Ciclo biogeoquímico del azufre en el suelo

CICLO DEL AZUFRE EN EL SUELO
Klaudia Álvarez
Suelos II
Politécnico Colombiano JIC

Generalidades
• S, Ca y Mg son elementos secundarios.
• S, Mg requerimiento similar < Ca
• Reacciones del S en el suelo muy similares a N,
dominadas por fracción orgánica o microbial.
• Ca y Mg asociados con la fracción coloidal del
suelo. Comportamiento similar al K.

S en el suelo
• 13º elemento más abundante en la corteza terrestre.
• La fuente original de S en el suelo es el sulfuro (S2-)
de las rocas.
• Meteorización de las rocas – oxidación de S2- a SO4
2-
• SO4
2- :
▫ precipitado como sales de SO4
2- solubles e insolubles
en climas áridos o semiáridos
▫ Absorbido por organismos
▫ Reducido por organismos bajo condiciones
anaeróbicas a S2- S0
▫ Drena al mar

S en el suelo
S presente en el suelo en forma orgánica e
inorgánica:
• Solución (SO4
2- )
• Adsorbido (SO4
2- )
• Insoluble (SO4
2- )
• Compuestos inorgánicos de S reducido
Fracción fácilmente disponible

Suelos deficientes en SO4
2-
• En América tropical 756 millones ha deficientes en SO4
2-
disponible
(51% del área total).
• En Colombia regiones con deficiencia de SO4
2- :
▫ Orinoquia
▫ Amazonia
▫ Cordilleras andinas
• En Colombia regiones con suficiencia de SO4
2- :
▫ Valles interandinos
▫ Región caribe

Formas de S en las plantas
• Absorbido por raíces (SO4
2- ) casi 100%
• Poca cantidad como (SO2 )g -óxido de S-
absorbida por las hojas y utilizado dentro de las
plantas. Altas concentraciones son tóxicas.
• Concentración de S en plantas:
▫ 0.1 – 0.5%
• Incremento de S en las plantas:
▫ graminea< leguminosa< crucífera

Funciones del S
• Enlaces disulfuro (---S---S---):
▫ Entre cadenas de polipéptidos dentro de las
proteínas para que se plieguen.
▫ Para determinar la configuración y las
propiedades catalíticas o estructurales de las
proteínas.
• Necesario para la síntesis de coenzima A:
▫ Oxidación y síntesis de ácidos grasos
▫ Síntesis de aas
▫ Oxidación de compuestos en Ciclo de Krebs

Funciones del S
• Síntesis de aminoácidos como cistina, cisteína y
metionina (componentes esenciales de las
proteínas)
• 90% del S en las plantas encontrado en aas
• S importante en la nutrición animal
• Forrajes que tienen deficiencia de S acumulan N
no proteico en forma de NH2 y NO3
-
• Relación N/S 9:1 - 12:1 necesaria para uso
efectivo de N por los microorganismos del
rumen

Funciones del S
• S requerido para la síntesis de la clorofila
(aunque no es un constituyente)
• Parte vital de ferredoxinas (transporte de e-):
▫ Proteínas del Fe-S en los cloroplastos
▫ Reducción de NO2
- y SO4
2-
▫ Asimilación de N2 por FBN nódulo y libres
• Presente en compuestos volátiles – sabor y olor
cebollas

Síntomas visuales de deficiencia
• Similares a los de N
▫ N- hojas viejas
▫ S- tejidos jóvenes
• Retardo en crecimiento de las plantas
• Plantas uniformemente cloróticas
• Tallos delgados

Síntomas visuales de deficiencia
• Crucíferas (repollo, colza, canola)
▫ Color rojizo envés de las hojas
▫ Dobladas hacia dentro (canola/colza)
▫ Color rojizo y púrpura haz y envés
▫ Hojas con superficies lisas y cóncavas
▫ Floración pálida
▫ Daño severo en semillas

