La mejora química del suelo consiste en regular la composición de cationes del complejo absorbente del suelo sustituyendo el hidrógeno, el aluminio, el hierro, el manganeso en los suelos ácidos o el sodio, a veces el magnesio en los suelos alcalinos, por el calcio. El tratamiento con cal se realiza en suelos ácidos, el tratamiento con yeso o la acidificación en suelos con reacción alcalina.
Los científicos rusos I.A. Stebut, D.I. Mendeleev, A.N. Engelhardt, P.A. Kostychev, D.N. Pryanishnikov, P.S. Kossovich, K.K. Gedroyts, O.K. Kedrov-Zikhman y otros estudiaron el encalado y su influencia en la fertilidad del suelo y la productividad de los cultivos.
La base científica de la teoría y la práctica del encalado se basa en la doctrina del complejo de absorción del suelo, desarrollada por K.K. Giedroytz. Según las disposiciones de la doctrina, muchas propiedades agronómicas del suelo dependen del grado de saturación del complejo absorbente de calcio del suelo.
El encalado como método para mejorar las propiedades del suelo se conoce desde hace mucho tiempo, pero su uso para aumentar el rendimiento de los cultivos sólo se ha llevado a cabo desde el siglo pasado. En términos de eficiencia económica y disponibilidad de recursos, no hay alternativa al encalado.
La importancia del encalado
Artículo principal: Encalado del suelo
En encalado es una técnica de mejora química del suelo que consiste en la aplicación de carbonato, óxido o hidróxido de calcio y/o magnesio al suelo para neutralizar la acidez excesiva. El tratamiento con cal mejora las propiedades agroquímicas, agrofísicas y biológicas del suelo, aumenta la disponibilidad de calcio y magnesio para las plantas, moviliza o inmoviliza los macro y microelementos, reduce la entrada de radionúclidos y metales pesados en las plantas y mejora los factores edáficos de la vida vegetal.
Los suelos con excesiva acidez se caracterizan por:
- bajo contenido de formas móviles de nitrógeno, fósforo, potasio, microelementos;
- propiedades agroquímicas y agrofísicas desfavorables;
- mayor contenido de formas móviles de aluminio y manganeso;
- baja actividad biológica;
- influencia negativa de la alta concentración de iones de hidrógeno H+ en el estado fisicoquímico del protoplasma, el crecimiento del sistema radicular y el metabolismo de la planta;
- desarrollo de microflora patógena, por ejemplo, hongos como Penecillium, Fusarium, Trichoderma;
- movilización de metales pesados.
La aplicación sistemática de fertilizantes fisiológicamente ácidos, como el nitrato de amonio, deteriora las propiedades agroquímicas del suelo, lo que reduce el rendimiento de los cultivos.
Tabla. Efecto de las propiedades agroquímicas del suelo en el rendimiento de la cebada (tras 18 años de aplicación de nitrato amónico)[ref]Yagodin B.A., Zhukov Y.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/ Editado por B.A. Yagodin. - Moscú: Kolos, 2002. - 584 págs.: ilustración[/ref]
El encalado permite:
- eliminar la acidez de intercambio y reducir la acidez hidrolítica;
- mejorar la composición catiónica del complejo absorbente del suelo;
- activar los procesos microbiológicos;
- para reforzar todos los tipos de fijación del nitrógeno;
- aumentar el contenido de nitrato, calcio, magnesio y fósforo móvil;
- reducir el contenido de formas tóxicas de aluminio y manganeso;
- reducir la disponibilidad de hierro, cobre, zinc, manganeso y metales pesados para las plantas;
- aumentar la disponibilidad de nitrógeno, fósforo, calcio, azufre, magnesio, molibdeno y potasio;
- para aumentar la calidad del humus;
- mejorar las propiedades agrofísicas de los suelos, el régimen hídrico de los suelos;
- para aumentar la eficacia de los fertilizantes minerales;
- para mejorar la calidad de los productos;
- debido a la coagulación del calcio de los coloides del suelo, mejorar la estructura del suelo, la permeabilidad del agua, la permeabilidad y la aireación;
- reducir la posibilidad de formación de costras;
- facilitar el laboreo de suelos arcillosos y limosos pesados.
