Composición Quimica Coloidal Del Suelo

LAS ARCILLAS

Toda fracción mineral de 2 micras ( 0.002 mm).Partículas son cristalinas o son materiales amorfos o minerales primarios , tales como el cuarzo o feldespatos.

ORIGEN.- Las arcillas en los suelos se forman a partir de los minerales primarios, tales como piroxenos, anfiboles, micas y feldespatos.Se reconocen 2 procesos:

1.Alteración de la estructura de los minerales primarios.

2.Descomposición de los minerales primarios con recristalación subsecuente de algunos de sus componentes iónicos.

ESTRUCTURA.- Las arcillas minerales son láminas, es decir constituidas de capas de planchitas o copos. Su tamaño individual y su forma dependen de su condición mineralógica y de las condiciones bajo las cuales se han desarrollado.Algunas de estas partículas son parecidas a la mica y son hexagonales, otras son irregulares, planas o en forma de copos, mientras otras parecen trozos de hoja de lata o varillas.

GRUPOS DE ARCILLAS (CLASES)Basándose en sus propiedades

cristalinas se reconocen tres grandes grupos de arcillas silícicas:

1.Caolinita2.Montmonillonita3.Micas hidratadas (illita)

CAOLINITA.- Los cristales de este mineral son hojosos en la naturaleza, estando formados de unidades cristalinas aplanadas. Estas unidades a su vez están compuestas de láminas alternativas de alúmina y sílice pegadas como sábanas. Como cada unidad contiene lámina de sílice y otra de alúmina , este grupo de arcilla se dice que contiene cristales enredados de tipo 1x1.

Las dos hojas de cada unidad cristalina de caolinita están unidas entre si por átomos de oxigeno que se reparten con átomos de silicio y aluminio en sus respectivos planos.La caolinita tiene baja capacidad de adsorción para los cationes.Los cristales casi siempre son hexagonales.En el Perú se ha identificado en regiones dominadas por Ultisols y Spodosols, hacia el oriente de la cordillera Oriental y Subandina.

MONTMORILLONITA.- Contiene varias arcillas, como la beidelita, la nontronita y la saponita.Los cristales son en forma de copos o de láminas ; estas unidades están formadas por dos puentes de sílice y uno de alúmina, tenazmente adosadas en su interior mutuamente por átomos de oxigeno. La red cristalina es pues del tipo 2x1.

Las unidades estructurales están tan débilmente soldadas por débiles puentes de oxigeno-oxigeno, que forman una red cristalina débil y se dilatan muy fácilmente, por consiguiente, los cristales pueden ser fácilmente rotos. Alcanzan un diámetro de 0.01 a 1.00 micra.Los cationes y las moléculas de agua pueden moverse fácilmente dentro de las unidades cristalinas debido a su red cristalina suelta.

La montmorillonita tiene una alta capacidad de absorción de cationes, hasta de 10 a 15 veces superior al de la caolinita.También se distingue por su alta plasticidad y cohesión, su marcada disminución de volumen por el secado y una fácil dispersión de sus finas partículas laminares.En el Perú se ha identificado en regiones dominadas por Vertisols, Alfisols y en Entosols en los valles de la costa.

MICAS HIDRATADAS (ILLITA).- Se encuentran asociadas con las arcillas de montmorillonita. Son del tipo 2x1.Sus partículas son consideradas normalmente mucho mas grandes y aproximadamente un 15% de silicio en los puentes silícicos es reemplazado por el aluminio.

Las valencias que quedan libres por esta sustitución se satisfacen casi todas por el potasio. Estos átomos de potasio yacen entre las unidades estructurales y ejercen un efecto estabilizador sobre la red cristalina.Su capacidad de cationes de cambio esta entre 10 a 40 meq/100 gr.

ARCILLAS AMORFASSuelos derivados de material madre

volcánico, contienen proporciones sustanciales de compuestos amorfos, pobremente estructurados, los cuales en regiones húmedas meteorizan hacia una sustancia secundaria bien definida conocida como Alofan, este material es amorfo, muy poroso, con amplia área de superficie y gran capacidad de adsorción.

