CICLO DEL POTASIO 2011INTRODUCCIÓN El potasio (K) es un elemento esencial para las plantas, los animales y los humanos porque interviene en procesos de la fotosíntesis, en procesos químicos dentro de las células, y contribuye en mantener el agua en las células; también es importante en las aguas continentales ya que indican la fertilidad del agua o si esta tiene un grado de contaminación. Es por esto que el potasio, junto con el nitrógeno y el fósforo, son elementos esenciales para los seres vivos. El ciclo del potasio consiste en los siguientes pasos: · El potasio se encuentra en forma natural en el suelo, especialmente en los suelos ricos en arcillas, que contienen hasta un 3%. En los suelos pantanosos y los pobres en arcilla el contenido de compuestos de potasio es menor y puede ser deficitario, originando problemas en los cultivos. · Los compuestos de potasio del suelo son lavados (lixiviados) con facilidad en las zonas de altas precipitaciones y, en consecuencia, deben ser restituidos a los campos por fertilización, añadiendo cloruro de potasio o sulfato de potasio. Ciertos cultivos (alfalfa, zanahorias, pepinos y coles) son muy exigentes en potasio y no prosperan en suelos pobres en dicho elemento. · La deficiencia de potasio en las plantas se detecta porque éstas tienen apariencia decaída o marchita, ya que la falta de potasio favorece la pérdida de agua en las células. · La existencia de potasio en cantidades adecuadas en aguas continentales junto a otros componentes como fósforo, nitrógeno nos indica un ambiente con aguas fértiles para el desarrollo de plancton y por lo consiguiente un ambiente adecuado para el desarrollo de un ambiente rico en elementos bióticos. · Así mismo el exceso de potasio en un ambiente de aguas continentales, ya sea por excesiva fertilización del suelo con potasio y luego arrastrado a los ríos, lagos, lagunas, etc. indican un grado de contaminación afectando al adecuado desarrollo de plancton. y con respecto al agua está presente en mínimas cantidades y de esto depende el grado de fertilidad de un cuerpo de agua. Es vital para el funcionamiento de los órganos mayores y tejidos incluyendo los músculos. En los suelos. El potasio es indispensable para obtener buenas cosechas y calidad en las frutas y verduras. la piel y el tracto digestivo. nueces y vegetales. productos lácteos. Una dieta balanceada es nuestra mejor defensa contra enfermedades y otros factores que puedan ocasionar falta de potasio. Numerosas investigaciones demostraron que estas formas extremas difieren en la facilidad con las que las plantas pueden extraerlas.58%. frutas. Después del calcio y el fósforo es el nutriente mineral más abundante en el cuerpo humano. tales como el agua o soluciones salinas diluidas. Una parte extraíble por reactivos muy suaves. tales como carne. otra parte puede extraerse solamente con reactivos fuertes tales como ácido nítrico hirviente. El contenido de K en la litosfera es del orden del 1. pero existen variaciones según la clase de rocas presentes. La naturaleza nos provee de potasio por medio de los alimentos. Los análisis químicos muestran que el contenido de K total del suelo no es un índice de fertilidad para los cultivos y que los suelos contienen K en diferentes formas. el contenido de K está estrechamente relacionado con el tipo de material parental y la pedogénesis. .CICLO DEL POTASIO 2011 POTASIO El potasio se encuentra en todo nuestro alrededor. El proceso de adsorción-desorción es el que repone y equilibra la concentración de K de la solución del suelo. . Las plantas en crecimiento rápidamente extraen el K de la solución del suelo. apenas una mínima porción del K total del suelo se encuentra en esta forma. pero a medida que el K es absorbido y extraído. pero las cantidades presentes son muy pequeñas. su concentración es renovada y restituida inmediatamente por la cesión de formas menos fácilmente accesibles ubicadas en las zonas de adsorción de los coloides minerales y orgánicos