POTASIO (Guía de estudio) Contenido Formas y distribución Dinámica de transformaciones en el suelo Disponibilidad e INDICES DE DISPONIBILIDAD Ganancias y pérdidas Dra. N. Cristina Molina Profesora Asociada Cátedra de Edafología

Depende de: Riqueza del material original Potasio:contenido Depende de: Riqueza del material original Grado de desarrollo del suelo Composición elemental porcentual promedio de la corteza terrestre en base a peso.   Elemento % en peso 46.5 Ca 3.6 Si 27.6 Mg 2.1 Al 8.1 Na 2.8 Fe 5.1 K 2.6

Potasio:contenido El potasio es, en promedio, el 8vo elemento en orden de abundancia en la corteza terrestre, pero en este promedio entran suelos pobres en K y otros ricos en K. La mayoría de los suelos argentinos son particularmente ricos en potasio porque contienen gran cantidad de feldespatos potásicos y/o micas y arcillas )

Potasio: Formas y distribución en el perfil El K se encuentra en el suelo como ion K+ (ya sea en minerales, en solución o adsorbido). NO HAY FORMAS ORGÁNICAS En la fase sólida En SÓLIDOS INORGÁNICOS ESTRUCTURAL: en Feldespatos (sanidina, microclino y ortoclasa) y feldespatoides de K INTERLAMINAR a veces llamado “fijado”, aunque en realidad es una forma particular de K estructural): Micas (muscovita, biotita) Arcillas 2:1 no expansibles INTERCAMBIABE: Adsorbido en la superficie de coloides (sobre todo en arcillas) En la solución del suelo

Potasio: Formas y distribución en el perfil En general, el K se distribuye homogéneamente en todo el perfil, salvo cuando hay discontinuidades litológicas que separan materiales ricos y pobres. Esto se debe en gran parte a que NO HAY FORMAS ORGÁNICAS de K que se acumulen en los horizontes de la superficie.

Ya dijimos que en el caso del K… K Dinámica de transformaciones en el suelo Ya dijimos que en el caso del K… la liberación del nutriente a la solución y el control de nivel de concentración se producen por procesos químicos, aunque la actividad biológica favorece y acelera la disolución veamos…

K en feldespatos y micas K Intercambiable (adsorción física) K Dinámica de transformaciones en el suelo disolución precipitación K en feldespatos y micas arcilla, oxidos, humus K Intercambiable (adsorción física) K adsorción disolución biótica desorción Compuestos orgánicos de K, en el suelo asimilación mineralización

K: transformaciones en el suelo: DISOLUCIÓN, PRECIPITACIÓN La disolución de los feldespatos y las micas, al igual que la de otros minerales de muy bajo producto de solubilidad, no se produce por efecto del agua pura sino por la acción de soluciones ácidas (hidrólisis) y, en general, son disoluciones INCONGRUENTES* *disolución incongruente: cuando entre los productos de la reacción hay una fase sólida, distinta de la reactante, además de especies químicas que entran en solución.

K: transformaciones en el suelo: DISOLUCIÓN, PRECIPITACIÓN Por ejemplo:   4𝐾𝐴𝑙 𝑆𝑖 3 𝑂 8 𝑠 𝑠𝑎𝑛𝑖𝑑𝑖𝑛𝑎 + 2𝐻 2 𝐶𝑂 3 +10 𝐻 2 𝑂→ 4𝐾 + +2 𝐻𝐶𝑂 3 𝑎𝑞 − +8 𝐻 4 𝑆𝑖𝑂 4 +2 𝐴𝑙 2 𝑆𝑖 2 𝑂 5(𝑠) 𝑂𝐻 4(𝑠)𝑐𝑎𝑜𝑙𝑖𝑛𝑖𝑡𝑎 Estas reacciones sólo se producen en el sentido de la disolución (→) ya que las micas y los feldespatos potásicos no cristalizan en las condiciones de temperatura y presión de la superficie terrestre.

K: transformaciones en el suelo: DISOLUCIÓN, PRECIPITACIÓN En las ecuaciones anteriores se incluye como agente que produce las disoluciones incongruentes al ácido carbónico, que es el principal agente de acidificación y alteración de minerales en los suelos. Pero en la rizósfera hay otros ácidos más fuertes, producidos por las raíces o por microorganismos asociados a ellas, que son disolventes más enérgicos (disolución biótica); esto explica porqué en algunos suelos con muy bajos contenidos de K en solución y K intercambiable las plantas obtienen todo el K que necesitan; por ejemplo, en suelos arenosos en los que la arena está compuesta por feldespatos y/o micas, como en los suelos del Pedemonte de Tucumán, o en los de los valles Calchaquíes, o en Trancas.

