Propiedades Químicas del Suelo

5/10/2018 Propiedades Qu micas del Suelo - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

Filial – Pedro Juan Caballero

PROPIEDADES QUÍMICAS

DEL SUELO1

Téc. Agr. José Carlos Chamorro Mejía.2

Ing. Agr. MSc. José Quinto Paredes F.3

(1): Trabajo Práctico Presentado a la disciplina de Edafología.

(2): Estudiante del Segundo Semestre de la Carrera de Ingeniería Agronómica.(3): Profesor de la cátedra de Edafología.

2010



ÍNDICE

CONTENIDO. Pág.

I. INTRODUCCIÓN. 1

II. DESARROLLO. 2A. Concepto. 2B. El pH del Suelo. 3

1. Definición. 3 2. Importancia del pH del Suelo. 4 3. Los Factores que afectan el pH del Suelo. 5 4. Determinación del pH del Suelo. 5 5. Calificación del pH del Suelo. 7

C. Conductividad Eléctrica. 71. Clasificación de Suelos Afectados por Sales. 8

2. Criterios de Clasificación para Suelos con Problemas de Sales. 10 3. Principio del Método Analítico. 10

D. Capacidad de Intercambio Catiónico y Aniónico. 101. Factores que Controlan el Intercambio Iónico. 10

a. Propiedades del Cambiador. 11 b. Propiedades del Ión. 11

2. Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) 12 3. Capacidad de Intercambio Aniónico (CIA) 13

E. Carbono Orgánico. 14

F. Macro y Micronutrientes. 151. Macro y Micronutrientes. 162. Macronutrientes Secundarios. 20 3. Micronutrientes (Oligoelementos) 21

G. Minerales de Arcilla del Suelo. 221. Estructura de los Silicatos. 23 2. Estabilidad de los Minerales tamaño Arcilla. 23 3. Minerales de Arcilla. 24

a. Kanditas. 24 b. Smectitas. 25

III. CONCLUSIÓN. 27ANEXO 28

IV. BIBLIOGRAFÍA. 40



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I. INTRODUCCIÓN

El suelo constituye un sistema analítico complejo, por lo que representa para elagrónomo o edafólogo un gran desafío; este desafío es punzante, ya que un suelo estáformado por una mezcla química extraordinariamente compleja de diferentes

sustancias minerales y orgánicas, por lo que conviene analizarlo con bastante cautelay empeño. Las plantas presentan un tipo especial de extracción de los suelos.

El análisis de los suelos maneja más de sesenta de los elementos que se presentan enla Naturaleza (bien como componentes de los suelos, que hay que determinar, o deforma indirecta, como reactivos o equipos) A estos se agregan constantemente otrosde los elementos del suelo que son interesantes por lo que se refiere a la nutriciónvegetal, en relación con su carácter esencial o su toxicidad o por intervenir en losprocesos de sustitución fisiológica.



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II. DESARROLLO

A. Concepto.

Para entender lo que implica las propiedades químicas del suelo, primeramentedebemos tener una clara idea de los que es el suelo. El suelo está constituido porun sistema de tres fases: la fase sólida, líquida y la fase gaseosa (Fig.II.A.2.a yFig.II.A.2.b) La fase sólida del suelo está formada por materia orgánica einorgánica (Fig.II.A.1) Estos dos componentes forman el llamado “Matriz delSuelo”. La porción mineral consiste en partículas de varios tamaños, resultantesde descomposición de las rocas que dieron origen al suelo. La fracción orgánicatiene su origen en el acúmulo de los residuos o restos, tanto vegetales comoanimales, sucediendo así en el suelo diferentes niveles de descomposición,contando, además, con organismos vivos en actividad constante. La fase líquidadel suelo está constituida por la solución o agua del suelo y se compone de agua,

sales minerales en disolución y materia coloidal en suspensión. La solución delsuelo es muy compleja y tiene importancia primordial al ser el medio por el cuallos nutrientes son absorbidos por las raíces de las plantas. Cuando la solución desuelo carece de los elementos necesarios para el crecimiento de las plantas, sepuede decir que el suelo es infértil. La fase gaseosa, es el aire del suelo y se ledenomina así por el simple hecho de que su composición química difiere al delaire atmosférico, en cuanto a proporción porcentual de sus elementos.

La parte mineral o inorgánica de la fase sólida del suelo está constituida porpartículas unitarias, de tamaños extremadamente variables; así, en “Tierra FinaSeca al Aire”, se encuentran partículas de arena casi mil veces mayores que las

micelas de arcilla, de dimensiones coloidales.

Las partículas que constituyen los componentes minerales del suelo tienen suorigen en la intemperización de las rocas; ellas se compones de fragmentos derocas y minerales primarios, generalmente de mayor tamaño y de mineralessecundarios, con menores dimensiones. Los minerales primarios son derivadosde las rocas por simples fragmentación; cuarzo, apatita, zirconita y la micamoscovita son un claro ejemplo de minerales primarios resistentes a ladescomposición, mientras que los calcáreos, biotita y piroxeno muestran pocaresistencia; los minerales secundarios que son sintetizados en el mismo local,como la caolinita, montemorilonita, hidrargilita y concreciones ferruginosas ymanganosas, son productos de la intemperización de otros minerales.



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B. El pH del Suelo.

1. Definición.

Dentro de las características químicas del suelo, el pH determina la acidez ola alcalinidad de un suelo, y tiene gran influencia en muchas de suspropiedades físicas, químicas y biológicas; este parámetro es útil para definirel tipo de cultivo que sea adaptable a las condiciones donde se requieraestablecerlo, además defina la disponibilidad de nutrientes en el suelo. Lamayoría de suelos con buen desarrollo se encuentra en un pH de 5,5 a 6,5.