del suelo.CICLO DEL POTASIO 2011 CICLO DEL POTASIO POTASIO EN LA SOLUCIÓN DE SUELO El K de la solución de suelo está inmediatamente disponible y puede ser absorbido por las plantas en forma inmediata. El suministro a la planta durante un período determinado dependerá de la cantidad de K de cada fuente y de la velocidad con que se establece la reposición y el equilibrio entre las fuentes. Se produce un equilibrio entre el K intercambiable y estas formas nointercambiables. se muestra en la Figura 1 con los números (2) y (3): (rápido) K+ en Solución <-----> K+ Adsorbido intercambiable (lento) <-------> (muy lento) K fijad K <------> o estructural no-intercambiable La fuente inmediata de K para las plantas es el que está disuelto en la solución del suelo. si la concentración de K de la solución del suelo aumenta por la aplicación de fertilizantes potásicos. es comúnmente denominado K "disponible" y medido en los análisis convencionales para evaluar la fertilidad del suelo. El proceso es instantáneo: K+ en la solución del suelo (inmediatamente disponible) <---------> K+ sorbido (intercambiable) El K de la solución más el intercambiable. A la inversa. restablece rápidamente la concentración en la solución. A medida que la concentración del K de la solución desciende. El K fijado es el que se ubica en el espacio hexagonal de las láminas de silicio y el K estructural que es el que está químicamente combinado con los elementos en la estructura de los minerales del suelo. Ambas constituyen el K de reserva o de reposición de los suelos. Existe un equilibrio entre las dos fracciones que puede ser representado por (1) en la Figura 1. la reposición que mantiene su nivel estable es en primer lugar. El proceso para alcanzar el estado de equilibrio es mucho más lento que el de K de la solución del suelo-K intercambiable. La cantidad de K en la solución del suelo es siempre baja. la forma intercambiable y luego el K de reserva.CICLO DEL POTASIO 2011 EL POTASIO INTERCAMBIABLE Es la forma iónica del potasio (K+) unido electrostáticamente a los materiales que componen la fase sólida coloidal mineral y orgánica. EL POTASIO DE RESERVA Existen formas de K que están fuertemente unidas a la fase sólida mineral. las cuales se denominan "K fijado" y "K estructural". parte de éste dejará la solución y se unirá electrostáticamente al material coloidal de la fase sólida. el K intercambiable. El mecanismo de reposición y equilibrio entre las formas. mucho más abundante. . Ambas formas son denominadas no-intercambiables. el K adsorbido es liberado a la solución del suelo. La velocidad con que se moviliza o difunde el K. siendo más alta en suelos húmedos. fundamentalmente el fijado. Se forman en el proceso de pedogénesis a partir de las alteraciones químicas de los minerales de las rocas que originan los suelos. dependerá de los materiales constituyentes del suelo y las condiciones ambientales. . es la fracción que regula el abastecimiento al K disponible del sistema en períodos de alta demanda. fundamentalmente el oxígeno. éste se moverá desde zonas más enriquecidas y distantes de la raíz hasta restablecer nuevamente el equilibrio. el silicio y el aluminio en forma de capas de tetraedros de silicio y de octaedros de aluminio. Las arcillas son cristalinas y están formadas por capas en arreglos laminares de varios elementos químicos. LA VELOCIDAD DE REPOSICIÓN DEL POTASIO La velocidad a la cual el K se vuelve disponible para las raíces es afectada por la cantidad de intercambiable. A medida que la raíz absorbe K. El término arcilla se refiere a las partículas minerales más pequeñas del suelo (menos de 2 micrones de diámetro). el intercambiable próximo a las raíces disminuirá ó se agotará. LAS ARCILLAS La reserva de K intercambiable y no-intercambiable depende fundamentalmente de la cantidad y calidad de arcillas presentes en el suelo.CICLO DEL POTASIO 2011 El K no intercambiable. no intercambiable y por la velocidad de movimiento del K a través del