Formas de S en el suelo
1. SO4
2- en la solución
2. SO4
2- adsorbido
3. SO4
2- precipitado con CaCO3 (CaCO3-CaSO4
2-)
4. S inorgánico reducido (S2-, S0)
5. S orgánico

1. SO4
2- en la solución
• Difusión y flujo de masas
• Nivel adecuado en el suelo: 6 -12 mg kg-1
• Colza, alfalfa requieren altas concentraciones
• La mayoría de los suelos tienen menos de 10%
de S total como SO4
2- (excepto en áreas secas con
acumulaciones de sales de SO4
2- )

Nutriente
Intercepción
radical (%)
Flujo masal
(%)
Difusión
(%)
Maíz/Alfisol (Barber, 1995)
N 1 79 20
P 2 5 93
K 2 18 80
Ca 29 71 0
Mg 13 87 0
S 2 98 0

Rango de concentración de algunos nutrientes en la solución del suelo
Nutriente
Concentración solución
(mM)
Citoplasma
(mM)
NO3
- 0.1-5.0 50-100
NH4
+ 0.1-1.0 50-100
H2PO4
- y HPO4
2- 0.001-0.05 0.1-0.5
K+ 0.1-1.0 100-200
Ca2+ 0.1-5.0 100-200
Mg2+ 0.1-2.5 100-200
SO4
2- 0.1-1.0 0.1-0.5

Parámetro Unidad
Interpretación
Muy baja Baja Media Alta Muy alta
P mg kg-1 < 5 5-15 15-30 30-45 > 45
S mg kg-1 < 3 3-6 6-12 12-15 > 15
Fe mg kg-1 < 10 10-25 25-50 50-100 > 100
Mn mg kg-1 < 2.5 2.5-5 5-10 10-20 > 20
Cu mg kg-1 < 0.5 0.5-1 1-3 3-5 > 5
Zn mg kg-1 < 0.5 0.5-1.5 1.5-5 5-10 > 10
B mg kg-1 < 0.2 0.2-0.5 0.5-1 1-1.5 > 1.5
Ca cmolc kg-1 <1 1-3 3-6 6-9 > 9
Mg cmolc kg-1 <0.5 0.5-1.5 1.5-2.5 2.5-3 > 3
K cmolc kg-1 < 0.05 0.05-0.15 0.15-0.3 0.3-0.5 > 0.5
Na cmolc kg-1 < 0.5 0.5-1 > 1
Al cmolc kg-1 < 0.5 0.5-2 > 2
Rangos para interpretar análisis de suelos

Pérdidas de S
• SO4
2- NO3
- lixiviado de la superficie del suelo
• A > cantidad de agua de percolación
> movimiento hacia abajo de SO4
2-
• Pérdidas de SO4
2- son mayores cuando:
K+ = Na+ > Ca2+ = Mg2+
• Pérdidas de SO4
2- son menores en suelos ácidos
con alta cantidad de Al3+ intercambiable.

SO4
2- adsorbido
• Suelos altamente meteorizados
• Regiones lluviosas - óxidos de Fe/Al
• Ultisoles y oxisoles

Mecanismos de adsorción SO4
2-
1. Intercambio aniónico causado por cargas
positivas de óxidos de Fe/Al o en arcillas-
caolinita a valores bajos de pH.
2. Complejos SO4
2- con Al(OH)x
3. Desarrollo de cargas positivas de la MOS

2. SO4
2- adsorbido
• Reservas de SO4
2- (1/3 parte de S total) en subsuelos
son el resultado de eluviación o lixiviación de
SO4
2- de los perfiles superiores.
• Los cultivos pueden utilizar el SO4
2- adsorbido
en el subsuelo, pueden presentar deficiencia de
S en los primeros estados de crecimiento hasta
que las raíces alcanzan el subsuelo.

