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NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5596 2008-03-26

CALIDAD DE SUELO. DETERMINACIÓN DE ELÉCTRICA

E:

SOIL QUALITY. CONDUCTIVITY

LA

CONDUCTIVIDAD

DETERMINATION

OF

ELECTRICAL

CORRESPONDENCIA:

DESCRIPTORES:

suelo; calidad de suelo; conductividad eléctrica.

I.C.S.: 13.080.10 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435

Prohibida su reproducción

Editada 2008-04-09

PRÓLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 5596 fue ratificada por el Consejo Directivo de 2008-03-26. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 13 Calidad de suelo. CENTRO DE INVESTIGACIÓN DE LA CAÑA DE AZÚCAR –CENICAÑA– CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN PALMA DE ACEITE –CENIPALMA– CENTRO INTERNACIONAL DE AGRICULTURA TROPICAL –CIAT– CORPORACIÓN COLOMBIANA DE INVESTIGACIÓN AGROPECUARIA –CORPOICA– DOCTOR CALDERÓN –ASISTENCIA TÉCNICA AGRÍCOLA LTDA.– EL PUNTO AGRÍCOLA ASOCIADOS

FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DE BOGOTÁ JORGE TADEO LOZANO GRUPO CHÍA S.A. INSTITUTO GEOGRAFICO AGUSTÍN CODAZZI MARTHA MORENO –PROFESIONAL INDEPENDIENTE– UNIVERSIDAD DE NARIÑO UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: AGRILAB LTDA. AGROSOIL LAB ANALIZAR LABORATORIO CLÍNICO AUTOMATIZADO LTDA. ANTEK S.A. ASINAL LTDA. ASOCIACIÓN DE USUARIOS DEL DISTRITO DE ADECUACIÓN DE TIERRAS DE LOS MUNICIPIOS ROLDANILLO –LA UNIÓN– CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONES DE CAFÉ

CORPORACIÓN DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PARA EL DESARROLLO DE LA INDUSTRIA NAVAL, MARÍTIMA Y FLUVIAL FLORES FUTURO FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA –LAQMA LTDA.– LABORATORIO QUÍMICO DE MONITOREO AMBIENTAL MERCK S.A. MICROFERTISA S.A. SOCIEDAD COLOMBIANA DE LA CIENCIA DEL SUELO

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA UNIVERSIDAD DEL TOLIMA UNIVERSIDAD DEL VALLE

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5596

CONTENIDO

Página

1.

OBJETO ......................................................................................................................1

2.

TÉRMINOS Y DEFINICIONES .....................................................................................1

3.

PRINCIPIO Y DESCRIPCIÓN DE LOS MÉTODOS POTENCIOMÉTRICOS ..............1

4.

DETERMINACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA .......................................2

4.1

MÉTODO A. MEDICIÓN EN EL EXTRACTO DE SATURACIÓN ...............................2

4.2.

MÉTODO B. MEDICIÓN EN SUSPENSIÓN SUELO/AGUA EN RELACIÓN 1:5 (PESO/VOLUMEN) .........................................................................4

5.

INFORME ....................................................................................................................5

ANEXOS ANEXO A (Informativo) FACTORES QUE AFECTAN LA MEDICIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA EN EL SUELO..........................................................................................................................6 ANEXO B (Normativo) DATOS DE REPETIBILIDAD DEL MÉTODO DE MEDICIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ELECTRICA EN UNA SUSPENSIÓN SUELO / AGUA EN RELACIÓN 1:5 (PESO / VOLUMEN) ......................................................................................7 ANEXO C (Informativo) RESULTADOS DE UN ESTUDIO INTERLABORATORIO EMPLEANDO EL MÉTODO DE MEDICIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ELECTRICA EN UNA SUSPENSIÓN SUELO / AGUA EN RELACIÓN 1:5 (PESO / VOLUMEN)................................8 ANEXO D (Informativo) BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................................9 Tabla 1. Métodos para determinación de la conductividad eléctrica....................................2

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NTC 5596

CALIDAD DE SUELO. DETERMINACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

1.

