COMPUESTOS OXIGENADOS DEL AZUFRE Azufre SO 2 SO 3 H 2 SO 4 Sulfatos Impacto ambiental.
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Azufre
Aurora Cerveñansky
Mónica Barbázan
Cristina Mori
Azufre (S)
� El azufre (S) es un constituyente de:� Aminoácidos precursores de proteínas
� Vitaminas
� Aceites
� Un cultivo deficiente en S:� Rendimiento disminuido: produce menos granos y de menor
tamaño.
� Calidad del producto cosechado afectada: en trigo, puede haber un efecto negativo sobre la calidad de la harina para panificación. La síntesis de proteínas deficientes en S reduce la formación de enlaces S-S fundamentales para la polimerización de proteínas del gluten de las que depende la resistencia y la elasticidad de la masa
Causas
� La aplicación de S ha dependido tradicionalmente del fertilizante usado para suministrar N ó P.
� Cuando el superfofato simple (11-13 % de S) era la fuente de P más utilizada
� En la actualidad, ha aumentado la probabilidad de encontrar situaciones de deficiencia de S
� uso de fuentes de P más concentradas o de formulaciones binarias con concentraciones muy bajas de S no constituye un aporte significativo
� mayor requerimiento de S - cultivos de alto potencial de rendimiento
� Intensificación de la agricultura/ Sistemas en SD
� Disminución de la MO
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S- características principales.
� Clasificado como:
� Nutriente Esencial
� Sin el nutriente la planta no puede completar su ciclo de vida
� Su deficiencia puede ser corregida solamente con el agregado de ese nutriente
� Macronutriente (clasificación basada en la cantidad
absorbida)
� Al igual que N, P, K, Ca, Mg
� Nutriente Secundario (clasificación basada en la posibilidad
de que sean deficitarios)
� Al igual que Ca y Mg (Na)
S- características principales.
Demanda de S:
� La cantidad de S requerida por un cultivo depende de la especie
� Es requerido en cantidad relativamente grande por los cultivos
� Requerimiento anual: entre 10 - 50 kg ha-1
� Un trigo de 5000 kg /ha con 12 % de proteína en el grano extrae en
promedio 11 kg ha-1 de S.
Cantidades absorbidas en relación a otros nutrientesRendimiento S N P K
Tonha-1
Alfalfa 25 63 570 57 456
Trébol 13 34 285 25 188
Gramíneas 15 34 205 31 171
colza 5 24 120 23 80
Nabo 75 57 148 29 217
tabaco 4 25 108 11 182
Cebolla 63 40 148 29 103
Repollo 63 57 160 23 143
Kgha-1
Cultivo
Contenido de S y otros nutrientes en varios cultivos
S- consideraciones generales.
� Dinámica en suelo y planta (similitudes con N)
� Dominancia de formas orgánicas en los suelos
� Mineralización-inmovilización
� Lixiviación de la forma mineral (SO4-2)
� Reacciones de óxido-reducción
� Componente de aminoácidos de las plantas
� También tiene importantes diferencias con N
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S- características principales.
Oferta de S:
� Fuente natural: MOS del suelo: � La planta absorbe el S como ión sulfato (SO2-
4), que llega a las raíces por difusión o por flujo de masa (disuelto en el agua).
� Contribución de S de la atmósfera� Originada por la actividad industrial o volcánica, que
retorna por la lluvia (lluvia ácida)
� en zonas rurales puede considerarse insignificante.
(< 10kgha-1 en países de Europa occidental)
Contenido de S en los suelos
Región húmeda ----------- Región seca
0.02% 0.2%
� En suelos de región húmeda:
� predominio de formas orgánicas
� En suelos de región árida:
� Precipitado como sales de Ca, Mg, K y Na
Ciclo del azufre
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S en el suelo
� S inorgánico (5 %)� SO4
-2 en solución
� SO4-2 adsorbido
� SO4-2 coprecipitado con CaCO3
� S orgánico (95 %)� S no unido directamente al C: S-O-C: sulfato ésteres (50%)
� S unido directamente al C: S-C (10-20%)
� Azufre no claramente identificado, muy estable (30%)
� Relación CNPS: 120 10 1.3 1.3
� Relación N:S: 10:1- 10:1.5
Contenido de S total en el suelo
� 100-1000 ppm (similar a P)
� Suelos de pastura (0-20cm)
� 0.55 - 1.7 gkg suelo-1
� Suelos (0-10 cm) de sitios adyacentes
� campo natural
� 0.21 - 1.1 g kg suelo-1
� Agricultura
� 0.15 - 1.2 g kg suelo-1
Fuente: Scherer, 2009.
