Universidad nacional de agricultura



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UNIVERSIDAD NACIONAL DE AGRICULTURA.
Compilo: Santiago Maradiaga Rodríguez.

Fertirrigacion para la clase de Hortalizas 2014


  1. INTRODUCCIÓN

El resumen es proporcionar un método para calcular la cantidad de fertilizantes que se deben utilizar para llevar a cabo una buena fertirrigación. Para ello es necesario conocer en primer lugar las disoluciones nutritivas de referencia u optimizadas, denominadas disoluciones ideales adecuadas para el cultivo que se quiere fertirrigar. No obstante, hay que tener en cuenta que un mismo cultivo puede tener diferentes disoluciones ideales en función del agua de riego, el suelo o sustrato que se maneje y de las condiciones ambientales correspondientes


La composición de macronutrientes de las disoluciones nutritivas optimizadas viene representada normalmente en milimoles/litro o en miliequivalentes/litro, que son dos formas de expresar la concentración. La expresión miliequivalentes/litro (meq/l) es la que normalmente se utiliza para la preparación de la disolución de macronutrientes. Se indicará el método para pasar de estas unidades de concentración a la forma más sencilla de gramos por litro (g/l) y a % de N: P2O5:K2O. Para la disolución de micronutrientes la forma de expresión más común es la de mg/l o lo que es lo mismo en partes por millón (ppm) Cadahi (1988).
Para calcular la composición de la disolución, será necesario definir en primer lugar los moles y equivalentes. El número de moles se calcula dividiendo el número de gramos por el peso molecular. El peso molecular es la suma de los pesos atómicos (en gramos) de todos los átomos de la fórmula química de una sustancia. Los pesos atómicos de los elementos de interés para nuestros cálculos se enumeran, redondeando a una cifra decimal, en la tabla 1. El número de equivalentes, también denominados moles de carga, se obtiene dividiendo el peso de la sustancia en gramos por su peso equivalente. El peso equivalente se calcularía a su vez dividiendo el peso molecular por la valencia.
Las expresiones anteriormente expuestas son:

M(molaridad) =n.o moles/L; n.o moles = g fertilizante o ion/Pm

N (normalidad) = n.o equivalentes/L; n.o equivalentes = g fertilizante o ión/Peq

Peq = Pm/valencia (Peq = peso equivalente; Pm = peso molecular)

El Pm del fertilizante, AmBn será; m . P a (A) + n .Pa(B) (Pa = Peso atómico del elemento)

N = M x Valencia.


TABLA 1. Pesos atómicos de algunos elementos


Elemento

Peso atómico

Elemento

Peso atómico

N




Fe




P




Mn




K




Zn




Ca




B




Mg




Cu




S




Mo




O










H










C










Na










Cl












  1. Cálculo de las cantidades de fertilizantes necesarios para preparar la disolución teniendo en cuenta la calidad del agua de riego.

Las disoluciones nutritivas obtenidas por hidroponía para cada cultivo sirven de referencia para intentar aplicar en la fertirrigación la disolución más próxima a la ideal, considerando los numerosos factores que influyen en cada caso para cada cultivo como: calidad del agua de riego, cultivar, sustrato, condiciones climáticas, etc.


Finalmente el número de miliequivalentes, que será la unidad de concentración utilizada en las disoluciones de macronutrientes es igual a mil veces el número de equivalentes (tabla 2.)
TABLA. 2. Composición química, pesos moleculares, valencias de los fertilizantes de macronutrientes (v) y pesos equivalentes de productos fertilizantes utilizados para preparar disoluciones fertilizantes.


