el rol del potasio en la producción agricola -...
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El rol del Potasio en la Producción Agricola
Dr. Ricardo Melgar INTA
Ing. Hillel Magen IPI
Dra. Patricia Imas IPI
Esta Presentacion
• Historia del Potasio
• Potasio = Calidad – Efectos reconocidos
• Flexibilidad. Los 4 Correctos: – Momento - Dosis – Fuente- Colocación
• K en formulaciones
– Mezclas- Compuestos – Complejos
• K y el ambiente
El potasio en la historia: Descubrimiento del Potasio 1807
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1807 1857 1907 1957 2007
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mt
K2O
1807 - Sir Humphry
Davy, un químico
ingles, presento sus
descubrimientos del
potasio metálico en la
Royal Society of
London.
Aniño
La teoría de la nutrición mineral de las plantas 1828
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K2O
1828 – Sprengel publica
un trabajo de química
de suelos y de nutrición
mineral de plantas; es
en esencia, la ‘Ley del
Mínimo’, Londres.
Año
Ley del Mínimo (1840); primeras ventas de Potasa (1880)
69 122 304
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1840 – Liebig publica su libro
sobre la ‘Ley del Mínimo’
1843 – Primeros experimentos de
campo en Inglaterra (Rothamsted)
Año
Source: Cowie, G.A. 1951.
1880
Fijación del Nitrógeno : la revolución
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Año
Source: Cowie, G.A. 1951.
1907 – Invención de la fijación de
N2 a NH3 (Haber Bosch)
La Revolución Verde ya pasó. Que viene ahora?
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t K
2O
Año
Source: Cowie, G.A. 1951.
1914 – 2009 – Norman Borlaug:
Revolucion Verde
8
• Proveen uno de los tres macronutrientes esenciales para la vida de las plantas y la sostenibilidad de la producción de cultivos:
» Nitrógeno
» Fósforo
» Potasio
• Los fertilizantes potásicos son seguros:
• no inflamables
• no explosivo s
• no combustibles
• son productos naturales
Productos fertilizantes potásicos
• La duplicación de la producción global de alimentos en los últimos 35 años fue lograda por los grandes aumentos en la fertilización con nitrógeno (N) , fosforo (P) y potasio (K) (Tilman et al., 2002. Science V. 418).
• En los experimentos de campo a lo largo de la historia y del mundo, se ha demostrado que con un suministro adecuado de potasio y mejor manejo de nitrógeno, la eficiencia de uso del nitrógeno aumenta significativamente, y consecuentemente se reduce la deposición de N al ambiente.
Importancia agronómica del potasio
Contribución de los fertilizantes a la producción agrícola en el mundo
49%
61% 63% 66%
76%
82%
64%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
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la
fert
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n c
on
NP
K
Broadbalk Experiment Rothamstead, Inglaterra
The Magruder Plots – Oklahoma
St. University
1892 - 40%
The Sanborn Field – University of
Missoury
1888 - 62 %
The Morrow Plots – Univ. of Illinois
1876 - 57 %
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Mil
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s
Año
N
P2O5
K2O
Consumo de N, P and K 1960-Hoy
Source: FAOSTAT and IFA
Consumo de K desde 1960 a hoy: 2 eras pero tendencias similares
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10
15
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25
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Mill
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Source: FAOSTAT and IFA
4.4% pa 3.2 % pa
POTASIO
• 1-4 % del peso seco de la planta
• Funciones
– Regulación de la presión osmótica
– Regulación de > 60 sistemas enzimáticos
– Colabora en la fotosíntesis
– Promueve la translocación de fotosintatos
– Regula la apertura de los estomas y el uso del agua
– Promueve la absorción de N y la síntesis de proteínas
• Absorción: catión potasio K+
• Adsorbido a la fracción coloidal del suelo, con limitada movilidad
• Reconocido por su efecto de reducir el riesgo de enfermedades y otros estreses
• Valioso en la producción de hortalizas para consumo en fresco adonde el consumidor espera una apariencia atractiva y saludable