OBJETO

Esta norma describe la determinación de la conductividad eléctrica, en el laboratorio, a través de métodos conductimétricos. Las mediciones objeto de esta norma pueden ser empleadas en campos relacionados con agricultura, medio ambiente y recursos naturales. Esta norma especifica la medición de la conductividad eléctrica a través de distintos métodos; la selección de alguno de ellos dependerá principalmente del tipo de suelo y de las tablas de referencia disponibles para la interpretación posterior de los resultados. Además de los métodos presentados en esta norma existen otros que pueden emplearse previa validación de los mismos frente a los aquí descritos. La selección de los métodos de extracción que cubre esta norma se basa principalmente en su alto nivel de utilización en el ámbito nacional e internacional, no obstante la elección del método para la determinación de la conductividad eléctrica dependerá principalmente del tipo de suelo y de las tablas de referencia disponibles para la interpretación posterior de los resultados. La interpretación de los resultados obtenidos por la aplicación de esta norma debe ser realizada por personal idóneo.

2.

TÉRMINOS Y DEFINICIONES

Para efectos de esta norma se aplican la siguiente definición: 2.1 Conductividad eléctrica. Corresponde al contenido de electrolitos presentes en el suelo que son solubles en el agua. Es un indicador de la salinidad del suelo.

3.

PRINCIPIO Y DESCRIPCIÓN DE LOS MÉTODOS CONDUCTIVIMÉTRICOS

El agua es un conductor muy pobre de la electricidad, pero cuando tiene sales disueltas puede conducirla en proporción directa a la cantidad de sales presentes. Por esta razón la conductividad eléctrica del extracto de saturación es un indicador muy útil de la salinidad del suelo.

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La conductividad eléctrica de las soluciones acuosas salinas aumenta a medida que aumenta la temperatura (aproximadamente 2 % por cada grado Celsius); por lo cual es necesario hacer referencia a una temperatura patrón de 25 °C mediante factores de corrección. Sobre interferencias en la medición de la conductividad eléctrica, véase el Anexo A. Esta norma presenta dos métodos de ensayo equivalentes los cuales se resumen en la Tabla 1. Tabla 1. Métodos para determinación de la conductividad eléctrica Método

Característica

La conductividad eléctrica específica es medida Método A en un extracto obtenido por el filtrado de una pasta saturada de suelo y el resultado es corregido a una temperatura de 25 °C.

Recomendaciones para su uso

Procedimiento

Todo tipo de suelos

Numeral 4.1

Todo tipo de suelos. Medición en un filtrado de la suspensión suelo / Método B agua en relación 1:5 (peso/volumen). El resultado Sobre los valores de repetibilidad y reproducibilidad de éste método es corregido a una temperatura de 25 °C. véase los Anexos B y C.

4.

DETERMINACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

4.1

MÉTODO A. MEDICIÓN EN EL EXTRACTO DE SATURACIÓN

4.1.1

Reactivos

Numeral 4.2

Todos los reactivos empleados deben ser grado reactivo analítico y el agua debe ser desionizada o destilada con un pH mayor a 5,6 y una conductividad eléctrica menor a 0,2 mS/m (2 μS/cm) a 25°C. (Esta agua corresponde a Clase II de acuerdo con la NTC 5395). Como soluciones de referencia para la calibración del medidor de conductividad se emplean las siguientes: -

Solución de cloruro de potasio KCl de 0,1 mol/L: Se disuelven 7,456 g de cloruro de potasio en agua y se completa el volumen hasta 1 L. La conductividad eléctrica especifica de esta solución a 25 °C es 129 dS/m.

-

Solución de cloruro de potasio KCl de 0,020 mol/L: Se toman 200 mL de la solución de cloruro de potasio KCl 0,1 mol/L en un recipiente y se completa el volumen hasta 1 L. La conductividad eléctrica especifica de esta solución a 25 °C es 27,7 dS/m.

-

Solución de cloruro de potasio KCl de 0,01 mol/L: Se toman 100 mL de la solución de cloruro de potasio KCl 0,1 mol/L en un recipiente y se completa el volumen hasta 1 L. La conductividad eléctrica especifica de esta solución a 25 °C es 14,1 dS/m.

Todas las soluciones de cloruro de potasio empleadas para calibración deben ser almacenadas en botellas cerradas herméticamente las cuales no liberen cationes alcalinos o alcalino térreos que puedan afectar la conductividad eléctrica de las soluciones. NOTA 1

Las botella plásticas son las más adecuadas.

NOTA 2 Para botellas que contienen soluciones de cloruro de potasio, se recomiendan emplear sellos de plástico ya que el vidrio se suelda a la botella. NOTA 3

Se permite el uso de soluciones de referencia comercialmente disponibles.

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4.1.2

Equipos y materiales

-

Medidor de conductividad, con control de temperatura.

-

Celda de conductividad de 1,5 mL a 2,0 mL

-

Balanza analítica

-

Equipo de agitación o varilla de vidrio.

