deRiego: Protección y Nutrición de Hortalizas y Frutas                     AÑO 5 No. 24:67­70 FEBRERO­MARZO, 2006 

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EL PH Y SU IMPORTANCIA EN EL MANEJO DE LA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA 

Edgar  Quero  Gutiérrez  (queroed@hotmail.com,  edgarquero@itsu.edu.mx, quero@loquequero.com,  www.itsu.edu.mx,  www.loquequero.com  ),  División  de Investigación,  Instituto Tecnológico Superior de Uruapan, Carr. Uruapan a Carapan # 5555, Col. La Basil ia, Uruapan, Michoacán, CP 60015, Tel. 014525275050, Cell. 0135151 02171. 

El pH, variable universalmente empleada como parámetro de  la calidad del agua y suelo, sus valores permiten predecir la disponibilidad, solubilidad y movilidad de los elementos minerales, necesarios  para  el  crecimiento  y  productividad  de  los    cultivos.  El  pH,  potencial  de  iones hidrógeno, es una medida cuantitativa de la cantidad de iones hidrógeno disueltos en el agua. Estos iones  disueltos en el agua (H2O), interactúan con los elementos minerales presentes en los fertilizantes y partículas del suelo, compitiendo con las moléculas de agua para disolverlos. La molécula de agua pura,  sin  sales,  es una sustancia polar,  que al  disociarse  forma cargas iónicas  positivas,  [H + ]  (catión)  y  negativas,  [OH ­ ]  (anión)  en  concentraciones  iguales,  base fundamental para la definición de la escala del pH. 

A 25°C, la disociación del agua pura, se disocia según la Ley de Acción de Masas: 

[H2O]  D [H + ] + [OH ­ ] o bien 

14 10 x 1 O] 2 [H 

] ][OH [H − = − +

Dado que [H2O] = 1.0 por convención se tiene que [H + ] = [OH ­ ], encontrando que el agua pura 

tiene una concentración de [H + ] = 1x10 ­7 mol/L. La actividad del ión hidrógeno es el parámetro empleado  porque  refleja  directa  o  indirectamente  el  progreso  de  una  reacción  química  que puede  ocurrir  en  una  solución  acuosa  y  porque  puede  determinarse  por  métodos  eléctricos simples,  con un potenciómetro o medidor de pH. Por  lo que,  la actividad de  iones hidrógeno comúnmente se expresa como el valor de pH, definido por: pH = ­ log10[H + ] y por consiguiente el agua pura tiene un pH= ­ log10[1x10 ­7 ]= 7.0. Cuando la actividad de iones hidrógeno de una solución  es  mas  grande  que  10 ­7  mol/L,  el  pH  mostrara  un  valor  entre  0  y  7,  siendo  una solución ácida y cuando la actividad es menor que 10 ­7 mol/L, el pH mostrará un valor entre 7 y 14, siendo una solución básica. Estos fundamentos definen a la escala de pH que se muestra en la siguiente figura: 

Como  la  concentración de  iones  [H + ]  y  [OH ­ ]  definen  el  pH  de  una  solución  en  el  suelo  y  la capacidad de mantener en solución  los minerales requeridos para  la nutrición de  los  cultivos, es importante considerar que elementos componen las partículas del suelo: arena, limo, arcilla,

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complejos minerales, materia orgánica, fertilizantes. En la siguiente tabla se muestra la relación del  valor  de  pH  y  los  principales  minerales  contenidos  en  suelos  con  actividad  agrícola intensiva, colectados en Durango, Michoacán, Sinaloa, Sonora y Zacatecas: 

COMPOSICIÓN  MINERAL  DE  SUELOS  AGRÍCOLAS,  REALIZADO  EN  UNA  MICROSONDA  DE DISPESIÓN  DE  RAYOS  X,  ACLOPADO  A  MICROSCOPIO  ELECTRONICO  DE  BARRIDO.  LOS VALORES ESTAN EN PORCIENTO DE PESO SECO. 

INTERVALOS DE pH EN LA SOLUCIÓN DEL SUELO (2:1) ELEMENTO  4.5­5.0  5.0­5.5  5.5­6.0  6.0­6.5  6.5­7.0  7.0­7.5  7.5­8.0  8.0­8.5 OXIGENO  O  54.33  55.49  57.58  56.29  58.38  60.72  58.17  59.27 SILICIO  Si  13.49  14.16  16.26  18.38  19.71  19.51  20.67  20.81 ALUMINIO  Al  10.45  10.40  10.15  9.22  6.65  6.87  6.68  5.56 CARBON  C  9.52  11.92  8.96  8.67  9.42  7.87  8.55  10.08 CALCIO  Ca  0.88  0.73  0.56  0.86  0.79  0.48  0.79  1.13 FÓSFORO  P  0.36  0.36  0.22  0.17  0.12  0.08  0.07  0.08 HIERRO  Fe  5.34  5.05  4.23  3.99  2.16  1.80  2.03  1.05 MAGNESIO  Mg  0.38  0.35  0.29  0.53  0.73  0.63  0.63  0.39 POTASIO  K  0.38  0.34  0.59  0.68  1.11  1.17  1.40  0.97 TITANIO  Ti  0.59  0.56  0.45  0.44  0.23  0.21  0.22  0.15 SODIO  Na  0.41  0.28  0.33  0.48  0.53  0.52  0.57  0.47 SILICIO/ALUMINIO  Si/Al  1.29  1.36  1.60  1.99  2.96  2.83  3.09  3.74 