• Productos adonde la acumulación de compuestos vinculados a la calidad del producto (% azúcar en caña, % almidón en papa)
Algunas cualidades reconocidas
• Fotosíntesis (Coloración de hortalizas de hoja, Uniformidad de maduración)
• Tasa de crecimiento • Síntesis de aminoácidos y proteínas • Síntesis y translocación de carbohidratos (% azucares) • Desarrollo de lignina y celulosa (tallos firmes y
resistencia al vuelco, mejor duración en góndolas) • Resistencia a enfermedades y plagas • Crecimiento radicular • Tolerancia a la sequia (regulación osmótica de abertura
de estomas)
BET DAGAN, ISRAEL A.R.O.1996
+ K
Nitrógeno N 290 kg/ha
Fosforo P2O5 50 kg/ha
Potasio K2O 200 kg/ha
- K
Nitrógeno N 290 kg/ha
Fosforo P2O5 50 kg/ha
Potasio K2O 0 kg/ha
Cítricos: Mayor tamaño y mas calidad visual
Efecto del K sobre el tamaño de pomelos
Perondi, M. 2004. INTA Yuto, Jujuy
• Tradicional: 50 g N /año /árbol. Sin K
• ClK: 100g N & K/ /año /árbol
• Sulpomag: 100g N & K /año /árbol
0
50
100
150
200
250
300
Sulpomag ClK Tradicional Testigo
kg
fru
ta /
Pla
nta
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40
50
60
70
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90
Sulpomag ClK Tradicional Testigo
Nº
fru
tos/
Pla
nta
< 85 mm > 85 mm
VARIEDAD: Henninger’s Ruby PORTAINJERTO: Mandarino Cleopatra EDAD: 13 Años
El potasio acelera el flujo de los asimilatos
Flujo de Savia en el floema Flujo de Savia en el floema
Alto K
Bajo K
- K
+ K
Tomates: Mejor color y textura
+ K
- K
IPI East Europe
K MEJORA LA APARIENCIA Y
COLOR DE FRUTOS
El potasio aumenta la síntesis de pigmentos carotenoides, especialmente el
licopeno que es el que le da el color rojo a los frutos del tomate
El potasio reduce la incidencia de desordenes fisiológicos que afectan la
calidad comercial del tomate como locus vacio, Complejo de manchas en la
madurez , paredes grisaceas, areas doradas, y reverdecimiento en la base
Sin K
Con K
+ K - K
+ K - K
+ K - K
+ K - K
IPI EAST EUROPE
Hortalizas: mayor producción y de mejor calidad
K Color y aroma de frutos
K La vida en góndola
K Almacenamiento y transporte
K Vitaminas, proteínas, almidón, aceite, etc.
K Tamaño y uniformidad de frutas, tubérculos
K Las marcas y grietas en frutos
POTASIO: FUNCIONES Y EFECTOS
FOTOSINTESIS Color de hortalizas de hoja (color verde
‘sano’) Uniformidad de maduración Tasa de crecimiento
SINTESIS DE AMINOACIDOS Y PROTEINAS
Calidad de alimentos
SINTESIS DE CARBOHIDRATOS Y TRANSLOCACION
Contenido de azucares Mejor aroma y sabor
LIGNINA y CELULOSA Tallos firmes y fuertes Resistencia a los golpes y
descomposición física Prolongación de la vida de estante
RESISTENCIA A PLAGAS Y ENFERMEDADESEpidermis mas gruesa Menos marcas Mejor calidad comercializable Menos desperdicio
CRECIMIENTO RADICULAR Mejor absorción de nutrientes Mejor uso del agua del suelo Raíces mas vigorosas
Tejido de origen Tejido de destino Puntos de crecimiento & reproductivos
Cuerpo principal de la planta
Tejido radicular
El K mantiene el balance hídrico
• Las células guardianas controlan la transpiración de
la planta, a través de la apertura y cierre de los
estomas
• Regulación del contenido hídrico y ajuste a las
condiciones climáticas (resistencia a la sequia)
cierre de estomas
apertura de estomas
El potasio mejora la eficiencia del uso del agua
Concentración de K en la solución nutritiva (meq K /litro)
0.2 1.0 5.0
Peso raíces de remolacha azucarera (g/planta)
392 602 647
Agua total consumida por el cultivo (litros)
27.8 27.7 27.2
Eficiencia de uso (g agua/g de raíz)
71 46 42
El potasio mejora la fijación de N
N2 marcado absorbido por plantas a través de los nódulos de las raíces (g 15N/planta/12 hrs)
Numero de nódulos por planta Peso fresco por nódulo (mg)
Asimilación de N atmosférico por plantas de poroto
Concentración de K En la solución (meq/l)
El potasio mejora la fijación de N
K0 = 58.3 Fijación de N , kg N/ha
Efecto del K = + 127.8
Cantidad de N contenido en el forraje (Promedio anual de 5 años , kg/ha)
Tratamiento de K2O kg/ha/año
0 300
Alfalfa + Gramínea 54.8 192.5
Trébol + Gramínea 61.8 179.7
Promedio 58.3 186.1
Efecto de aplicación de potasio en el numero y peso de nódulos de soja
e-ifc No. 26; March 2011; http://www.ipipotash.org/en/eifc/2011/26/3#t1
Error bars represent CD at P=0.05.