Fertilizante

Composición

Química

Porcentaje

nutrientes

Pesos

moleculares

Peso

Equivalente**

Acido nítrico 100%













Acido fosfórico 100%













Nitrato de calcio













Nitrato potásico













Nitrato amónico













Nitrato de magnesio













Fosfatomonopotásico













Fosfato monoamónico













Sulfato de potasio













Sulfato de magnesio













Sulfato zinc













El agua de riego contiene iones que corresponden a los elementos esenciales para la planta como Ca2+,Mg2+,SO42- Y B. Al fabricar la disolución fertilizante se tendrán en cuenta, y en caso de estar contenidos en concentraciones superiores a las ideales se considerarán equilibrios entre iones antagónicos.
También el agua de riego contiene elementos nocivos para los cultivos por existir en cantidades superiores a las ideales como Cl- y Na+que pueden originar un aumento de la salinidad del agua e incluso producir fenómenos de salinidad específica como las interacciones Cl./NO3- o Na+/propiedades físicas, que se considerarán en los diferentes casos que se exponen en los apéndices 1 y 2 de esta obra.
Por último las aguas de riego contienen CO32- y HCO3-que se neutralizarán con los ácidos correspondientes para llegar al pH más adecuado, normalmente entre 5,5 y 6,0 y que corresponde al punto de inflexión de la curva de neutralización del agua.
El cálculo de las cantidades de fertilizantes necesarias para preparar la disolución fertilizante se puede separar en dos apartados. El primero consiste en calcular la composición de la disolución de macronutrientes. En éste caso hay que considerar que los fertilizantes aportan siempre dos o más componentes, ya que el aporte de un elemento (catión) siempre va acompañado de otro elemento (anión). Por ejemplo, si añadimos KNO3 para aportar potasio (K), debemos tener en cuenta que aportamos el mismo número de equivalentes de K+ que de NO3- .El segundo apartado corresponde a la preparación de la disolución de micronutrientes, que es más fácil de calcular ya que los componentes del fertilizante que acompañan al micronutriente en cuestión no afectan en absoluto a la composición de macronutrientes. En este caso, la dificultad estriba en la elección del producto de micronutrientes más adecuado para la condiciones de pH y Ca del agua y del suelo, ya que la estabilidad y eficacia de los diferentes quelatos varían en función de estos parámetros. (Martínez, E y García, M. (1993).
Como hemos visto con el ejemplo del KNO3, en un fertilizante simple o binario existirá un equilibrio entre iones (aniones y cationes). Lo mismo sucede en la disolución fertilizante. Este equilibrio no se calcula en base al peso de cada fertilizante, sino en función del peso equivalente.
Una disolución nutritiva puede considerarse como una disolución acuosa de iones. La composición química de la misma se determina por las proporciones relativas de cationes, aniones, la concentración total de los iones y por el pH.
Un ejemplo de disolución nutritiva sería la disolución de Hoagland n.°2 (considerando sólo macronutrientes)
Se puede observar que en la disolución de la (tabla 3) aparecen todos los elementos nutritivos denominados macronutrientes. Como ya se ha dicho, el agua de riego contiene iones macronutrientes como SO42-, Ca2+, Mg2+. Estos iones que contiene el agua serán utilizados por las plantas y por lo tanto deben descontarse de la disolución nutritiva ideal.
Aunque el HCO3- no se considera como nutriente (la fuente fundamental de C es el CO2), se debe tener en cuenta para los cálculos. Esto es debido a que su presencia en grandes concentraciones en el agua incrementa el pH significativamente. Por ello debe ser neutralizado con ácidos. Al adicionarse ácidos (normalmente nítrico y fosfórico aunque a veces también se puede usar sulfúrico) se neutralizan estos bicarbonatos presentes en el agua.
TABLA.3. Disolución de Hoagland n. °2 (Hoaglanda y Arnom, 1950)


Elemento

Milimoles (mmol/l)

(meq/l)

Nitrógeno







N-Nitrato (N-NO3+)







N-Amoniacal (N-NH4+)







Fósforo (P)







Potasio (K)







Calcio (Ca)







Magnesio (Mg)







Azufre (S)






Por lo tanto, para preparar la disolución nutritiva se debe tener en cuenta la concentración de nutrientes en el agua de riego. Por ello, el primer paso para diseñar una disolución fertilizante será disponer de un análisis fiable de la composición del agua de riego. Una vez que se conocen los nutrientes que el agua aporta por sí sola se deben restar a los proporcionados por la disolución nutritiva ideal. La diferencia entre ambos nos proporcionará los aportes previstos.


