Tema 7. Propiedades químicas de los suelos Encalado de suelos ácidos Asignatura: Físico Química de Suelos Dra. Ana Francisca González Pedraza Contenido 1. Objetivos, reacciones y criterios y parámetros en el encalamiento de los suelos. 2. Criterios a considerar. 3. El aluminio intercambiable y el porcentaje de saturación con aluminio como parámetro de encalamiento. 4. Efectos correctivos de encalado 5. Materiales encaladores 6. Métodos de aplicación 7. Resultados obtenidos en Colombia Relación del pH con el nivel de fertilidad del suelo Niveles de fertilidad Propiedades de acidez pH Saturación con aluminio (%) Bajo Muy ácido Menor 4,5 Mayor a 80 Medio Ácido 4,5 a 5,5 80 a 60 Alto Ligeramente ácido 5,5 a 6,7 60 a 40 Muy alto Neutro 6,7-7,5 Menor de 40 Limitaciones de los 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+3 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. Parámetros asociados con la acidez Niveles de Aluminio intercambiable (Al+3) y su efecto en los cultivos Aluminio intercambiable (Al+3) (meq/100 g) Evaluación Efectos Menos de 1,5 Bajo No tóxico 1,6 a 3,0 Medio Moderadamente tóxico Mayor de 3 Alto Tóxico, especialmente para las leguminosas Al intercambiable > 2 cmolckg-1 (meq /100 g suelo) ⚫ Café > 1 cmolc kg-1 Porcentaje de saturación con aluminio (Al+3) Porcentaje de saturación con aluminio (Al+3) Nivel 30 Baja 30-60 Media Mayor de 60 Alta Efectos Generalmente no tóxico Reduce moderadamente el crecimiento y desarrollo Reducción severa del crecimiento y producción Objetivos del encalado de suelos ácidos 1.Neutralizar los iones de aluminio (Al+3) e hidrógeno (H+) que se produce en suelos ácidos cuyo pH es menor de 5,5. Disminuir la toxicidad del Al+3 y el manganeso (Mn). Elevar el pH del suelo Aumentar la disponibilidad del fósforo (P) Mejorar el suministro de calcio (Ca+2) y magnesio (Mg+2) Mejorar las condiciones de nitrógeno (N) en el suelo Mejorar la adaptabilidad y rendimiento de algunas especies y variedades de cultivos corrientes y pastos artificiales Enmiendas cálcicas El contenido de calcio en las enmiendas se expresa en términos de CaO. Reacciones químicas en el encalamiento Reacciones químicas en el encalamiento •Se requiere agua! El Ca2+ no es responsable de la producción de OH- Se requiere que ocurra intercambio de Al+3 por Ca2+ Dada la baja solubilidad de las cales, se requiere tiempo para la reacción (mínimo: 2030 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) Efectos del encalamiento 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). Rendimiento de granos de soya en función del pH del suelo establecido con encalamiento de un Oxisol Efectos del encalamiento 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 Métodos para 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 Incubación con cal En el laboratorio se aplican cantidades crecientes de una cal Ca(OH2) a muestras de un suelo dado. •La muestras de suelo se deben mantener húmedas (nosaturadas) •Las muestras del suelo se deja incubar durante 23 semanas •Se mide el pH (agua, 1:1-1:2) •Los datos se grafican y se obtiene un modelo de regresión Incubación con cal Incubación con cal Requerimientos de cal basado en Ali Ejercicios Se desea establecer un cultivo de kikuyo con un uso efectivo del terreno del 100%. Calcule la cantidad de cal a aplicar en un suelo Andisol con las siguientes características: Datos • Profundidad = 10 cm • pH = 4,9 • Aluminio intercambiable (Ali) = 2,5 cmol(c) kg-1 • Densidad aparente (Da) = 0,6 Mg m-3 • Pureza de la cal agrícola = 90% Paso 1. •Calcular la cantidad de calcio (Ca) expresado