0
10
20
30
40
50
60
70
Numero de Nodulos Peso de Nodulos, mg
0
21
43
64
86
107
K2O aplicado, kg/ha
Grewal and Williams, 2002 (Australia)
La Fertilización Potásica Aumenta la Actividad de los Nódulos en Alfalfa
Las mejores practicas de manejo de fertilizantes
• El momento, la fuente y la dosis de aplicación, y la forma de localizar los fertilizantes correctamente son manejados en un marco para alcanzar los objetivos económicos, sociales y ambientales de desarrollo sostenible
El potasio es el mas flexible de los nutrientes para lograr los 4C
• Localización – En bandas – Al voleo en cobertura – Fertirriego – Foliar
• Momento – Al cultivo anual – Durante el ciclo de desarrollo de la estación – En la rotación
• Fuente – Variedad de precios y nutrientes acompañantes
• Dosis – Fácilmente determinable por análisis de suelos – Sin dificultades en la calibración – – No tiene impacto ambiental negativo con sobredosis – Regulación en el suelo según contenido de arcilla y materia orgánica
Modos de aplicación
– En bandas
– Al voleo en cobertura
– Fertirriego
– Foliar
Momento de aplicación
Momento Observaciones
– Al cultivo anual
– Durante el ciclo de desarrollo de la estación
– En la rotación
• El K se absorbe durante todo el ciclo del cultivo ya que tiene una gran variedad de funciones fisiológicas
• El suelo puede almacenarlo en sus sitios de intercambio y disponerlo para el cultivo siguiente de la rotación
Absorción
cultivo
Lavado
Solución suelo Intercambiable No-
Intercambiable Mineral
Fertilizante potásico
K K K K
K K K K
K+
K
K
K
K
- - - - K+ K+ K+
K K+ K K
DISPONIBILIDAD
RAPIDA
NO
DISPONIBLE
DISPONIBILIDAD
LENTA
K K K
Minerales primarios
(micas, feldespatos) Minerales de arcilla
(illita, vermiculita, etc.)
Inte
rla
min
ar
(K fija
do
, a
tap
ad
o)
Posiciones de intercambio
(K adsorbido)
K estructural
Solución del suelo
(disuelto)
mineralización
desorcion
adsorción 5-20 kg K/ha 50-500 kg K/ha
1000-2000 kg K/ha 10000-100000
kg K/ha
CLORURO DE POTASIO (60 % K2O)
NITRATO DE POTASIO (44-46% K2O 13 % N)
SULFATO DE POTASIO (50% K2O – 18 % S)
Fertilizante Grado Fórmula Otros
nutrientes
Cloruro de potasio 0 – 0 – 60 KCl 46 % Cl
Nitrato de potasio 13 – 0 – 46 KNO3 13 % N
Sulfato de potasio 0 – 0 – 50 K2SO4 18 % S
Sulfato de potasio y magnesio (K-Mag)
0 – 0 - 22 K2SO4. MgSO4
22%S-11% Mg
Tiosulfato de potasio 0 – 0 – 25 K2S2O3 17 % S
Monofosfato de potasio 0 – 52 – 34 KH2PO4 52 % P2O5
Líquido
Dosis de aplicación
– Dosis predecibles en abundantes calibraciones de casi todos los cultivos y tipos de suelos (bajo efecto del tipo de extractante)
– Regulación en el suelo según contenido de arcilla y materia orgánica
– En general respuestas lineales, proporcionales a la extracción por los productos de cosecha
– No tiene impacto ambiental negativo sobre la calidad del agua potable natural ni hay evidencias de inducir eutrofización en ríos y lagos.