suelo. Al disminuir la concentración de K intercambiable. llamada K fijado. las posiciones de borde ( e) son más selectivas y las interlaminares (i) presentan la mayor selectividad para este catión. este cierre nuevamente las laminillas. mineral caolinítico (bilaminar 1:1. y entre las capas de los cristales. Cuanto más débilmente estén retenidos. El segundo grupo. Existen muchos tipos diferentes de arcillas.laminares y el último es no cristalino o paracristalino. Los minerales caoliníticos no tienen posiciones de cambio interlaminares para sorber K y además tienen una reducida capacidad de cambio. por lo tanto contienen muy poco K intercambiable.CICLO DEL POTASIO 2011 Los iones potasio (K+) se presentan en distintas posiciones en las arcillas (Figura 2). También puede pasar que al penetrar los iones K+ en el espacio interlaminar. más fácilmente serán "intercambiables" y podrán ser liberados a la solución de suelo. La fuerza con que los iones K son mantenidos. son muy sensibles a las pérdidas por lixiviación. Pueden ser mantenidos electrostáticamente por las cargas eléctricas negativas situadas en la superficie o en los bordes de las láminas. dejando así los iones en una condición difícilmente accesible. La dinámica de las condiciones en el suelo puede provocar que los iones K que están mantenidos fuertemente entre las capas de arcilla (fijado). El primer grupo. como tampoco lo retienen. Los tres primeros grupos son cristalinas. estos K pueden ser liberados y equilibrar a los intercambiables y a los de la solución del suelo. Las posiciones planares de cambio (p) no son lugares de enlace específico para K+. Contienen K en su superficie. los suelos caoliníticos se comportan aproximadamente igual a los arenosos. De esta manera. Estas arcillas mantienen el K mucho más fuertemente que las arcillas caoliníticas. conteniendo gran proporción en forma intercambiable. suelos pobres y sin poder de reposición del K. puede adsorber K solamente en su superficie y en sus bordes rotos o quebrados. . los minerales illíticos (trilaminar 2:1. ellos no adsorben K con mucha fuerza. en sus bordes. pero en general pueden definirse cuatro grupos que muestran diferencias importantes con respecto al K. comportándose casi como la arena o la materia orgánica en lo referente a la dinámica de este nutriente. no expandente). varía con el tipo de arcilla y la posición del ion en la misma. En este sentido. se liberen al separarse las mismas por ensanchamiento y expansión. Si bien no fijan K. no expandente) son las arcillas con mayor contenido de K. Se dice que tales suelos están bien regulados. menor que la illita. Los alofanos contienen cantidades muy variables de K pero generalmente presentan muy bajo contenido. atrapando y "fijando" el K que es dificultosamente liberado nuevamente a la solución del suelo. a. los minerales arcillosos lo liberarán hacia la solución del suelo o lo adsorberán de ésta. se presentan en suelos derivados de cenizas volcánicas. Si bien ha sido determinada la adsorción de K. vermiculita y tetralaminares como clorita. La mayoría de los suelos de pradera contienen principalmente estos minerales de arcilla. La montmorillonita presenta una selectividad intermedia. Los minerales arcillosos no cristalinos o paracristalinos. adsorben K+ selectivamente. pudiendo . También hay que tener en cuenta que algunos minerales arcillosos trilaminares como illita. que generalmente se aglomeran para formar agregados de mayor tamaño. cuanto mayor sea el contenido de arcilla en el suelo más grande será su capacidad para adsorber el K y mayor será su habilidad para reponerlo a la solución de suelo cuando éste disminuye en su concentración.CICLO DEL POTASIO 2011 El tercer grupo de minerales de arcilla es el de las esmectitas (trilaminar 2:1 expandente). no ha sido registrado como importante el fenómeno de fijación. Cuando estas capas se cierran. al volverse las condiciones ambientales más secas. y sus proporciones indican el comportamiento del suelo con