Efecto de los cambios en las relaciones de calcio, magnesio y potasio intercambiables en suelos de la zona cafetera colombiana sobre la nutrición de café (Coffea arabica L.) en la etapa de almácigo

Abstract

La disponibilidad de calcio (Ca), magnesio (Mg) y potasio (K) para las plantas, no solo depende de su contenido en el complejo de cambio y en la solución, sino también de la competencia que se puede presentar entre estos elementos; comportamiento que varía de acuerdo a la selectividad catiónica de los suelos. Este trabajo permitió generar información acerca de la selectividad catiónica de algunos suelos por estos elementos en la zona cafetera colombiana, y el efecto de los cambios en sus relaciones sobre la nutrición y el crecimiento del café (Coffea arabica L.) en la etapa de almácigo. En una primera fase se evaluaron las reacciones de intercambio Ca–Mg–K en 14 unidades de suelos, diferentes en su origen y mineralogía. Para ello se aplicaron cuatro soluciones con diferentes fuerzas iónicas (1, 2, 4 y 8 mmol L–1) y concentraciones (0,25, 0,50, 1,00 y 2,00 mmolc L–1), manteniendo una relación molecular entre los cationes igual a 1,0. Los coeficientes de selectividad de intercambio para los tres pares de cationes, Ca–Mg, Ca–K y K–Mg, fueron calculados mediante la ecuación de Vanselow, utilizando los valores de actividad de los iones en la solución de equilibrio y concentraciones de los cationes intercambiables. En todas las unidades cartográficas de suelos evaluadas, los sitios de intercambio catiónico presentaron mayor afinidad por el Ca2+, seguido por Mg2+ y K+. El comportamiento de la selectividad para los tres elementos varió entre los suelos, pero sólo en algunos casos se encontró relación de la selectividad con la mineralogía o el origen de estos. Se presentó una fuerte preferencia por el Ca2+ antes que el Mg2+, y pese a que ésta disminuyó con el incremento de la fuerza iónica, no dejó de manifestarse; además, el aumento en el pH de los suelos se reflejó en una reducción de la selectividad por el Ca2+ con respecto al Mg2+. En ocho de los suelos hubo preferencia de K+ sobre Ca2+, y todos fueron más selectivos por el K+ que por el Mg2+. En general los Andisoles presentaron menores cambios en su selectividad con los incrementos de la fuerza iónica. Con base en los resultados de la primera fase del trabajo, se seleccionaron tres de los 14 suelos (unidades cartográficas Timbío, Chinchiná y Doscientos), para determinar en ellos el efecto de las variaciones de Ca2+, Mg2+ y K+ en la fase intercambiable y en la solución del suelo sobre la nutrición y el crecimiento de café variedad Caturra. Bajo el diseño de bloques completos al azar se evaluaron tres dosis de cada elemento (0, 1 y 3 g dm–3 de suelo), en una combinación factorial 33 con 10 repeticiones, empleando como fuentes de fertilizantes sulfatos. Se encontró una estrecha relación entre la actividad de Mg2+ y K+ y su contenido intercambiable, tendencia que no se halló para el Ca2+, como consecuencia de la menor solubilidad de la fuente empleada. La actividad de los tres elementos se reflejó en la concentración de estos en la planta, en tanto que la fase intercambiable sólo fue buen indicador para Mg2+ y K+. En ninguna de las tres unidades de suelos, los cambios en las relaciones Ca/Mg, Ca/K, Mg/K y (Ca+Mg)/K en la fase intercambiable lograron explicar las variaciones del peso seco total de las plantas. En contraste para dos de las unidades de suelos se encontró efecto de las relaciones de actividades Ca/Mg y Ca/K sobre la biomasa de las plantas. Las variaciones de las concentraciones de Ca, Mg y K en las plantas pudieron ser explicadas por sus relaciones, sin que esto indicara necesariamente condiciones de competencia./ Abstract. The availability of calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+) and potassium (K+) for plants depends not only on the content of these elements in the exchangeable complex and the solution, but also in the competition that can take place among them; this behavior varies accordingly to the cation selectivity of the soil. This study allowed to obtain information regarding the cation selectivity of some soils of the mentioned elements in the Colombian coffee zone, and the effect of changes in its relationships on coffee seeding nutrition and growth (Coffea Arabica L.) at the nursery stage. On a primary phase, the reactions of Ca2+–Mg2+–K+ exchange in 14 soils with differences in their origin and mineralogy were evaluated. For this, four solutions were applied with different ionic strength (1, 2, 4 and 8 mmol L–1) and concentrations (0.25, 0.50, 1.00 and 2.00 mmolc L–1), maintaining a molecular relation among the cations equal to 1.0. The exchange selectivity coefficients for the three cation pairs, Ca2+–Mg2+, Ca2+–K+, and K+–Mg2+ were calculated with the Vanselow equation, using the ion activity in the solution equilibria and the concentration of the exchangeable cations. In all the evaluated units of soils, the cation exchangeable sites presented higher affinity for Ca2+, followed by Mg2+ and K+. The behavior of the selectivity for the three elements varied between the soils, but only in some cases it was possible to relate this with the soil mineralogy or their origin. There was a strong preference for Ca2+ over Mg2+; even though the Ca2+ was diminished with the increase of the ionic strength, it did not cease to manifest itself. Furthermore, the increase in soil pH level produced a reduction of the Ca2+ selectivity regarding the Mg2+. In eight of the soils there was a preference of K+ over Ca2+, and all were more selective for K+ than Mg2+. In general, the Andisols presented minor changes in their selectivity with the increase of ionic strength. In a second phase, three of 14 soils were selected (Timbío, Chinchiná and Doscientos) to determine the effect of Ca2+, Mg2+ and K+ variations in the exchangeable phase and in the soil solution on nutrition and growth of the coffee seedlings. Under the design random blocks, three doses of each element were evaluated (0, 1 and 3 g dm–3 of soil), in a factorial combination 33 with 10 repetitions, applying sulfate fertilizers as sources. As a result treatments, the contents and ratios of Ca2+, Mg2+ and K+ in the soils were modified, nevertheless, due to the high doses applied soil salinity was generated, affecting plant growth. High residuality of the applied elements was detected, which generated an over evaluation of exchangeable fractions of Ca2+, Mg2+ and K+ (normal and neutral ammonium acetate). A close relationship was found between the activity and exchangeable content of Mg2+ and K+; tendency not found for Ca2+, as a consequence of the lower solubility of the source used. In soil solution the activity of these elements was reflected in their concentration in the plant, while the exchangeable phase was only a good indicator for Mg2+ and K+. In none of the three soils, the changes in the ratios of Ca/Mg, Ca/K, Mg/K and (Ca+Mg)/K in the exchangeable phase allowed to explain the variations of the plants’ total dry weight. In contrast, an effect of the ratios of Ca/Mg and Ca/K activities in soil solution for two of the soils was found on the biomass of the plants. The concentration variations of Ca, Mg and K+ in plants tissues were explained by its ratios, without this necessarily indicating competence conditions.