Retarda la composición de la materia orgánica, trasmitiendo característica de alto contenido de materia orgánica, alta retentividad para el agua y alta fijación del fósforo.La propiedad de cationes de cambio depende de pH. En un medio ácido hay fuerte adsorción de aniones y un pH alto de adsorción es de 100 meq/100gr.

En el Perú se ha identificado en áreas de influencia volcánica, en Alfisols y Entisols y donde el material madre es volcánico.

LA REACCIÓN DEL SUELOEs una característica de la solución suelo condicionado por la concentración de iones H+ y OH (oxidrilo). La proporción de iones H a OH en la solución suelo determina el grado de acidez o alcalinidad.Si hay mayor concentración de iones H+ se dice que la reacción es ácida, pero si hay mas iones OH, la reacción es alcalina; pero si la concentración de iones H+ es igual a la de los iones OH, la reacción es neutra.

ACIDEZ DEL SUELO

Es común en todas las regiones donde la precipitación es alta, lo suficiente para lixiviar apreciables cantidades de bases intercambiables de los niveles superficiales de los suelos.

En los suelos se distingue la acidez actual y la acidez total o potencial.

La primera se expresa por la concentración de iones H+ actualmente disociadas en la solución suelo y se expresa por el pH.La segunda corresponde a los iones H+ de cambio adsorbidos que se disocian progresivamente en la solución suelo.La solución total se mide por volumetría.

ALCALINIDAD DEL SUELO

Se presenta cuando existe un alto grado de saturación de bases.La presencia de sales especialmente de calcio, magnesio y sodio, en forma de carbonatos, da también preponderancia a los iones OH sobre los H en la solución del suelo.Son característicos de las regiones áridas y semiáridas.

PODER DE AMORTIGUACIÓN DE LOS SUELOSEs la habilidad de resistencia del

suelo a variaciones bruscas del pH, esta propiedad esta ligada a la capacidad de adsorción de los iones H+ u OH, por lo tanto, también incluye la resistencia al cambio en la concentración de cualquier ion en la solución o ion adsorbido en el coloide. Esta habilidad se incrementa con el aumento de la capacidad de intercambio cationico.

RELACIÓN DEL pH CON LA DISPONIBILIDAD DE NUTRIENTES

Todas las plantas exigen un pH adecuado para una mejor producción, es decir requiere un rango de pH para una mayor o menor disponibilidad de nutrientes en el crecimiento de las plantas es preferentemente nutricional.NITROGENO.- El pH 6.0 a 8.0 es el rango mas deseable para la disponibilidad del nitrógeno.

POTASIO.- La disponibilidad de potasio es buena entre pH 6 y 7.5.

FOSFORO.- La disponibilidad del fósforo es buena entre pH 5.0 y 6.8.

CALCIO Y MAGNESIO.- Se encuentra mas disponibles en un medio alcalino.

FIERRO, MAGNESIO, ZINC, COBRE Y BORO.- Están disponibles en pH 5.0 y 6.5. bajo pH 5.0, el fierro, manganeso y zinc son mas solubles.

IMPORTANCIA DEL pH DEL SUELO PARA LAS PLANTAS

₋ El pH ejerce gran influencia en la asimilación de elementos nutritivos.

₋ El intervalo del pH comprendido entre 6 y 7 es el mas adecuado para la asimilación de nutrientes por parte de las plantas.

₋ Los microorganismos del suelo proliferan con valores de pH medios y altos. Su actividad se reduce con pH inferior a 5.5.

₋ Cada especie vegetal tiene un intervalo de pH idóneo.

pH

Es la escala para medir la acidez o alcalinidad de una solución, pH 7 significa que es neutro.

Los valores inferiores suponen que es ácida y los superiores alcalino.

Esta escala de pH se mide de 0 a 14.

El agua pura es neutra, tiene un pH 7, lo ácido tiene sabor agrio, las bases tiene sabor amargo.

