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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LIMA SUR FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL PRACTICA DE INVESTIGACIÓN Nº 8

TEMA

:

pH DEL SUELO

CURSO

:

Edafología

DOCENTE :

Ing. Edgar Avelino Marcelino Tarmeño

CICLO

V

:

Alumno

Código

Asistencia

Melgar Serrano, Nayarith B

2017110280

✓

Saldaña Hinostroza,Marisol

2016200208

✓

Palomino Arroyo, Jean P

2016200161

✓

Yrupailla Huaman, Joel

2016200247

✓

Vallejos Huaroc, Luis M

2016200234

✓

Fecha de realización de práctica: 10 de Abril Fecha de entrega de práctica: 17 de Abril

LIMA-PERÚ

2019 I.

INTRODUCCIÓN El pH es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución, indicando la concentración de iones 𝐻+ presentes en determinadas soluciones. Es decir, es una medida de la concentración de hidrogeno expresado en términos logarítmicos, los valores de este se reducen a medida que la concentración de iones hidrogeno incrementa, variando entre un rango de 0 a 14. Los valores por debajo de 7,0 son ácidos, valores superiores a 7,0 son alcalinos o básicos, mientras que en un valor de 7,0 es neutro, por cada unidad de cambio de pH hay un cambio de 10 veces en magnitud en la acidez o alcalinidad. El suelo es la capa superficial de la corteza terrestre en la que viven numerosos organismos y crece la vegetación, este es una estructura de vital importancia para el desarrollo de la vida, este tiende a formarse por la descomposición de rocas por cambios bruscos de temperatura y la acción de humedad, aire y seres vivos. En el caso de los suelos el pH es usado como un indicador de la acidez o alcalinidad de éstos. Este es una de las propiedades más importantes del suelo ya que afectan la disponibilidad de los nutrimentos, controlando también muchas de las actividades químicas y biológicas que ocurren en el suelo y tienen una influencia indirecta en el desarrollo de las plantas. Las plantas cultivadas y las asociaciones vegetales tienen un óptimo de crecimiento entre límites de pH bastantes estrechos, siendo uno de los objetivos más importantes del técnico agrícola corregir los valores del pH del suelo para adaptarlo a las plantas que se cultivan, ya que esta propiedad influye notoriamente en la disponibilidad de nutrientes para las planta, en el crecimiento de raíces, la descomposición de materia orgánica, y otras propiedades químicas, así como es reflejo de los procesos de formación que ocurren en el suelo (Tarmeño, 2014). El pH de un suelo mide la actividad de los 𝐻 + libres en la solución del suelo (acidez actual) y de los 𝐻+ fijados sobre el complejo de cambio (acidez potencial). La acidez total del suelo es la suma de estos, porque cuando se produce la neutralización de los iones hidrogeno libres que se van liberando de los 𝐻+ retenidos, que van pasando a la solución del suelo, pero en el caso de la siembra este influye debido a que las plantas y los vegetales, crecen entre

límites de pH bien establecidos, por lo cual es necesario conocer la medición de este es las muestras de suelo, ya que puede estar afectando la vegetación de este. El pH del suelo es considerado como una variable principal en los suelos, ya que controla muchos procesos químicos que tienen lugar, este afecta específicamente la disponibilidad de nutrientes de plantas mediante el control de las formas químicas de los nutrientes. El intervalo de pH óptimo para la mayoría de las plantas es entre 5,5 y 7,0, sin embargo, muchas plantas se han adaptado para crecer a valores de pH fuera de este rango (Encarnación, 2014). El pH del suelo es generalmente considerado adecuado en agricultura si se encuentra entre los valores de 6 y 7, en algunos suelos con un pH neutral de 8, pueden obtenerse buenos rendimientos agropecuarios, sin embargo a partil de tal umbral las producciones de los cultivos pueden mermarse ostensiblemente, en la mayoría de los casos los pH altos son indicadores de la presencia de sales solubles, del mismo modo un pH muy ácido, resulta ser otro factor limitante, para el desarrollo de los cultivares. La presente investigación se realizó con el propósito de determinar el pH de unas muestras de suelos de Managua utilizando un método potenciométrico, además de mejorar las habilidades y destrezas en el uso de equipos para determinar esta propiedad en las muestras de suelo brindadas por los estudiantes. Para ello se tomaron la muestra de suelo, las cuales primeramente fueron disuelta una en una solución con agua y la otra con una solución de KCl, después fueron agitadas por dos minutos en un intervalo de 10 minutos durante una hora, y luego se les hizo la medición del pH a cada uno de los suelos y fueron clasificados de acuerdo al resultado obtenido. II.

