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PROPIEDADES QUIMICAS DEL SUELO

RHODES LEOPOLDO MEJIA VALVAS

El pH del suelo es una medida de la acidez o de la alcalinidad de la solución del suelo

Los suelos minerales ácidos con pH inferiores a 5.2 contienen a menudo cantidades apreciables de Al y de Mn en la solución del suelo, que son perjudiciales para el crecimiento vegetal

El paso de la disolución a través de un material pulverulento se perdía parte de la concentración de la disolución Estas reacciones se justifican por un intercambio de iones entre la solución y el material sólido. Por ejemplo era muy conocido el hecho de que los suelos pueden extraer sales y colorantes de una solución

Medida de la concentración y actividad de los iones H+ libres en la solución suelo

Reacción o pH del suelo

Es una variable fundamental Detecta los coloides inorgánicos no cristalinos

Origen de la acidez Alta Meteorización

Las precipitaciones tienden a acidificar al suelo y desaturarlo al intercambiar los H+ del agua de lluvia por los cationes básicos Ca2+, Mg2+, K+, Na+ del complejo arcillo-húmico, lavándolos. Además, el Al3+ de las láminas octaédricas se vuelve inestable y es adsorbido como Al3+ intercambiable

Al3+ + H2O ------ Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O ------ Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O ------ Al(OH)3 + H+

El pH del suelo actúa sobre

 La solubilización de los aluminosilicatos, solubilización de minerales que contienen Al, Mn, Fe, Mn, Zn, Cu, disponibilidad y adsorción de bases, % saturación de bases y % saturación de acidez, disponibilidad de micronutrientes (Fe, Mn, Zn, Cu), Al en solución

 La diversidad de los microorganismos en suelos y su actividad  Desarrollo vegetal de las planta por efectos directos de H+ (solamente a pH < 4.2)

Origen de la acidez Producción de CO2 por la actividad de los microorganismos del suelo y raíces de las plantas. CO2+ H2O ---- CO32-+ 2H+

Factor biótico

Producción de H+ por las raíces: intercambio posterior de H+ por bases del medio. Humificación de la materia orgánica: producción biológica de ácidos húmicos y ácidos fúlvicos Complejo rico en bases de cambio, hidrólisis de bases. Sales: CaCO3

• Naturaleza del material original. Según que la roca sea de reacción ácida o básica FeS2 ---- H2S -----H2SO4 Pirita mal drenaje O2 • Fertilizantes (Oxidacion el sulfato de amonio) (NH4)2SO4 + 4O2 2HNO3 + H2SO4 + 2H2O NH4+ + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O (oxidacion del amonio)

• Lluvias ácidas Deposición de ácidos nítrico (HNO3) y ácido sulfúrico (H2SO4 )  Hidrolisis de urea y eventual oxidación del amonio • CO(NH2)2 + 2H+ + H2O à 2NH4+ + CO2 + H2O

Material parental y mineralogía Material parental  Acidez de las rocas se expresa en términos del contenido de silice (SiO2); SiO2 > 65% (acidas), SiO2 5.5, se elimina el problema de toxicidad de Al porque Al se precipita como hidróxidos insolubles

Cambio iónico

Procesos reversibles por los cuales las partículas sólidas del suelo adsorben iones de la fase acuosa liberando al mismo tiempo otros iones en cantidades equivalentes, estableciéndose el equilibrio entre ambas fases.

Proceso dinámico que se desarrolla en la superficie de las partículas. Como los iones adsorbidos quedan en posición asimilable constituyen la reserva de nutrientes para las plantas. Las causas que originan el intercambio iónico son los desequilibrios eléctricos de las partículas del suelo. Para neutralizar las cargas se adsorben iones, que se pegan a la superficie de las partículas Quedan débilmente retenidos sobre las partículas del suelo y se pueden intercambiar con la solución del suelo.

