originalmente las unidades fueron

meq/100 g suelo].

•1.5 = es un factor de corrección como se explicó anteriormente.

En suelos con contenidos muy altos de materia orgánica (>10%) se recomienda utilizar

un factor de corrección de 2.0, con el cual no solo se corrige por la baja reactividad de

la cal sino también por la capacidad buffer de la materia orgánica.

Page 46: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Requerimientos de cal basado en la saturación de Ali

CUADRO 6.5. Para un Oxisol con las siguientes características pH=4.5, Ali=2.0 cmolc kg–1 (KCl 1 M), Ca, Mg y K= 0.6, 0.4, 0.01 cmolc kg–1 (acetato de amonio 1 M, respectivamente; profundidad 20 cm y Dap= 1.0 Mg m-3. La cantidad de cal agrícola (pureza 95%) requerida para sembrar maní (RAS 40% → 0.4), con un uso efectivo del terreno del 70% será:

Calcio requerido (cmolc kg–1) = 1.5 [Al- RAS(Al + Ca + Mg+K)]

Calcio requerido (cmolc kg–1) = 1.5 [2.0- 0.4 (2.0 +0.6 + 0.4+0.01)] = 1.2

3CaCOkg1000

3CaCOt1x

3CaCOg100

3CaCOkg1.0x

Cag40

3CaCOg100x

Caccmol1

Cag2.0x

ha

suelokg610x0.2x

suelokg

Caccmol2.1=)1hat(3CaCO -

ha

3CaCOt2.1=)1hat(3CaCO -

1hat88.0=100

70x

3CaCOt95.0

agrícolacalt1x

ha

3CaCOt2.1=agrícolaCal -

Al considerar el RAS (40%) se reduce el requerimiento de cal agrícola de 2.2 t ha-1 (fórmula de Kamprath) a 0.88 t ha-1 (fórmula de Cochrane et al.).

Page 47: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Sobreencalamiento

Exceso en la dosis de cal que trae consecuencias negativas en

el desempeño vegetal

Page 48: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Sobreencalamiento

Exceso en la dosis de cal que trae consecuencias negativas en

el desempeño vegetal

y =- 44,51 + 18,33x -1,6274x2

r2 = 0,9541

0

2

4

6

8

3 4 5 6 7 8

Re

nd

imie

nto

(g m

ace

ta-1

)

pH del suelo

sobreencalado

Efecto del pH de un suelo sulfato ácido (Typic

Sulfaquept encalado con Ca(OH)2 sobre el

crecimiento de avena

Page 49: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Ca2+ + HPO42- ↔ CaHPO4 (insoluble)

Fe3+ + 3OH- ↔ Fe(OH)3 (insoluble)

Mn4+ + 4OH- ↔ Mn(OH)4 (insoluble)

Cu2+ + 2OH- ↔ Cu(OH)2 (insoluble)

Zn2+ + 2OH- ↔ Zn(OH)2 (insoluble)

Sobreencalamiento

Page 50: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Sobreencalamiento

Ca (cmolc kg-1

)

0

5

10

15

20

25

30

35

4.5 5.5 6.5 7.5

pH (agua, 1:1)

Mg (cmolc kg-1

)

0

3

6

9

4.5 5.5 6.5 7.5

pH (agua, 1:1)

Page 51: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Sobreencalamiento

Zn (mg kg-1)

0

30

60

90

4.5 5.5 6.5 7.5

Cu (mg kg-1

)

0

10

20

30

4.5 5.5 6.5 7.5

pH (agua, 1:1)

Page 52: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Sobreencalamiento

P-Olsen (mg kg-1)

0

20

40

60

80

100

120

4.5 5.5 6.5 7.5

pH (agua, 1:1)

Mn (mg kg-1

)

0

40

80

120

160

4.5 5.5 6.5 7.5

pH (agua, 1:1)

Page 53: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Sobreencalamiento

Fe (mg kg-1

)

0

75

150

225

300

4.5 5.5 6.5 7.5

pH (agua, 1:1)

Page 54: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Uso de enmiendas orgánicas para manejar la

acidez

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

0 5 10 15 20 25

Dosis (t ha-1

)

pH

(a

gu

a, 1

:2)

Gallinaza

Porcinaza

Control

Efecto de la aplicación de dos

materiales orgánicos compostados

sobre el pH de un Oxisol

Page 55: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

0

0,4

0,8

1,2

1,6

0 10 20 30 40

Al i

nte

rca

mb

iab

le (c

mo

lckg

-1)

Hojarasca de soya (t ha -1)

0 sem

2 sem

4 sem

6 sem

Uso de enmiendas orgánicas para manejar la

acidez

Efecto de la dosis de hojas de soya sobre el Al

intercambiable en un Oxisol de Brasil incubado por

diferentes períodos (semanas).

Page 56: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Uso de yeso como enmienda para

suelos ácidos

Page 57: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Reacciones del yeso agrícola

CaCO3+ HOH ↔ Ca2+ + CO32- + H++OH-

Ca2+ + HCO3- + OH-

Ca2+ + OH- + OH- +CO2 (g)

DISOLUCIÓN

Al(OH)2+

INTERCAMBIO

Ca2+Al(OH)2+↔ Ca2+

NEUTRALIZACIÓN

Al(OH)2+ + 2(OH-) ↔ Al(OH)3 (s) [pH 5.5]

CaSO4.2H2O + HOH ↔ Ca2+ + SO42-

DISOLUCIÓN

Al(OH)2+ + SO42- ↔ Al(OH)SO4

PRECIPITACIÓN

INTERCAMBIO

Page 58: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Conclusiones

Los suelo ácidos abundan en el trópico y particularmente en

Colombia.

En los suelos ácidos, adicionalmente al bajo pH, existen

Excesos de Al y/o Mn

Deficiencias de Ca, Mg y H2PO4

El diagnostico se hace a través del análisis de suelos, en el

cual se detectan los factores edáficos que limitarían la

productividad vegetal.

Page 59: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Conclusiones Existen métodos para estimar los requerimientos de cal

Los métodos deben ser calibrados con los suelos y cultivos en cuestión

Sobresalen por su simplicidad y viabilidad los métodos basados en la incubación con cal y los niveles de Ali (saturación de Ali).

Existe la posibilidad de sobreencalar el suelo, lo que trae perjuicios sobre el cultivo

Las enmiendas orgánicas también podrian ser empleadas para el manejo de los suelos

Page 60: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH
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Page 62: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Diagnóstico de la acidez del suelo ...

Al intercambiable > 2 cmolc kg-1 (meq /100 g suelo)

Café > 1 cmolc kg-1

Page 63: Nelson Walter Osorio ACIDEZ Y...Acidez del suelo pH = - log (H+) Suelos ácidos, pH

Extensión de suelos ácidos en el trópico

Suelos ácidos con niveles de Al potencialmente tóxicos es de 1493

millones de ha (32 %)

Suelos ácidos que NO presentan toxicidad potencial por Al es de

1160 millones de ha (25 %)

El área total de suelo afectada por la acidez representa el 57% de

los trópicos

Sabanas ácidas y el trópico húmedo el porcentaje de suelos ácidos con

niveles altos y bajos de Al son 56 y 18 %, respectivamente

En el trópico semiárido 13 y 29 %

En las laderas tropicales 29 y 16 % y en los humedales tropicales 4 y

29 %, respectivamente