Determinación de la necesidad de encalado en suelos agrícolas | Esquemas y mapas conceptuales de Gestión de Calidad

Manejo Integral del Suelo y Nutrición Vegetal, Vol. 1 No. 5

Laboratorio de Suelos

Facultad de Ciencias

Universidad Nacional de Colombia-Sede Medellín

Manejo Integral del Suelo y Nutrición Vegetal

Volumen 1 No. 5

Mayo 30, 2012

COMO DETERMINAR LOS REQUERIMIENTOS DE CAL DEL SUELO?

N.W. Osorio

Ingeniero Agrónomo, M.Sc., Ph.D. Profesor Asociado de la Universidad Nacional de Colombia

Calle 59A No. 63-20, Of. 14-216, Código Postal 050034, Medellín, Colombia

(e-mail: nwosorio@unal.edu.co)

RESUMEN. El objetivo de este documento es presentar brevemente

algunos métodos disponibles para definir la cantidad de cal de suelos

para uso en agricultura. El encalammiento es un practica muy común

para el manejo de suelos fuertemente ácidos, particularmente puede

controlar las cantidades excesivas de Al intercambiable, usualmente

presentes en ellos, que desfavorecen el crecimiento vegetal al causar

toxicidad en las plantas, inhibir la absorción de nutrientes (fosfato, calcio,

magnesio, potasio, amonio) y restringir la descomposición de la materia

orgánica y la nitrificación, entre otros consideraciones.

Desafortunadamente, los criterios para determinar la dosis y tipo de cal

no son ampliamente conocidos y, con frecuencia, se falla en estos

aspectos. Entre los métodos que se presentarán están: (i) incubación

con cal; (ii) Neutralización total o parcial del Al intercambiable; (iii)

Mejoramiento de los niveles disponibles de calcio y magnesio

intercambiables.

Palabras claves: suelos ácidos, aluminio, cal, e ncalamiento,

bases intercambiables.

HOW TO DETERMINE SOIL LIME REQUIREMENT?

ABSTRACT. The objective of this document is to present briefly some

available methods to determine soil lime requirement for agricultural

uses. Liming is a common practice to manage strongly acid soils,

particularly can control the excessive amount of exchangeable aluminum

(Al) that impairs plant growth and nutrient uptake (phosphate, calcium,

magnesium, among others nutrients) and microbial activity in organic

matter decomposition and nitrification. However, the criteria to determine

lime requirement are not completely understood and frequently farmers

fail in the selection of rate and type of lime. The methods to determine

lime requirement are: (i ) lime incubation, (i) liming based on the partial or

total neutralization of exchangeable Al, (iii) liming based on exchangeable

Ca and Mg.

Keywords: acid soil management, aluminum, liming, exchangeable

bases.

MANEJO DEL SUELOS ÁCIDOS

Los suelos fuertemente ácidos que abundan en las

zonas tropicales húmedas usualmente presentan varias

limitaciones para la productividad vegetal, ente los cuales

se destacan:

 Excesivas cantidades de iones de aluminio Al

intercambiable que pueden causar toxicidad a las

plantas e inhibir la absorción de varios nutrientes,

particularmente fosfato.

 Baja disponibilidad de calcio, magnesio, potasio, fosfato,

molibdato, sulfato y nitrato.

 Restricción de la actividad microbial, la cual es esencial

para la descomposición de la materia orgánica, el

reciclaje de nutrientes y la nitrificación en particular.

La forma más común de corregir problemas asociados

a la acidez del suelo es a través de la aplicación de cal.

Con el encalamiento de los suelos se puede aumentar el

pH del suelo, neutralizar parcial o totalmente los iones de Al

intercambiable, aumentar la disponibilidad de calcio (y

magnesio cuando se usa cal dolomita), mejorar la

disponibilidad de fosfato e incrementar la actividad

microbial, entre otros factores. La magnitud de los efectos

está controlada por la dosis y tipo de cal y por la capacidad

buffer del suelo para restringir cambios en el pH del suelo.

Fig. 1. Aplicación de cal sobre la superficie de un suelo.