El encalado modifica la relación calcio-potasio en el suelo a favor del calcio, y la nutrición de las plantas con potasio se reduce, lo que afecta negativamente al desarrollo de los cultivos amantes del potasio, como el lino, las patatas, el altramuz, las gramíneas y el maíz.
El encalado reduce la solubilidad de la harina de fosfato y su eficacia, por lo que hay que excluir el contacto directo de estos fertilizantes en el suelo:
- la cal y la harina de fósforo se aplican en la misma zona en momentos diferentes para distintos cultivos (harina de fósforo antes y cal después);
- aplicar estos abonos por capas: harina de fosfato en la labranza y cal en el cultivo;
- el precompostaje de harina de fosfato con estiércol o turba para convertir el fósforo en formas accesibles.
El uso de harina de fosfato es eficaz en los campos que han sido fertilizados con cal con medias dosis de abono de cal. En los suelos en los que, tras el encalado, la reacción no supera el pH 5,1-5,2 en el extracto salino, es posible utilizar la harina de fosforita.
La superficie total de tierra cultivable en los países de la antigua URSS con mayor acidez es de unos 45 millones de ha (40 millones de ha[ref]Fundamentos de la tecnología de producción agrícola. Agricultura y producción de cultivos. Editado por V.S. Niklyaev. — Moscú: «Bylina», 2000. — 555 p.[/ref]), que necesitan cal — más de 60 millones de ha (55 millones de ha[ref]Fundamentos de la tecnología de producción agrícola. Agricultura y producción de cultivos. Editado por V.S. Niklyaev. — Moscú: «Bylina», 2000. — 555 p.[/ref]). En primer lugar, incluyen el césped-podzólico, el bosque gris claro y gris, el pantano y la tierra roja.
La reducción de la acidez aumenta el rendimiento de los cereales en 0,25 t/ha, de las coles en 3-8 t/ha y de las patatas en 3 t/ha.
La tabla muestra datos de Shilnikov (2001) sobre el aumento medio del rendimiento de los cultivos por la aplicación de cal a suelos de diferente acidez.
Tabla. Incremento aproximado del rendimiento de diferentes cultivos en función de la dosis de cal aplicada, 100 kg/ha (Shilnikov, 2001)
| Trigo de invierno | |||||
| Cebada | |||||
| Centeno de invierno | |||||
| Avena | |||||
| Maíz (para ensilaje) | |||||
| Trigo de primavera | |||||
| Hierbas perennes (heno) | |||||
| Hierbas anuales (heno) | |||||
| Remolacha azucarera | |||||
| Hortalizas de raíz | |||||
| Patatas | |||||
| Lino (paja) | |||||
| Col | |||||
| Tomates | |||||
| Zanahorias | |||||
| Praderas y pastos sembrados y leguminosas (heno) | |||||
| Praderas naturales (heno) | |||||
| Soja (grano) | |||||
De los cultivos de cereales en suelos ácidos, el trigo de invierno y la cebada responden bien al tratamiento con cal, y de las legumbres, los guisantes y las judías forrajeras. Los aumentos de rendimiento de estos cultivos cuando se aplica la cal son mayores que los del centeno de invierno y la avena. El trébol como cultivo de cobertura también responde bien a la aplicación de cal.
Los especialistas de Alemania han calculado que un aumento medio anual del pH de una unidad en suelos muy ácidos puede aumentar el rendimiento de los cultivos en 5-6 cwt/ha en términos de grano.
El coste del tratamiento con cal suele recuperarse en dos años y el efecto de la cal se mantiene durante un largo periodo de tiempo. La importancia del tratamiento con cal de los suelos ácidos aumenta con la transición a los sistemas agrícolas intensivos.