Como dijimos, el pH del suelo es la medida de las características de acidez ode basicidad de la muestra de suelo. La determinación ordinaria del pH selleva a cabo mediante el aparato al que se denomina pH-metro o peachímetro,y también el colorímetro o de campo, con el que se mide una suspensión delsuelo en agua destilada; la proporción entre suelo y agua debe reflejarse en la

hoja de resultados. Una de las proporciones que más habitualmente se utilizanes la de 1/2,5; que equivale a 10g. de suelo disueltos en 25ml de agua. Lainterpretación de los resultados depende siempre de la proporción.

En términos generales, una sustancia es considerada como un ácido cuandotiene la capacidad de ceder protones al disociarse, para formar hidronio(H3O

+). Análogamente, una sustancia se considera como una base cuando aldisociarse recibe protones del agua, que actúa como ácido, y origina ioneshidróxido (OH-); las siguientes reacciones ilustran lo anterior:

En las reacciones anteriores, el HCl es un ácido y el NH 3 es una base;obsérvese que el agua tiene la capacidad de actuar como una base, en laprimera reacción, o como un ácido en la segunda; el ácido y la base que seproducen después de la reacción con el agua se llaman conjugados; así, elH3O

+ es el ácido conjugado del H2O y el Cl- es la base conjugada del HCl, enla primera reacción; en la segunda reacción, el NH4

+ es el ácido conjugado delNH3 y el OH- es la base conjugada del H2O.

Es importante mencionar que los suelos extremos, es decir, muy ácidos omuy básicos, pueden causar daños a los cultivos, como por ejemplo; en suelosmuy ácidos existe insolubilidad de elementos como el P (Fósforo) y Ca(Calcio), también existe disminución de la actividad microbiana.

La escala de valores para medir el pH (Fig.II.B.1.a) del suelo va de 01 – 14,siendo pH < 7 (01 – 6,9) un suelo ácido, y pH > 7 (7,1 – 14), el suelo esconsiderado como básico o alcalino; los suelos con un pH entre 5,5 ó 6 hastalos 7,5 se considera como un suelo casi óptimo, siendo el valor óptimo real 6hasta 7 (Fig.II.B.1.b)



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2. Importancia del pH del Suelo.

Un suelo ácido, (pH menores de 6,5) provoca una toxicidad de H(Hidrógeno), Fe (Hierro), Mn (Manganeso); muy ácidos (pH menores de 5,5)

toxicidad de Al (Aluminio) para las plantas, mientras que para un suelo básicoo alcalino (pH mayores de 7,5), se pueden tener problemas con la succión delagua por las raíces de la planta y toxicidad de Na (sodio).

Los suelos fuertemente ácidos (pH < 4,5) generalmente tienen altas y tóxicasconcentraciones de Al y Mn. Además, afecta la disponibilidad de nutrientes,por ejemplo el P (Fósforo) se vuelve insoluble al formar compuestos con el Fey el Al, los cuales son precipitados. Además hay una diferencia de Ca++, Mg++ y K+. Algunas plantas como Azaleas, té, piña y algunas especies coníferasmadereras toleran una acidez fuerte y crecen bien. En comparación, la alfalfa,poroto, cebada y remolacha azucarera solamente crecen bien en suelosligeramente ácidos a moderadamente alcalinos por su alta demanda de Calcioo inhabilidad para tolerar Aluminio soluble.

El pH influye en la actividad de los microorganismos benéficos, ya que lamayoría de bacterias fijadoras de nitrógeno y descomponedoras de materiaorgánica no son muy activas en suelos fuertemente ácidos por lo que elproceso es obstaculizado.

Los suelos altos en Ca (áreas de baja pluviosidad) tienen pH con valores de8.5, suelos con pH mayores de 10 se dan cuando presentan alto Naintercambiable. Las plantas en suelos con pH mayores de 9 usualmente tienencrecimiento reducido e inclusive mueren.

El mayor efecto de un pH alcalino es reducir la solubilidad de todos losmicronutrientes (excepto molibdeno), especialmente hierro, zinc ymanganeso. También el fosfato esta algunas veces disponible para algunasplantas por su precipitación en la solución del suelo por calcio o precipitaciónen carbonatos de calcio sólido.

La deficiencia de hierro, asociada con suelos arcillosos húmedos altos encarbonatos, ha sido ampliamente conocida y referida como clorosis de hierrode caliza inducida. Como el zinc, hierro, manganeso y cobre tienen bajasolubilidad a pH alto, la adición de fósforo generalmente disminuye más ladisponibilidad de aquellos metales a la superficie de la raíz o justamentedentro de ella, precipitándolos como fosfatos insolubles. La mayoría de los

problemas causados por un pH alto se resuelven añadiendo fertilizantesespeciales como quelatos solubles en agua, los cuales son estables perocomplejos solubles de metal.

En síntesis, prácticamente la disponibilidad de todos los nutrientes de laplanta está controlada por el pH del suelo, como se aprecia en la Fig.II.B.2.En ésta se presenta la solubilidad de los nutrientes en el suelo en relación conel pH del mismo. Además, también se incluye el valor de pH que produce la



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mayor solubilidad de otros elementos que, aunque no son nutrientes vegetales,sí pueden afectar el desarrollo de la planta.

3. Los Factores que afectan el pH del Suelo.

Las sales en el suelo incrementan la hidrólisis de Al y Fe, desplazando ionesde H de los coloides del suelo, provocando una disminución en el pH. Elprincipal efecto de la concentración de sales sobre el pH del suelo se debe alintercambio catiónico. El pH del suelo es más bajo en soluciones salinas queen soluciones acuosas, esto se debe a que a medida que la concentración desales se incrementa el H y Al son desplazados a sus sitios de intercambio porlas sales. Las sales pueden provenir de fertilizantes, del agua de riego o de ladescomposición de la materia orgánica.

La relación suelo: agua en que se efectúa la medida del pH influye tambiénen el valor numérico de este. Las relaciones más comunes suelo: agua son 1:1,

1:2 y 1:5.Otro factor conocido como error de potencial en la unión líquido-sólido

común a todos los sistemas coloidales, se da cuando los electrodos se colocanen el fondo del sedimento de la suspensión de suelo, donde se obtienengeneralmente un pH inferior al obtenido en la solución supernadante. Sinembargo el pH del sedimento puede ser mayor que el del supernadante enciertos suelos.