Existe diferentes tipos de cal: cal agrícola (CaCO

), cal

viva (CaO), cal hidratada (Ca(OH)

) y cal dolomita

CaCO

+MgCO

). Estos materiales tienen una baja

solubilidad (Tabla 1) y por eso se deben aplicar con

anticipación a la siembra (20-30 días) e incorporar entre los

primeros 10 a 20 cm del suelo, según sea el cultivo o

pastura. El tiempo recomendado hará que la cal reacciones

y se obtengan los resultados deseados de manera

oportuna. Si la cal no se incorpora en el suelo, su efecto

sólo se limitará a los primeros 2-3 cm de profundidad,

dejando el resto de la zona de raíces con los problemas de

acidez. En tales casos es preferible usar yeso agrícola

(CaSO

.2H

O) que es mucho más soluble

Los materiales encalantes tienen la posibilidad de que al

disolverse causan hidrólisis (atrapan H

del agua), dejando

libres a los iones OH

en la solución del suelo. Esto puede

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Determinación de la necesidad de encalado en suelos agrícolas y más Esquemas y mapas conceptuales en PDF de Gestión de Calidad solo en Docsity!

Laboratorio de Suelos Facultad de Ciencias Universidad Nacional de Colombia-Sede Medellín Manejo Integral del Suelo y Nutrición Vegetal Volumen 1 No. 5 Mayo 30, 2012 COMO DETERMINAR LOS REQUERIMIENTOS DE CAL DEL SUELO? N.W. Osorio Ingeniero Agrónomo, M.Sc., Ph.D. Profesor Asociado de la Universidad Nacional de Colombia Calle 59A No. 63-20, Of. 14-216, Código Postal 050034, Medellín, Colombia (e-mail: nwosorio@unal.edu.co) RESUMEN. El objetivo de este documento es presentar brevemente algunos métodos disponibles para definir la cantidad de cal de suelos para uso en agricultura. El encalammiento es un practica muy común para el manejo de suelos fuertemente ácidos, particularmente puede controlar las cantidades excesivas de Al intercambiable, usualmente presentes en ellos, que desfavorecen el crecimiento vegetal al causar toxicidad en las plantas, inhibir la absorción de nutrientes (fosfato, calcio, magnesio, potasio, amonio) y restringir la descomposición de la materia orgánica y la nitrificación, entre otros consideraciones. Desafortunadamente, los criterios para determinar la dosis y tipo de cal no son ampliamente conocidos y, con frecuencia, se falla en estos aspectos. Entre los métodos que se presentarán están: (i) incubación con cal ; (ii) Neutralización total o parcial del Al intercambiable ; (iii) Mejoramiento de los niveles disponibles de calcio y magnesio intercambiables. Palabras claves : suelos ácidos, aluminio, cal, encalamiento, bases intercambiables. HOW TO DETERMINE SOIL LIME REQUIREMENT? ABSTRACT. The objective of this document is to present briefly some available methods to determine soil lime requirement for agricultural uses. Liming is a common practice to manage strongly acid soils, particularly can control the excessive amount of exchangeable aluminum (Al) that impairs plant growth and nutrient uptake (phosphate, calcium, magnesium, among others nutrients) and microbial activity in organic matter decomposition and nitrification. However, the criteria to determine lime requirement are not completely understood and frequently farmers fail in the selection of rate and type of lime. The methods to determine lime requirement are: (i) lime incubation, (i) liming based on the partial or total neutralization of exchangeable Al, (iii) liming based on exchangeable Ca and Mg. Keywords : acid soil management, aluminum, liming, exchangeable bases. MANEJO DEL SUELOS ÁCIDOS Los suelos fuertemente ácidos que abundan en las zonas tropicales húmedas usualmente presentan varias limitaciones para la productividad vegetal, ente los cuales se destacan: Excesivas cantidades de iones de aluminio Al3+ intercambiable que pueden causar toxicidad a las plantas e inhibir la absorción de varios nutrientes, particularmente fosfato. Baja disponibilidad de calcio, magnesio, potasio, fosfato, molibdato, sulfato y nitrato. Restricción de la actividad microbial, la cual es esencial para la descomposición de la materia orgánica, el reciclaje de nutrientes y la nitrificación en particular. La forma más común de corregir problemas asociados a la acidez del suelo es a través de la aplicación de cal. Con el encalamiento de los suelos se puede aumentar el pH del suelo, neutralizar parcial o totalmente los iones de Al intercambiable, aumentar la disponibilidad de calcio (y magnesio cuando se usa cal dolomita), mejorar la disponibilidad de fosfato e incrementar la actividad microbial, entre otros factores. La magnitud de los efectos está controlada por la dosis y tipo de cal y por la capacidad buffer del suelo para restringir cambios en el pH del suelo. Fig. 1. Aplicación de cal sobre la superficie de un suelo. Existe diferentes tipos de cal: cal agrícola (CaCO 3 ), cal viva (CaO), cal hidratada (Ca(OH) 2 ) y cal dolomita CaCO 3 +MgCO 3 ). Estos materiales tienen una baja solubilidad (Tabla 1) y por eso se deben aplicar con anticipación a la siembra (20-30 días) e incorporar entre los primeros 10 a 20 cm del suelo, según sea el cultivo o pastura. El tiempo recomendado hará que la cal reacciones y se obtengan los resultados deseados de manera oportuna. Si la cal no se incorpora en el suelo, su efecto sólo se limitará a los primeros 2-3 cm de profundidad, dejando el resto de la zona de raíces con los problemas de acidez. En tales casos es preferible usar yeso agrícola (CaSO 4 .2H 2 O) que es mucho más soluble Los materiales encalantes tienen la posibilidad de que al disolverse causan hidrólisis (atrapan H+^ del agua), dejando libres a los iones OH-^ en la solución del suelo. Esto puede