-

Papel filtro

-

Recipiente para muestra, elaborado en vidrio de borosilicato o polietileno.

-

Embudos buchner

4.1.3

Preparación y preservación de muestras

Se colocan aproximadamente 100 g de suelo, el cual no es necesario secar ni tamizar previamente, en un cono de saturación o recipiente. Se adiciona poco a poco agua mezclando hasta lograr una pasta saturada lo más homogénea posible. Durante el proceso de mezclado y saturación se debe eliminar el aire de los poros destruyéndolos. Si la pasta está demasiado húmeda se agrega suelo seco y en caso contrario se adiciona agua. No debe haber exceso de agua en la superficie de la mezcla, ni estar demasiado seca como para perder el brillo superficial y la fluidez. La obtención de la pasta saturada se logra cuando se tiene un material saturado de agua con un brillo metálico superficial. Después de mezclar debe permitirse el reposo de la muestra por un mínimo de 12 h. 4.1.4

Procedimiento

4.1.4.1 Obtención del extracto de saturación Después de dejar reposar la pasta de saturación por 12 h o más se transfiere a un embudo Buchner provisto de papel filtro, se aplica vacío y se recoge el filtrado en frascos o tubos de ensayo. 4.1.4.2 Calibración del medidor de conductividad a)

Mida la conductividad de las soluciones de referencia de cloruro de potasio descritas en el numeral 4.1.1, de acuerdo con lo establecido en el manual del equipo.

b)

Calcule, para cada solución un valor constante de celda empleando la siguiente formula: K=

ks G

en donde K

es el valor constante de celda, en metros-1

ks

es la conductividad eléctrica especifica de una de las soluciones de cloruro de potasio, en dS/m

G

es la conductividad eléctrica medida de la misma solución de cloruro de potasio, en dS/m

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Use el promedio de los valores calculados como el valor constante de celda del instrumento. El cálculo del valor constante de celda no debe diferir en más del 5 % del valor dado por el fabricante. Finalmente, ajuste el valor constante de la celda en el equipo. 4.1.4.3 Medición de la conductividad eléctrica Se mide la conductividad eléctrica de acuerdo con lo establecido en el manual del equipo. Realice las mediciones con la temperatura corregida a 25 °C. 4.1.4.4 Expresión de los resultados La conductividad eléctrica debe reportarse con una cifra decimal, expresada en dS/m. 4.2

MÉTODO B. MEDICIÓN EN SUSPENSIÓN SUELO/AGUA EN RELACIÓN 1:5 (PESO/VOLUMEN)

4.2.1

Reactivos

Se emplean los mismos especificados en el numeral 4.1.1 4.2.2

Equipos y materiales

-

Medidor de conductividad, con control de temperatura.

-

Celda de conductividad de 1,5 mL a 2,0 mL

-

Balanza analítica

-

Termómetro, que permita medir con una aproximación a 1 °C.

-

Equipo de agitación.

-

Papel filtro

-

Recipiente para muestra, elaborado en vidrio de borosilicato o polietileno.

-

Embudo

4.2.3

Preparación y preservación de muestras

Emplear muestras de suelo secadas a una temperatura no mayor de 40 °C que pasen a través de un tamiz de 2 mm de abertura. Puede emplearse muestras tratadas de acuerdo con lo establecido en la norma NTC-ISO 11464. 4.2.4

Procedimiento

4.2.4.1 Extracción Se pesan 20 g de una muestra de suelo y se transfieren a un recipiente. Se adicionan 100 mL de agua a una temperatura de 20 °C ± 1 °C. Se cierra el recipiente y se coloca en posición 4

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horizontal en el equipo de agitación. Agite por 30 min. Luego se filtra directamente empleando papel de filtro. Simultáneamente, debe correrse un blanco de proceso. El valor del blanco no debe exceder 0,1 dS/m. Si el blanco excede este valor debe repetirse la extracción. La relación de extracción de 1:5 (masa/volumen) se escoge para asegurar que es posible obtener un extracto a partir de todos los tipos de suelos, inclusive de aquellos con altos contenidos de materia orgánica. Si se emplea una proporción menor es poco probable que se pueda obtener un extracto para algunos tipos de suelos. No obstante es posible emplear una relación diferente, para lo cual se deben emplear los factores descritos en el Anexo D. NOTA 4

El volumen de filtrado debe ser suficiente para permitir la medición.