K: transformaciones en el suelo: DISOLUCIÓN, PRECIPITACIÓN Aunque los feldespatos potásicos y las micas no se forman en la corteza terrestre… en ciertas condiciones de suelo pueden cristalizar, a partir del K en solución, otros minerales que contienen K (por ejemplo, la taranakita [(K)3Al5[PO3(OH)]6(PO4)2 x 18H2O] suele cristalizar en suelos ácidos fertilizados con fósforo y K)

K: transformaciones en el suelo: FIJACIÓN DE KK LA FIJACIÓN DE K soluble por ciertas arcillas, aunque no produce la precipitación de un nuevo sólido, da origen a un nuevo mineral por la incorporación de K soluble a uno preexistente. La fijación es particularmente importante en los suelos que contienen vermiculitas y biotitas. Las vermiculitas son arcillas expansibles que se originaron por alteración de biotitas (micas ferromagnesianas); durante la alteración la biotita disminuyó su déficit de carga estructural y liberó el K interlaminar a la solución, originando una vermiculita. En los suelos desarrollados sobre materiales que tienen biotitas normalmente hay biotitas no alteradas, vermiculitas y biotitas parcialmente alteradas. veamos qué pasa cuando estos suelos se fertilizan con K…

K: transformaciones en el suelo: FIJACIÓN DE KK vermiculita Vermiculita que ha fijado K H2O Mg2+ Ca2+ Ca2+ tet oct H2O Mg2+ tet oct K+ Ca2+ H2O H2O Ca2+ + fertilizante K+ K+ K+ K+ K+ K+ H2O Mg2+ K+ K+ K+ Mg2+ Ca2+ H2O H2O Ca2+ Ca2+ Cationes intercambiables Cationes en la solución del suelo

K: transformaciones en el suelo: FIJACIÓN DE KK Cuando estos suelos que tienen vermiculitas y biotitas se fertilizan con K, no hay respuesta de los cultivos a la fertilización porque el K se fija entre las láminas de arcilla. Cuando la concentración de K de la solución del suelo aumenta por la fertilización, el K difunde hacia los espacios interlaminares, allí es atraído con gran energía por las láminas de la arcilla, se deshidrata y reemplaza a los cationes intercambiables, que son expulsados junto con el agua interlaminar hacia la solución del suelo. Como resultado, el K agregado se incorpora a la estructura uniendo láminas contiguas (no es intercambiable) y el equilibrio con la solución se alcanza cuando la concentración de K es muy baja.

Recordemos… K: transformaciones en el suelo: ADSORCIÓN-DESORCIÓN ADSORCIÓN QUÍMICA; el ión reaciona con el sitio cargado de la superficie Superficie cargada negativamente, sin afinidad química por los iones - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ADSORCIÓN FÍSICA (electrostática); la superficie que está cargada, en este caso negativamente) atrae al ion por fuerzas elecrostáticas K+ H2O de solvatación

Recordemos… para el potasio NO HAY ADSORCION QUÍMICA K: transformaciones en el suelo: ADSORCIÓN-DESORCIÓN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ADSORCIÓN FÍSICA la superficie no tiene afinidad química por el ion pero está cargada, en este caso negativamente, y lo atrae por fuerzas elecrostáticas K+ H2O de solvatación Recordemos… para el potasio NO HAY ADSORCION QUÍMICA Recordemos… para el potasio HAY ADSORCIÓN FÍSICA (electrostática) ADSORCIÓN QUÍMICA; el ión reaciona con el sitio cargado de la superficie

K: transformaciones en el suelo: ADSORCIÓN-DESORCIÓN Recordemos… En la adsorción física la fuerza que une el ion a la superficie es electrostática, relativamente débil, por lo que el equilibrio entre la fase adsorbida y la solución deja concentraciones relativamente altas en la solución: además… Como la fuerza de unión es débil, si en la solución aumenta la concentración de un segundo ion de igual signo, el equilibrio se rompe y se restablece cuando entra una cierta cantidad del segundo ion a la fase adsorbida y sale una cantidad equivalente (en carga) del primer ion a la solución. Por eso se dice que…