Tabla 1. Cales comúnmente usadas. Ca Formula (^) molecular (g)Peso (g L^ Solubilidad-1) a 20ºC Agrícola CaCO 3 100 0.006-0. Hidratada Ca(OH) 2 74 1. Viva CaO 56 1. Dolomita Ca MgCO 3 variable 0.006-0. neutralizar los iones de Al. Para que esto ocurra deben suceder tres reacciones: (i) disolución de la cal e hidrólisis , para lo cual se requiere que el suelo este húmedo. En primera instancia, la cal se disuelve y el ión carbonato (CO 3 2-) toma un H+^ del la solución, dejando un OH-^ libre. Luego de la formación del ión bicarbonato (HCO 3 - ) se puede dar la liberación de otro ión OH-^ .Con esta reacción se ganan dos iones OH-^ en la solución del suelo; (ii) Intercambio Al x Ca : una vez la cal se ha disuelto, los iones de Ca2+^ reemplazarán a los iones de aluminio [Al3+, Al(OH)2+, Al(OH) 2 +] de los sitios de intercambio; de esta manera los iones de Al saldrán a la solución del suelo; (iii) neutralización: u na vez en solución, los iones de Al reaccionan con OH-^ para precipitarse como Al(OH)3. Este último compuesto es estable si el pH del suelo alcanza un valor ≥ 5.5. (Fig. 2). CaCO 3 + HOH ↔ Ca2+^ + CO 3 2-^ + H++OH- Ca2+^ + HCO 3 -^ + OH- Ca2+^ + OH-^ + OH-^ +CO2 (g) DISOLUCIÓN Al(OH)2+ INTERCAMBIO

Ca2+^ ↔ Ca2+

NEUTRALIZACIÓN Al(OH)2+^ + 2(OH-) ↔ Al(OH)3 (s) [pH 5.5] Fig. 2. Diagrama que muestra las reacciones del encalamiento: disolución de CaCO 3 , intercambio Al x Ca y la posterior neutralización del Al. Las cales viva e hidratada pueden tener el mismo impacto que el obtenido con la cal agrícola, pero se requiere menos cantidad de esta cales debido a su menor peso molecular y los efectos con éstas son más rápido debido a su mayor solubilidad. CaCO 3 + H 2 O ↔ Ca2+^ + HCO 3 - + OH-↔ Ca2+^ +CO 2 (↑) + 2OH- CaO + H 2 O ↔ Ca2+^ + O2-+ H++OH-↔ Ca2+^ + 2OH- Ca(OH) 2 + H 2 O ↔ Ca2+^ + 2 OH-

