INTERCAMBIO CATIONICO Y ANIONICO (CIC) Y NUTRICIÓN MINERAL DE LAS PLANTAS Alejandra Sánchez Ivon Sofia Urda Mauricio Javier Bolaño.

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1 INTERCAMBIO CATIONICO Y ANIONICO (CIC) Y NUTRICIÓN MINERAL DE LAS PLANTAS Alejandra Sánchez Ivon Sofia Urda Mauricio Javier Bolaño

2 EL SUELO Los suelos están compuestos de una mezcla de arena, limo, arcilla y materia orgánica. La arcilla y las partículas de materia orgánica tienen una carga neta negativa.

3 ¿QUE ES EL INTERCAMBIO IONICO? Capacidad de Intercambio Catiónico: Es la cantidad de cationes y aniones que el complejo de cambio puede intercambiar con la solución del suelo.

4 Fracciones que condicionan el intercambio iónico Mayor capacidad de cambio iónico:  Arcilla  Humus Menor capacidad de cambio iónico:  Arena  Limo

5 INTERCAMBIO IÓNICO Existen en el suelo partículas con carga eléctrica superficial, las cuales tienden a ser neutralizadas por cationes o aniones que quedan atraídos o fijados en la superficie. Pero, en los suelos bajo condiciones naturales, existe una mayor adsorción catiónica que aniónica, ya que las cargas negativas son mucho más abundantes que las positivas.

6 Arena y limo En cuanto a la capacidad de adsorción de iones de otras fracciones del suelo no coloidales (limo y arena), los datos existentes son pocos y bastante confusos. Al ser materiales de mayor tamaño, su superficie específica es mucho menor, y tampoco existen sustituciones isomórficas creadoras de cargas eléctricas permanentes. Con este criterio, se acepta generalmente que la capacidad de intercambio iónico de estas fracciones es despreciable.

7 Mecanismo general del intercambio iónico Refiriéndonos exactamente al intercambio de cationes: M1 + XM2 M2+ XM1 EN EQUILIBRIO( REGIDO POR LA LEY DE ACCION DE MASAS ) EJEMPLO: TENEMOS UN COLOIDE QUE CONTIENE Na, Ca, H, Mg y K. A esto le agregamos una solución acuosa concentrada de acetato de amonio 1N. SUELO

8 Ejemplo de intercambio catiónico

9 Importancia del proceso de intercambio iónico son de importancia trascendental por su decisiva influencia sobre las propiedades físico-químicas de los suelos, en la alimentación de las plantas que crecen en el, en las enmiendas por acidez u otros defectos que los suelos puedan presentar para un determinado cultivo, y en el modo de obrar y de ser retenidos los fertilizantes que se agreguen.

10 CATIONES

11 DEFINICIÓN DE CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIÓNICO

12 Factores que influyen en el intercambio catiónico 1. Poder de fijación de los cationes de cambio 2. Capacidad de saturación del suelo y naturaleza de los cationes fijados 3. Temperatura 4. Constituyentes coloidales del suelo

13 Poder de fijación de los cationes de cambio Los cationes que pueden ser retenidos por los coloides electronegativos del suelo son Ca, Mg, K y Na. También pero en mucha menor proporción pueden estar NH 4, Mn, Cu Zn y Al, este ultimo principalmente en suelos ácidos. Todos estos junto con la capa de agua formada alrededor de las moléculas absorbentes, permanecen ligados a la molécula coloidal y constituyen una disolución que suele denominarse interna.

14  para cada catión las concentraciones en las disoluciones son diferentes pero existe un equilibrio entre ellas.  Los movimientos en los cationes en la solución externa son libres, en la interna están limitados por los cationes cercanos.  La disolución interna se denomina zona de oscilación catiónica  La disolución externa contiene catines disueltos, pero generalmente en mucha menor proporción que la de los catines fijados al coloide.

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17 Casos particulares Cuando un suelo se trata con una disolución conteniendo una cantidad de Ca y Mg, el suelo fija mas Ca que Mg Cuando se pone en contacto el suelo con cloruros: ClNH4, ClK y ClNa, el Na es el catión que se fija mas lentamente. Cuando se desea que un suelo fije igual cantidad de Ca que de Na, es preciso que la disolución utilizada contenga 15 veces mas Na que Ca. El H+ es el mas difícil de desplaza, ya que origina una acidez que tiende a limitar el sentido de la reacción. Los cationes Mn, Cu, y Zn son absorbidos muy enérgicamente, y no son desplazados por los otros iones quedando protegidos contra las perdidas por lavado. Al aumentar el Al soluble, este puede desplazarlos y facilitar su lixiviación.