A partir de la disolución base, expresada en mmol y en meq/l de cada nutriente, se va a explicar en los diferentes opciones de cómo se puede preparar en la práctica.
2.1. Preparación de la disolución con fertilizantes simples cristalinos y ácidos fertilizantes
Vamos a considerar el caso de la disolución (tabla 4) en una finca de Santiago que tiene un agua de riego con la composición en miliequivalentes/litro (meq/l).
La disolución que va a nutrir el cultivo estará formada por los iones presentes en el agua más los nutrientes que se van a aportar al cultivo con los fertilizantes. Los aportes de fertilizantes previstos en meq/l serán por lo tanto la diferencia de las concentraciones de nutrientes de la disolución ideal menos los del agua de riego como se indica en la tabla cuatro.
Una forma de expresar estos aportes de fertilizantes sería en meq/l de sales binarias. Esto, que va a ser útil para posteriores cálculos, se hace en forma de tabla de doble entrada, en la que en un eje figuran los aniones y en el otro los cationes. La suma total de aniones en miliequivalentes y la de cationes en miliequivalentes será la misma (18 meq/l totales) (Tabla5). Una vez incluidos en las celdas los meq/l totales de cada ion, el siguiente paso consiste en deducir las concentraciones en las casillas internas de forma que la suma de cada fila y de cada columna coincidan con los totales expresados en la tabla.
Los fertilizantes que tendremos que aportar serán por lo tanto las combinaciones de sales binarias que nos den los meq/l totales de la tabla anterior (lógicamente no consideramos como fertilizantes los cloruros (Cl-) ni el sodio (Na+)( Sonncueld. C, y Straver, N.,1994)
El camino a seguir en general y para este caso en concreto es:
1.°) Se incluyen los H+ como HNO3.

2°.)El Ca como Ca(NO3)2.

3°.) El NH4+ como NH4NO3.

4°.) El K+ como KNO3.

5°.) El P como KH2PO4 (también podría haberse aplicado como H3PO4 y en caso excepcional como

NH4H2PO4).

6°.) El resto del K+ como K2SO4.

7°.) El Mg2+ como MgSO4.



TABLA 4. Composición del agua de riego, disolución ideal y aportes previstos para preparar la disolución de Hoagland y Arnon.


Aniones (meq/l)** Cationes (meq/l) **




NO3-

H2PO4 -

SO42-

HCO3

Cl-

NH4+

K*

Ca2*

Mg2*

Na*

PH CE (mS*cm-

Agua de riego


































Disolución ideal




























-




Aportes previstos




























-




*Equivale a añadir 3,0 me/l de H*. Se dejan 0.5 me/l de HCO3 como medida de seguridad para que en el agua haya capacidad tampón por los pequeños errores en la adición de ácidos. ** meq/l=mmoc/l.

TABLA 5.Tablas de doble entrada para diseñar la disolución de Hoagland y Arnon

Meq/l**

NH4+

K+

Ca2+

Mg2+

H+

TOTAL

NO3-



















H2 PO4-



















SO42-



















TOTAL





















TABLA 6. Diseño de la disolución de Hoagland y Arnon (1)


Meq/l**

NH4+

K+

Ca2+

Mg2+

H+

TOTAL

NO3-



















H2 PO4-



















SO42-



















TOTAL


















Es decir, la disolución fertilizante la prepararía utilizando los gramos de sales fertilizantes correspondiente a los meq/l que aparecen en la tabla anterior (los pesos equivalentes (Peq) de cada sal se indican en la tabla


Para neutralizar los 3,5 meq/l de HCO3- añadimos 3 meq/l de HNO3, dejando 0.5 meq/l de HCO3- sin neutralizar. Como norma general se dejan 0,5 meq de HCO3- para prevenir ligeros errores en la aplicación de ácido.
El cálculo de los mL* de HNO3 que hay que añadir se hará de la siguiente forma: HNO3: 3 meq/l- Pe(HNO3) (mg/lmeq). 1/δHNO3(mL/g) . 100/%R .lg/1.000 mg Si la densidad del HNO3 es por ejemplo δ=1,41 g/ml y la riqueza es del 70%, los mL de ácido a añadir serían: 3 . 63 . 1/1,41 . 100/70 . 1/1,000 =0,19 mL de HNO3/l.

Para el resto de las sales los cálculos serían:



KNO3:

Ca(NO3)2:

NH4NO3



K2SO4:

MgSO4:

KH2PO4:


  1. BIBLIOGRAFÍA

Cadahi C (1988) Fertirrigación en Riego por Goteo de Cultivos Hortícolas


Martínez, E y García, M. (1993) Cultivos sin Suelo.
Sonncueld. C, y Straver, N. (1994) Nutrient Solution for Vegetables and Flowers grown in water of

sustrates.






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