OBJETIVOS ➢ Aplicar los métodos más usados para la determinación del pH en laboratorio y campo. ➢ Realizar la determinación del pH en una muestra de suelo. ➢ Comparar el efecto de diferentes solventes y diluciones en la medición del pH. ➢ Evaluar el efecto en el pH del suelo de las diferentes fuentes encalantes.

III.

MARCO TEÓRICO En este capítulo se presentan los conceptos teóricos necesarios para sustentar los resultados que se obtengan durante la práctica de laboratorio. Se presenta el concepto

de pH y como es el pH en suelos, además de las clasificaciones que se les da al suelo de acuerdo a su potencial de hidrogeno y los efectos de este sobre el medio edáfico. A. pH Chang (2013) puesto que las concentraciones de los iones 𝐻+ y 𝑂𝐻 − en disoluciones acuosas con frecuencia son números muy pequeños y, por lo tanto, es difícil trabajar con ellos, Soren Sorensen propuso, en 1909, una medida más practica denominada pH. El pH de una disolución se define como el logaritmo negativo de la concentración del ion hidrogeno en mol/L. 𝑝𝐻 = − log[𝐻 + ]

(1)

La ecuación anterior permite calcular el pH de una disolución neutra a 25°C donde 𝑝𝐻 = − log[1.0 𝑥 10−7 ] = 7.0 . El pH de una disolución neutra es de 7.00 a 25°C. Una disolución acida es aquella en la que [𝑂𝐻] > 1.0 𝑥 10−7𝑀. Debido al signo negativo de la ecuación el pH disminuye conforme al aumento de 𝐻 +. B. pH en Suelos El pH del suelo es una de las propiedades químicas más relevantes ya que controla la movilidad de iones, precipitación y disolución de minerales, las reacciones redox, el intercambio iónico, la actividad microbiana y la disponibilidad de nutrientes. La remoción de bases (calcio, magnesio, potasio) sin reposición de las mismas, conlleva una disminución en la saturación del complejo de intercambio y acidificación de suelos (Vázquez, 2005). En un suelo natural, el pH normalmente se encuentra delimitado entre los valores de cinco y 8,5. En estos pH intermedios, el valor concreto de pH que se alcance viene determinado por la composición de la disolución del suelo. Los componentes disueltos más abundantes en la solución del suelo son los cationes intercambiables y, a su vez, su concentración viene determinada por los procesos de intercambio catiónico. Así, a pH intermedios, el valor que alcance este parámetro será el resultado del balance que exista en la disolución del suelo entre

cationes

básicos

(𝐶𝑎+2, 𝑀𝑔+2 , 𝐾 + , 𝑁𝑎+ )

y

ácidos

(𝐻+ , 𝐴𝑙 3+ , 𝐹𝑒 3+ , 𝑁𝐻4+ ). Como los cationes intercambiables más abundantes en la disolución del suelo son los básicos, el podrá venir pH correlacionado, en una