REACCION DEL SUELO Acidez –Alcalinidad HCl + H 2O



H 3O + + Cl- Ácido

NH 3 + H 2O



NH 4+ + OH - Base

DETERMINACIÓN DEL

pH

Método potenciométr ico 1:1 • Calibrar el potenciómetro: soluciones buffer a pHs de 4 y de 7. • Se colocan 20 g de suelo seco al aire en un beaker y se les adicionan 20 g de agua destilada. Con r e lación volumétr ica tomar una muestra de suelo con una cuchara volumétr ica y, con la misma cuchara, tomar un volumen de agua destilada igual al volumen de la muestra de suelo. • Se deja la suspensión en r eposo 1/2 hor a, agitándola ocasionalmente. • Se introduce el electr odo de vidr io del potenciómetr o e n la suspensión, teniendo la precaución de que quede en contacto con el suelo y se hace la lectura cor r e s pondiente. • Chequear la calibración del potenciómetr o , cada cierto número de muestras (12 por ejemplo).

DETERMINACIÓN DEL pH

Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín

DETERMINACIÓN

DEL

pH

Métodos color imétricos: se utilizan en el campo y se basan en el principio de las sustancias indicador as. Método de Hellige-Tr uog: pH entre 4 y 8.5 • Se coloca una muestra de suelo en una de las copitas del sopor te

de • plástico. Se adicionan gotas del reactivo triple (líquido) de manera que pueda formarse una pasta saturada con el suelo. Se revuelve la mezcla 1 ó 2 minutos y al cabo de este tiempo se deja una • super ficie pulida en el suelo de la copa. Sobre la super ficie pulida se espolvorea el otro reactivo (polvo blanco) y se deja reaccionar 2 minutos; transcurrido este tiempo, se compara el color desarrollado con la tabla de color es que trae el equipo y se determina el pH que le corresponde a ese color

Importancia del pH • • • • • • • • •

Procesos de formación y desarrollo de suelos Dispersión – floculación Estructura Movilidad de elementos tóxicos Capacidad de intercambio aniónico (CIA) Actividad microbiana Descomposición de la MO Adaptación de especies vegetales Disponibilidad relativa de nutrientes

DETERMINACIÓN DEL pH

CALIFICACIÓN DEL pH DEL SUELO pH DETERMINADO EN AGUA 1:1 VALOR CALIFICACIÓN *

< 3.5

U ltra ácido

pH DETERMINADO EN KCl 1:1 VALOR CALIFICACIÓN ** Extr emadamente 9.0

* Según Soil Survey Division Sstaff (SSDS, 1993).

4.0 - 4.9 5.0 - 5.9 6.0 - 6.9 7.0 7.1 - 8.0

> 10.1

Fuertemente ácido Moder adamente ácido Ligeramente ácido Neutr o Ligeramente alcalino Moder adamente alcalino Fuertemente alcalino Extr emadamente alcalino

** Según Fassbender (1982).

IMPORTANCIA DEL pH EN EL SUELO • En la disponibilidad denutrientes • En la identificación del tipo de la carga coloides:

∆ pH  pH en KCl pH en agua • En taxonomía de suelos • Para detectar coloides inorgánicos no cr istalinos: pH en NaF 1:50 > 9.0

pH - NUTRICIÓN VEGETAL

Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín

SUELOS ÁCIDOS  Suelos que presentan valor es de pHmenores a 6.5  Más del 85 % del área del país está ocupada por suelos ácidos  Para su for mación se requieren fuentes de protones

FUENTESDE ACIDEZ SUELO

EN EL

• Grupos ácidos de los coloides inorgánicos del suelo [Al(OH 2)6]3+ + 3H 2O



[Al(OH)3(OH 2)3]0 + 3H 3O +

Depr otonación de grupos terminales FeOH, AlOH y SiOH H3O+ intercambiables de la super ficie de los coloides

• Grupos ácidos de la materia orgánica R  COOH + H 2O



R  COO- + H 3O +

• Ácidos solubles Fertilizantes amoniacales y úr ea Oxidación de pirita puede producir ácido sulfúr ico Miner alización de la materia orgánica

FORMACIÓN DE SUELOS ÁCIDOS • Clima húmedo: P>ETP  lixiviación de bases • Material parental con miner alogía pobr e en bases • Alto consumo de bases por la vegetación • Meteor ización intensa • Pedogénesis durante largo tiempo • Drenaje excesivo • Manejo intensivo en uso de fer tilizantes con efecto residual ácido

TIPOS DE ACIDEZ EN EL SUELO Acidez activa: iones H3O+ disociados en la solución del suelo. Acidez intercambiable: aluminio intercambiable que tiene el suelo. La más importante en suelos que tienen pH < 5.5 Acidez titulable o potencial: acidez dependiente del pH que se extrae con BaCl2- TEA a pH de 8.2 Acidez total: acidez intercambiable más la acidez titulable