Estas diferencias, se han explicado como un efecto de la mayorconcentración de iones H+ cerca de la partícula de suelo que a algunadistancia de ella. Este efecto es máximo en suelos con grandes capacidades de

cambio, débiles enlaces de los cationes cambiables y bajo contenido de salessolubles.

4. Determinación del pH del Suelo.

El pH o acidez activa del suelo se mide en una suspensión de suelo en agua oen soluciones salinas y se puede determinar por dos métodos, el delpotenciómetro, que es el más usado en laboratorio y es el más exacto, y elcolorimétrico que es más usado en el campo pero no es tan preciso.

a. Método potenciométrico.

Como dijimos, es el método más utilizado en el laboratorio. Lo másfrecuente es determinar el pH en una suspensión suelo: agua, en proporciónde 1:1, en peso aunque, por facilidad se utiliza comúnmente hacer unarelación volumétrica de 1:1. El procedimiento, según el Soil SurveyLaboratory (SSL, 1996), consiste en el modelo mostrado en la(Fig.II.B.4.a.1)

El potenciómetro (Fig.II.B.4.a.2) consta de un electrodo de vidrio para lamedida de H+ desarrollándose cambios en potencial (voltaje) en forma



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proporcional al logaritmo del cambio en la actividad del H+, a este se lellama electrodo indicador.

El electrodo de un Calomel consta de un puente saturado de KCL que

entra en contacto con la suspensión y tiene un potencial (voltaje)característico, relativamente independiente de la actividad del H+, por loque se le llama electrodo de referencia. Ambos electrodos están conectadosa un medidor de fuerza electromotriz calibrado en unidades de pH quemide los milivoltios de potencial generado cuando los dos electrodos seintroducen en la suspensión del suelo.

Los métodos colorimétricos se basan en indicadores orgánicos cuyo colordepende de la actividad de los iones de hidrógeno presentes en la solución.La variación del color del indicador se debe a una reacción entre los ionesde la solución con el colorante. Algunos indicadores forman ácidosdébilmente coloreados y sales de cationes metálicos fuertementecoloreados. Entre los indicadores usados podemos mencionar rojo demetilo y azul de bromo fenol.

En algunos casos, se hace necesario ampliar la proporción suelo-aguapara hacer la suspensión; esto es común cuando se trabaja con suelos quetienen altos contenidos de materia orgánica, con suelos orgánicos o conalgunos Andisoles. Las variantes más comunes son las que utilizanrelaciones volumétricas 1:2 o 1:5, suelo-agua; el procedimiento con estasvariantes es igual al descrito anteriormente.

Otras variaciones que se utilizan en el método potenciométrico consistenen cambiar el agua por soluciones de KCl 1N o de CaCl2 0,01M para hacerlas suspensiones; en estos casos, las relaciones suelo-agua son peso-volumen. Las relaciones más comunes son 1:1 peso-volumen en soluciónde KCl (20g. de suelo en 20mL de solución) y 1:2 peso-volumen ensolución de CaCl2 (10g. de suelo en 20mL de solución). La determinacióndel pH se hace siguiendo también el método descrito al comienzo de estenumeral.

Fassbender (1982) sostiene que el pH medido en agua es más variable queaquel que se mide en soluciones, razón por la cual se ha recomendado elmecanismo de hacer la suspensión de suelo en soluciones para estabilizarlos valores de pH del suelo.

b. Método Colorimétrico.

Son métodos menos precisos que los potenciométricos pero de más fácilaplicación. Son métodos que se utilizan en el campo (cabe aclarar que haypotenciómetros de bolsillo para usar en campo) y se basan en el principiode los indicadores que son sustancias que producen o cambian a undeterminado color cuando el medio en el cual se encuentran adquiere undeterminado valor de pH.



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En las determinaciones colorimétricas del pH se debe tener muchocuidado al hacer la preparación de la pasta de suelo, así como al hacer lacomparación del color desarrollado en ella con los colores de referencia

para establecer el valor del pH, puesto que, como ocurre con ladeterminación de la textura al tacto, se requiere entrenamiento para haceruna buena aproximación al valor real, máxime cuando los coloresrepresentan rangos de valores relativamente amplios.

Para confirmar lo expuesto en el párrafo anterior, se hicieron 71determinaciones de pH con muestras de horizontes A y 42 con muestras dehorizontes B de suelos, todas colorimétricas (Hellige-Truog) y llevadas acabo por tres personas que tomaron las muestras al azar y sin replicarninguna, que no tenían mayor experiencia en este tipo de determinaciones.También se determinó el pH en agua 1:1 V: V, por el métodopotenciométrico, a todas las muestras y se compararon los resultados

obtenidos. La variación en las determinaciones realizadas se presenta en laFig.II.B.4.b.1.

Se aprecia en la Fig.II.B.4.b.1 que el error en la apreciación colorimétricapuede ser considerablemente grande, tanto por encima como por debajo delvalor potenciométrico obtenido. Además, los errores de apreciación sonmás variables en el horizonte A, probablemente por enmascaramiento delcolor por parte de la materia orgánica presente en ese horizonte.

Un método muy utilizado en suelos es el de Hellige-Truog, el cual tieneun rango de medida de pH entre 4 y 8,5; se usa un reactivo compuesto portres indicadores diferentes; para hacer las determinaciones con este método,

se procede de la forma en que se aprecia en la Fig.II.b.4.b.2.5. Calificación del pH del Suelo.

De acuerdo con el valor de pH que presenten y con el método utilizado paradeterminarlo, los suelos se califican de varias maneras, según diferentesautores, como puede apreciarse en la Fig.II.B.5.

En términos generales puede considerarse que desde el punto de vista delpH, los suelos se pueden agrupar en tres grandes categorías: Suelos ácidos losque presentan pH < 6,5; Suelos neutros los que tienen pH entre 6,5 y 7,3 ySuelos básicos aquellos que exhiben valores de pH > 7,3. Más adelante se

ampliará esta concepción.C. Conductividad Eléctrica.