primera aproximación, con el exceso o el efecto de dichos cationes. Los suelos con elevada concentración de dichos cationes (Doménech & Peral, 2012). C. Factores que afectan el pH del suelo Doménech & Peral (2012) algunos factores climáticos, como una gran pluviosidad, disminuyen la concentración de los cationes en disolución del suelo y favorecen la percolación hacia el acuífero subterráneo, lo que origina la acidificación. Por el contrario, los climas áridos favorecen la evaporación e incrementan la concentración de los cationes intercambiables y el pH del suelo aumenta. Además, en suelos porosos la evaporación promueve la ascensión capilar de agua subterránea de mayor concentración salina. También se producen variaciones de pH del suelo. A largo plazo, estos cambios ocurren a causa de los procesos de meteorización, gracias a los cuales liberan cationes alcalinos y alcalinotérreos de las rocas hacia la disolución del suelo, por medio de procesos de disolución. A corto plazo, se producen variaciones temporales de pH del suelo. Estos cambios están asociados al crecimiento de la biomasa en primavera-verano, que refiere de la fijación de cationes esenciales, dando lugar a una tendencia de acidificación del suelo; mientras que, en otoño-invierno, los residuos de las plantas incorporan los cationes al suelo y lo alcalinizan. La presencia de materia húmica y la fracción arcillosa del suelo también juegan un papel importante en el mantenimiento del pH. Estos materiales, gracias a su elevada capacidad de intercambio catiónico, actúan de reserva de cationes intercambiables, suministrando estas especies a la disolución del suelo a medida que se van consumiendo o eliminando a causa de los distintos fenómenos naturales descritos. D. Reacciones del suelo Flores (2016) los factores que hacen que el suelo tenga un determinado valor de pH son: -

Naturaleza del material original: roca ácida o básica.

-

Factor biótico: los residuos de la actividad orgánica son de naturaleza ácida.

-

Complejo adsorbente: depende de que se encuentre saturado con cationes de reacción básica (𝐶𝑎+2 , 𝑀𝑔 +2 … ) o reacción ácida (𝐻 + 𝑜 𝐴𝑙 3+ ). Bajo

condiciones ácidas se encuentra soluble y en equilibrio con la solución del suelo como 𝐴𝑙 3+ contribuyendo a la acidez del suelo por hidrolisis. 𝐴𝑙 3+ + 3𝐻2 𝑂 → 𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 + 3𝐻+ E. Métodos de medición García (2013) la reacción del suelo o acidez activa se mide por métodos colorimétricos y potenciométricos. Los métodos colorimétricos se usan en el campo y no son muy exactos. Cuando no se dispone de un potenciómetro estos métodos permiten una información aproximada sobre el pH de los suelo; ello se logra comparando los colores que se desarrolla con indicadores adecuados, agregados a los suelos. Los métodos potenciométricos se basan en la comparación del potencial eléctrico producido por los iones 𝐻+ en la solución, los que son detectados por un electrodo de hidrógeno con el potencial constante que produce un electrodo patrón, en general un electrodo de calomelanos. Algunos aparatos combinan los dos electrodos en un electrodo doble que reúne en su construcción las dos funciones: Detectar y comparar F. Clasificación de los suelos La escala de pH va de 1 a 14, siendo el pH 7 la disolución neutra. Si el pH es inferior a 7 la disolución es en su conjunto ácida, tanto más ácida cuanto menor sea el valor del pH. En cambio, si el pH es superior a 7, la disolución entra a denominarse básica, y será tanto más básica cuanto mayor sea su pH, hasta llegar al límite de 14 (AEFA, 2014). AEFA (2014) según la escala de pH en la que se encuentre el suelo, los elementos nutritivos pueden estar o no en condiciones de disponibilidad. Para exponer de forma sencilla la incidencia del pH en la definición del suelo y su incidencia en los nutrientes, realizamos la siguiente clasificación: •

Cuando el pH es inferior a 4,5, decimos que es extremadamente ácido y las condiciones del suelo son muy desfavorables.

•

De 4,5 a 5 es muy fuertemente ácido y existe una posible toxicidad por efecto del aluminio.