en cmol(c) kg-1 de suelo que se requiere para neutralizar el alumnio intercambiable (Ali) presente en el suelo. Paso 2. •Calcular la cantidad de CaCO3 en t ha-1 para garantizar que se aplicará la dosis de calcio (Ca) requerida para neutralizar el aluminio. Paso 3. •Calcular la cantidad de Cal agrícola en t ha1 necesaria para suplir la dosis de calcio (Ca) requerida para neutralizar el aluminio. Requerimientos de cal basado en el Aluminio intercambiable (Ali) Calcio requerido para encalar (cmolc/kg) = 1,5 x Ali Donde: • Ali (cmolc/kg) = aluminio intercambiable extraído con 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 Requerimientos de cal basado en Ali Paso 1. Calcular la cantidad de calcio (Ca) expresado en cmol(c)/kg de suelo que se requiere para neutralizar el aluminio intercambiable (Ali) presente en el suelo. Fórmula Calcio requerido para encalar (cmolc/kg) = 1,5 x Ali Datos: Ali = 2,5 cmolc/kg 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 Calcio requerido para encalar (Ca cmolc/kg) = 1,5 x 2,5 cmolc/kg Ca (cmolc/kg) = 3,75 cmolc Ca/kg de suelo Requerimientos de cal basado en Ali Paso 2. Calcular la cantidad de CaCO3 en t/ha para garantizar que se aplicará la dosis de calcio (Ca) requerida para neutralizar el aluminio. Datos Ca (cmolc/kg–1) = 3,75 cmolc/kg-1 Densidad aparente (Da) = 0,6 Megagramos por m3 (Mg/m3) Profundidad (m) = 10 cm = 0,1 m La cantidad de CaCO3 se calcula con la siguiente fórmula: CaCO3 (t/ha)= (Ca cmolc/kg) x (Peso 1 ha suelo kg/ha) x (0,2 g Ca/1cmolc Ca) x (100 g CaCO3/40 g Ca) x (0,1 kg CaCO3/100 g CaCO3) x (1 t CaCO3/1000kg CaCO3) Calcular el peso de 1 hectárea de suelo Peso de 1 ha de suelo (kg/ha) = Área de 1 ha (10.000 m2) x Densidad aparente (Mg/m3) x Profundidad (m) Peso de 1 ha de suelo (kg/ha) = 10.000 m2 x 0,6 Mg m-3 x 0,10 m Peso de 1 ha de suelo (kg/ha) = 600 Mg 1 Mg = 1000 kg 600 Mg x 1000 = 600.000 kg = 0,6 x 106 kg/ha Requerimientos de cal basado en Ali Paso 2. Calcular la cantidad de CaCO3 en t/ha para garantizar que se aplicará la dosis de calcio (Ca) requerida para neutralizar el aluminio. Datos Ca (cmolc/kg–1) = 3,75 cmolc/kg-1 Densidad aparente (Da) = 0,6 Megagramos por m3 (Mg/m3) Profundidad (m) = 10 cm = 0,1 m La cantidad de CaCO3 se calcula con la siguiente fórmula: CaCO3 (t/ha)= (Ca cmolc/kg)x(Peso 1 ha suelo kg/ha) x (0,2 g Ca/1cmolc Ca) x (100 g CaCO3/40 g Ca) x (0,1 kg CaCO3/100 g CaCO3) x (1 t CaCO3/1000kg CaCO3) Peso Equivalente (Eq) de un elemento químico = Peso atómico / Valencia. Eq = 40/2 El peso atómico del calcio es 40 y la Valencia del calcio es 2 (Ca+2) Mol (mol) = Peso molecular (o atómico) expresado en gramos Minimol (mmol) = 10–3 mol Equivalente gramo (Eq) = mol/valencia Miliequivalente (mEq) = 10–3 Eq • Un ión monovalente (Na+, Cl–, K+, HCO–3), 1 Eq o 1 mEq es lo mismo que 1 mol o mmol. • Un ión divalente (Ca2+, Mg2+, SO4–2), 1 mol es igual a 2 Eq y 1 mmol es igual a 2 mEq Entonces: Peso Eq del Ca = 40/2 = 20/1000 = 0,02 mmol 1 cmol = 1 mmol*10 = 1 cmolc Ca= 0,2 mmol*10 = 0,2 cmolc Ca 1 cmolc = 0,2 g Ca 100 g CaCO3 contienen 40 g Ca 100 g CaCO3 = 0,1 kg CaCO3 1 t CaCO3 = 1000 kg CaCO3 Requerimientos de cal basado en Ali Paso 2. Calcular la cantidad de CaCO3 en t/ha para garantizar que se aplicará la dosis de calcio (Ca) requerida para neutralizar el aluminio. Datos Ca (cmolc/kg–1) = 3,75 cmolc/kg-1 Densidad aparente (Da) = 0,6 Megagramos por m3 (Mg/m3) Profundidad (m) = 10 cm = 0,1 m CaCO3 (t/ha)= (3,75 cmolc Ca/kg) x (600.000 kg/ha) x (0,2 g Ca/1cmolc Ca) x (100 g CaCO3/40 g Ca) x (0,1 kg CaCO3/100 g CaCO3) x (1 t CaCO3/1000kg