GRUPOS Y PROPIEDADES SUELOS ÁCIDOS

DE

• Suelos miner ales con pH < 4.5: Toxicidad con Al3+, H3O+ y Mn2+; deficiencias de N, P, bases, Mo; buenas propiedades físicas

• Suelos miner ales con pH entre 4.5 y 5.5: Toxicidad con Al (OH)2 + y Al 3+; deficiencias de N, P, bases, Mo; buenas propiedades físicas

• Suelos miner ales con pH entre 5.5 y 6.5: No hay acidez intercambiable ni toxicidad con Al3+, H 3O + y Mn2+; mejora suministro de N, bases, P y Mo; buenas propiedades físicas

• Suelos orgánicos: Alta acidez por ácidos org ánicos; alta CIC y contenidos bajos a medios de bases y de P

INTERPRETACIÓNDE LA REACCIÓN EN SUELOS ÁCIDOS Y NEUTROS: el pH • La mayoría de elementos esenciales y de cultivos se comportan bien a pHs entre 5.5 y 6.7 y tienen su pH óptimo entre 6.2 y 6.5 • Plantas con rango entre 4.8 y 5.5: Piña, yuca, papa y pastos gordura, braquiaria y punter o. • Plantas con rango de pH entre 5.6 y 6.4: Arroz, maíz, tomate, tr igo, fr íjol. • Plantas con r ango de pH entr e 6.5 y 7.3: Alfalfa, trébol, algodón, coliflor, caña de azúcar.

INTERPRETACIÓN DE LA REACCIÓN EN SUELOS ÁCIDOS Y NEUTROS: la acidez inter cambiable Nivel de saturación con aluminio intercambiable BAJO MEDIO ALTO MUY ALTO

Valor de la saturación ( % ) < 40 40 - 60 60 - 80 > 80

• Plantas susceptibles (satur ación < 20 % ): Algodón, gir asol, fr íjol, soya • Plantas toler antes (Satur ación entre 40 y 60% ): Arroz, tabaco, tr igo, sorgo, papa, avena • Plantas muy toler antes (Satur ación > 60% ): Yuca, piña, café, pasto br aquiar ia

MANEJO DE LOS ÁCIDOS MINERALES

SUELOS

En todos los casos se r ecomienda usar plantas tolerantes al grado y tipo de acidez que tenga el suelo • Suelos con pH entre 5.5 y 6.5: Aplicar N, P, K, Ca, Mg, vía fer tilizantes y/o enmiendas

• Suelos con pH < 5.5 Neutralizar exceso de Al intercambiable con cales: por cada meq de Al3+ por 100 gr amos de suelo que haya que neutralizar, se deben aplicar 1.5 toneladas por hectárea de cal agr ícola con 80% de CaCO 3

Aplicar N, P, K, Ca, Mg, vía fer tilizantes y/o enmiendas

CLASIFICACIÓN TAXONÓMICA DE SUELOS ÁCIDOS • Oxisoles y Ultisoles (suelos tr o picales típicos) y Espodosoles agrupan sólo suelos ácidos • Andisoles: La mayoría de ellos en el país son ácidos • Grandes grupos Dystr, Hum, Kandi, Kanhapl, Sulf, Umbr: suelos ácidos • Subgrupos Alic, Andic, Aquandic, Cumulic, Dystr ic, Histic, Humaqueptic, Humic, Kandic, Oxic, Plinthic, Sulfic, Ultic, Umbric: suelos ácidos

SUELOS BÁSICOS

• Suelos que pr esentan valor es de pH > 7.3

• Fuentes de alcalinidad: los cationes Ca2+, Mg2+, K + y Na +

FORMACIÓN DE SUELOS BÁSICOS • Clima seco: no hay lavado de bases ni de sales • Sedimentos acumulados bajo aguas salinas Materiales • parentales con minerales r icos en bases • Zonas bajas con drenaje impedido: no hay lavado Zonas • con nivel freático alto • Mal manejo del suelo: mal diseño de r iego y/o drenaje, aguas de r iego contaminadas, uso de fer tilizantes de efecto residual básico