respecto al K. el espacio intercapas se contrae. Poder regulador En general. Dependiendo del grado de saturación o de agotamiento de K. Este grupo mantiene el K en forma intercambiable en superficie y también profundamente entre las capas expansibles cuando el suelo está húmedo. Están constituidos por partículas esféricas muy pequeñas (100-500 Å). como el alofano. Las raíces de las plantas en crecimiento. producen una rápida disminución en la concentración de K de la solución del suelo cercana a ellas. el manejo sugerido apunta a aumentar el contenido de K del suelo a través de la aplicación de generosas cantidades iniciales. con sus parámetros relacionados. 1967). Representa la cantidad de K intercambiable que puede pasar a la solución del suelo para equilibrarla. el manejo recomendado debería enfatizar la aplicación de K sistemática para satisfacer los requerimientos del cultivo actual. La desventaja de estos suelos es que. Fijación y efecto residual de la fertilización potásica Como hemos visto. Representa la intensidad del K lábil en el suelo y constituye la medida de su disponibilidad inmediata PBCK es la capacidad de regulación potencial del suelo. por otro lado. En los suelos pesados. debido a que debe satisfacer las uniones específicas. La Figura 6 muestra la representación típica de la capacidad de regulación de un suelo "relación Q/I". es posible efectuar mejoras de largo plazo. b. volverlos a la condición original requiere aplicaciones más elevadas de K. con liberación del K intercambiable adsorbido por las cargas de las arcillas y de la materia orgánica. el poder de suministro de K no es sensiblemente afectado por la extracción de los cultivos y que el K en solución es mantenido regularmente constante a lo largo de todo el ciclo del cultivo. (ΔK0) y(ΔKx). ΔKL representa la cantidad total de K intercambiable incluyendo. inclusive se puede considerar el realizar aplicaciones fraccionadas para mantener el suministro de K a través de todo el ciclo de cultivo. Solo después de esta saturación. y luego asegurarse que todos los cultivos reciben suficiente fertilizante potásico para mantener los niveles en el rango adecuado. La diferencia entre un suelo bien regulado y otro pobremente regulado. ARK es la relación de actividad en equilibrio. Esto genera un proceso de difusión. durante su período de crecimiento los cultivos absorben gran cantidad de K que está disponible bajo las formas intercambiable y no intercambiable.CICLO DEL POTASIO 2011 mantener la concentración de K de la solución de suelo en un nivel estable. Si el K del suelo es bajo. puede ser descripta por la "relación Q/I" (Beckett. La forma de la "relación Q/I" es característica de cada suelo. Está representada por la pendiente de la recta . Es muy difícil mejorar de manera permanente los niveles de K en los suelos arenosos o con bajo porcentaje de arcillas. las fracciones lábiles fácilmente intercambiables y las posiciones más específicas como la de los bordes de las partículas de arcillas. Cuando la concentración potásica . Las investigaciones demostraron que en los suelos bien regulados. aplicando menos K que el extraído por los cultivos. de un año al otro. el K ocupará los lugares más lábiles. cuando el suelo no gana ni pierde K. En estos casos. respectivamente. si se los maneja de una manera deficiente. . Paleohumult 55% caolinita-óxidos. De esta manera. es el K fijado ubicado en las interláminas de arcillas del grupo de la illita y minerales del grupo de las esmectitas. La principal fuente natural de reposición ante las intensivas extracciones realizadas por los cultivos.CICLO DEL POTASIO 2011 de la solución ha disminuido hasta un mínimo (K intercambiable mínimo). la disponibilidad de K producida por la fertilización se ve afectada por la cantidad. 