El tratamiento con cal aumenta el contenido proteico de las legumbres debido a la actividad de las bacterias de los nódulos. Los productos vegetales en suelos calcáreos contienen entre un 2 y un 5% más de proteínas que en suelos ácidos. La calidad de la producción aumenta gracias a la inmovilización de elementos tóxicos y radionúclidos.
Abonos calcáreos
Artículo principal: Abonos calcáreos
Los abonos calcáreos son materiales y mezclas de sustancias que contienen compuestos de calcio, a veces de magnesio, utilizados para encalar suelos ácidos y como fuente de calcio y magnesio en la nutrición de las plantas.
Los abonos de cal se utilizan como:
- harina de cal y harina de dolomita;
- residuos industriales (cal quemada y apagada, cenizas de pizarra, defecaciones, escorias, cal, etc.);
- abonos calcáreos locales (toba calcárea, cal lacustre, toba de turba, marga, tiza).
La justificación científica del tratamiento con cal
Efectos en el crecimiento y desarrollo de las plantas
La reacción ácida del medio ambiente afecta negativamente al crecimiento y desarrollo de las plantas. La alta concentración de iones de hidrógeno empeora el estado físico y químico del protoplasma de las células del sistema radicular, impide su crecimiento, perturba la permeabilidad de las membranas de la raíz y el metabolismo en las raíces, empeorando así las condiciones nutricionales de las plantas.
La muerte de los cereales de invierno y de las hierbas perennes durante la hibernación bajo la cubierta de nieve en la Zona de Suelos No Negros está asociada no al efecto de las bajas temperaturas, sino a una reacción ácida del medio y al aumento del contenido de formas móviles de aluminio. Por ejemplo, al invernar en las mismas condiciones de temperatura de -12…-14°C (por debajo de la cual rara vez cae la temperatura bajo una cubierta de nieve de 15-20 cm) las plantas de trébol y de trigo de invierno murieron completamente en suelos ácidos y no endurecidos, mientras que en suelos calcáreos se mantuvieron en un 70-90% con un rendimiento de heno de 5-8 t/ha y de 2,5-3,5 t/ha de grano de trigo de invierno.
La reacción óptima del suelo para la mayoría de los cultivos y la biota del suelo es ligeramente ácida y cercana a la neutralidad, es decir, con un pH de 6,0-7,5. Para algunos cultivos, la reacción óptima puede desplazarse hacia un lado más ácido o encontrarse en un amplio rango de pH. Todas las plantas son sensibles a las condiciones ambientales desfavorables durante las primeras 2-3 semanas tras la germinación.
La reacción del medio influye en el régimen de nutrientes del suelo y en las condiciones de nutrición de las plantas, en la movilidad de los macro y microelementos, en la actividad de la microflora y en las propiedades del suelo. Los valores de pH óptimos para el crecimiento y desarrollo de un mismo cultivo pueden variar en función del tipo de suelo. En los suelos con un alto contenido de materia orgánica y una composición granulométrica ligera, el intervalo de pH óptimo se desplaza hacia el lado ácido.
Los cultivos pueden dividirse en cinco grupos con respecto a la acidez del suelo y la capacidad de respuesta a la aplicación de cal.
- Los cultivos del primer grupo son los más sensibles a la reacción del medio, el óptimo es un medio ligeramente alcalino con pHH2O = 7,0-8,0; рНКCІ = 6,8-7,5. Entre ellos se encuentran la remolacha azucarera, la remolacha forrajera, la remolacha de mesa, la col blanca, la mostaza, la alfalfa, la esparceta, la colza, la cebolla, el ajo, el apio, las espinacas, el pimiento, la chirivía, la soja, el cáñamo, la grosella y el algodón. Estos cultivos en suelos muy ácidos reducen el rendimiento entre 2 y 3 veces, las plantas se ven gravemente afectadas por las enfermedades. Los suelos destinados a los cultivos del primer grupo están sujetos a encalado en primer lugar.