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S orgánico
� Azufre no unido directamente al C: C-O-S:
� Sulfato esteres
� Mineralización bioquímica mediante hidrólisis enzimática
� 50% del S orgánico total
� Azufre directamente unido al carbono: C-S
� Aminoácidos azufrados (cisteína y metionina)
� Mineralización biológica regulada por procesos microbiológicos
� 10-20% del S orgánico total
� Mayor correlación con los niveles de C y N orgánico que C-O-S
� Azufre biomasa microbiana
� < 3% del S total del suelo
Mineralización del S orgánico
� Mineralización Bioquímica� Es la hidrolización de sulfatos esteres por diferentes
sulfatasas
� La actividad de la sulfatasa� Controlada por la demanda de S de los
microorganismos; bajo nivel de SO4-2 estimula a los
microorganismos a producir o activar sulfatasas
� Humedad, pH del suelo (5.8-8.2)
� Materia orgánica
� Sistema de manejo de suelos
� Rotación de cultivos
� Presencia de plantas (efecto rizósfera)
Mineralización del S orgánico
� Mineralización Biológica
� Es controlada por la necesidad de
satisfacer los requerimientos de energía
de los microorganismos, el S-SO4-2 es
liberado como resultado de la oxidación
del C a CO2
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Mineralización del S orgánico
� Tasas de mineralización
� 1-3 % anual del S total orgánico (4-15 kg ha-
1 S-SO4-2)
� Depende de :� Formas de S orgánico
� Cantidad de MO
� Condiciones de mineralización (humedad,
temperatura, etc.)
Mineralización del S orgánico
� Otros factores:
� Contenido de S del material incorporado al suelo
� Relación C:S de los restos orgánicos
� < 200: clara mineralización neta
� > 400: clara inmovilización neta
� Encalado (ambiente mas favorable para activ.
microbiana)= que P
� Temperatura del suelo
� Efecto de la rizósfera
� Manejo del suelo
S inorgánico� SULFATO (SO4
-2)
� Es la fuente de S mas importante para las
plantas
� 1-10 % del S total del suelo
� Existen dos formas (disponibles para las
plantas):
� Sulfato en solución: 3-5 ppm (< 20 ppm)
� Sulfato adsorbido (hasta 100 ppm)
� En suelos calcáreos (insoluble, no disponibles
para las plantas)
� Sulfato coprecipitado con Ca y Mg
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S inorgánico - SO4-2 en solución
� Baja concentración
� [SO4-2] es del orden de 3 a 5 ppm
� Variable
� depende de balance entre entrada (fertilización S,
mineralización, desorción) y salida (extracción S,
inmovilización, adsorción, lavado) de S.
� Mecanismo de llegada a la raíz:
� difusión o flujo de masa
� Está en equilibrio cinético con el SO4-2 adsorbido a óxidos e
hidróxidos de Fe y Al y en sitios de adsorción de borde de arcillas.
Destino del SO4-2
� Absorbido por las plantas
� Inmovilizado por los mo
� Lavado en profundidad
� Adsorbido por la fase sólida del suelo (suelos fuertemente ácidos)
� Precipitado como SO4Ca en zonas áridas o sobre CO3Ca de alta actividad en suelos alcalinos
Lixiviación de SO4-2
� En áreas susceptibles de lavado
� Fertilizantes recomendados: S elemental (fuente insoluble de S)
� Factores que inciden:� concentración de sulfato
� textura; diferenciación textural
� nivel de bases; Fe y Al
� balance lluvias –ET
� presencia de cultivo
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S inorgánico - SO4-2 adsorbido
Adsorción de Sulfato
� Es un proceso reversible, que puede afectar al
10 % del S total en el horizonte superficial, y la
tercera parte en el sub-superficial
� Importante mecanismo para evitar pérdidas por
lavado
S inorgánico - SO4-2 adsorbido
� Factores que determinan la adsorción de sulfato:
1. Contenido y tipo de arcilla
� Aumenta con los niveles de arcilla del suelo
� Esmectita< illita< caolinita
2. pH del suelo
� pH ácido: aumenta adsorción
� pH= 6.5: la adsorción es despreciable, la mayoría del sulfato está en
solución
� Desorción favorecida por encalado (= que fosfatos)
S agregado S adsorbido
5 100 22
6 100 4
SO4-2
(ppm)pH del suelo
S inorgánico - SO4-2 adsorbido
� Factores que determinan la adsorción de sulfato:
3. Contenido de óxidos de Fe e hidróxidos de Al
� En suelos con altos contenidos de óxidos de Fe e hidróxido de Al, ésta
fracción de S contribuye en forma importante a cubrir los requerimientos para
las plantas.