Efecto lineal en el rinde
Cultivo Kg producto/ kg K2O Referencia
Maíz 2.9 – 9.2 FAO - > 3000 ensayos
Caña de azúcar 100 - 120 (Caña) 5 - 6 (Azúcar)
Cooke & Getting, 1978
Arroz 4.1 - 10.5 FAO - > 5000 ensayos
Café 3.6 - 5.7 Uribe-Henao, 1976
Cítricos 110 – 130 Hiroce, 1984
Algodón 7.2 FAO - 71 ensayos
Banana 33 – 40 Rodriguez Gomez
Fertilización de Caña de Azúcar en
Tucumán
N 100 N 100 S 100 N 100 S 100 K 100
K en Caña de azúcar Los Cochamolles (Tucumán)
85
76.6
92 89.1
0
25
50
75
100
Caña planta Soca 4to año
Rin
de
cañ
a a
zuca
r (t
/ha)
N N N K N K
Dosis de Nutrientes 130 kg/ha N - 72 kg/ha K
Análisis de suelo MO 2.8% - pH 5.7 - Bray P 46 ppm - K 140 ppm
Pérez Zamora et al. - EEA Obispo Colombres - 2000
Potasio en Caña de azúcar
Media de dos experimentos 2002/03
0
20
40
60
80
Testigo K 60 K 80 K 100
65.3
73.6 79.2 82.5
Rin
de
Ca
ña
de
azú
ca
r (t
on
/ha
) Todos los tratamientos con 100 kg/ha N + 30 kg/ha S
F. Pérez Zamora et al. – EEA Obispo Colombres – Tucumán
El potasio promueve la traslocación de los asimilatos
Traslocación de fotosintatos marcados con 14C en caña de azúcar con alto y bajo suministro de K, 90 minutos después del tratamiento (en porcentaje de la absorción total).
Lamina foliar tratada Vaina de la hoja tratada Lígula de hoja tratada Tallo debajo de la lígula
•Mezclas Físicas
•Compuestos
•Complejos
Ventajas de los formulados con POTASIO
• Posibilidad de lograr las relaciones de nutrientes en el grado
que concuerden con las proporciones requeridas para el
cultivo
• Ahorro de costos al unificar aplicaciones
• Optimiza las fuentes disponibles en el mercado
• Balancea los nutrientes al agregar N, S o Mg junto con el K
• Aprovecha las interacciones N x K
Ventajas de los formulados con potasio
Fertilizante kg/ha Nutrientes kg/ha Costo aplicacion
Urea 100 46 N $ 7.0
ClK 25 15 K2O $ 7.0
Urea + ClK (80+20%) 125 46N+15K2O $ 8.0
Posibilidad de lograr las relaciones de nutrientes en el grado
que concuerden con las proporciones requeridas para el
cultivo
Ahorro de costos al unificar aplicaciones
BRASIL : Mezcla de “Urea Cloretada” en Maiz
Ventajas de los formulados con potasio
Posibilidad de lograr las relaciones de nutrientes en el grado
que concuerden con las proporciones requeridas para el
cultivo
Ahorro de costos al unificar aplicaciones
Optimiza las fuentes disponibles en el mercado
Balancea los nutrientes al agregar N, S, o Mg junto con el K
Aprovecha las interacciones N x K
Ventajas de los formulados con potasio
Fertilizante Grado Fórmula pH
(1 g/L a 20oC)
Otros
nutrientes
Cloruro de potasio 0 – 0 – 60 KCl 7.0 46 % Cl
Nitrato de potasio 13 – 0 – 46 KNO3 7.0 13 % N
Sulfato de potasio 0 – 0 – 50 K2SO4 3.7 18 % S
Tiosulfato de potasio 0 – 0 – 25 K2S2O3 17 % S
Monofosfato de potasio 0 – 52 – 34 KH2PO4 5.5 52 % P2O5
Ventajas de los formulados con potasio
Posibilidad de lograr las relaciones de nutrientes en el grado
que concuerden con las proporciones requeridas para el
cultivo
Ahorro de costos al unificar aplicaciones
Optimiza las fuentes disponibles en el mercado
Balancea los nutrientes al agregar N, S ó Mg junto con el K