- Los cultivos del segundo grupo se caracterizan por una reacción óptima del suelo cercana a la neutralidad, con un valor óptimo de рНКCІ = 6,0-6,5. La disminución de la acidez a pH 4,5 conduce a la disminución de la productividad de los cultivos de este grupo en 1,5-2 veces, aumenta la morbilidad. Los cultivos del segundo grupo son: trigo, cebada, maíz, trébol, guisantes, veza, alubias, garbanzos, lentejas, coliflor y col forrajera, colinabo, nabos, colinabo, lechuga, puerros, pepino, leña, cola de zorro. Responden bien al encalado.
- Los cultivos del tercer grupo toleran suelos moderadamente ácidos y alcalinos, no tienen un valor óptimo pronunciado de la reacción del medio. Su crecimiento está influenciado por los factores de crecimiento asociados. Con un régimen de nutrientes favorable, pueden producir buenos rendimientos en el rango de 5 a 7,5 рНКCІ. Se considera óptimo un entorno ligeramente ácido con un pH de 5,5-6,0. Las plantas del tercer grupo responden positivamente al encalado de los suelos fuerte y moderadamente ácidos. Los cultivos del tercer grupo incluyen el centeno de invierno, la avena, el trigo sarraceno, el tomate, el girasol, la zanahoria, la calabaza, el calabacín, el perejil, el rábano, el nabo, el ruibarbo, el topinambur y el fleo.
- Los cultivares del cuarto grupo pertenecen a cultivos que toleran bien la reacción moderadamente ácida del suelo, valor óptimo de рНКCІ = 5,1-5,6. Para el lino, los valores óptimos están en el rango de pH 5,5-6,0, y para las patatas y los cultivos de bayas — pH 4,5-6,5. Estos cultivos responden positivamente al encalado manteniendo una proporción óptima de calcio, potasio, magnesio, boro y otros nutrientes. Un exceso de calcio provoca una disminución del rendimiento y de la calidad del producto, las patatas tienen una mayor incidencia de la sarna, el lino tiene una mayor incidencia de la bacteriosis. La neutralización del exceso de acidez reduce la disponibilidad de boro, cobre y zinc para estos cultivos, y el exceso de calcio impide el suministro de potasio y magnesio. El encalado para el cuarto grupo de cultivos es eficaz en ambientes muy ácidos. Los cultivos de este grupo incluyen las patatas, el lino de fibra larga, el mijo, el sorgo, las frambuesas, las fresas y las grosellas.
- Los cultivares del quinto grupo se caracterizan por una reacción óptima del suelo a рНКІ = 4,5-4,8. Son poco sensibles a la acidez excesiva y sólo deben tratarse con cal en suelos muy ácidos con рНКІ < 4,0, ya que el calcio puede afectar negativamente al crecimiento de estos cultivos, especialmente durante la germinación y las fases iniciales de crecimiento. Los cultivos del quinto grupo son: acedera, té, café, cacao, altramuz amarillo y azul, hierba de la cabra, seradela.
La mayoría de los cultivos requieren un entorno casi neutro en el momento de la germinación y en las fases iniciales del crecimiento: рНКCІ 5,8-6,2 o рНH2O 6,4-7,0.
El óptimo fisiológico (biológico) de reacción del medio para las plantas puede diferir del ecológico (tecnológico), que está relacionado con la movilidad de los nutrientes y las condiciones para el desarrollo de enfermedades. Por ejemplo, para las plantas de patata y lino, si el suelo no está infectado con enfermedades, el óptimo biológico es рНКІ 6,0-6,2, pero en condiciones infestadas de enfermedades (la patata en reacción neutra y débilmente alcalina se ve afectada por la sarna causada por actinomicetos, el lino — por fusarium), en condiciones de campo el rendimiento y la calidad de estos cultivos son mayores en рНКІ 5,2-5,6, es decir, bajo el óptimo ecológico. El desajuste entre el óptimo biológico y el ecológico de la reacción ambiental para muchos cultivos se debe a los cambios en la disponibilidad de nutrientes con los cambios en el pH del suelo.