La determinación de la Conductividad Eléctrica (CE) de un extracto de suelo serealiza de modo semejante a la del pH, si bien utilizando otro tipo deinstrumento: el Conductivímetro. Su medida da idea de la cantidad de salessolubles que contiene el suelo: a mayor conductividad, mayor salinidad. Lalectura de la CE depende de la temperatura a la que se realice la determinación y



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por ello los resultados analíticos deben referirse a la temperatura estándar de25ºC. La unidad de medida de la CE más frecuente es la miliSiemen porcentímetro, más designada abreviadamente por mS/cm.

Como en el caso del pH, la interpretación de los resultados está en función de laproporción entre suelo-agua utilizada. Una de las proporciones más corrientespara la medida de la CE es la de 1/5.

Asimismo, en algunas analíticas, y en especial si hay indicios de salinidad, laconductividad eléctrica se determina en el denominado extracto de saturación,que exige un procedimiento más elaborado. Para ello, primero se prepara unapasta de suelo con agua en la cantidad que el suelo necesite hasta llegar a lasaturación; que ésta se alcance extremadamente depende en gran medida de lapericia del analista. Después se realiza la extracción del agua, normalmente conayuda de vacío, y el líquido resultante es el extracto de saturación.

La relación aproximada que se establece entre el contenido de sales en lasolución del extracto de saturación y su CE se expresa por medio de la siguientefórmula:

% de sales = 0,064 x CE (mS/cm)

Salinidad y Sodicidad.

Una característica importante del suelo es la cantidad de sales solubles en él, yaque estas son las que se encuentran en la disolución del suelo, mientras que lassales más insolubles precipitan y no están disponibles para la absorción de laplanta. Los suelos salinos se encuentran en zonas de climas áridos y secos, en los

que la evaporación es mayor que la precipitación. Las principales sales solublesson: las sales de cloruro, sulfato de sodio y magnesio, así como los carbonatos desodio y calcio. Además de estas sales en la fracción acuosa del suelo seencuentran otros iones como bicarbonatos, boratos y nitratos, que deben tenerseen cuenta para un adecuado desarrollo del cultivo en los suelos salinos.

El problema de salinidad de mayor importancia económica se presenta cuando aconsecuencia de la irrigación, un suelo no salino se convierte en salino debido ala deposición de las sales del agua de riego.

La conductividad eléctrica expresa la concentración de sales solubles se puedemedir por medio de un conductivímetro.

1. Clasificación de Suelos Afectados por Sales.

a. Suelos Salinos.

Son suelos que poseen una conductividad eléctrica mayor o igual que 4mmhos/cm a 25 ° C. Se le conoce como álcali blanco o nieve de verano, supH generalmente va de 7 a 8,5. Sus efectos en el suelo son la toxicidad deNa, Cl, B y otros; siendo el principal problema el efecto osmótico por



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medio del cual la planta no puede extraer agua. Las prácticas derecuperación para estos suelos consisten en mejorar el drenaje, aplicaciónde láminas de lavado, hacer subsolado y utilizar capas de Mulch, para

favorecer la infiltración.Un suelo salino es aquel que tiene una cantidad de sales solubles elevada

que altera desfavorablemente su productividad.

El problema de salinidad de mayor importancia económica se presentacuando a consecuencia de la irrigación, un suelo no salino se convierte ensalino debido a la deposición de las sales del agua de riego, La salinidad delos suelos puede producirse por diversas causas, que se pueden agrupar endos tipos:

Causas Naturales: La degradación natural de las rocas y minerales; laactividad volcánica; el movimiento de sales por el viento; la cercanía del

mar que contiene sales en gran cantidad; resultado de fenómenosbiológicos; climas áridos de fuerte evapotranspiración donde las sales seacumulan, etc.

Causas Humanas: Son debidas a la acción del hombre en el medioambiente y éstas pueden ser: la generación de sales producto de losresiduos de la industria; el riego con disoluciones muy salinas o aguasde mala calidad, y de forma continua, en regiones áridas donde laescasez de lluvias impide el lavado de los suelos y las sales tienden aacumularse formando costras impermeables.

b. Suelos Sódicos.

Estos suelos poseen una PSI mayor o igual a 15%, o un RAS mayor a 13.Se le conoce como álcali negro o mancha de petróleo, el pH puede ir de 6 a11, pero su rango promedio es de 8,5 a 10,5. Los problemas que ocasionaal suelo son toxicidad de Na+ y Cl-, además el Na+ provoca dispersión delas partículas destruyendo la estructura del suelo. La capa superior delsuelo es impermeabilizada al aire y agua. Para recuperar estos suelos sehace necesaria la aplicación de Yeso.

c. Suelos Salino-Sódicos.

Poseen una conductividad eléctrica mayor o igual a 4 mmhos/cm a 25 °C

y un RAS mayor de 13, el pH puede variar entre 7 y 8,5. Estos tipos desuelo tienen problemas intermedios a los salinos y sódicos, tienendispersión de partículas así como problemas de presión osmótica, presentanuna deficiencia de Fe, Mg, Zn, y otros elementos menores, el P formafosfatos insolubles de Ca y Na, hay toxicidad de Na, Cl, y B.



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Para la recuperación de suelos con este problema se recomienda mejorarel drenaje, subsolado, aplicación de láminas de lavado y yeso, así como laincorporación de Materia Orgánica en forma de Mulch.

2. Criterios de Clasificación para Suelos con Problemas de Sales.

a. Contenido de Sales. b. Porcentaje de Sodio Intercambiable. c. Relación de Adsorción de Sodio.