Factores del suelo que afectan la
adsorción/desorción de SO4
2-
1. Contenido y tipo de mineral arcilloso
2. Hidróxidos de Fe/Al
3. Horizontes del suelo
4. Efecto del pH
5. Concentración de SO4
2-
6. Efecto del tiempo
7. Presencia de otros iones
8. Materia orgánica

2-
Contenido y tipo de mineral arcilloso
• Adsorción de SO4
2- incrementa con el contenido
de arcilla en los suelos.
• Caolinita > illita > montmorillonita
Hidróxidos de Fe/Al
• Responsables de la > adsorción en los suelos

2-
Horizontes del suelo
• Adsorción > en subsuelos debido a > cant de
arcillas y óxidos de Fe/Al
Efecto del pH
• > adsorción suelos fuertemente ácidos
• Despreciable a pH > 6.5
• CIA incrementa con disminución de pH

2-
Concentración de SO4
2-
• Adsorción SO4
2- en equilibrio con SO4
2- en
solución
• > aporte SO4
2- en solución > SO4
2- adsorbido
Efecto del tiempo
• > adsorción > periodo de t de sulfato en
contacto con superficies adsorbentes

2-
Presencia de otros aniones
• La fuerza de adsorción decrece:
OH- >H2PO4
- > SO4
2- > NO3
- = Cl-
Efecto de cationes
• La cantidad de sulfato retenida es afectada por el
catión asociado o intercambiable
H+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ = NH4
+ > Na+

2-
Materia orgánica
• En algunos suelos la MOS contribuye a la
adsorción de sulfato.

3. SO4
2- precipitado con CaCO3 (CaCO3-CaSO4
2-)
• Importante fracción del S total en los suelos
calcáreos.
• Disponibilidad del CaCO3-CaSO4
2- incrementa
con disminución del pH y disminución del
tamaño de partículas de CaCO3 y con el
incremento del contenido de humedad.
• Pulverizando muestras de suelo hará al SO4
2-
disponible a extracción química, obteniendo más
S del que está disponible bajo condiciones de
campo.

4. S inorgánico reducido (S2-, S0)
• El sulfuro no existe en los suelos bien drenados.
Bajo condiciones anaeróbicas, en suelos
inundados, el H2S (ac sulfhidrico) se acumula
por la descomposición de la MO.
• El S2- se acumula en regiones costeras – mar
• En suelos sumergidos con alta cant de Fe, el H2S
liberado por la descomposición de la MO
reacciona con el Fe y forma FeS2 (pirita). Color
oscuro del mar negro.

Fe2S
• Cuando el suelo es drenado los compuestos de S
son oxidados a SO4
2-:
• FeS2 + H2O + 3.5O2 Fe2+ + 2SO4
2- + 2H+
• S0 puede ser oxidado en el suelo por reacciones
químicas o por oxidación microbial
▫ Población microbial en el suelo
 Thiobacillus
 Chlorobium
 Chromatium
▫ Características de la fuente de S
▫ Condiciones medioambientales en el suelo

5. S orgánico
• La proporción de S orgánico total varía de
acuerdo al tipo de suelo y a la profundidad en el
perfil del suelo.
• C/N/S: 120/10/1.4
• N/S: 6-8:1
• La naturaleza y propiedades de la fracción
orgánica en el suelo son importantes porque
influyen en la liberación de S disponible para las
plantas.

5. S orgánico
• Tres grupos en el suelo de compuestos de S:
• S Reducible: S orgánico reducido a H2S.
• 50% del S orgánico total
Sustancias:
▫ Arilsulfatos
▫ Alkisulfatos
▫ Sulfatos fenólicos
▫ Polisacáridos y lípidos sulfatados

5. S orgánico
• Enlace S-C: 10-20% de S orgánico total
▫ Aminoácidos (cistina y metionina)
▫ Formas mas oxidadas del S (acido sulfónico..)