•

De 5,1 a 5,5 es fuertemente ácido y suele ir acompañado de deficiencia de Ca, K, Mg, N, P, S, Mo… exceso de Cu, Fe, Mn, Zn, Co y la actividad bacteriana en el suelo es escasa.

•

De 5,6 a 6 es medianamente ácido y es un suelo adecuado para la mayoría de los cultivos.

•

De 6,1 a 6,6 es ligeramente ácido y es donde se encuentra la disponibilidad máxima de nutrientes.

•

De 6,6 a 7,3 es neutro y los efectos tóxicos de los elementos son mínimos.

•

De 7,4 a 7,8 se denomina medianamente básico y por lo general hay carbonato cálcico en el suelo.

•

De 7,9 a 8,4 es básico y disminuye la disponibilidad de P y Bo, además de una deficiencia creciente de Cu, Fe, Mn, Zn. Co. Aparece la clorosis férrica.

•

De 8,5 a 9 es ligeramente alcalino y aparecen los problemas mayores de clorosis férrica.

•

De 9,1 a 10 es alcalino y existe la presencia de carbonato sódico en grandes cantidades. •

Por encima 10 es fuertemente

alcalino y conlleva un elevado porcentaje de Na intercambiable. La actividad microbiana escasa y hay poca

disponibilidad

micronutrientes, excepto del Mo. IV.

MATERIALES ▪

Muestra de suelo (TFSA).

de

▪

Vasos

▪

Baguetes de vidrio.

▪

Pizeta con agua destilada.

plásticos de 100 ml

▪

Embudo

▪

Papel

filtro

▪

Matraz

Erlenmeyer

V. PROCEDIMIENTO ▪

Pesar 20g

▪

Agregar 50ml

de suelo seco a estufa en un beaker

de agua destilada

▪

▪

▪

Agitar

durante tres minutos y descansar 2

minutos

luego repetir tres veces.

Filtrar

en un matraz con embudo y

papel

filtro.

Medir el PH

en la solución filtrada.

▪

Si el PH no

es 7 si fuese inferior es decir

acido se debe

agregar base como carbonato

de calcio.

▪

Con ayuda de

una bagueta se procederá a

remover durante

tres minutos y descansar 2

minutos luego

repetir tres veces.

Posteriormente se procederá a medir el PH de la solución resultante, El cual después

VI.

RESULTADO Nuestras muestras de suelo fueron analizadas con el método de colorímetro con las tirillas indicadoras. Nuestra muestra fue del Distrito de Pachacamac. El resultado fue el siguiente: pachacamac: 6.5 pH

VII. •

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

El pH obtenido de la muestra es de 6.5 por ello podemos decir nuestro tipo de suelo es un suelo fértil y comparando con la capacidad de intercambio catiónico nos da como resultado 16.8meq/100g; comprobando así que el área de estudio es un terreno fértil

VIII. CONCLUSION •

El análisis o cálculo de esta propiedad es muy importante ya que tiene vital importancia porque influye en la disponibilidad de nutrientes para las plantas, en el crecimiento de las raíces, la descomposición de la materia orgánica, y otras propiedades.

•

La acidez del suelo analizado se encuentra 6.5 lo que quiere decir que este suelo es ligeramente ácido, para lo cual recomendamos hacer una neutralización ligera, ya que de esta manera se aprovecharía mejor los nutrientes de este suelo.

IX.

RECOMENDACIONES •

Se recomienda tener mucho cuidado al momento de usar los materiales para llevar a cabo la práctica.

•

Utilizar materiales los adecuados

para realizar la práctica como por ejemplo usar

agua destilada y no agua de caño ya que estamos hallando una propiedad química del suelo.

X.

BIBLIOGRAFIA •

FOTH, H.D. Fundamentals of soil Science. 1972.

•

Quiroga A, y D. Funaro. 2004. Materia orgánica. Factores que condicionan su utilización como indicador de calidad en Molisoles, de las Regiones Semiárida y Subhúmeda Pampeana. XIX Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo. Actas Pp: 476.