1999). que producen la apertura de las estructuras de los minerales micáceos. poder residual de K. De esta manera. Los aportes de K por el uso de fertilizantes son necesarios para reponer estas posiciones en especial en aquellos suelos con baja saturación y baja regulación potásica. En los suelos que poseen en su composición mineralógica un predominio de arcillas del tipo de las illitas y esmectitas. contribuye significativamente a la nutrición potásica cuando la forma intercambiable es insuficiente. pero con mucha menor velocidad de pasaje a la solución del suelo. el K no intercambiable. naturaleza de las arcillas y saturación potásica. que provocan una redistribución del K agregado en las formas intercambiables y fijadas. sometidos a agricultura continua. favoreciendo la liberación de este elemento y la saturación potásica del suelo. sino también a factores térmicos. Es por eso que una agricultura intensiva requiere una gran velocidad de reposición de K a la solución del suelo y ello está ligado solo a grandes cantidades de K lábil o intercambiable. el ingreso de K al sistema puede implicar una disminución de la disponibilidad actual del nutriente para el cultivo. puede estar relacionada no sólo con la mineralogía de la fracción arcilla.). Si los sitios de fijación se encuentran poco saturados. ocupando el fertilizante los lugares interlaminares en primer lugar. Argiudol Acuico 20 % esmectita) (Gonzalez et al. . La fijación de K para algunos suelos. se favorece el proceso de fijación de K. El agregado de fertilizante al suelo trae cambios en la dinámica del K. Andisol 8% arcilla alofan-caolinita. La Figura 9 nos presenta los porcentajes de fijación potásica de distintas dosis agregadas a suelos con porcentajes y clases de arcillas distintas (Argiudol Típico 25% illita. pero una fuente de reserva futura. (posiciones p y e de la Figura 2. el mismo es liberado de las interláminas de las arcillas (K fijado) para reponer el K de la solución del suelo. Presupone que la fijación . por encima del cual los valores de fijación se modifican poco debido a la saturación de los sitios del complejo de intercambio. La posibilidad de que el K residual de la fertilización pase a formas aprovechables. El valor B es una metodología que determina la relación entre el K fijado y el intercambiable mas el soluble.liberación de cada suelo para poder desarrollar estrategias de manejo de la fertilidad en las que se aumente la eficiencia de la fertilización potásica tomando en consideración todos los componentes que actúan en el mismo. Por esta razón. es un proceso que además de las variables comentadas anteriormente. Es por eso que los mayores valores se dan en suelos muy desaturados como el Argiudol Acuico . POTASIO EN LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE AGUAS SUBTERRÁNEAS.CICLO DEL POTASIO 2011 En este ensayo. es importante estudiar los mecanismos responsables de la fijación. se calcula el valor B (índice de residualidad) que es un estimador del poder de residualidad potásica de los suelos. El valor B es una propiedad fija de los suelos dependiente de su naturaleza arcillosa. . Experiencias realizadas demostraron incrementos en el rendimiento de los cultivos por acción del K fijado o residual de anteriores fertilizaciones potásicas. Para determinar el efecto residual de distintas dosis de fertilizante potásico y su cinética de liberación. el grado de saturación potásica fue uno de los factores que más afectó el valor de fijación de los suelos. 1993). después de adicionar fertilizante potásico al suelo (Karpinets. involucra el poder regulador del suelo y el consumo efectuado por el cultivo. Los valores de K fijado aumentan con el contenido agregado hasta un nivel máximo.liberación es una reacción reversible entre el K presente en el complejo de intercambio y el fijado en los espacios interlaminares de los minerales arcillosos. Este contiene 12 por ciento de nitrógeno. oxigeno.000 mg/l. FERTILIZANTE DEL AGUA DE CULTIVO Los fertilizantes químicos son generalmente empleados para mejorar la fertilidad del suelo y aumentar la producción agrícola. mezclados con un material de relleno inerte. etc? . 