Aprovecha las interacciones N x K
Ventajas de los formulados con potasio
Posibilidad de lograr las relaciones de nutrientes en el grado
que concuerden con las proporciones requeridas para el
cultivo
Ahorro de costos al unificar aplicaciones
Optimiza las fuentes disponibles en el mercado
Balancea los nutrientes al agregar N,S o Mg junto con el K
Aprovecha las interacciones N x K
El potasio mejora el efecto del N
Efecto de un mayor suministro de N a 3 niveles de K en el rinde de cebada
Interacción N x K Se maximiza la Eficiencia de Uso del Nitrógeno además del rendimiento
Se maximiza el rinde al eliminar el factor limitante
0
20
40
60
80
100
0 10 20 30 40
Re
nd
imie
nto
Re
lati
vo %
N aplicado
Con K
Sin K
0
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0 10 20 30 40
Re
nd
imie
nto
re
lati
vo %
N aplicado
Con K
Sin K
N para el maximo rinde
Interacción N x K en calidad % Azúcar en caña
K -0
K 100
K 200
K 300
K 400
11.0
13.0
15.0
17.0
19.0
N-0 N-100
N- 200 300
400
K a
plic
ado
kg/
ha
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acar
osa
en
can
a
N aplicado kg/ha
K -0 K 100 K 200 K 300 K 400
Du Toit, 1959
• No tiene impacto ambiental negativo sobre la calidad del agua potable natural ni hay evidencias de inducir eutrofización en ríos y lagos
• Es un producto natural, como el agua.
• Un hectárea de suelo agrícola tiene 6 t de K, que equivale a 7.2 t de cloruro de potasio. (Nota: 1 ha de suelo en Brasil tiene 0,7 t de K)
• Bajo practicas agrícolas comunes, pequeñas cantidades de iones potasio se desplazan hacia las capas profundas del suelo para alcanzar los acuíferos, lo que no presentan amenaza ecológica alguna.
Consumo de K por unidad de area (kg K2O ha-1)
0 to 5
5 to 10
10 to 20
20 to 30
30 to 50
50 to 80
>80
Que influye? Tipo de suelo; cultivos; manejo
Source: FAOSTAT and IFA
Extracción NPKS
0
300
600
900
1200
1500
1800
N P K S
miles t
on
GirasolSojaTrigoMaíz
En la campaña 2004/05 fueron aplicados 28%, 42%, 2% y 13% del N, P, K y S exportados, respectivamente, en maíz, trigo, soja y girasol
1836
391
902
240
Aplicación NPKS
3317
522
165
0
300
600
900
1200
1500
1800
N P K Sm
iles t
on
Extracción y Aplicación de Nutrientes en Trigo, Maíz, Soja y Girasol
Disminuyendo la brecha
Fosforo Exportado por las Cosechas
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
Trigo Maiz Soja Girasol
Nu
trie
nte
s ap
ort
ado
s/ex
po
rtad
os
Nitrogeno
Fosforo
43 % Prod. Nacional en 2010
-
200,000
400,000
600,000
800,000
1,000,000
1,200,000
1,400,000
1,600,000
Nitrogenados Fosfatados Potasicos
TON
S /
Añ
o 2
00
7-1
0
P.Nacional
Importacion
50%
1,3 Millones t/a%
82%
96%%
50 Mil t/a%
1,5 Millones t/a%
Huella de Carbono de la producción agrícola
Entradas y Salidas
N P K
Millones de t
Cultivos cosechados
50 10 20
Residuos 25 4 40
Fitomasa total
75 14 60
Fertilizantes (Inorgánicos)
80 14 19
Balance ~+5 ~ igual ~-40
Smil, V. 1999. Agriculture’s largest harvest. Bioscience, vol 49 (4) :299-308
• La agricultura representa el 15 % de la emisión de GEI de las actividades humanas (y la deforestación otro 11%).