•

FLAIG, W. et al. Organic materials and soil productivity, Roma. FAO. Soils Bulletin Nº 35. 1977, 119p.

XI.

•

http://es.slideshare.net/itzira/practica-6-edafologia

•

http://www.madrimasd.org/blogs/universo/2007/04/02/62776

•

http://www.tecnicoagricola.es/ph-de-un-suelo

ANEXOS

CUESTIONARIO 1. ¿Por qué no existen suelos con pH = 0 y pH = 14? ¿Qué pHs extremos en la naturaleza y bajo qué condiciones se presentan? En estado natural no pueden existir pH=0 y con pH =14 a lo más pueden existir suelos con pH 2 pero estos son de origen antropogénico mediante los drenajes mineros ácidos de carbón en las cuales sus concentraciones se extienden a partir del 50 a 300 mg Fe/L, 20 a 30 mg Mn/L, 20 a 2000 mg SO4 2 -/L, y 2,0 a 3,5 unidades estándares del pH. Los pH extremos que se pueden encontrar en la naturaleza son los siguientes ejemplos: •

Los suelos fuertemente ácidos tienen valores de pH menores a 5.5 y presentan a su vez problemas de toxicidad por aluminio, hierro y manganeso, toxinas orgánicas y un escaso aprovechamiento de nitrógeno y boro por las plantas. Estos suelos abarcan el 5.5% del territorio mexicano y se localizan sobre todo en las zonas más lluviosas (con más de 1500 mm de precipitación total anual).Los valores más bajos de pH obtenidos por INEGI son de 3.5. encontrándose en Talea de Castro, en la sierra norte de Oaxaca y en Cacahoatán, en las faldas del Volcán Tacaná, al sureste de Chiapas (México).

•

En México los suelos fuertemente básicos son aquellos con pH mayor a 8.5 y presentan los mayores problemas de productividad debido al exceso de sodio y potasio. Ocupan el 4.1% del país, localizándose en las zonas más áridas (con menos de 300 mm de precipitación) o en litorales fuertemente salinos. Las regiones más importantes de suelos fuertemente básicos son los médanos del norte de Chihuahua, Laguna de Mayrán, desierto de San Sebastián Viscaíno y los Llanos de la Magdalena, en Baja California Sur.

2. Explique esquemáticamente por que el pH medido en agua es mayor que el pH medido en KCl 1N: El agua destilada tiene u pH de 7. El pH es la relación de los grupos OH- y el grupo H+, en el caso de agua pura, hay exactamente los mismos grupos de uno y de otro, es por eso que la medición en el potenciómetro del pH del suelo mezclado con el agua destilada no altera en lo absoluto el resultado de dicha medición. El cloruro de potasio de 1N, tiene efecto en el pH del suelo, ya que las sustancias no tienen un pH neutro, sino, un poco acido, lo que hace que el resultado de nuestra muestra se altere y se torne por unas unidades más acida. 3. ¿A qué se debe el poder tampón de los suelos? ¿Cómo funciona? ¿Qué factores lo afectan? ¿Cuál será su importancia técnica y económica? •

La capacidad tampón del suelo se debe a la presencia de compuestos que reaccionan tanto con los ácidos como las bases agregadas, manteniendo relativamente constante la concentración de iones H+. Así, se indica que el aluminio en su forma Al(OH)3 es un fuerte amortiguador del pH del suelo, pues tiene la capacidad tanto de ceder como de captar H+.