GRUPOS Y PROPIEDADES DE LOS SUELOS BÁSICOS • Suelos salinos: CE  4 dSm-1, PSI < 15% y generalmente pH < 8.5 • Suelos sódicos: PSI > 15%, CE < 4 dSm-1 y generalmente pH > 8.5 • Suelos salino – sódicos: CE  4 dSm-1, PSI > 15% generalmente pH < 8.5 • Suelos magnésicos: saturación con Mg intercambiable de la CIC 7.0  30% Suelos • calcár e o s: reaccionan con HCl y generalmente pH > 8.4

y

LIMITANTES DE USO DE LOS SUELOS BÁSICOS • Bajo contenido de MO • Déficit de agua para las plantas • Desbalances nutricionales, sobretodo en las bases • Deficiencias de N, P, S y elementos menor es • Malas propiedades físicas en algunos • Toxicidad con sales y/o Na+ en algunos

MANEJO DE LOS BÁSICOS

SUELOS

En todos los casos: • Adicionar materia orgánica • Fertilizar con elementos mayor es, secundar ios y menor es • Aplicar enmiendas • Aplicar r iego • Hacer dr enaje • Utilizar plantas toler antes a la situación particular de cada suelo

MANEJO DE LOS SUELOS BÁSICOS

TO L E R ANC I A A L A SAL INIDAD (d S m -1 ) ALTA (CE 18 - 10) M EDIA (CE 9 - 6) BAJA (CE 5 - 2) Palma datilera Tomate Pera Remolacha Repollo M anzana Espárrago Coliflor Naranja Cebada Lechuga Fresa Algodón Zanahoria Rábano Pasto Bermuda Cebolla Apio Trigo H abichuela Avena H abas Arroz Sorgo M aíz Girasol

MANEJO DE LOS SUELOS BÁSICOS

MUY ALTA PSI > 40 Tomate Tr igo Alfalfa Cebada Remolacha Algodón

TOLERANCIA AL PSI ( % ) ALTA MEDIA PSI 40 - 20 PSI 20 - 10 Zanahor ia Habichuela Tr ébol Maíz Lechuga Avena Cebolla Rábano Ar r oz Sorgo Espinaca

BAJ A PSI 10 – 2 Casi todos los fr utales y los cítr icos

CLASIFICACIÓN TAXONÓMICA DE LOS SUELOS BÁSICOS • No hay un orden específico para este tipo de suelos • Son más fr ecuentes en los órdenes Ver tisol, Ar idisol, Alfisol, Mollisol • Grandes Grupos: Eutro; Calci, Sal, Sali, Hal, Natr • Subgrupos: Eutric, Alfic, Mollic; Calcic, Salidic, Halic, Natric, Sodic, Petr o calcic

Encalado • Aplicación de una enmienda calcárea con el objetivo principal de elevar el pH del suelo • Principales enmiendas calcáreas: CaCO3: cal CaO: cal viva Ca(OH)2: cal apagada CaMg(CO3)2: dolomita

Objetivos del Encalado • Físicos - Mantener o mejorar la estructura - Mantener o mejorar la retención del agua y el movimiento de aire y agua

Objetivos del Encalado • Químicos - Elevar el pH - Disminuir el Al3+ y Mn2+ - Incrementar el PSB - Regular la disponibilidad de nutrientes - Mejorar las relaciones catiónicas

Objetivos del Encalado • Biológicos - Incrementar el espectro de cultivos que se adapten al medio - Mejorar las condiciones de desarrollo de los microorganismos

Cantidad de material encalante a aplicar • Depende de los siguientes factores: - El cambio de pH requerido - La capacidad buffer del suelo - Su composición química - La finura de este material

Enmiendas calcáreas utilizadas • • • •

Cal agrícola: CaCO3 Dolomita: CaCO3 y MgCO3 Cal apagada: Ca(OH)2 Cal viva: CaO

Sobreencalado • Consecuencias: - Oxidación violenta de la MO - Destrucción de la estructura granular - Alteración de las relaciones catiónicas - Reducción de la disponibilidad de algunos elementos nutritivos

Relaciones Catiónicas • Ca/Mg : 5 – 8 • Ca/K : 14 – 16 • Mg/K : 1,8 – 2,5

GRACIAS