• Las emisiones de N2O de suelos fertilizados con nitrógeno representa 2,128 millones de t de CO2 equivalente (~30 % del total).
• La producción de fertilizantes representa ~ 400 millones de t de CO2 equivalente.
Nutriente Cantidad usada 1
Costo 2
Prod. GEI
Costo Total GEI
Millones t Kg CO2-eq/kg nutriente
Millones t CO2-eq
N 97.9 3.14 307
P 38.9 0.70 27
K 27.1 0.75 20
Fuentes: Solutions for cultivated planet, Foley at al., 10/2011; Nature; 1: IFA, 2008; 2: Kongshaug, 1998
• El aumento del nivel de potasio en los cultivos a valores adecuados aumenta el secuestro del CO2 de dos maneras
– (i) Se estimula la actividad fotosintética de tal modo que aumenta la producción de materia seca (DM) de todos los órganos de la planta, incluyendo raíces;
– (ii) Aumento de la relación raíz: parte aérea como consecuencia del mejor transporte de fotosíntatos, y de C , a las raíces.
• El C se libera desde las raíces al suelo al descomponerse y transformarse en materia orgánica
Distribución relativa del total de carbo-hidratos entre raíces y parte aérea %
• El K en el agua potable y/o en los alimentos no presenta peligro alguno para la salud humana siempre que haya una función renal normal.
• Una dieta alta en K no tiene efectos dañinos y se la recomienda para personas que sufren hipertensión.
66 % de KCL – 33 % de NaCl
Potásicos. Demanda = Importación
2006 2007 2008 2009 2010
116,694
45,325
37,978
38,503
44,897
Nitrato 43%
Cloruro 36%
Sulfato 21%
Arroz; 12%
Otros granos; 25%
Tabaco; 16%
Citricos; 17%
Otros frutales; 11%
Hortalizas; 19%
Orígenes: Fuerte presencia de Chile. Además: Canadá, Rusia, Alemania e Israel
POTASICOS • Vale
– Potasio Rio Colorado (2014)
•1200 mil t de Cloruro de K
•US $ 4500 millones de
inversión
Conclusiones
• El K es el mas flexible de los 3 macronutrientes para lograr las 4 C
– Fuente: Distintas para cada necesidad
– Dosis: Fácilmente determinadas por las herramientas de diagnostico
– Momento: Aplicable durante todo el ciclo de la planta o de la rotación
– Colocación: Aplicable de diferentes formas en la fuente apropiada
Los 4 C
Potásicos en Argentina
• Argentina: Consumo muy escaso: Suelos muy ricos de K..en la región pampeana!
• Hoy importación plena, excepto algo de tiosulfato de K para intensivos (~ 3000 t)
• Mañana exportadores de escala mundial
Conclusiones
El potasio en la producción de cultivos
Promueve la fotosíntesis
Acelera el flujo de los fotosintatos
Intensifica el almacenamiento de asimilatos
Favorece la producción de proteínas
Mejora la eficiencia de la fertilización nitrogenada
Mejora la fijación del N simbiótico
Mejora la eficiencia del uso del agua
Conclusiones
• Rol clave en el aumento de productividad para la provisión de mas y mejores alimentos.
• Proveen un nutriente clave para sostener los cultivos en tolerar el estrés calórico, hídrico y de salinidad.
• Mejora significativa la eficiencia de uso del N, y por lo tanto reduce la emisión de GEI (de N).
• Mejora la calidad de los alimentos (vitaminas, duracion en góndola, reducción del Na)… la dieta de los antiguos pueblos tenia una ingesta mucho mas alta de K y mas bajas de Na, y ahora se ha invertido! El KCl se usa como sal en pacientes que sufren alta presión sanguínea.
Rol de los fertilizantes potásicos
Conclusiones
International Potash Institute
Muchas gracias por su atención
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