5. S orgánico
• S Residual: S orgánico remanente
• Fracción no identificada
• 30-40% de S orgánico total

Mineralización e Inmovilización del S
Mineralización:
• Conversión de S orgánico a inorgánico (SO4
2-)
Inmovilización:
• Conversión de (SO4
2-) a S orgánico
Cualquier factor que afecte el crecimiento de los
microorganismos altera la mineralización y la
inmovilización del S

Factores que afectan la mineralización
y la inmovilización del S
• Contenido de S de la MO
• Temperatura del suelo
• Humedad del suelo
• pH del suelo
• Presencia o ausencia de plantas
• Tiempo de cultivo
• Actividad sulfatasa

Factores que afectan…
Contenido de S de la MO
• Mineralización S depende de contenido de S en
el material en descomposición (=N)
• Pocas cantidades de SO4
2- son liberadas de
residuos bajos en S, similar a mineralización N
• S puede ser inmovilizado en suelos con C/S o
N/S muy grande:
• C/S: 200/1 (o menor) sólo ocurre mineralización
• C/S > se favorece inmovilización de SO4
2-
• S inmovilizado: humus del suelo, células mic y
subproductos de la síntesis microbial

Contenido de S de la MO
• Inmovilización ocurre con amplia C/S por la
conversión del C dentro de la biomasa microbial
debido a una necesidad mayor de S que si la
relación C/S es baja.
• MO fresca tiene C/S: 50/1
• Se requiere adecuada disponibilidad de N y S
para promover rápida descomposición de la MO
• De lo contrario se puede inducir deficiencia de N
o S al siguiente cultivo.

Temperatura del suelo
• No mineralización de S: 10ºC
• Incrementa a: 20-40ºC
• Disminuye a: > 40ºC
• El efecto de la temperatura en la mineralización
del S explica el mayor contenido de S en suelos
de regiones templadas.

Humedad del suelo
• Contenido de H óptimo: 60% de la capacidad de
campo.
• Nivel de humedad < 15% y > 40%: baja
mineralización de S
• En suelos deficientes en S después de períodos
secos – incremento en crecimiento de plantas:
▫ Diferencias grandes en condiciones de humedad
puede producir (flush) mineralización de S.
▫ Se incrementa la disponibilidad del S debido a
humedecimiento y secamiento del suelo

pH del suelo
• El efecto del pH en la mineralización del S no es
claro
• La cantidad de S liberado es directamente
proporcional al aumento de pH a 7.5.
• Cerca a pH neutro se espera aumento de
actividad microbial y mineralización de S

Presencia o ausencia de plantas
• Mineralización de S mayor en presencia de
plantas por:
▫ Estimulación de actividad microbial en la rizosfera
por excreción de aminoácidos y azúcares por las
raíces.
• Buena cantidad de sulfato aplicado a suelos sin
plantas es inmovilizado:
• No aplicar fertilizantes S a suelos en barbecho

Tiempo de cultivo
• Como ocurre con N, cuando el suelo es cultivado
por primera vez su contenido de S disminuye
rápidamente.
• Con el tiempo – nivel de equilibrio:
▫ Clima
▫ Prácticas culturales
▫ Tipo de suelo
• C/N/S de suelos vírgenes son > suelos cultivados
▫ S más resistente a la mineralización que C y N
▫ Pérdidas de C y N orgánico son > pérdidas S

Actividad sulfatasa
• 50% S total en la superficie de los suelos: esteres
de SO4
2- orgánico.
• Enzimas sulfatasas hidrolizan esteres y liberan
SO4
2- son importantes en los procesos de
mineralización

Volatilización del S
• Compuestos volátiles producidos a través de
transformaciones microbiales bajo condiciones
aeróbicas y anaeróbicas.
• Incrementa con incremento de MO
• Cantidad de S volatilizado: < 0.05% S total suelo

• Cultivos que crecen en suelos de textura gruesa
son más susceptibles a deficiencias de S:
▫ Bajo contenido de MO
▫ Pérdida de sulfato por lixiviación
• En zonas con altas lluvias los fertilizantes que
contienen sulfato tienen que ser aplicados con >
frecuencia que en suelos de textura fina y menor
régimen de lluvias.
Generalidades