A este respecto, deben tenerse en cuenta los cambios en la disponibilidad de macro y micronutrientes durante el encalado. El encalado del suelo con un pH superior a 6,6 es ineficaz porque aumenta la eliminación del calcio y la lixiviación del suelo y disminuye la movilidad de los oligoelementos, a excepción del molibdeno.
Los abonos calcáreos tienen un efecto duradero, por lo que hay que tener en cuenta la actitud de todos los cultivos (o de los principales) en la rotación de cultivos, es decir, la especialización de la rotación de cultivos y la composición granulométrica del suelo.
La tabla proporciona niveles óptimos indicativos de pHKCl para suelos en diferentes rotaciones de cultivos con distinta especialización. Lo óptimo en los suelos podológicos y de bosque gris son las tasas de aplicación de cal cercanas a la acidez hidrolítica total, proporcionando un pH de extracto salino de 5,4-5,8.
Tabla. Niveles óptimos aproximados de reacción del suelo (pHKCl) para las rotaciones de cultivos de diferentes tipos[ref]Yagodin B.A., Zhukov Y.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/ Editado por B.A. Yagodin. - Moscú: Kolos, 2002. - 584 págs.: ilustración[/ref].
| Arenosos y limosos | |||||||
| Arcillosos ligeros y medios | |||||||
| Francos y arcillosos | |||||||
| Suelos de turba | |||||||
Impacto en las propiedades del suelo
La parte coloidal del suelo carece de calcio y magnesio, pero contiene una gran cantidad de hidrógeno y cationes móviles de aluminio, manganeso y hierro. Esto explica el bajo contenido de la fracción coloidal de los suelos ácidos, la baja capacidad de absorción y de amortiguación y la falta de estructura.
En condiciones naturales el proceso de agotamiento del complejo absorbente del suelo por las bases procede constantemente. Bajo la influencia de las precipitaciones atmosféricas y el uso intensivo de fertilizantes, la parte de calcio y magnesio se sustituye por hidrógeno en el complejo absorbente del suelo. El complejo de absorción del suelo se destruye gradualmente.
Las pérdidas anuales de calcio del suelo según los experimentos lisimétricos ascienden a 187 kg/ha. En función de las precipitaciones, las pérdidas varían entre 89 y 287 kg/ha.
El calcio contribuye a la coagulación de los coloides del suelo y retrasa su lixiviación. En los suelos arenosos con humus, la disponibilidad de calcio favorece la capacidad de absorción de agua; en los suelos arcillosos pesados, la formación de agregados en el suelo y la formación de terrones mejoran su permeabilidad al agua.
El tratamiento con cal crea un equilibrio positivo de calcio y, con la adición de harina de dolomita, de magnesio.
Sin el uso de cal, el efecto positivo de los fertilizantes fisiológicamente ácidos se desvanece con el tiempo y puede tener un efecto negativo, con rendimientos más bajos en las parcelas fertilizadas con minerales que en las no fertilizadas. La combinación de cal y abono mejora la eficacia de este último en un 25-50%.
Efectos tóxicos de las formas móviles de aluminio y manganeso
Los suelos ácidos tienen un mayor contenido de formas móviles de aluminio, lo que tiene un efecto negativo en la mayoría de las plantas.
Muchos cultivos comienzan a experimentar los efectos tóxicos de las formas móviles de aluminio a partir de concentraciones superiores a 2 mg/100g de suelo, siendo la mayor sensibilidad en los primeros periodos de crecimiento y durante el invierno.
N.S. Avdonin dividió todos los cultivos en cuatro grupos según su sensibilidad al aluminio móvil:
- la supresión más sensible se produce con concentraciones relativamente bajas de aluminio. Por ejemplo, el efecto tóxico sobre el trébol se observa en el contenido de iones de aluminio más de 2 mg/100 g de suelo, en un contenido de 6-8 mg/100 g de suelo el trébol cae fuertemente. Entre los más sensibles están la remolacha azucarera, la remolacha de mesa, la alfalfa, el trébol, el trigo de invierno y el centeno de invierno (en hibernación);
- sensibles — lino, cebada, trigo de primavera, guisantes, judías, trigo sarraceno;
- resistentes — altramuz, patata, maíz, mijo;
- altamente resistente — avena, fleo.