INTERCAMBIO IÓNICO (en este caso, intercambio K: transformaciones en el suelo: ADSORCIÓN-DESORCIÓN los iones adsorbidos físicamente son IONES INTERCAMBIABLES, y al proceso de le llama: adsorción desorción ión metálico hidratado INTERCAMBIO IÓNICO (en este caso, intercambio de cationes)

K: transformaciones en el suelo: ADSORCIÓN-DESORCIÓN El ion K siempre se adsorbe a los coloides por fuerzas electrostáticas. Sin embargo, las arcillas silicatadas lo adsorben con una cierta preferencia respecto a otros iones. Esto se debe a la “geometría” de la estructura cristalina de las arcillas silicatadas, que deja huecos en las superficies basales, donde calza perfectamente el ion K deshidratado, por lo que se aproxima más a las cargas de la arcilla, y recordando la ecuación de Coulomb…

K: transformaciones en el suelo: ADSORCIÓN-DESORCIÓN 𝐹~ 𝑞×𝑞 𝑟 2 … Si la distancia se acorta, la fuerza se incrementa en proporción al cuadrado… … la energía de atracción es superior a la de hidratación… y, en consecuencia, el ion K forma un complejo de nivel interno (sin moléculas de agua interpuestas) con la superficie. Aunque este K es intercambiable, es retenido con más fuerza que otros iones, que para reemplazarlo necesitan estar en mayor proporción en la solución que cuando se considera otro tipo de superficie coloidal.

K: transformaciones en el suelo: ADSORCIÓN-DESORCIÓN Adsorción de K en las superficies basales (silícicas) de una arcilla K+ Sin H2O entre el K+ y la superficie Si+4 H2O 𝐹~ 𝑞×𝑞 𝑟 2

Haciendo un esquema simplificado, podemos decir que: K: dinámica de las transformaciones en el suelo Haciendo un esquema simplificado, podemos decir que: La fuente primaria del K del suelo son los minerales potásicos, que al alterarse (disolverse) lo van entregando lentamente a la solución. Esta liberación es comparativamente lenta. Otra fuente son los residuos vegetales: al romperse las células se libera el K (el K en los seres vivos está en solución) que la planta tomó de la solución o disolvió directamente de los minerales. El K liberado se va adsorbiendo en forma intercambiable sobre la superficie de los coloides. Este K intercambiable está en equilibrio con concentraciones relativamente altas de K en solución y se libera con facilidad cuando baja la concentración de la solución. Cuando se agrega K fertilizante este puede adsorberse en forma intercambiable (desplazando otros cationes) para liberarse gradualmente a medida que las plantas toman K de la solución, pero… si hay vermiculitas o biotitas alteradas puede fijarse en forma no intercambiable.

K: Deficiencias y toxicidades Se asocian a carencia del elemento en el suelo, no a fenómenos de inmovilización. Pueden presentarse en suelos ácidos de regiones húmedas, sobre todo cuando el material original es pobre en minerales que contienen potasio, o cuando los suelos son muy evolucionados No se conocen. Pero se pueden producir trastornos nutricionales por exceso, que no afectan a los cultivos, sino a los consumidores de los mismos Hipomagnesemia en ganado: un exceso de K en el suelo produce baja relación Mg/K en las plantas forrajeras.

K: Disponibilidad e INDICES DE DISPONIBILIDAD Como es válido para todos los nutrientes, la disponibilidad de K no sólo depende de la mayor o menor concentración en la solución y de la facilidad con que la fase sólida repone el nivel de concentración, sino también de la “habilidad” de la planta para disolverlo de los minerales. En consecuencia, cuando se determina índices de disponibilidad, los valores críticos normalmente varían de un cultivo a otro, por lo que una buena calibración de estos índices requiere muchos ensayos de campo. Los índices más usados son: K intercambiable % de K intercambiable La relación entre K y Ca +Mg (intercambiables o en solución) Aunque son muy usados, estos índices suelen requerir mucho trabajo de laboratorio y, en consecuencia, son análisis caros. Técnicas rápidas de extracción (Mehlich 2 ó Mehlich3,etc)

K: balance: ganancias y pérdidas Residuos de cosecha Residuos industriales (cachazas, vinazas) Fertilizantes Polvo atmosférico (partículas de minerales en suspensión, cenizas de quema de vegetales) Extracción por cosechas En solución por lavado y en escorrentía Erosión