4. Concentración de SO4-2 en solución
� Es dependiente de su concentración, si ésta aumenta la adsorción de SO4-2
decrece
5. Presencia de otros iones
� Fosfato > nitrato=Cl
� ⇒encalado, fertilización P→ disminuye adsorción, incrementa SO4-2 en
solución
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S inorgánico - SO4-2 adsorbido
� Factores que determinan la adsorción de sulfato:
6. Efecto de la materia orgánica
� Propiedades anfóteras de la MO (se desarrollan cargas positivas)
S inorgánico – sulfuros (S-2) y S
elemental (S0)
� No aparecen en suelos agrícolas bien drenados
� En condiciones de anaerobiosis se da la reducción bacteriana del sulfato a sulfuro
� Influyen: pH y potencial redox
� Importancia en desecación de bañados: (oxidación del azufre: H2S O2H2SO4)
S absorbido por las plantas
� Forma absorbida:
� -SO42- de la solución del suelo
� -SO2 (gas) por difusión a través de los estomas de
las hojas
� Ambas formas son metabolizables por las
plantas.
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S en planta
� Compuestos formados en el vegetal (cont.)
� Aminoácidos: cistina, cisteína, metionina
� Vitaminas: tiamina, biotina, coenzima A
� Fotosíntesis: ferredoxina
� Básicamente , el S forma parte de la proteína vegetal y se ha encontrado que la proporción N/S en la proteína vegetal es del orden de 12 -15/1 para una variedad relativamente grande de cultivos (trigo, maíz, leguminosas)
� Los síntomas son difíciles de diferenciar, por su similitud con los de N, pero a diferencia de N el S es poco móvil en la planta (síntomas de clorosis comienza en hojas nuevas, disminución de fijación biológica de N).
Deficiencia de S
S en planta
� 0.2-0.4%, salvo en especies de alto requerimiento (Crucíferas: > 1%)
� En términos generales los requerimientos relativos de S y posible respuesta al agregado como fertilizante son:
� Gramíneas < leguminosas < crucíferas y liliáceas
� Suelos con menos de 10 ppmS-SO4 (forma asimilable: en solución + algo de lo adsorbido) problemas de suministro de S para crucíferas y liliáceas)
� Existe una relación óptima entre disponibilidad de N y S para la formación de proteínas por las plantas
� Si falta S se acumula N mineral en la planta y viceversa.
� cuando el S va alcanzando grados de deficiencia, puede que -aún sin traducirse en una disminución de rendimiento -se dé la formación deficiente de proteína y la acumulación de N no proteico (aminas, amidas, nitratos, etc.)
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Respuesta vegetal al suministro de
S y N
0 20 40 60
50 6.1 6.3 5.8 5.3
100 7.3 7.1 8.8 9.9
kg S agreg. ha-1
Nivel de N
S absorbido por un cultivo de maíz (kgha-1) a dos niveles
de N agregado
Interacción positiva entre la fertilización N y S.
