Métodos de laboratorio para la extracción de fósforo disponible en el suelo

Introducción

El desarrollo de las plantas se encuentra determinado
por diversos factores categorizados en distintos grupos. Entre
estos grupos están los factores limitantes, que
corresponden al suelo. El papel fundamental del suelo es brindar
soporte mecánico a la planta, pero a su vez representa la
fuente de nutrientes principal. Los nutrientes de las plantas son
elementos químicos presentes en el suelo en forma
iónica o en ocasiones combinados con otras
moléculas formando complejos del suelo. Estos elementos
están clasificados en función de su esencialidad
para la planta.

Existen elementos químicos, que no solo para las
plantas, sino para cualquier otro ser vivo son vitales ya que
forman parte constitutiva de su ser. Éstos se denominan
elementos estructurales ya que se encuentran formando
parte de ácidos nucléicos, proteínas,
azúcares, lípidos, enzimas, etc. del soma vegetal;
en este grupo se encuentran los elementos presentes en todo ser
vivo: carbono (C), oxígeno (O) e hidrógeno (H).
Seguidamente encontramos un grupo de elementos que las plantas
consumen en menor proporción que los estructurales pero en
mayor proporción que otros elementos menores del suelo. A
estos se les denomina macroelementos o
macronutrientes y reciben ese nombre ya que son los que
las plantas absorben del suelo en mayor cantidad; a este grupo
pertenecen el nitrógeno (N), el fósforo (P), el
potasio (K), el calcio (Ca), el magnesio (Mg) y el azufre (S).
Los micronutrientes o microelementos son absorbidos
en menor proporción que los anteriores pero son igual de
vitales para la planta; aquí encontramos al hierro (Fe),
el cobre (Cu), el molibdeno (Mo), manganeso (Mn), boro (B), zinc
(Zn) y cloro (Cl).

Para determinar la proporción de estos elementos
en el suelo se utilizan los análisis químicos que
mediante procedimientos en laboratorio extraen el elemento en
estudio mediante agentes extractantes.

En este informe se estudiarán los distintos
métodos de laboratorio para extraer el elemento
fósforo, ya que es uno de los elementos más
importantes para la planta y es el que se encuentra en el suelo,
por lo general, en menores proporciones en forma
asimilable.

El fósforo en el suelo se encuentra en dos
formas: como fósforo orgánico en forma de
ésteres del ácido fosfórico que son
moléculas complejas componentes de la materia
orgánica; y como fósforo inorgánico (Pi)
formando parte de las apatitas (fluorapatitas en mayor cantidad,
hidroxiapatitas y cloroapatitas), en forma ocluida (combinado con
otros compuestos de forma insoluble), en forma lábil
(absorbido por las arcillas) o en la solución del suelo en
forma de ortofosfatos primarios (H2PO4-) y ortofosfatos
secundarios (HPO42-), las cuales son las formas asimilables por
las plantas. La disponibilidad de estas dos formas va a depender
del pH del suelo. En suelos ácidos predominan las formas
de ortofosfato primario mientras que en los suelos básicos
predominan los ortofosfatos secundarios. Es de acotar
también que la solubilidad del P en el suelo va a depender
del pH. En suelos con pH ácido y presencia de hierro
(Fe3+) y aluminio (Al3+) el fósforo se combina con ellos
volviéndose insoluble, mientras que a pH básico el
fósforo se combina con el calcio o el magnesio
volviéndose igualmente insoluble. El rango de pH en el que
el fósforo se encuentra soluble es a pH entre 5,5 y
7,0.

El fundamento de la extracción del fósforo
disponible del suelo se basa en la disociación de
cualquiera de las formas insolubles de éste en el suelo,
liberándolo en forma de fosfato. Existe una gran variedad
de métodos para determinar el P disponible, condicionados
principalmente al tipo de suelo que contiene el elemento y al pH
del mismo.

Método
Bray y Kurtz P-1 (1945)

El método Bray y Kurtz P-1 para
determinación de fósforo disponible fue
desarrollado por Roger H. Bray y Lester T. Kurtz en la
Estación Experimental Agrícola de Illinois en 1945
y ahora es ampliamente utilizado en todo el mundo. El
fósforo extraído por el método Bray y Kurtz
P-1 se ha demostrado estar bien correlacionado con la respuesta
de rendimiento de los cultivos en la mayoría de los suelos
ácidos y neutros. Para los suelos ácidos, el
fluoruro presente en el extracto Bray y Kurtz, mejora la
liberación de P de los fosfatos de aluminio por la
disminución de la actividad de Al en la solución
del suelo a través de la formación de varios
complejos Al-F. El fluoruro es también eficaz en la
supresión de la re-absorción de fósforo
solubilizado en los coloides del suelo.