18 Capacidad de saturación del suelo y naturaleza de los cationes fijados Cuando el complejo coloidal está altamente saturado por un determinado catión y muy poco por otros cationes estos son mas difícilmente intercambiables. Ca fijado supera la de otros cationes: Mg, K, NH4 Si se desea desplazar Ca o K fijados: dificultad a menor cantidad Na cuando está fijado es mas difícilmente intercambiado cuando se encuentra en gran proporción. El Mg presenta un comportamiento intermedio entre el Na, K y Ca.

19 Temperatura *Cuando un suelo se trata con una disolución diluida y se deja hasta que se alcance el equilibrio: al aumentar la temperatura el equilibrio se desplaza y el complejo cede cationes a la disolución. El complejo absorbente es inversamente proporcional a la temperatura. *Su importancia agronómica radica en que contribuye a incrementar la concentración de la disolución del suelo durante la estación cálida (máximo periodo de actividad de la planta.)

20 Componentes coloidales del suelo  El mecanismo de intercambio catiónico vendrá influenciado según las proporciones de las fracciones coloidales del suelo(capacidad de adsorción).  La capacidad de cambio de cationes varía desde menos de 5 me/100g para suelos que contienen muy poca arcilla o materia orgánica, hasta cerca de unos 200 me/100g para suelos orgánicos

21 Constantes características del complejo adsorbente  Capacidad total del cambio de cationes  suma de cationes metálicos de cambio  Instauración  Porcentaje o grado de saturación en cationes metálicos o bases

22  La capacidad total de cabio de cationes (T): cantidad máxima de cationes que el suelo puede fijar. Se expresa en me/ 100g de suelo seco.  La suma de los cationes metálicos de cambio (S): cantidad total de cationes alcalinos retenidos sobre el complejo adsorbente. Se expresa en me/100g de suelo.  La instauración corresponde a la diferencia T – S: representa la cantidad de H+ fijados en el complejo.  El porcentaje de saturación se mide : V=S*100/T. Donde V es se denota el valor obtenido de la relación

23 Variaciones de las constantes del complejo adsorbente  T > en arcillas 2*1 con respecto a las 1*1  T> arcilla y materia orgánica con respecto a suelos arenosos  V de los suelos no cultivados > en las regiones áridas que en las húmedas.  pH y nivel de fertilidad se incrementan con un aumento de V  V está relacionado con la facilidad de absorción de las plantas.  Como regla general: suelos con grandes cantidades de arcillas 1*1 pueden suministrar cationes a las plantas a un V mas bajo que los coloides 2*1

24 CIC Y MANEJO DE ACIDEZ Suelos con alta CIC pueden retener altos niveles de acidez. CIC > 10 Son suelos orgánicos o arcillosos que son altamente tamponados y requieren altas cantidades de cal para aumentar el pH. Suelos con baja CIC no retienen acidez. CIC < 5 Son suelos arenosos y requieren menor cantidad de enmienda para corregir el pH.

25 CIC Y MANEJO DE LIXIVIACION Suelos con alta CIC pueden retener una mayor cantidad de nutrientes y por tanto la fertilización puede ser espaciada en el tiempo. CIC > 10 Son suelos orgánicos o arcillosos que tienen muchos sitios activos en el complejo y que “no dejan” perder los nutrientes con el agua lluvia. Suelos con baja CIC no retienen nutrientes. CIC < 5 Son suelos arenosos y requieren de una mayor frecuencia de aplicación de nutrientes, para no perderlos por lixiviación.

26 CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO –menos probable la lixiviación de los nutrientes –más probable el mantenimiento de mayores cantidades de reservas. Una CIC alta es deseable porque

27 FACTORES QUE AFECTA LA CIC Cantidad de arcilla (% de arcilla en el suelo) Tipo de arcilla presente Contenido de Materia Orgánica. Presencia de Hidratos de Fe y Al pH

28 EFECTO DEL pH SOBRE CIC DEL SUELO Además del contenido de arcilla y materia orgánica, el pH también tiene un efecto en la CIC. Y, de estos tres factores, el pH normalmente se puede cambiar. El pH del suelo cambia el CIC porque el suelo tiene sitios de intercambio que se activarán a medida que aumenta el pH, posiblemente debido a la formación de aluminosilicatos activos. La CIC de un suelo puede aumentar hasta en un 50% si el pH se cambia de 4.0 a 6.5.