¿Cómo funciona? •

La capacidad tampón (CT) de pH del suelo es la cantidad de ácido o base necesaria para modificar una unidad de pH y se estima como el recíproco de la pendiente de la curva de titulación con ácido o base. Mientras mayor es la CT de un suelo mayor es la necesidad de base o ácido para variar el valor de pH. La CT no es igual entre los distintos tipos de suelos e incluso dentro del mismo tipo de suelo. Dentro de las razones que se han establecido para la variación de la CT están el material parental, el contenido y tipo de arcilla, el contenido de materia orgánica (MO) y la presencia de óxidos e

hidróxidos de Fe y Al. Esta variación depende de las relaciones entre las fracciones lábiles que mantienen constante la concentración de hidrógeno (H+) en la solución del suelo. La concentración de H+ en la solución es estimada a través de mediciones de la acidez activa o pH, las fracciones lábiles son estimadas a través de la medición de la acidez potencial del suelo, donde se incluyen la acidez intercambiable y la acidez residual. ¿Qué factores lo afectan? •

Los factores que hacen variar la CT del suelo están relacionados con la acidez intercambiable. De esta forma, se ha indicado que la CT se relaciona con la capacidad de intercambio catiónico (CIC) del suelo, que sería un parámetro integral entre su mineralogía, contenido de arcilla y cantidad de MO. Suelos arcillosos y ricos en MO, con una alta CIC, tienen mayor CT, necesitando gran cantidad de CaCO3 para neutralizar la acidez. En cambio, suelos arenosos que poseen una baja CIC, tienen baja CT, y cuando son ácidos requieren pequeñas adiciones de CaCO3 para neutralizar su acidez. A su vez, Fassbender (1987) señala que suelos con carga variable, cuya CIC se debe a las cargas generadas en la MO, poseen una alta CT. De esta forma, se ha observado que suelos con altos valores de MO, sesquióxidos y alofán tienen mayor poder tampón, el cual sería de acción rápida y reversible, y en suelos dominados por silicatos, óxidos e hidróxidos, la acción tampón es lenta y mayoritariamente irreversible.

¿Cuál será su importancia técnica y económica? •

La capacidad tampón (buffer) se refiere a la habilidad del agua para mantener estable el pH cuando se le añaden ácidos o bases. El pH y la capacidad tampón están entrelazados uno con el otro; aunque uno podría pensar que mezclando el mismo volumen de un ácido y el de un agua neutra se obtiene un pH a mitad camino entre los dos, esto pocas veces sucede en la práctica. Si el agua tiene suficiente capacidad tampón, ésta capacidad tampón puede absorber y neutralizar el ácido añadido sin apenas modificar el pH. El concepto es que el tampón actúa como una gran esponja. A medida que se añade ácido, la "esponja" absorbe el ácido sin cambiar mucho el pH. Sin

embargo, la capacidad de la "esponja" está limitada; una vez que la capacidad tampón se ha gastado, el pH cambia más deprisa a medida que se añaden ácidos. 4. La medición del pH de una muestra de suelo fue de 7.2, 7.2, 6.7 y 6.4; estos corresponderían a los siguientes casos: pH medido en agua destilada, dilución 1:1 (7.2) pH medido en agua destilada, dilución 1:2.5 (7.2) pH medido en KCl 1N, dilución 1:1 (6.4) pH medido en KCl 1N, dilución 1:2.5 (6.7)

5. Elabore una lista de cultivos más importantes con su rango óptimo de pH. Rango óptimo de 𝒑𝑯 planta

pH

planta

pH

Trigo

5.5-6.5

Zanahoria

5.5-7.0

Cebada

5.8-6.5

Coliflor

6.0-7.5

Raigrás

5.5-6.5

Lechuga

6.0-7.0

Avena

5.0-6.5

Papa

4.8-6.5

Trébol blanco

5.6-7.0

Tomate

5.5-7.5

Trébol rojo

6.0-7.5

Manzana

5.5-6.5

Alfalfa

6.0-7.8

Frutilla

5.0-6.5

Soja

5.0-6.5

Arándano

4.0-5.0

Maíz

5.5-6.5

6. Con sus conocimientos básicos de Edafología asigne un pH a los suelos de: •

Irrigación de Majes → 8

•

Valle de Urubamba → 6.5

•

Concepción (Jauja) → 4.8

•

La Molina→ 7

•

alto Laran (chincha)→8

•

Satipo→4.1

•

Chanchamayo→6.5

•

Puno→6