6H20). En aguas subterráneas el contenido K' no suele sobrepasar 10 mg/l. 24 por ciento de fósforo y 12 por ciento de potasio. el fósforo (P) (como P2O5) y el potasio (K) (como K2O o potasa). El potasio tiende a ser fijado irreversiblemente en procesos de formación de arcillas y de adsorción en las superficies de minerales con alta capacidad de intercambio iónico: por ello su concentración en aguas subterráneas naturales es generalmente mucho menor que la del Na' a pesar de que su contenido en las rocas es por lo común ligeramente inferior a la del Naturaleza. ser indicio de contaminación por vertidos de aguas residuales. En estanques piscícolas estos tres minerales son necesarios para el fitoplancton. hidrogeno. hierro y manganeso. sodio. Los fertilizantes químicos están compuestos de tres minerales esenciales. el cual a su vez. sulfuro. zinc. (salmueras). incrementa la producción de peces. lagos. Cantidades de K' por encima de 1 O mg/l. en particular de sales tipo silvina (KCI) o carnalita (KCI Mg CI. El 12-24-12 (N-P-K) es un fertilizante químico comúnmente disponible. IMPORTANCIA DEL POTASIO EN MEDIO ACUÁTICO Hace falta una gran cantidad de elementos para el crecimiento del fitoplancton. potasio. En estanques de peces éstos estimulan la producción del fitoplancton. el nitrógeno (N). La mayoría de las especies requieren al menos carbón. aunque en casos excepcionales pueden alcanzarse 100. nitrógeno. molibdeno. calcio. – ¿Cómo llega el Potasio naturalmente a los ríos. cloro. fósforo. en ocasiones. magnesio. pueden. cobre. bromo.CICLO DEL POTASIO 2011 Procede de la meteorización de feldespatos y ocasionalmente de la solubilizarían de dep6sitos de evaporitas. los cuales son liberados durante y después de su descomposición para ser utilizados por el fitoplancton. y este a su vez lo distribuye a los diferentes tipos de aguas continentales. – ¿Por qué se fertilizan los estanques? Las plantas microscópicas llamadas algas o "fitoplancton" son la base de la cadena alimenticia para los peces. fósforo y potasio) sean asimilados rapidamente por el fitoplancton aumentando su abundancia. – ¿Cómo actúan los fertilizantes orgánicos? Los fertilizantes orgánicos al descomponerse liberan nitrógeno. El estiércol también contiene los mismos nutrientes. De esta forma. fósforo y potasio que son usados por el fitoplancton para su crecimiento y reproducción. A esto se le llama un florecimiento (bloom) del fitoplancton. como inorgánicos. Pero si la concentración es muy pobre se recurren a fertilizar el agua artificialmente por medio e abonos tanto orgánicos. Todas las plantas verdes para crecer necesitan luz. es llevado por las precipitaciones hacia los ríos.CICLO DEL POTASIO 2011 El potasio concentrado en el medio terrestre. Suficiente luz y una temperatura apropiada son requeridas para que los nutrientes en los fertilizantes químicos (nitrógeno. se producen más organismos naturales que pueden ser utilizados por los peces como fuente de alimento. nutrientes y una temperatura adecuada . . En la medida en que el fitoplancton va asimilando los nutrientes del fertilizante y se va reproduciendo para formar comunidades densas. el agua del estanque va adquiriendo un color café o verde. pero si el crecimiento en la producción sobre los valores considerados normales. – ¿Cuándo se debe aplicar? El mejor índice de la eficiencia de un tratamiento con abono no es el efecto en el plancton o la fauna del fondo. ya sea de forma natural o por una fertilización. proveen de nutrientes y un sustrato para el crecimiento de bacterias y otros organismos microscópicos que sirven de alimento a los peces. El exceso de potasio en un medio acuático nos indica que existe contaminación. CONCLUSIÓN El potasio es importante para el desarrollo del plancton. esto beneficia y nutre el agua de un medio de cultivo para la crianza de peces. especialmente los estiércoles de animales.CICLO DEL POTASIO 2011 Los fertilizantes orgánicos. . también está presente en las aguas marinas pero su cantidad es mínima.