En la tabla se observa, el gradiente de mayor pH, mayor Silicio y menor Aluminio y la relación Silicio/Aluminio varía de 1.29 a 3.74. Estas variaciones concuerdan con lo reportado por otros autores, cuando se refieren a la degradación y erosión del suelo.  Así mismo la concentración de Aluminio y Silicio en rocas ígneas es de 7.4 y 28.5% respectivamente.  En la siguiente figura se muestra el comportamiento de degradación: 

Así mismo  las  reacciones  químicas  típicas  que  ocurren en  este  proceso  de  degradación  del suelo son: 

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O D Ca 2+ + 2 HCO3 ­ 

Minerales de  Silicato + CO2(g) + H2O D  Minerales arcillosos + HCO3 ­ + 2 H4SiO4° + catión 

KAlSi3O8(s) + H + + 9/2 H2O D 1/2 Al2Si2O5(OH)4(s) + K + + 2 H4SiO4° 

4 Na0.5Ca0.5Al1.5Si2.5O8(s) + CO2(g) + 5 H2O D 3Al2Si2O5(OH)4(s) + 2Na + + Ca 2+ + 4 H4SiO4° + HCO3 ­ 

Estas reacciones muestran que además de disolverse y solubilizarse los iones, Potasio, Calcio, Sodio, etc., se forman  concentraciones importantes de ácido silícico. Este ácido se convierte en el vehículo transportador de minerales al formar silicatos, de Calcio, Magnesio, Zinc, etc. y a través de formar cadenas poliméricas de ácido silícico que a su vez pueden formar estructuras micelares. En las cadenas poliméricas se pueden crear gradientes de concentración facilitando

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la movilización de los minerales a  los sitios donde ocurre  la demanda. Por otro lado, el ácido silícico,  disuelve  a  elementos  importantes  como  el  fósforo,  según  las  siguientes  reacciones químicas: 

CaHPO4 + H4SiO4° D CaSiO3 + H2O + H3PO4 

2 Al(H2PO4)3 + 2 H4SiO4° + 5 H + D AlSi2O5 + 5 H3PO4 + 5 H2O 

2FePO4 + H4SiO4° + 2 H + D Fe2SiO4 + 2 H3PO4 

Ácido  silícico,  un  grupo  de  siete  formas  hidratadas  de  SiO2,  con  una  formula  general [SiOx (OH)4­2x]n,  que  incluye  a  los  siguientes  ácidos  silícicos:  tetra,  H2Si4O9, meta­di,  H2Si2O5, meta­tri,  H4Si3O8,  meta,  H2SiO3,  orto­tri,  H8Si3O10,  orto­di,  H6Si2O7  y  orto,  H4SiO4.  La  última formula  se  escribe  comúnmente  como  Si(OH)4.  Los  ácidos  silícicos  y  aniones  silicatos  se polimerizan  por  medio  de  la  formación  de múltiples  uniones  Si­O­Si.  La  estructura  polisílica puede ser lineal o cíclica y no es uniforme en tamaño. El silicio existe en la solución del suelo en concentraciones de 0.1 a 0.6 mol m ­3 , como Si(OH)4  (dos órdenes de magnitud mas alto que los macronutrientes  como fósforo H2PO4 

­ /HPO4 2­ ).  También es  importante mencionar que  las 

soluciones de silicatos muestran un pH básico y que el ácido silícico es soluble a pH entre 7.5 y 8.0 y a un pH menor a 7.0 es insoluble. 

El Silicio aunque no se le considera un nutriente, este es removido anualmente por los cultivos en  cantidades  de  200  a  500  kg/ha.  El  silicio  lo  emplean  las  plantas  para  transportar  en  sus tejidos,  minerales  y  compuestos  orgánicos  como  los  azúcares,  así  mismo  para  formar estructuras,  poliméricas  y  cristalinas  en  la  cutícula  de  las  hojas,  que  permiten  resistir  estrés biótico  y  abiótico.  Estructuras  ricas  en  silicio  que  forman  parte  de  las  hojas  son:  fitolitos, tricomas  y  cadenas  poliméricas  presentes  en  las  paredes  celulares.  Los  tricomas  son importantes para la liberación de compuestos con actividad fungicida e insecticida. 

El Silicio en el suelo,  tiene una concentración promedio de 250 g/kg y por hectárea de suelo cultivable se estima un contenido de 2,500 toneladas, por lo que para remover 500 toneladas de silicio a una demanda de 500 kilos por año, se requieren 1,000 cosechas o años. Por ello, las deficiencias se han notado de manera lenta, aunque en suelos donde además de la erosión biológica ocurre la hídrica, como el los climas tropicales,  la productividad de los cultivos se ve severamente afectada por la falta de silicio y la alta concentración de aluminio. 

Dado que el silicio puede reintegrarse al suelo a través de incorporar los residuos agrícolas es posible  establecer  un  ciclo  biogeoquímico  que  permita  la  conservación  del  suelo  y  la productividad. Este ciclo se ilustra en la siguiente figura:

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Por otro lado para recuperar los niveles de silicio en el suelo, es posible aplicar a  los cultivos, minerales ricos en silicio, como el SILIFERTIDOL el cual contiene, Calcio, Magnesio, Hierro, Zinc, Potasio y Silicio. La  aplicación  de  estos minerales,  puede  realizarse  en  dosis  de  1.0  a  2.0  ton/ha,  en  la  zona  radicular. Aplicaciones típicas en árboles frutales se muestran el las siguientes figuras: 

Aplicación de minerales ricos en silicio en árboles frutales. 

Aplicación de minerales ricos en silicio en el surco