3. Principio del Método Analítico.

Una forma rápida y precisa para determinar la salinidad es mediante laconductividad eléctrica de una solución de suelo y agua. Dicha conductividadse mide por medio de dos electrodos con una geometría y separaciónconstante. Esta conductividad es determinada a 25 grados centígrados entre

electrodos de 1 cm2 localizados a 1 cm de distancia, luego la conductividad esmedida a través de 1 cm3 o mmhos/cm. El efecto de la geometría del electrodoestá incluido en la constante de la celda que es calibrada con una solución deKCL de concentración conocida; esto se relaciona a la distancia dentro de loselectrodos divididos por su área seccional efectiva. Cuando un potencialeléctrico es aplicado a la solución, la corriente varía directamenteproporcional a la concentración de sales solubles en la misma. La unidad demedida es en mhos/cm. En el sistema internacional la unidad de medida es ensiemens/m el cual es igual a 1 mhos.

D. Capacidad de Intercambio Catiónico y Aniónico.

El intercambio iónico (Fig.II.D.1) es un proceso reversible, estequiométrico yrápido mediante la cual la fase sólida retira y retiene algunos iones de la solucióndel suelo, al tiempo que le entrega cantidades equivalentes de otros, paraestablecer un nuevo equilibrio entre las dos fases.

Los procesos de intercambio mencionados se dan tanto con cationes como conaniones y la retención se lleva a cabo debido a la presencia de cargaselectrostáticas en los coloides del suelo y en los iones presentes en la solucióndel mismo, los cuales se atraen hacia los sitios de carga contraria paraneutralizarse. Este tipo de atracción electrostática se llama adsorción.

1. Factores que Controlan el Intercambio Iónico.

La cantidad de iones que pueden adsorber los coloides del suelo depende dela cantidad de carga superficial que ellos tengan y la fuerza con que sonretenidos depende de la densidad de carga del coloide (Zhang y Zhao, 1997).Recuérdese, además, del capítulo anterior cómo el pH controla la cargasuperficial generada por los coloides del suelo. Los procesos de intercambioiónico se ven afectados, tanto por las propiedades del cambiador, como por lasdel ion.



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a. Propiedades del Cambiador.

El cambiador en el suelo corresponde a las partículas sólidas del mismoque tienen la posibilidad de intervenir en los procesos de intercambio, es

decir, a los coloides minerales y orgánicos de aquel.Las propiedades de los coloides que afectan el intercambio iónico en el

suelo son, según Zhang y Zhao (1997):

Cantidad y Tipo de aquellos presentes en el suelo, es decir, la cantidad(concepto textural) y tipo de arcilla (concepto mineralógico) y lacantidad y tipo de materia orgánica activa del mismo. Lo relacionadocon estos tópicos se ampliará en numerales posteriores.

Superficie específica que presenten los coloides. Densidad de carga de los coloides.

La superficie específica, es función directa del tamaño de las partículas,

lo que supone que los coloides deben presentar un alto valor en estapropiedad.

La densidad de carga, o sea la cantidad de carga que tiene una partículapor unidad de superficie que posea (Fassbender, 1982; Zhang y Zhao,1997), se determina con la siguiente relación:

Las unidades en las cuales se expresa la densidad de carga son: cmol m-2 o meq m-2. En la Fig.II.D.1.a, se presentan los valores de cantidad de carga

y de superficie específica que presentan algunos componentes coloidalescomunes en el suelo, tomados de Fassbender (1982), de Bohn et al (1993) yde Zhang y Zhao (1997).

Zhang y Zhao (1997) diferencian dos tipos de superficies en las que sepueden ubicar las cargas de los coloides: una interna, que corresponde a lasuperficie de las caras de las láminas de los paquetes cristalinos deminerales de arcilla expansibles y otra externa, que corresponde a lassuperficies de los otros sólidos del suelo. La cantidad de superficie internapuede ser tan grande como 700 m2 g-1 de material, en la montmorillonita o400 m2 g-1 en la halloysita hidratada. La superficie activa de los

filosilicatos de tipo 1:1, de la illita y del alofano es toda externa.b. Propiedades del Ión.

Ji y Li (1997) destacan que la fuerza de atracción entre una superficiecargada y un ión es directamente proporcional a la carga del ión einversamente proporcional a la distancia al cuadrado que hay entre lasuperficie adsorbente y el centro del ión. Además, llaman la atenciónacerca del hecho de que los iones en el suelo se encuentran hidratados y



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que, por lo tanto, la cantidad de moléculas de agua que rodea el ión puedealterar el comportamiento de la fuerza de adsorción que ejerce la superficiecargada sobre el ión.

La energía de hidratación en un ión es directamente proporcional alcuadrado de la carga del ión e inversamente proporcional a su tamaño (Ji yLi, 1997). De lo expuesto anteriormente se puede decir entonces que laspropiedades de los iones que más intervienen en los procesos deintercambio son:

La carga del ión: Aquellos iones con carga mayor son retenidos conmayor firmeza por los cambiadores del suelo, cuando tienen igualtamaño.

El tamaño del radio hidratado del ión: Al aumentar la cantidad demoléculas de agua que rodean el ión disminuye la fuerza de la retención

que ejerce sobre él el coloide. El tamaño del radio cristalográfico del ión: Hay una relación inversa

entre este tamaño y el tamaño del ión hidratado por lo cual, a mayortamaño del ión deshidratado, mayor es la fuerza con la cual es retenidoel ión, puesto que hay menor cantidad de moléculas de agua interpuestasentre el cambiador y el ión; el radio cristalográfico de algunos ionescomunes en el suelo se presenta en la Fig.II.D.1.b.

Adicionalmente, la concentración del ión: Debido a la ley de acción demasas, aquel ión que se encuentre en mayor cantidad, será el que seretendrá preferencialmente en el suelo, en ausencia de adsorción

selectiva.2. Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC)

Es la medida de la capacidad que posee un suelo de adsorber cationes y esequivalente a la carga negativa del suelo. Esta propiedad es la que define lacantidad de sitios disponibles para almacenar los cationes en el suelo. Loscationes que son sometidos a esta retención quedan protegidos contra losprocesos que tratan de evacuarlos del suelo, como la lixiviación, evitando así que se pierdan nutrientes para las plantas. Además, como la retención se hacesuperficialmente obedeciendo a deferencias de carga electrostática, loscationes adsorbidos pueden ser intercambiados por otros de la solución del

suelo, convirtiéndose en cationes intercambiables, necesarios en los procesosde nutrición de la planta.