En algunos cultivos, no se detectó una correlación directa entre la sensibilidad a la acidez y el aluminio móvil. Por ejemplo, el maíz no tolera una acidez elevada, pero sí un alto contenido de aluminio. El lino, en cambio, es sensible al aluminio, pero tolera un entorno ácido.
Según la sensibilidad al contenido de formas móviles de manganeso en el suelo, de acuerdo con el Instituto Panruso de Fertilizantes y Ciencias Agrarias (1992), se distinguen tres grupos de cultivos:
- muy sensibles — centeno y trigo de invierno, remolacha azucarera, remolacha de mesa, remolacha forrajera, lino, alfalfa;
- sensibles — trigo de primavera, cebada, veza, guisantes, col blanca, coliflor y col forrajera, colza, patata, trébol de pradera e híbrido, maíz, nabo, zanahoria, colinabo, pepino, tomate, cebolla;
- relativamente resistentes: avena, trébol rastrero, fleo, festuca de los prados.
Tampoco existe una correlación directa entre la sensibilidad de los cultivos a la acidez ambiental y la concentración de manganeso móvil. El lino, por ejemplo, es tolerante al medio ácido, pero sensible a la concentración de manganeso móvil. En cambio, la col blanca tiene una sensibilidad media al manganeso, pero no tolera una acidez elevada.
Supresión de la actividad biológica del suelo
En los suelos con excesiva acidez se suprime la actividad vital de los microorganismos útiles, no se desarrollan las bacterias amonificadoras, nitrificantes, fijadoras de nitrógeno y destructoras de organofosforados, para lo cual es más favorable la reacción neutra del medio con рН 6,5-7,5.
En cambio, se crean condiciones favorables para el desarrollo de microflora y hongos patógenos como Penicillium, Fusarium y Trichoderma.
Tabla. Reacción óptima del medio para diversos microorganismos del suelo[ref]Agroquímica. Libro de texto / V.G. Mineev, V.G. Sychev, G.P. Gamzikov y otros; ed. por V.G. Mineev. - Moscú: Instituto Panruso de Investigación Agroquímica que lleva el nombre de D.N. Pryanishnikov, 2017. - 854 p.[/ref]
| Fijadores de nitrógeno que fijan el nitrógeno molecular del aire | Simbiótico (nódulo): | ||
| Vida libre: | |||
| Microorganismos que descomponen los residuos vegetales | |||
| Microorganismos que mineralizan las sustancias del humus | |||
Movilización de metales pesados, radionúclidos y sustancias tóxicas
El encalado provoca la inmovilización de los metales pesados, los radionucleidos y las sustancias tóxicas y reduce su entrada en las plantas y los productos.
Aplicación de yeso en el suelo
Artículo principal: Aplicación de yeso en el suelo
La aplicación de yeso es un método de recuperación química de los suelos salinos que tienen un alto contenido de sodio en el suelo absorbiendo la reacción compleja y alcalina con la ayuda de yeso (CaSO4⋅2H2O). Los suelos salinos se caracterizan por sus propiedades físicas, químicas, fisicoquímicas y biológicas desfavorables y por su baja fertilidad. El tratamiento con yeso mejora las propiedades de los suelos y ayuda a normalizar las condiciones de crecimiento de las plantas.
Literatura
Yagodin B.A., Zhukov U.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry / Editado por B.A. Yagodin. — Moscú: Kolos, 2002. — 584 p.: ill.
Agroquímica. Libro de texto / V.G. Mineev, V.G. Sychev, G.P. Gamzikov et al. — Moscú: Instituto Panruso de Investigación Agroquímica que lleva el nombre de D.N. Pryanishnikov, 2017. — 854 с.
Fundamentos de la tecnología de producción agrícola. Agricultura y producción de cultivos. Ed. por V.S. Niklyaev. — Moscú: Bylina, 2000. — 555 с.