Capacidad buffer del pH

La adición de cal puede incrementar el pH del suelo, sin embargo, el cambio puede ser muy leve o detectarse a largo plazo después de frecuentes aplicaciones (Fig. 3). La magnitud de tal cambio es bastante variable y dependerá de la dosis de cal y del tipo de suelo, particularmente de la capacidad buffer del pH. Esta se define como la resistencia del suelo a cambiar su valor de pH, lo cual está controlado por el nivel de Al intercambiable, el contenido de materia orgánica del suelo y por la presencia de minerales de carga variable (alofana, óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio, caolinita, entre otros). De hecho, note que los OH-^ generados se van a reaccionar con los iones de Al y por eso no todos necesariamente van a incrementar el pH del suelo. En suelos ricos en materia orgánica humificada y aquellos dominados por minerales con carga dependiente del pH, la adición de cal incrementa la capacidad de intercambio catiónico del suelo, con lo cual hay una mejora en la fertilidad del suelo. En el caso de la materia orgánica humificada el incremento de los OH-^ (generados con la cal) se contrarresta con liberación de protones (H+) de grupos carboxílicos (R-COO H ). La acidificación del suelo también se puede contrarrestar cuando los grupos carboxilatos (R- COO-) atrapan los H+; tal como se ilustra en la figura 4. De una forma similar, los grupos –FeOH 2 +, –AlOH 2 +, de algunos minerales del suelo puede liberar o atrapar H+, regulando los cambios en el pH. 5, 5, 6, 6, 7, 0 5 10 15 20 25 pH Tiempo (años) Fig. 3. Cambio en el pH de Andisoles del Oriente Antioqueño cultivados con crisantemo; la línea discontinua indica el valor de pH adecuado (pH=6.0). A pesar de la alta capacidad buffer de estos suelos, las frecuentes altas aplicaciones de cal han elevado el pH hasta cerca de la neutralidad. Fuente: Osorio (1997).