Los cationes más importantes en los procesos de intercambio catiónico, porlas cantidades de ellos que participan en dichos procesos, son Ca2+, Mg2+, K+ y Na+ (las bases del suelo) y NH4

+; en suelos ácidos, a partir de ciertos valoresde pH, como se verá más adelante, el Al3+ juega un papel muy importante enel complejo de intercambio catiónico del suelo constituyendo, junto con el H+,la acidez intercambiable del mismo.



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La CIC del suelo se expresa en cmol (+) kg-1 de suelo o en meq (100 g desuelo)-1 (ambas unidades son numéricamente iguales) y depende de lacantidad y tipo de coloides que tiene:

CIC del suelo = CIC de la arcilla + CIC de la materia orgánica El valor que toma la CIC de un suelo también está fuertemente afectado por

el valor del pH al cual se hace la determinación, aumentando el valor deaquella al aumentar el pH; Uehara y Keng (1974) encontraron que cuando elcontenido de arcilla y de sesquióxidos de Fe y Al aumenta en el suelo, hay unmayor aumento de la CIC del mismo por unidad de cambio que se de en el pHpor encima del PCC.

Como puede verse en la Fig.II.D.2, la CIC de los diferentes coloides delsuelo es muy variable.

3. Capacidad de Intercambio Aniónico (CIA)

Es la medida de la capacidad que posee un suelo de adsorber anionesintercambiables y es equivalente a la carga positiva del mismo. SegúnSánchez (1981), esta capacidad es importante en aquellos suelos con altoscontenidos de sesquióxidos de Fe y Al; Moormann (1986) y Bohn et al (1993)también han establecido que este tipo de intercambio es de magnitudimportante en suelos tropicales fuertemente intemperizados, sobre todo a pHbajo.

Este tipo de intercambio es importante en el suelo porque afecta algunosnutrientes para la planta que se presentan en forma aniónica como son NO 3

-,

SO4

2-

, HPO4

2-

, H2BO3

-

y MoO4

2-

; además, Bohn et al (1993) establecen quelos procesos de intercambio aniónico son muy importantes en problemas decontaminación de suelos, puesto que algunos pesticidas, como el 2,4,5-T y el2,4-D, así como algunos metales pesados como el Cr y el As, se presentan enformas aniónicas en el suelo.

Como ocurre con la CIC, la CIA también está afectada por el valor del pHdel medio, aunque en este caso el incremento de carga positiva depende de ladisminución del pH: mientras mayor es la acidez del suelo (menor pH), mayores la cantidad de un determinado anión que es retenida por él.

Según Bohn et al (1993) y Porta et al (1994), los aniones que mejor se

ajustan al concepto de intercambio originado en cargas electrostáticas en elsuelo son: Cl-, NO3- y SO4

2-; otros aniones importantes en el suelo, como losfosfatos, están sometidos a procesos de retención específica, en la cual lasreacciones de intercambio se producen en el interior de los cristales; uno delos efectos más conocidos de la retención específica en suelos es la fijación(retención en forma no intercambiable y por lo tanto no disponibles para laplanta) de fósforo que se presenta en muchos de ellos, sobre todo cuando sonácidos y presentan alta actividad del Al3+ y del Fe3+.



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Sánchez (1981) cita varios trabajos en los cuales se sostiene que Oxisoles yAndepts (Andisoles) pueden retener cantidades apreciables de nitratos y desulfatos en forma intercambiable y que, además, aniones como sulfatos,

fosfatos y silicatos pueden ser adsorbidos fuertemente (fijados) por lassuperficies de sesquióxidos.

Con respecto a la importancia que tiene el fenómeno de fijación en algunossuelos cabe destacar el hecho de que la fijación de fosfatos es una de lascaracterísticas diagnósticas que definen las propiedades ándicas de los suelos.Un suelo que posea dichas propiedades tiene, entre otras, una capacidad defijación de fosfatos mayor o igual a 85% (SSS, 1999, 1998). Nótese que loanterior tiene serias implicaciones en el manejo de estos suelos pues, de cada100 kg de fósforo que se apliquen como fertilizante, la planta podráaprovechar sólo 15 kg como máximo, el resto quedará retenido en el suelo.

E. Carbono OrgánicoEl C (Carbono) se encuentra en los suelos formando parte de 4 tipos de

minerales orgánicos:

1. Carbono minerales, principalmente de CaCO3 y MgCO3; pero se presentantambién pequeñas cantidades muy activas e importantes de CO2 y también deHCO3

- y CO3=, iones derivados de los carbonatos más solubles.

2. Formas muy condensadas de composiciones próximas al carbono elemental(carbono vegetal, grafito, carbón de hulla)

3. Residuos de plantas, animales y microorganismos, alterados y bastanteresistentes, denominados a veces “humus” y “humatos”, que no constituyen

un compuesto único, al contrario de lo que parecen sugerir estasdenominaciones.

4. Residuos orgánicos poco alterados de vegetales, animales y demicroorganismos vivos y muertos, que sufren descomposiciones bastanterápidas en los suelos.