CaCO3) CaCO3 (t/ha)= 1,125 t/ha CaCO3 Requerimientos de cal basado en Ali Paso 3. Calcular la cantidad de Cal agrícola en t ha-1 necesaria para suplir la dosis de calcio (Ca) requerida para neutralizar el aluminio. Pureza de la cal agrícola = 90% (1 tonelada de cal agrícola contienen 0,9 toneladas de CaCO3) Uso efectivo del terreno del 100% (100/100) Cal agrícola (t/ha) = CaCO3 (t/ha) x (1 t cal agrícola / Pureza de la cal agrícola) x (Uso efectivo del terreno) Cal agrícola (t/ha) = (1,125 t CaCO3) x (1 t cal agrícola/ 0,9 t CaCO3) x (100/100) Cal agrícola (t/ha) = 1,25 t/ha de cal agrícola Se debe aplicar al voleo 1,25 t CaCO3 de cal agrícola unos 20 a 30 día antes de la siembra y luego se debe incorporar hasta los 10 cm de profundidad que es donde se desarrolla el mayor volumen de raíces del pasto. Para que la reacción ocurra el suelo debe estar húmedo Requerimientos de cal basado en la saturación de Ali Calcio requerido para encalar (cmolc.kg–1) = 1,5 * [Al-RAS(Al + Ca + Mg)] Dónde • 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. Requerimientos de cal basado en la saturación de Ali Peso de 1 hectárea de suelo: Área de 1 ha (10000 m2) * Densidad aparente (kg/m3) * profundidad (m) Peso de 1 hectárea de suelo = 10000 m2 /ha * 1,0 (Mg/m3) * 0,2 m Peso de 1 hectárea de suelo = 2000 Mg/ha transformar a kg/ha = 2.000.000 kg de suelo/ha = 2,0x106 kg de suelo/ha https://www.youtube.com/watch?v=skg653A1qHY Sobreencalamiento Exceso en la dosis de cal que trae consecuencias negativas en el desempeño vegetal Efecto del pH de un suelo sulfato ácido (Typic Sulfaquept encalado con Ca(OH)2 sobre el crecimiento de avena Sobreencalamiento pH del suelo Sobreencalamiento Uso de enmiendas orgánicas para manejar la acidez 5.5 Uso de enmiendas orgánicas para manejar la acidez 5.5 Conclusiones Los suelos 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 diagnóstico se hace a través del análisis de suelos, en el cual se detectan los factores edáficos que limitarían la productividad vegetal. 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 Ejercicios 1. Se desea establecer un cultivo de papa con un uso efectivo del terreno del 80%. Calcule la cantidad de cal a aplicar en un suelo Espodosol con las siguientes características: •Profundidad = 10 cm •pH = 4,9 •Aluminio intercambiable (Ali) = 3,5 cmol(c) kg-1 •Densidad aparente (Da) = 1,1 Mg m-3 •Pureza de la cal agrícola = 90% 2. . Se desea establecer un cultivo de palma aceitera con un uso efectivo del terreno del 75%. Calcule la cantidad de cal a aplicar en un suelo Ultisol con las siguientes características: •Profundidad = 15 cm •pH = 5,5 •Aluminio intercambiable (Ali) = 2,8 cmol(c) kg-1 •Densidad aparente (Da) = 1,2 Mg m-3 •Pureza de la cal agrícola = 80% Ejercicios 3. Se desea establecer un cultivo de durazno con un uso efectivo del terreno del 70%. Calcule la cantidad de cal a aplicar en un suelo Inceptisol con las siguientes características: •Profundidad = 15 cm •pH = 5,1 •Aluminio intercambiable (Ali) = 3,5 cmol(c) kg-1 •Densidad aparente (Da) = 0,95 Mg m-3 •Pureza de la cal agrícola = 90% 4. . Se desea establecer un cultivo de maíz con un uso efectivo del terreno del 95%. Calcule la cantidad de cal a aplicar en un suelo Oxisol con las siguientes características: •Profundidad = 10 cm •pH = 4,9 •Aluminio intercambiable (Ali) = 3,2 cmol(c) kg-1 •Densidad aparente (Da) = 1,3 Mg m-3 •Pureza de la cal agrícola = 70% Vídeos Estrategias - Encalado de suelos ácidos https://www.youtube.com/watch?v=Vn6XdsozBKQ Formando líderes para la construcción de un nuevo país en paz