NOTA 5 La extracción debe ser realizada a la temperatura de 20 °C ± 1 °C, debido a que la solubilidad de las sales presentes depende de la temperatura. Luego de la filtración, la temperatura del extracto puede cambiar. La medición debe realizarse con la temperatura ajustada a 25 °C. La medición del blanco de ensayo se lleva a cabo para determinar cuanto contribuye el agua, el material de vidrio y el papel de filtro a la conductividad eléctrica del extracto. NOTA 6 La agitación debe ser suficiente para producir y mantener una suspensión. Una agitación vigorosa puede generar una dispersión excesiva de las arcillas, dificultando la filtración y generando efectos adversos sobre la conductividad.

4.2.4.2 Calibración del medidor de conductividad Se realiza de acuerdo con lo especificado en el numeral 4.1.4.2 4.2.4.3 Medición de la conductividad eléctrica Se mide la conductividad eléctrica de acuerdo con lo establecido en el manual del equipo. Realice las mediciones con la temperatura corregida a 25 °C. 4.2.4.4 Expresión de los resultados La conductividad eléctrica debe reportarse con una cifra decimal, expresada en dS/m.

5.

INFORME

El informe del ensayo debe incluir al menos la siguiente información: -

Método empleado (es decir el Método A o el Método B).

-

Identificación y características particulares de la muestra.

-

La conductividad leída, se reporta en dS/m

-

Cualquier desviación del método de ensayo descrito en esta norma, incluidas las variaciones en las proporciones de dilución (medio acuoso : suelo), si se presentan. (véase el Anexo D)

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NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5596 ANEXO A (Informativo)

FACTORES QUE AFECTAN LA MEDICIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA EN EL SUELO

Los valores medidos de la conductividad eléctrica pueden ser influenciados por la contaminación de los electrodos. Este tipo de interferencia es muy difícil de reconocer. La contaminación de los electrodos puede cambiar el valor constante de la celda lo cual puede ser percibido mediante la medición de la conductividad de las soluciones de cloruro de potasio. Las burbujas de aire formadas sobre los electrodos, por ejemplo, durante el calentamiento de los extractos, perturba la medición. Las mediciones de conductividades eléctricas menores a 0,1 dS/m están influenciadas por el dióxido de carbono y el amoniaco de la atmósfera. En estos casos, las mediciones deben ser llevadas a cabo en una celda de medición adaptada. Estas mediciones están fuera del alcance de esta norma.

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NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5596 ANEXO B (Normativo)

DATOS DE REPETIBILIDAD DEL MÉTODO DE MEDICIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ELECTRICA EN UNA SUSPENSIÓN SUELO / AGUA EN RELACIÓN 1:5 (PESO / VOLUMEN) La siguiente información es tomada de la norma ISO 11265:1994 Soil Quality. Determination of the Electrical Conductivity. La repetibilidad de la conductividad eléctrica medida en dos filtrados separados debe satisfacer los requisitos de la Tabla 3: Tabla 3. Repetibilidad Conductividad eléctrica dS/m a 25 °C 0a5 > 5 hasta 20 > 20

Variación aceptada 0,5 mS/m 2 mS/m 10 %

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NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5596 ANEXO C (Informativo)

RESULTADOS DE UN ESTUDIO INTERLABORATORIO EMPLEANDO EL MÉTODO DE MEDICIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ELECTRICA EN UNA SUSPENSIÓN SUELO / AGUA EN RELACIÓN 1:5 (PESO / VOLUMEN).

La siguiente información es tomada de la norma ISO 11265:1994 Soil Quality. Determination of the Electrical Conductivity. En 1991, un estudio interlaboratorios fue organizado por la Universidad de Agricultura del Wageningen para ensayar el método descrito en el numeral 5.2 de esta norma. Para este estudio interlaboratorio, se realizó la determinación de la conductividad eléctrica sobre 5 muestras de suelo en 26 laboratorios. El resumen de los resultados del estudio interlaboratorio de presenta en la Tabla 4. Tabla 4. Resultado del estudio interlaboratorio para determinación de la conductividad eléctrica empleando una suspensión suelo / agua en relación 1:5 (peso/volumen) Numero de la muestra 1 2 3 4 5 Número de laboratorios que se mantienen luego de eliminar los valores 26 26 26 25 26 alejados Numero de valores alejados 1 Numero de resultados aceptados 52 52 52 50 52 Valor promedio (mS/m) 34,931 117,075 142,673 655,506 31,077 Desviación estándar de la repetibilidad (Sr) 0,874 3,012 1,717 11,153 1,063 Desviación estándar relativa de la repetibilidad (%) 2,501 2,573 1,203 1,701 3,420 Límite de la repetibilidad (r=2,8 x Sr) 2,446 8,434 4,806 31,229 2,976 Desviación estándar de la reproducibilidad (SR) 7,889 9,021 13,340 62,439 4,116 Desviación estándar relativa de la reproducibilidad (%) 22,583 7,705 9,350 9,525 13,244 Límite de la repetibilidad (R=2,8 x SR) 22,088 25,259 37,352 174,828 11,524