29 IMPORTANCIA DE LA CIC  La ventaja de una CIC alta no es solamente que la tierra o el sustrato puedan retener muchos elementos fertilizantes y devolverlos posteriormente a la planta, sino que además puede regular o resistir un cambio en el pH. Por ejemplo, si agrega caliza a un suelo arcilloso ácido, el calcio y el magnesio pueden desplazar el hidrógeno (iones ácidos) de los puntos de CIC.

30 ANIONES

31 INTERCAMBIO ANIONICO: ASPECTOS GENERALES *las fijaciones y cambio de aniones se verifican de modo análogo al del cambio de cationes, pero depende de la composición y pH del suelo. *El proceso de intercambio iónico es muy débil en la mayoría de los suelos; presenta en la practica una gran dificultad de estudio.

32 Factores que afectan la adsorción y el cambio aniónico  Concentración de las disoluciones de aniones  pH  Naturaleza del ion

33  Concentración de la disolución de aniones: la cantidad de aniones absorbidos por el suelo aumenta con la concentración de aniones de la disolución. No todos los aniones tienen la misma capacidad de fijación  pH: la capacidad de cambio de aniones está limitada por el Ph. Un descenso de este, aumenta la capacidad de adsorción de aniones(pH<3).  Naturaleza del ion: los aniones Cl, NO 3, SO 4 son fijados y entre ellos el sulfato lo es mas fácilmente. El fosfato comporta la propiedad de fijarse al complejo adsorbente con otros iones. La capacidad de cambio aniónico en suelos normales es relativamente baja, solo unas decimas de miliequivalentes por 10g de suelo.(varios miliequivalente en suelos con altos porcentajes de oxido de hierro)

34 NUTRICIÓN MINERAL DE LAS PLANTAS

35  Proceso por el cual las plantas obtienen la materia y la energía que necesitan para formar sus propias estructuras y realizar sus funciones vitales.  Denominamos “Nutrición Mineral” a la disciplina que se dedica al estudio de cómo las plantas obtienen y usan los nutrientes minerales.

36 Absorción Fases de la nutrición Distribución Respiración Fotosíntesis Eliminación Transporte

37 Vía simplástica: Atravesando los citoplasmas, pasa de célula a célula por plasmodesmos. Las sales disueltas entran en las células de la epidermis por transporte activo. El agua penetra por ósmosis. Vía apoplástica: a través de los espacios intercelulares del córtex. En la endodermis existe la banda de Caspary, impermeable, que obliga a la solución salina a entrar en las células. Absorción por la raíz

38 Presión radicular: La entrada de agua produce presión hidrostática que empuja el líquido hacia arriba. Por sí solo no es suficiente para explicar el ascenso en árboles. Tensión-cohesión: La transpiración en las hojas provoca una fuerza de succión que produce aspiración de la columna de líquido. La tensión superficial impide que se rompa la columna de líquido. También influye la capilaridad al producirse adhesión a las paredes del tubo. Transporte

39 Fotosíntesis (fase luminosa) Intervienen moléculas de clorofila. Se produce en los tilacoides de los cloroplastos. Se forman ATP (energía) y NADPH (poder reductor), que se utilizarán en la fase siguiente.

40 Fotosíntesis (fase luminosa)

41 Fotosíntesis (fase oscura) Ocurre en el estroma del cloroplasto. No es imprescindible la luz. Se utiliza el ATP y el NADPH para sintetizar materia orgánica (principalmente hexosas, pero también otras moléculas) a partir de CO 2. El conjunto de reacciones por las que el CO 2 da lugar a glucosa se llama ciclo de Calvin - Benson.

42 Transporte Mecanismo de transporte: Flujo en masa. En los órganos fotosintéticos los glúcidos salen del citoplasma como sacarosa. Ésta entra en los vasos liberianos por transporte activo. Al aumentar la concentración de sacarosa, entra agua en el vaso por ósmosis, procedente del xilema. El órgano consumidor capta sacarosa; su concentración baja en el tubo liberiano. El agua sale por ósmosis y vuelve al tubo liberiano.