Método basado en la neutralización total del Al intercambiable Debido a que el aluminio es responsable del bajo pH del suelo, de interferir en la absorción de algunos nutrientes y de causar toxicidad a algunas plantas, se han desarrollado algunos métodos para estimar el requerimiento de cal en función del valor de Al intercambiable. El profesor Kamprath de la Universidad de Carolina del Norte propuso que la cantidad de calcio (expresada en meq/100 g suelo ó como actualmente se usa, cmolc / kg) requerida para neutralizar todo el Al intercambiable (Ali) se calculaba con la siguiente fórmula: Ca (cmolc / kg)= 1.5 x Ali El valor de 1.5 se usa para aplicar un poco más de la cantidad que por estequiometria corresponde; esto para compensar la capacidad buffer de pH de los suelos. En suelos con alto contenido de materia orgánica humificada (MO <10%) se recomienda usar un factor mayor (1.8-2.0). Una vez determinado el nivel de calcio requerido, se estima la cantidad de una cal (expresada en toneladas (t) por hectárea). Se debe tener en cuenta para estos cálculos el valor de densidad aparente del suelo y la profundidad a la cual se debe incorporar la cal; al incluir estos valores la formula quedaría así: CaCO 3 (t/ha)= 7.5 x Ali x densidad aparente (g/cm^3 ) x profundidad (m) Con base en la anterior ecuación, se preparó la tabla 2, en la cual se presenta la cantidad de CaCO 3 puro que se debe aplicar a una hectárea de suelo (20 cm de profundidad) con el fin de neutralizar todo el Al (primera columna) en función de la densidad aparente del suelo. Tabla 2. Cantidad de CaCO 3 requerida (t/ha) para incorporarse a 20 cm de profundidad en función del valor de Al intercambiable (Ali) y la densidad aparente del suelo. Al i (cmolc /kg) --------------------- Densidad aparente (g/cm^3 ) ----------------- 0.5 0.7 0.9 1.0 1. 3.0 2.25 3.15 4.05 4.5 0 5. 2.5 1.87 2.62 3.37 3.75 4. 2.0 1.5 0 2.10 2.70 3.0 0 3. 1.5 1.12 1.57 2.02 2.25 2. 1.0 0.75 1.05 1.35 1.5 0 1. 0.5 0.37 0.52 0.52 0.75 0. El valor obtenido debe multiplicarse por un factor de uso del terreno , que normalmente es de 50-70%. Esto no es muy común de hacer, pero debe ser tenido en cuenta porque las plantas cultivadas no ocupan todo el volumen del suelo. Estas se cultivan en surcos (maíz, sorgo, papa) o eras del terreno. De esta manera se puede manejar adecuadamente la dosis de cal sin incurrir en excesos innecesarios. Método basado en la neutralización parcial del Al intercambiable Cochrane et al. (1980) propusieron que dado que las plantas difieren en su tolerancia al Al, en los cálculos de requerimiento de cal esto debería incluirse. En otras palabras, no era necesario, ni siquiera recomendable, hacer una neutralización total del Al sino una neutralización parcial. Para este propósito se ha utilizado la saturación de Al critica (RAS por sus siglas en ingles). El RAS representa el valor de saturación de Al al cual el cultivo obtiene un 90% de su máximo rendimiento (Tabla 3). Tabla 3. Saturación de Al Crítica para algunos cultivos. Fuente: ADSS (1990). Cultivo Saturación de Al crítica (RAS, %) Soya 0 - 25 Sorgo 15 Maíz 30 Patata 30 Maní 40 Arroz de secano 40 - 60 Caupí 60 Yuca 75 Desmodium y Centrosema 85 Brachiaria decumbens 85 La fórmula de Sanchez y colaboradores, con algunas modificaciones, es la siguiente: Ca (cmolc / kg)= 1.5 x [ Ali- (RAS x CICef) ] A manera de ejemplo, se tienen los siguientes datos: cultivo Maní (RAS= 0.4); Ali= 2.5 cmolc/kg; CICef= 2. cmolc/kg. La aplicación de la formula será: Ca (cmolc / kg)= 1.5 x [ 2.5- (0.4 x 2.8) ] = 2.1 cmolc / kg Si se tiene un suelo con una densidad aparente de 1. g/cm^3 y se desea incorporar la cal en los primeros 20 cm. Entonces los cálculos serán: 2.1 cmolc x 2x10^6 kg x 0.2 g Ca x 100 g CaCO 3 x 1 kg kg ha 1 cmolc 40 g Ca 103 g = 2 100 kg CaCO 3 / ha Si se considera que el cultivo de maní puede ocupar un área efectiva del 60% del terreno, la cantidad final a aplicar es: 2 100 kg CaCO 3 / ha x 0.6 = 1260 kg CaCO 3

Método basado en el balance de bases (Ca y Mg) Otra forma de determinar el requerimiento de Cal es calcular la cantidad requerida de Ca y Mg para obtener niveles adecuados en el complejo de intercambio. Para muchos cultivos los contenidos adecuados de Ca y Mg intercambiables son de 3.0-6.0 y 1.5-2.5 cmolc/kg, respectivamente, pero esto debe ser verificado en cada caso. Tabla 4. Niveles adecuados de Ca y Mg intercambiables (extraídos con acetato de amonio 1M) para algunos cultivos de interés económico en Colombia. Fuente: 1 ICA; 2 CIAT; 3 CENICAFE; 4 Zapata; 5 Herrón. Cultivo Ca Mg cmolc/kg Café 1.8-2.6 0.5-1. Banano 9.0-12.0 4.0-8. Crisantemo 12.0-15.0 2.8-3. Pastos 1.5-4.0 0.5-1. General 3.0-6.0 1.5-2. Por ejemplo, si un suelo tiene contenidos de Ca y Mg intercambiables de 2.0 y 0.7 cmolc/kg, respectivamente, la cantidad requerida de Ca fluctuará entre 1.0 y 4.0 cmolc/kg y la de Mg entre 0.8 y 1.8 cmolc/kg. Si se escogen los valores mínimos estimados y de nuevo se considera una densidad aparente de 1.0 g/cm^3 y 20 cm de profundidad. Entonces los cálculos serán: 1.0 cmolc x 2x10^6 kg x 0.2 g Ca x 100 g CaCO 3 x 1 kg kg ha 1 cmolc 40 g Ca 103 g = 1 000 kg CaCO 3