La naturaleza ácida del extractante (pH 2,6)
también contribuye a la disolución del P disponible
del Al, Ca y Fe, formas enlazadas en la mayoría de los
suelos. El método de Bray y Kurtz P-1 no es adecuado
para:

• Suelos arcillosos con un grado moderadamente alto de
  saturación con bases,

• Suelos arcillo limosos o con textura más fina
  que sean calcáreos o que tenga un valor de pH alto
  (pH> 6,8) o que tengan un alto grado de saturación
  con bases,

• Suelos con un equivalente de carbonato de calcio
  mayor al 7% de la saturación de bases, o

• Los suelos con grandes cantidades de cal (mayor al
  2% de carbonato de calcio).

En suelos como éstos, el CaF2, formado a partir
de la reacción de Ca2+ soluble en el suelo con el
flúor agregado del extractante, puede reaccionar con el
fósforo del suelo e inmovilizarlo. Estas reacciones
reducen la eficiencia de la extracción del P y esto
resulta en valores ínfimos de P en el suelo. Por
último, el extractante de Bray y Kurtz P-1 puede disolver
el P de la roca fosfórica, por lo tanto no se debe
utilizar en suelos recientemente enmendados con este material, ya
que el valor de P será sobreestimado. Con el método
Bray y Kurtz P-1, un valor de 25 a 30 mg/Kg (ppm) de P en el
suelo a menudo se considera óptimo para el crecimiento
vegetal.

Materiales y
equipo

• Muestras de suelo tamizado a 2 mm.

• Pipeta de 25 ml.

• Matraz Erlenmeyer de 50 ml.

• Soporte universal.

• Papel de filtro Whatman N° 24.

• Embudos.

• Agitador con capacidad de 200 (o más)
  r.p.m.

• Balanza analítica o granataria.

• Fotocolorímetro.

Reactivos:

• Extractante Bray y Kurtz P-1 (HCl 0,025 M en NH4F
  0,03 M): Disolver 11,11 g de fluoruro de amonio en
  alrededor de 9 L de agua destilada. Añadir 250 ml de
  HCl 1 M previamente estandarizado, llevar a 10 L con agua
  destilada y mezclar bien. El pH de la solución
  resultante debe ser de pH 2,6 ± 0,05. Los ajustes en
  el pH se hacen utilizando HCl o hidróxido de amonio
  (NH4OH). Conservar en bombonas de polietileno hasta su
  uso.

Procedimiento

• 1. Pese 2 g de suelo y colóquelos en un
  matraz Erlenmeyer de 50 ml.

• 2. Añadir 20 ml de solución
  extractante a cada matraz y agitar a 200 o más r.p.m.
  durante cinco minutos a una temperatura ambiente menor a 24 o
  27° C.

• 3. Si es necesario para obtener un filtrado
  incoloro, agregue 1 cm3 (aprox. 200 mg) de carbón
  vegetal a cada matraz.

• 4. Filtrar los extractos a través de un
  papel de filtro Whatman N° 42. Si los extractos no salen
  claros, filtrar nuevamente.

• 5. Analizar el P por colorimetría o con
  plasma acoplado inductivamente a espectroscopia de
  emisión con el blanco y los patrones preparados con la
  solución extractante de Bray P-1.

Cálculos:

El fósforo extraído por el método
Bray y Kurtz P-1 es calculado como:

Método
Mehlich 1 (1953)

El método Mehlich 1 para determinación de
fósforo disponible en el suelo, también conocido
como el método del doble ácido diluido o
extractante de Carolina del Norte, fue desarrollado en la
década de 1950 por el Dr. Adolf Mehlich, servidor del
Departamento de Agricultura de Carolina del Norte, y sus
compañeros de trabajo. A nivel mundial el método
Mehlich 1 se utiliza principalmente como un agente de
extracción de múltiples elementos como P, K, Ca,
Mg, Cu, Fe, Mn y Zn. El método Mehlich 1 extrae el
fósforo combinado con el aluminio, el hierro y en forma de
fosfatos de calcio y además se adapta mejor a los suelos
ácidos (pH< 6,5) con escasa capacidad de intercambio
catiónico (< 10 cmol(+)/kg) y con contenido de materia
orgánica menor al 5%. Algunos investigadores afirman que
el análisis de suelo con el método Mehlich 1 es
poco fiable para suelos calcáreos o alcalinos, ya que
éste extrae grandes cantidades de P no lábil en
suelos con pH> 6,5, suelos que han sido tratados recientemente
con roca fosfórica, suelos con alta capacidad de
intercambio catiónico (CIC) o con alta saturación
de bases. En suelos con estas características, la acidez
de la solución Mehlich 1 se neutraliza, reduciendo la
capacidad del ácido diluido para extraer el
fósforo.