Las muestras 1 y 4 que se presentan en la Tabla 4 fueron recolectadas en áreas afectadas con sales en Hungría. La muestra 5 es originaria de Holanda. La repetibilidad, r, y la reproducibilidad, R, dadas en la tabla fueron calculadas empleando la norma ISO 5725:1986 Precision of Test Methods. Determination of Repeatability and Reproducibility for Standard Test Method by Inter.-laboratory Test.

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NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5596 ANEXO D (Normativo)

FACTORES DE CONVERSIÓN PARA DIFERENTES RELACIONES SUELO-AGUA.

Las cantidades absolutas y relativas de los diferentes solutos en un extracto están influenciadas por la relación suelo:agua a la que se obtiene el extracto de saturación, por lo anterior se ha hecho necesario estandarizar esta relación con el objeto de encontrar resultados comparables y poder avaluar criterios de evaluación uniformes así como extrapolar los resultados obtenidos de un área a otra. Mediante estudios adelantados por investigadores del ICA (Rojas et a:l, 1982) se ha encontrado una correlación altamente significativa entre resultados obtenidos en los extractos de saturación y en los de relación suelo:agua, 1:1, 1:2, 1:4 y 1:5 siendo1:1 y 1:2 las relaciones más apropiadas. En la siguiente tabla se presentan los factores de conversión para expresar los resultados en el extracto de saturación cuando los análisis se efectúan en el extractos de diferentes relaciones suelo:agua. Tabla D.1 Factores de conversión para expresar los resultados en el extracto de saturación cuando los análisis se efectúan en extractos de saturación de diferentes relaciones suelo:agua (Rojas et a.l, 1982) Extracto de saturación Ca2+ * Mg2+ Na+ K+ ClHCO3SO4= CE NOTAS: * **

1:1 Ca1**

1,012 1,976 Mg1 1,668 Na1 1,578 K1 2,074 Cl1 1,798 HCO3 1 1,541 SO4 1 1,578 CE1

1:2

1:4

1:5

1,3219 Ca2 3,763 Mg2 2,537 Na2 3,422 K2 3,800 Cl2 2,927 HCO3 2 2,423 SO4 2 2,525 CE2

1,834 Ca4 7,622 Mg4 4,519 Na4 5,727 K4 7,627 Cl4 5,238 HCO3 4 4,696 SO4 4 4,661 CE4

1,912 Ca5 8,591 Mg5 5,247 Na5 6,250 K5 9,699 Cl5 5,905 HCO3 5 4,283 SO4 5 5,284 CE5

Iónes expresados en meq/L de extracto Los subíndices 1, 2, 4 y 5 indican la relación de volumen de agua (en mL) cuando el peso del suelo es 1 (en gramos)

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NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5596 ANEXO E (Informativo)

BIBLIOGRAFÍA

AMERICA SOCIETY OF AGRONOMY INC. AND SOIL SCIENCE SOCIETY OF AMERICA. Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. Madison, Wisconsin USA, 1983. IAG versión mas reciente HOUBA, V.J.G; VEN DER LEE J. J. y otros. Soil Analysis Procedures. Other Procedures. Department of Soil Science and Plant Nutrition. Wageningen Agricultural University. INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI. Métodos analíticos del laboratorio de suelos. IGAC, 6a edición, 2006. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. Soil Quality. Determination of the Specific Electrical Conductivity. Geneva. 1994, 4 p. il (ISO 10390:2002). Incluye la Technical Corrigendum 1. Publicada en 1994. MINISTERIO DE AGRICULTURA HOLANDÉS. Bases para las recomendaciones de fertilización en cultivos intensivos. 1999. MALAGÓN, Dimas; PULIDO, Carlos; y otros. Suelos de Colombia. Origen, evolución y clasificación. Instituto Geográfico Agustín Codazzi. Bogotá, 1995. ROJAS, Leyla; GONZÁLEZ Gloria; y otros. El análisis de suelos, plantas y aguas para Riego. ICA. Bogotá, Octubre de 1989.

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