8 cmolc x 2x10^6 kg x 0. 12 g Mg x 84 g MgCO 3 x 1 kg kg ha 1 cmolc 24 g Mg 103 g = 672 kg MgCO 3 Al sumar ambos valores se tiene un requerimiento de 1672 kg de cal dolomita por ha; la proporción de CaCO 3 y MgCO 3 será de 60 y 40%, respectivamente. Si se usa el 100% del terreno, como en las pasturas la cantidad mencionada es la que se debe aplicar (al voleo, incorporada en los primeros 20 cm de profundidad, 20- días antes de sembrar). Si se considera un uso del terreno del 60%, el requerimiento se reduce a: 1672 kg/ha x 0.6 = ~ 1000 kg Cal dolomita /ha Sobreencalamiento Es preciso evitar aplicar cantidades excesivas y frecuentes de cal, ya que estas pueden ocasionar un aumento excesivo en el pH, tal como se ha observado en cultivos de café, flores, papa y aguacate. En estos cultivos se ha pasado de tener un valor original de pH del suelo de alrededor de 4.7-5.0 hasta alcanzar valores de 7.0 (Fig 5). Con esto se ha generado una baja disponibilidad de fosfato y elementos menores (particularmente Fe y Mn) (Fig. 6 y 7), que deben ser aplicado para evitar su deficiencia en los cultivos. Igualmente, valores de pH cercanos a la neutralidad fomentan la perdida de nitrógeno amoniacal, con lo cual la eficiencia de la fertilización nitrogenada se puede reducir. De esta manera, los excesos de cal representan un incremento en los costos de producción sin un mayor beneficio económico. De hecho, los problemas inducidos sobre la disponibilidad de los otros nutrientes hacen que se requiera aumentar el uso de fertilizantes. Por otro lado, llevar el pH a la neutralidad puede favorecer el ataque de fitopatógenos de algunos cultivos, con lo que la situación se empeora. 0 50 100 150 200 250 300 Disponibilidad de Fe, Mn, Cu, Zn (mg/kg)4,5 5,5 6, pH suelo Mn Zn Cu Fe Fig. 6. Efecto del pH sobre la disponibilidad de nutrientes en un Andisol cultivado con Crisantemo (La Ceja, Antioquia). Fuente: Osorio (1997). Ca en solución (cmol c^ -1L ) Mn en solución (μg mL -1) P en solución (μg mL -1) Al en extracto de KCl (cmol kgc -1) pH del suelo 1.0 - 0.5 - 0.0 - 4 - 2 - 0 -

I I I - 0. 5 6 7 Mn Al P Ca Fig. 7. Cambios en los niveles de disponibilidad de Al, Ca, P y Mn en función del pH del suelo, el cual fue modificado a través de la aplicación de cal en un Oxisol de Hawai’i. Fuente: Fox et al. (1991). El encalamiento es una práctica importante en el manejo de suelos fuertemente ácidos. Con esta práctica se puede aumentar el pH de suelo, neutralizar iones de Al intercambiable y aportar calcio y magnesio. Para asegurarnos de que su uso sea adecuado se recomienda

Determinación de la necesidad de encalado en suelos agrícolas, Esquemas y mapas conceptuales de Gestión de Calidad

Documentos relacionados

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Determinación de la necesidad de encalado en suelos agrícolas y más Esquemas y mapas conceptuales en PDF de Gestión de Calidad solo en Docsity!

Ca2+^ ↔ Ca2+

Capacidad buffer del pH