Evaluación de suministro de S
� Análisis de suelo
� Ninguno de los métodos evaluados es capaz de
proveer información satisfactoria sobre el potencial
de mineralización de S del suelo ni tampoco se ha
encontrado relación entre el SO4-2 extraído y la
cantidad de S absorbida por las plantas. (más
limitante en suelos con escasa retención del SO4-2 )
� ⇒ A.S: presenta limitantes para predecir la
disponibilidad de S
Evaluación de suministro de S
� Limitantes del Análisis de suelo� Variaciones en el aporte:
� La velocidad de liberación del S de la MO (diferentes compuestos
orgánicos, condiciones ambientales, min. bioquímica y biológica )
� Factores que disminuyen S disponible (inmovilización, adsorción,
lixiviación, absorción por las plantas)
� Reservas en subsuelo: La absorción de S por las plantas depende
de factores ambientales (temperatura, humedad). Además la
cantidad absorbida del subsuelo es altamente variable y depende
de las características de las raíces.
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Evaluación de suministro de S
� Análisis foliar
� Tiene buen poder predictivo
� Puede interpretarse con niveles críticos
� S total, S-SO4-2, relación S-SO4
-2/ S total (NC=1:10),
relación N/S en planta entera o en una parte
específica de la planta
Posibles situaciones que
promueven deficiencia de S� Especies más sensibles y/o exigentes de azufre (Crucíferas, liliáceas, leguminosas)
� Nivel crítico: 10 ppm (solución + algo adsorbido)
� Uso de fertilizantes sin S
� Suelos pobres en su fertilidad natural (arenosos)
� Altos niveles de rendimiento en cultivos
� Etapa de la rotación con acumulación de materia Orgánica
� En pasturas, en el inicio del crecimiento de primavera
� Exportación de azufre del sistema : silo, heno
Fertilizantes
� Superfosfato común: 12 % S, 23 % P2O5
� Yeso (Sulfato de Ca hidratado) 19 % S
� S elemental, 100% S
� Como acidificante de suelo para invernaderos alcalinizados por aguas de riego
� Cultivos que requieren fuerte acidez: arándanos
� Sulfato de amonio, 24 % S
� Sulfato de potasio, 18 % S
� Sulfato de potasio y magnesio, 22 % S
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Fuente: W.D. Carciochi, G.A. Divito, N.I. Reussi Calvo y H.E. Echeverría. 2015
Información Nacional� A partir de 1989 –la Cátedra de Fertilidad de la Facultad de
Agronomía, en su Proyecto de Fertilización Fosfatada en pasturas – comenzó a ocuparse secundariamente del tema AZUFRE, dado que no era el objetivo principal.
� El proyecto comprendió una red de 10 sitios experimentales con el fin de evaluar globalmente la respuesta a diferentes nutrientes en pasturas.
� La evaluación en relación a respuesta de azufre se efectuócomparando los rendimientos obtenidos en parcelas con dos fuentes de fósforo: � Supercomún – contiene S en su fórmula
� Supertriple – no contiene S.
Coberturas con Lotus corniculatus(Red Cátedra Fertilidad)
� Rendimiento de la cobertura (promedios de 3 y
4 años, TT MS ha-1)
Sin fertilizar
Supertriple Superfosfato prom inc
SITIO ---------------- Ton. MS ha-1 --------------
Bañado de Medina
2.6 4.9 5.3 5.1 2.5
Cerro Colorado
2.2 6.2 6.2 6.2 4
Chapicuy 3.3 4.1 5.2 4.65 1.35
Fuentes de Fósforo en mejoramientos de campo natural con leguminosas
sobre distintos suelos de Uruguay. Barbazán et al. 2006
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Contenido de azufre en planta(distintos suelos y fuentes de P)
Suelo promedio Supertriple Superfosfato
SITIO ---------- % ----------
Bañado de Medina Medio-Yaguarí 0.196 0.234
Cerro Colorado (Florida) Medio-Cristalino 0.197 0.190
Chapicuy(pdú) Arenosos-Cretácico 0.145 0.225
Relevamiento en cultivos de alfalfa(Barbazán, Ferrando y Zamalvide)
� Se realizó en la Cuenca Lechera Sur (promedio
de 12 sitios); la zona tiene historia de altas dosis
de fertilización fosfatada sin azufre.
� Utilizando niveles críticos de la bibliografía (0.2 %)
se constataron varios cultivos con nivel
insuficiente y ninguno tenía alto contenido.
� Aparece como más limitante que el P
Conclusión
� Considerando
� el incremento en el costo de la fertilización por
el agregado de S es irrelevante,
� la respuesta en rendimiento por el agregado de S
tiene un impacto altamente favorable sobre la
rentabilidad de cultivo
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FIN