Evidentemente el carbono total de los suelos incluye estas 4 formas. El carbonoorgánico total incluye las 3 últimas, siendo eliminadas las formas minerales porlavado con un ácido reductor diluido antes de la determinación del carbonoorgánico. La determinación más reproducible del carbono orgánico es la queincluye las 3 formas en que se presenta sin intentar su fraccionamiento. Lamateria orgánica químicamente activa que se encuentra relacionada con lagénesis del suelo y su fertilidad, incluye las formas 3 y 4. Por ello, algunas vecesse realizan esfuerzos para eliminar la forma 2, el C en forma fuertementecondensada, de las determinaciones de materia orgánica del suelo. También debeestablecerse una diferencia entra la materia orgánica vieja, que es más resistentey que constituye el Humus propiamente dicho o forma 3, y los residuos orgánicosrecientemente añadidos, 4, que quedan sometidos a una descomposición rápida,con lo que dejan disponibles sus elementos nutrientes para las cosechas



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corrientes. Aun cuando el fraccionamiento o distinción entre las distintas formasde materia orgánica del suelo supone una pérdida en la reproductividad de lasmedidas, cuando se perfeccione puede procurarnos interpretaciones más

significativas de los análisis.Importancia de la Materia Orgánica en el Suelo.

La materia orgánica, en todas sus diferentes formas, tiene efectos marcados encasi todas las propiedades del suelo, como puede verse en el resumen que sepresenta en la Fig.II.E.1.

Otros beneficios notables de la materia orgánica son los que tienen que ver consu influencia en la nutrición vegetal. Está ampliamente demostrado que laaplicación de abonos orgánicos incrementa la producción de los cultivos,inclusive cuando son aplicados en suelos que presentan altos contenidos demateria orgánica nativa.

Aparte de los materiales orgánicos, otros materiales también se definen, enparte, con base en su contenido de materia orgánica; tal es el caso de losmateriales ándicos que deben tener menos de 25% de carbono orgánico y losmateriales espódicos que deben tener 0,6% o más de carbono orgánico.

Los endopedones ágrico, sómbrico y espódico tienen como característicagenética común el ser iluviales de humus. Otra buena cantidad de horizontesdiagnósticos de suelos, aunque no se definen explícitamente por el contenido o lacalidad de la materia que poseen, deben cumplir ciertos requerimientos que serelacionan directamente con ella, como es el color.

F. Macro y Micronutrientes.En los suelos hay gran cantidad de elementos minerales que coinciden con los

necesarios para la nutrición vegetal, pero que son inasequibles por su forma parael organismo de las plantas, como los componentes de piedras, rocas o arenas ymateriales orgánicos complejos. Estas formas pueden considerarse como unareserva de elementos nutrientes a largo plazo, ya que los procesos de primeratransformación de los materiales (meteorización y otros) pueden llegar amovilizarlos.

Las plantas absorben los elementos nutritivos sólo en la forma asimilable parasu organismo, concretamente la de cationes o de aniones. Sus necesidades de

nutrición se cubren, pues, a partir de cationes y aniones de la disolución del sueloy del intercambio iónico del complejo humiarcilloso o intercambiador. Por ello,sólo las cifras correspondientes a las cantidades de elementos nutritivos en formade iones procedentes de la solución del suelo y del complejo intercambiador sonindicativas de la fertilidad del suelo.

En definitiva, la determinación de los nutrientes del suelo disponibles para laplanta debe referirse exclusivamente a los elementos asimilables. A la analíticaquímica ha de proceder una extracción adecuada que permita separar los



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elementos fácilmente asimilables por las plantas del resto de los componentes delsuelo. Las metodologías de extracción se han desarrollado para simular elcomportamiento de la planta en lo que respecta a distinguir entre asimilables y no

asimilables. Distintas metodologías pueden conducir a resultados diversos y, portanto, al expresar los resultados de un análisis de suelo debe indicarse lametodología seguida para que la interpretación se corresponda con lo que ocurreen realidad en la planta.

1. Macronutrientes Primarios.

El N (nitrógeno): Existe en el suelo 3 formas principales de N:

Nitrógeno Orgánico; asociado con humus del suelo.

Nitrógeno Amoniacal; fijado por ciertos minerales arcillosos.

Amonio Inorgánico soluble, y compuestos de nitratos.

El contenido de nitrógeno total en los suelos presenta un amplio ámbito, peroes común el comprendido entre 0,2 y 0,7% para la denominada capa arable. Elporcentaje tiende a disminuir al aumentar la profundidad del perfil, el climainfluye más directamente en el contenido total del N y cuyo porcentaje tiendea incrementar al disminuir la temperatura y al aumentar la precipitación dentrode un límite.

El N orgánico representa comúnmente entre el 85 y 95% del N total. Enbuena parte su naturaleza química es desconocida. Los compuestosnitrogenados que se acumulan en los suelos en forma de restos animales de lossuelos se presentan en forma de aminoácidos.

Las condiciones climáticas influyen notablemente sobre el contenido de Nen el suelo. El aumento de la temperatura hace disminuir el contenido de N,bajo condiciones análogas de humedad, ya que aumenta la velocidad demineralización de la materia orgánica.

También se ha comprobado que al aumentar la humedad por efectos de lasprecipitaciones o riegos, permaneciendo constante la temperatura, el N(nitrógeno) aumenta. En forma inorgánica se presenta el nitrógeno comoÓxido Nitroso, Óxido Nítrico, Dióxido, Amoniaco en cantidades mínimas casino detectables y además como Amonio, Nitrito y Nitrato.

El N inorgánico de los suelos tiene un ámbito generalmente comprendido

entre 5 y 15%. Por lo general, el nitrógeno intercambiable no supera elnitrógeno total. El denominado amonio nativo fijo tiene un ámbitocomprendido, entre 3 y 13%. El nitrógeno mineralizado no supera en lamayoría de los casos el 2%, aunque el porcentaje puede aumentarconsiderablemente cuando las condiciones de incubación son óptimas.



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a. Fijación Biológica de Nitrógeno.

Según Subba Rao (1992) y Brock y Madigan (1991), algunas bacteriasproducen nitrogenasa que es una enzima que reduce el N2 de la atmósfera aNH3; esta capacidad se conoce como fijación biológica de nitrógeno odiazotrofismo y puede ser llevada a cabo, según Rodríguez et al (1985) yOrozco (1999), mediante tres sistemas: en forma libre, por asociación conuna planta o en simbiosis, también con alguna planta.

i. Fijación del Nitrógeno en Forma Libre.