• S aplicado puede ser inmovilizado en suelos con
alta C/S o N/S
• Mineralización S es favorecida en suelos con
baja C/S o N/S
• Disponibilidad de S incrementa con el contenido
de MO
• Cultivos que crecen en suelos con <1.2-1.5% de
MO requieren fertilización con S
Generalidades

Generalidades
• Las gramíneas son menos eficientes en
utilización de sulfato que leguminosas.
• En praderas con mezclas, las gramíneas pueden
absorber el sulfato disponible a una tasa mayor.
• S es requerido para la fijación de N2 por el
Rhizobium

Fuentes de S
Enmienda NOMBRE
PORTADOR
NUTRICIONAL
S (%)
Solubilidad
(g L-1) @ 20ºC
Pureza
Flor de azufre Azufre elemental S2
100 (S) 90-95
Yeso Sulfato de calcio CaSO4. 2H2O 19(S),23(Ca) 2.55 g L-1 80-85%
Sulfato de
magnesio
Sulfato de Mg MgSO4.7H2O 13(S),10(Mg) 33.7-260 98
SAM
Sulfato de
amonio
(NH4)2SO4
24(21 N)
98
Sulfato de
potasio
Sulfato de
potasio
K2SO4 18(S), 50 (K2O) 123.8 98
FertilizantesEnmiendas
S aplicado
El contenido de S en enmiendas y fertilizantes se expresa en términos de S (%).
Enmiendas orgánicas (gallinaza, porcinaza, etc.) usualmente tienen 0.2-1.5% de S)

Fuentes de S
Enmienda NOMBRE
PORTADOR
NUTRICIONAL
S (%)
Solubilidad
(g L-1) @ 20ºC
Pureza
Nitrasam
Nitrato y
sulfato de
amonio
NH4NO3,
(NH4)2SO4
5 (30N) 90-95
Sulfomak
Sulfato de K y
Mg
K2SO4,
MgSO4
18-22,
22 (K2O), 11(MgO)
95
Superfosfat
o simple
Fosfato de
calcio y yeso
Ca(H2PO4)2,
CaSO4.2H2O 14(S), 20(P2O5)
Superfosfat
o triple
Fosfato de
calcio y yeso
Ca(H2PO4)2,
CaSO4.2H2O
1.5(S), 44(P2O5)
Urea + S Urea + S CO(NH2)2 + S 10-20 (36-40 N)
Sulfato de
Zn
Sulfato de Zn ZnSO4 18, 36(Zn)
FertilizantesEnmiendas
S aplicado
El contenido de S en enmiendas y fertilizantes se expresa en términos de S (%).

Recomendación de fertilizantes S
depende de:
 Especie bajo cultivo (más cuidado en algunos como leguminosas y
hortalizas, cruciferas,...)
 Nivel de S disponible en el suelo.
 Potencial de producción.
 Dada la baja solubilidad del S2 y el requerimiento de oxidación
microbial se aplica antes siembra (30 días antes de la siembra)
 Yeso se aplica a la siembra o un poco antes: recomendable si se
quiere precipitar iones de Aluminio
 Sulfatos, son más solubles y se aplican en función del costo y de la
necesidad de aplicar el nutriente acompañante (K, Ca, NH4 , Mg)

Aplicación de S
• Como enmienda (para disminuir pH):
 Incubación con S2
 Inocular con Thiobacillus oxidans
• Como nutriente (aporte de sulfato):
▫ 20 - 60 kg S ha-1 en función del nivel de S en el suelo
▫ Solubilidad de la fuente
▫ Nutriente acompañante
S suelo (mg kg-1) S a aplicar (kg S ha-
1)
<3 60
3-6 45
6-12 30
12-15 15
>15 0

Ciclo biogeoquímico del azufre en el suelo

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a Ciclo biogeoquímico del azufre en el suelo

Similar a Ciclo biogeoquímico del azufre en el suelo (20)

Último

Último (20)

Ciclo biogeoquímico del azufre en el suelo

Notas del editor