EFECTOS DEL PHInfluyen en las propiedades físicas, químicas, biológicas.Propiedades físicas.- Los pH neutros son los mejores para las propiedades físicas de los suelos. A pH muy ácidos hay una intensa alteración de minerales. En pH alcalino, la arcilla se dispersa, se destruye la estructuran y existen malas condiciones desde el punto de vista físico (porosidad, aireación, conductividad hidráulica).

Propiedades químicas y fertilidad.- La asimilación de nutrientes del suelo está influenciadas por el pH, ya que determinados nutrientes se puede bloquear en determinadas condiciones de pH, y no son asimilables para las plantas.Propiedades biológicas.- La diferente disponibilidad de nutrientes en función del pH del suelo afecta al desarrollo de los organismos del suelo.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL pH

Los factores que hacen que el suelo tenga un determinado valor de pH son diversos, fundamentalmente:• Naturaleza de material original. Según que la roca sea de reacción ácida o básica.• Factores bióticos. Los residuos

de la actividad orgánica son de naturaleza ácida.

• Precipitaciones. Tienden a acidificar al suelo y desaturarlo al intercambiar los H+ del agua de lluvia por los Ca2+, Mg2+, K+, Na+… de los cambiadores.• Complejo adsorbente. Según

que esta saturado con cationes de reacción básicas ( Ca2+, Mg2+, …) o de reacción ácida (H+ o Al3+). También dependiendo de la naturaleza del cambiador variara la facilidad de liberar los iones adsorbidos.

IMPORTANCIA DEL pH

El pH del suelo es importante porque los vegetales sólo pueden absorber a los minerales disueltos, y la variación del pH modifica el grado de solubilidad de los minerales. Por ejemplo, el aluminio y el manganeso son más solubles en el agua edáfica a un pH bajo y al ser absorbidos por las raíces son tóxicos a ciertas concentraciones.

Determinadas sales minerales que son esenciales para el crecimiento vegetal, como el fosfato de calcio, son menos solubles a un pH alto, lo que hace que esté menos disponible para las plantas.

PROBLEMAS DE LOS SUELOS ACIDOS

• Toxicidad por Aluminio.• Toxicidad por Manganeso.• Deficiencia de Ca.• Deficiencia de Fe inducida por

el Al.• Deficiencia de Molibdeno.• Deficiencia de Magnesio.

SUELOS BASICOS

• Suelos que presentan valores de pH > 7.3

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

SATURACIÓN DEL COMPLEJO DEL CAMBIO

Saturación del complejo del cambio =

100 x Ca, Mg, K, Na cambiables

CIC Saturación de “bases” + saturación

de “ácidos” = 100%

La acidez de cambio viene determinada por Al y H en posiciones de cambio.

CONDUCTIVIDAD ELECTRICAEs la medida de la cantidad de corriente que pasa a través de la solución del suelo.La conductividad eléctrica de una solución es proporcional al contenido de sales disueltas e ionizadas contenidas en esa solución.Por tanto, el contenido de salino de una solución se conoce midiendo la conductividad eléctrica de la solución, mediante la formula:

ST = CE

LA CONDUCTIVIDAD ELECTRICA. SALINIDAD DEL

SUELOSuelos salinos.Un suelo es salino cuando tiene un exceso de sales solubles, cuyos iones en la solución del suelo impiden o dificultan el desarrollo normal de las plantas.Se considera sales solubles las que están compuestas por los siguientes iones:

Cationes: calcio, magnesio, sodio, potasio,

Aniones: cloruro, sulfato, bicarbonato, carbonato.

CE = Conductividad eléctricaSe expresa en:

DeciSiemens / metro(dS/m) Milimhos / centímetro

(mmho/cm) 1dS87m = 1 mmho/cm

ST = contenido total de salesSe expresa en:

Gramos/litro de disolución (g/l)

CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS SEGÚN SU SALINIDAD

TIPO DE SUELO CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

Suelo normal < 2 dS/m

Suelo salino < 2 dS/m

SALINIDAD LIGERA 2 - 4 dS/mSALINIDAD MEDIANA 4 - 8 dS/mSALINIDAD FUERTE 8 - 16 dS/mSALINIDAD EXTREMA > 16 dS/m

FORMACIÓN DE LOS SUELOS BÁSICOS

• Clima seco: no hay lavado de bases ni de sales.• Sedimentos acumulados bajo aguas salinas.• Materiales parentales con minerales ricos

en bases.• Zonas bajas con drenaje impedido: no hay

lavado.• Zonas con nivel freático alto.• Mal manejo del suelo: mal diseño de riego

y/o drenaje, aguas de riego contaminadas, uso de fertilizantes de efecto residual básico.