Para el método Mehlich 1, un valor de 20 a 25 mg
de P/ kg de suelo es generalmente considerado como óptimo
para el crecimiento de las plantas, aunque esto puede variar
ligeramente entre los tipos de suelos y sistemas de cultivos. En
suelos de textura gruesa un valor de 20 a 25 mg/kg es adecuado
pero en suelos arcillosos sólo 10 mg/kg son
requeridos.

Materiales y equipos:

• Muestras de suelo tamizado a 2 mm.

• Pipeta de 25 ml.

• Matraz Erlenmeyer de 50 ml.

• Soporte universal.

• Papel de filtro Whatman N° 2.

• Embudos.

• Agitador con capacidad de 180 r.p.m.

• Balanza analítica o granataria.

• Fotocolorímetro.

Reactivos:

• Extractante: Solución Mehlich 1 (H2SO4
  0,0125 M + HCl 0,05 M): También se le conoce como
  solución doble ácido diluido o solución
  de Carolina del Norte. Usando un cilindro graduado,
  añada 167 ml de HCl concentrado (12 M) y 28 ml de
  H2SO4 concentrado (18 M), llevar a 35 L con agua desionizada
  y almacenar en una bombona de polipropileo grande hasta su
  uso.

Procedimiento:

• 1. Pesar 5,0 g de suelo tamizado a 2 mm y
  transferirlo a un matraz Erlenmeyer de 50 ml.

• 2. Si es necesario obtener un filtrado
  incoloro, agregue 1 cm3 (aprox. 200 mg) de carbón
  vegetal a cada matraz.

• 3. Añadir 20 ml de solución
  Mehlich 1 y agitar durante cinco minutos en un agitador a
  unas 180 r.p.m. a temperatura ambiente menor a 24° o
  27° C.

• 4. Filtrar a través de un papel de
  filtro Whatman N° 2.

• 5. Analizar por colorimetría el
  contenido de P en el blanco y los patrones realizados con la
  solución Mehlich 1.

Cálculos:

Método
Mehlich 3 (1984)

El método Mehlich 3 fue desarrollado por el Dr.
Adolf Mehlich en 1984 como un extractante multielemental mejorado
para P, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn y Zn. Hoy en día es
utilizado en todo el mundo ya que es muy adecuado para una amplia
gama de suelos, tanto ácidos como alcalinos en la
reacción. El método Mehlich 3 es similar en
principio al de Bray y Kurtz P-1 porque contiene una
solución ácida de fluoruro de amonio. El
ácido acético en el extractante también
contribuye a la liberación de P disponible en la
mayoría de los suelos. Es más eficaz que el
método Mehlich 1 en la predicción de la respuesta
de los cultivos al P en suelos neutros y alcalinos porque la
acidez del extractante se neutraliza menos por el carbonato de
calcio. Varios estudios han demostrado que Mehlich 3 está
altamente correlacionado con el P extraído de los suelos
por el método Bray y Kurtz P-1, Mehlich 1 y
Olsen.

Para el método Mehlich 3, un valor de 45 a 50
mg/kg es generalmente considerado como óptimo para el
crecimiento de las plantas y los rendimientos de los cultivos,
por encima de los valores críticos utilizados para otras
pruebas estándar de P en el suelo, como el método
Bray y Kurtz P-1, Mehlich 1 y Olsen.

Materiales y equipos:

• Muestras de suelo tamizado a 2 mm.

• Pipeta de 25 ml.

• Matraz Erlenmeyer de 50 ml.

• Soporte universal.

• Papel de filtro Whatman N° 42.

• Embudos.

• Agitador con capacidad de 200 (o más)
  r.p.m.

• Balanza analítica o granataria.

• Fotocolorímetro.

Reactivos:

• Extractante: Solución Mehlich 3 ( CH3COOH
  0,2 M + NH4NO3 0,25 M + NH4F 0,015 M + EDTA [ácido
  etilendiaminotetraacético]). Se prepara de la
  siguiente manera:

Solución madre: Fluoruro de amonio (NH4F)
y una solución EDTA de valores (NH4F 3,75 M : EDTA 0,25
M):

• 1. Añadir 1.200 ml de agua destilada a
  un matraz aforado de 2 L.

• 2. Añadir 277,8 g de fluoruro de amonio
  y mezclar bien.

• 3. Añadir 146,1 g de EDTA a la
  solución anterior.

• 4. Haga una solución de 2 L, mezclar
  bien y guardar en una bombona de polietileno (solución
  de reserva para 10.000 muestras).

Solución Mehlich 3:

• 1. Añadir 8 L de agua destilada a una
  bombona de 10 L.

• 2. Disolver 200 g de nitrato de amonio en el
  agua destilada.

• 3. Añadir 40 ml de solución madre
  fluoruro de amonio-EDTA y mezclar bien.