43 Respiración Proceso catabólico de descomposición de moléculas orgánicas hasta CO 2 y H 2 0. La energía liberada se utiliza para sintetizar ATP. Tiene lugar en las mitocondrias. Las plantas degradan almidón en moléculas de glucosa, y éstas se degradan para obtener energía C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 0 + ATP

44 Eliminación Agua.- Se excreta mediante dos mecanismos: Transpiración. Eliminación de vapor de agua por los estomas de las hojas. Permite la regulación térmica, y asegura la circulación de la savia bruta desde las raíces hasta las hojas por un proceso de succión. Gutación. Eliminación de gotas de agua en algunos vegetales. El agua sale por estomas acuíferos en los extremos de los nervios de las hojas. Sustancias nitrogenadas.- Producen poca cantidad Otras sustancias Pigmentos como los antocianos, carotenos y xantofilas se acumulan en órganos coloreados. Resinas o sustancias volátiles como el mentol o el limoneno.

45 NUTRICIÓN MINERAL DE LAS PLANTAS COMPOSICIÓN DE LAS PLANTAS 96 % C, H, O 4 % Aire y agua m.o sintetizada por la fotosíntesis. N, K, Ca, Mg, P, S, Fe, Mn, Zn, B, Cu, Mo, Cl

46 COMPOSICIÓN ELEMENTAL APROXIMADA DE UN TEJIDO VEGETAL

47 FUNCIONES  Grupo I componentes estructurales y compuestos biológicos (carbohidratos, proteínas, lípidos, ácidos nucleicos) e intermediarios metabólicos. “ C, H, O, N, S, P”.  Grupo II activadores enzimáticos “ K, Ca, Mn, Mg, Zn “.  Grupo III catalizan reacciones redox “ Fe, Cu, Mo “.  Grupo IV función incierta “ B, Cl “.

48 ELEMENTO FORMA DE ABSORCION C, O, H CO 2, H 2 O u O 2 CO 3 -2, CO 3 H -, CO 2, H 2 O u O 2 Nitr ó geno NO 3 - o NH 4 + NO 2 -, NO 3 - o NH 4 + Potasio K + K + Calcio Ca 2+ Ca 2+ F ó sforo H 2 PO 2 - o HPO 4 2- H 2 PO 2 - o HPO 4 2- Magnesio Mg 2+ Mg 2+ Azufre SO 4 2- SO 4 2- MacronutrientesELEMENTO FORMA DE ABSORCION Hierro Fe 2+ o Fe 3+ Fe 2+ o Fe 3+ Cloro Cl - Cl - Cobre Cu 2+ Cu 2+ Manganeso Mn 2+ Mn 2+ Zinc Zn 2+ Zn 2+ Molibdeno MoO 4 2- MoO 4 2- Boro BO 3 - o B 4 O 7 2- BO 3 - o B 4 O 7 2- Micronutrientes

49 Movimiento interno Nutrientes móviles N, P, K, Mg, Mo, Zn. Nutrientes inmóviles S, Ca, Fe, Cu, Mn, B.

50 Deficiencia de nutrientes por hojas Hojas viejas Manchas necróticas K, Mo Sin manchas necróticas Nervaduras verde Mg Nervaduras amarilla N Hojas nuevas Nervaduras verdes Fe, Mn Nervaduras amarillas S, Cu N, P, K, Mg, Mo………… S, Fe, Mn, Cu…………………. ………………….N, P, Mg

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53 Bibliografía  www.cia.ucr.ac.cr/pdf/Memorias/Memoria%20Curso%20Fertilización%20Foliar.pdf w  ww.bdigital.unal.edu.co/8545/14/07_Cap05.pdf 1. exa.unne.edu.ar/.../Nutricion%20mineralUniversidadAuntónomaAgrariaAntonioNarro...  http://exa.unne.edu.ar/biologia/fisiologia.vegetal/FERTILIDAD%20DEL%20SUELO% 20Y%20NUTRICION.pdf http://exa.unne.edu.ar/biologia/fisiologia.vegetal/FERTILIDAD%20DEL%20SUELO% 20Y%20NUTRICION.pdf  http://exa.unne.edu.ar/biologia/fisiologia.vegetal/Nutricion%20mineralUniversidadAun t%C3%B3nomaAgrariaAntonioNarro.pdf http://exa.unne.edu.ar/biologia/fisiologia.vegetal/Nutricion%20mineralUniversidadAun t%C3%B3nomaAgrariaAntonioNarro.pdf  Química agrícola, Ginés Navarro 2da ed. Pag 99-117

54 MUCHAS GRACIAS