GRUPOS Y PROPIEDADES DE LOS SUELOS BASICOS

• 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 y generalmente pH < 8.5

• Suelos magnésicos: saturación con Mg intercambiable de la CIC 7.0 > 30%• Suelos calcáreos: reaccionan

con HCI y generalmente pH > 8.4

LIMITANTES DE USO DE LOS SUELOS BASICOS

• Bajo contenido de MO.• Déficit de agua para las plantas.• Desbalances nutricionales, sobretodo

en las bases.• Deficiencias de N, P, S y elementos

menores.• Malas propiedades físicas en algunos.• Toxicidad con sales y/o Na+ en

algunos.

MANEJO DE LOS SUELOS BASICOS

En todos los casos:• Adicionar materia orgánica.• Fertilizar con elementos mayores,

secundarios y menores.• Aplicar enmiendas• Hacer drenaje• Utilizar plantas tolerantes a la

situación particular de cada suelo

TIPOS DE SUELO SEGÚN SALINIDAD

PSI (%) 15

Suelo sódicoSuelo salino-

sódico

0Suelo "normal" Suelo salino

0 4    CE (dSm-1)

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

OXIDO REDUCCIÓN

Para determinar cuando un elemento se oxida o se reduce puede utilizarse la siguiente regla práctica:Si el elemento cambia su número de oxidación en este sentido  SE OXIDA

Reducción: es la disminución algebraica del número de oxidación y corresponde a la ganancia de electrones. Igualmente se define como la pérdida de oxígeno y ganancia de hidrógeno.

OXIDO REDUCCIÓN

Inundación o endosaturación con agua, baja difusión de O2 (difusión es 10 000 mas rápida a través de gas que a través de agua), consumo de O2 por respiración durante descomposición de M.O.

Principal donador de e- en el suelo:M.O.

Principal aceptor de e- en el suelo: O2

Otros aceptores de e-: NO3, Mn, Fe, SO4

OXIDO - REDUCCIÓN

El oxido ferroso es soluble. Se moviliza en agua y precipita al oxidarse formando concreciones (rápido) y moteados (lento)Factores: Materia orgánica, minerales primarios como fuente de Fe, exceso de agua debido al clima o al relieve.

OXIDACIÓNProceso por medio del cual un elemento pierde un electrón. Esta perdida produce un aumento de la valianza positiva del elemento.La meteorización de minerales de este tipo libera Fe2+ Fe2SiO4 + 2H2CO3 + 2H2O 2Fe2 + 2HCO3 - + H4SiO4 + 2OH-

Este es oxidado para formar un oxido o un hidróxido de hierro2Fe2+ + 4 HCO3- + 1 O2 + 2H2O Fe2O3 + 4H2CO3

2

OXIDACIÓN

El hierro existe como Fe2+ en los minerales primarios.Su oxidación a Fe3+ altera la neutralidad electrostática del cristal, de manera que otros cationes abandonan el mineral para mantener la neutralidad.

Estos cationes dejan vacios en la estructura del cristal, lo cual causa el colapso del mismo o lo hace más susceptible al ataque de otros procesos de meteorización.Ejemplo: alteración de biotita a vermiculita.

Para determinar cuando un elemento se oxida o se reduce puede utilizarse la siguiente regla practica:Si el elemento cambia su numero de oxidación en este sentido SE OXIDA

Si el elemento cambia su numero de oxidación en este sentido SE REDUCEAsí, si el Na0 pasa a Na- perdió un electrón lo que indica que se oxidó.Si el Cl0 pasa a Cl gano un electrón, lo que indica que se redujo.

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7