• 4. Añadir 115 ml de ácido
  acético glacial (99,5%, 1,74 M).

• 5. Añadir 8,2 ml de ácido
  nítrico concentrado (68-70%, 15,5 M).

• 6. Añadir agua destilada hasta el
  volumen final de 10 L y mezclar bien (cantidad suficiente
  para la extracción de 400 muestras), el pH final debe
  ser de 2,5 ± 0,1.

Procedimientos:

• 1. Pese 2 g de suelo y transferirlo a un matraz
  Erlenmeyer de 50 ml.

• 2. Añadir 20 ml de solución
  Mehlich 3 a cada matraz y agitar a 200 o más r.p.m.
  durante cinco minutos a una temperatura ambiente menor de
  24° a 27° C:

• 3. Si es necesario para obtener un filtrado
  incoloro, agregue 1 cm3 (aprox. 200 mg) de carbón
  vegetal a cada matraz.

• 4. Filtrar los extractos a través de un
  papel de filtro Whatman N° 42. Si los extractos no salen
  claros, filtrar nuevamente.

• 5. Analizar el P del blanco y los patrones por
  colorimetría.

Cálculos:

Método
Olsen (1954)

El método de Olsen con bicarbonato de sodio fue
desarrollado por Sterling R. Olsen y sus colaboradores en 1954
para predecir la respuesta del cultivo a la adición de
fertilizantes de P en suelos calcáreos. Se utiliza como
método predilecto en suelos calcáreos,
particularmente aquellos con menos más del 2% de carbonato
de calcio, pero se ha demostrado en algunas investigaciones ser
razonablemente eficaz para suelos ácidos.

Para Olsen un valor de 10 mg/kg se considera
generalmente óptimo para el crecimiento
vegetal.

Materiales y equipos:

• Muestras de suelo tamizado a 2 mm.

• Pipeta de 25 ml.

• Matraz Erlenmeyer de 50 ml.

• Soporte universal.

• Papel de filtro Whatman N° 42.

• Embudos.

• Agitador con capacidad de 200 (o más)
  r.p.m.

• Balanza analítica o granataria.

• Fotocolorímetro.

Reactivos:

• Extractante: Solución extractora de Olsen
  (NaHCO3 0,5 M, pH 8,5): Disolver 420 g de bicarbonato de
  sodio en agua destilada y completar a un volumen final de 10
  L. Ajustar el pH de la solución a un valor de 8,5
  añadiendo hidróxido de sodio al 50%.

Procedimientos:

• 1. Pese 1 g de suelo y transfiéralo a un
  matraz Erlenmeyer de 50 ml.

• 2. Añada 20 ml de solución
  extractora de Olsen a cada matraz y agite a 200 o más
  r.p.m. durante 30 minutos a una temperatura ambiente menor a
  24° – 27° C.

• 3. Si es necesario, para obtener un filtrado
  incoloro, agregue 1 cm3 (aprox. 200 mg) de carbón
  vegetal a cada matraz.

• 4. Pasar los extractos por un papel de filtro
  Whatman N° 42. Filtrar de nuevo, si los extractos no son
  claros.

• 5. Analizar el P disponible en el blanco y los
  patrones realizados con la solución Olsen por
  colorimetría.

Cálculos:

Referencias

Department of Agronomy of the Kansas State University.
Methods of phosphorus analysis for soils, sediments,
residuals and waters N° 396. United States:
Author.

Fernández, L. C.; Rojas, N. G.; Roldán, T.
G.; Ramírez, M. E.; Zegarra, H. G.; Ávila, R. J.;
Flores, D. y Arce, J. M. (2006). Manual de técnicas
de análisis de suelos aplicadas a la remediación de
sitios contaminados. México: Instituto Nacional
de Ecología.

González Gallardo, A. (1941).
Introducción al estudio de los suelos.
México: Banco Nacional de Crédito Agrícola,
S.A.

Llorca Llorca, R. y Bautista Carrascosa, I. (2006).
Prácticas de atmósfera, suelo y
agua. España: Editorial Universidad
Politécnica de Valencia.

Steubing, L.; Godoy, R. y Alberde, M. (2002).
Métodos de ecología vegetal. Chile:
Editorial Universitaria, S.A.

Usón Murillo, A.; Boixadera Llobet, J.; Bosch
Serra, A. y Martín, A. E. (2010). Tecnología
de suelos: Estudio de casos. España: Prensas
Universitarias de Zaragoza.

Autor:

Javier Alfonso Molina
Ceballos

República Bolivariana de
Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la
Educación Universitaria

Universidad Nacional Experimental de los
Llanos Centrales

"RÓMULO GALLEGOS"

Área de Ingeniería
Agronómica

Edafología II

San Juan de los Morros, Edo. Guárico
– Febrero del 2.012