Las bacterias que fijan el nitrógeno mediante este sistema, sonfrecuentes en todo tipo de suelo y se encuentran, principalmente, en larizosfera de las plantas superiores. Pueden ser heterótrofas, cuandoutilizan como fuente de energía (carbono orgánico) restos vegetales o,

autótrofos, cuando son capaces de obtener el carbono del CO2 atmosférico, mediante la fotosíntesis. También se presentan organismosaeróbicos y anaeróbicos en este grupo de fijadores (Orozco, 1999).Según Rodríguez et al (1985), entre las bacterias fijadoras libres, las másnumerosas y eficaces son las aeróbicas.

Según información presentada por Valero (2000) las bacteriasdiazótrofas de vida libre suelen establecerse en ambientes donde hay unbuen suministro de carbono disponible como en la rizosfera o en lasuperficie de los tejidos externos de la planta (raíces, hojas, tallos, etc.),pero también se presentan frecuentemente en el interior de dichostejidos (bacterias endófitas), sobretodo en los elementos vasculares y en

los espacios intercelulares dejados por células muertas en las raíces.Valero (2000) aisló, en plantas de caña panelera de cultivos

tradicionales del occidente de Cundinamarca que nunca habían sidofertilizados, 11 cepas de microorganismos diazótrofos de vida libreendófitos y 7 cepas rizosféricas. Los endófitos fueron aislados de laspartes basal, media y apical del tallo y de las raíces y pertenecieron a losgéneros Acetobacter, Azospirillum y Herbaspirillum. Los rizosféricoscorrespondieron a los géneros Azotobacter, Azospirillum y Beijerinckia.

Brock y Madigan (1991) presentan una extensa discusión acerca de las

bacterias de este grupo de fijadoras de nitrógeno y destacan algunos delos géneros que se dan en la Fig.II.F.1.a.i, como los que másfrecuentemente se presentan en el suelo.

ii. Fijación de Nitrógeno por Asociación.

Se produce por bacterias que se encuentran en la rizosfera de lasplantas, principalmente gramíneas, con cuyas raíces forma asociacionesno simbióticas, pues no se llega a la formación de estructuras



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especializadas por parte de los organismos asociados (Rodríguez et al,1985).

La principal fuente de energía para las bacterias que trabajan con este

sistema de fijación la componen los exudados radiculares de la planta.Según Orozco (1999), este sistema de fijación de nitrógeno esespecialmente importante, en el trópico, en cultivos de caña de azúcar,arroz, maíz, sorgo, trigo, cebada y pastos.

De los anteriores microorganismos, el Azospirillum se producecomercialmente; el inóculo de esta bacteria, preparado en materialescomo turba, carbón, lignito, compost, residuos de establo o suelo, puedeser viable hasta los 180 días de almacenamiento, dependiendo delportador. La máxima población de microorganismos se tiene a los 30días de almacenamiento a temperaturas entre 30 y 35oC, con todos losportadores (Subba Rao, 1992).

El P (Fósforo): El P (Fósforo) es, así como en Nitrógeno, importanteelemento nutriente de las plantas, pues forma parte estructural de compuestosfundamentales para su fisiología y además desempeña una función única yexclusiva en el metabolismo energético de la planta. Sin su intervención nosería posible la fotosíntesis, porque la fijación de energía luminosa en energíaquímica se realiza mediante compuestos que llevan fósforo.

En el suelo, el fósforo puede aparecer en forma orgánica (como elementoconstituyente de diversos materiales orgánicos: restos de vegetales o animales,humus, etc.) o inorgánica. Las formas inorgánicas incluyen a su vez dosfracciones:

a. El P (Fósforo) que es constituyente estructural de partículas minerales delsuelo y,

b. El fósforo que está en formas aniónicas (las que tienen carga eléctricanegativa), que es el único importante para las plantas. Las formas aniónicasdel P se localizan en la solución del suelo (fósforo solubilizado) o en elcomplejo adsorbente del suelo gracias a la intervención del Calcio (fósforoadsorbido)

Como sabemos, el Fósforo asimilable es el que las plantas aprovechan en sumetabolismo. Se llama P asimilable al que se presenta en forma fácilmente

accesible para las plantas. La valoración de la cantidad de fósforo asimilable,al igual que la valoración de otros nutrientes vegetales, sirve como índice de lafertilidad del suelo y como orientación para la fertilización de los cultivos.

Existe una dependencia muy estrecha entre el pH del suelo y la presencia deformas asimilables y de formas bloqueadas de fósforo para la nutriciónvegetal. En los suelos de pH ácido el fósforo asimilable suele presentarse enforma de Fosfatos de Hierro y Aluminio; en los de pH neutro, en cambio,procede de Fosfatos de Calcio solubles; pero con un pH superior a 7,5



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aumentan las formas insolubles del fósforo, que no son asimilables por lasplantas. Por todo ello, es imprescindible conocer previamente el pH del sueloy, en función a eso, elegir el procedimiento más adecuado. Todos los

procedimientos analíticos exigen, en primer lugar, obtener un extracto desuelo, es decir, una solución representativa que contenga los elementosnutrientes disueltos; a partir de ese extracto se realiza la determinaciónquímica. El extracto se obtiene utilizando una determinada soluciónextractante, cuya composición varía según los distintos procedimientos.

El K (Potasio): El potasio es uno de los macronutrientes esenciales para laplanta. En términos cuantitativos, el potasio es uno de los nutrientes que enmayores cantidades requieren las plantas, que incluso pueden llegar aconsumirlos en exceso sin que se traduzca en mayor rendimiento: es lo que sellama, respecto al potasio, consumo de lujo. Cualitativamente, tiene un graninterés en muchas de las reacciones metabólicas vegetales, ya que, aunque norealiza una intervención estructural, su presencia es indispensable paraprocesos fundamentales como la respiración y el metabolismo de azúcares,que prácticamente quedarían interrumpidos sin él. Por todo ello los fisiólogosvegetales sitúan al potasio en un destacado lugar como nutriente vegetal. Seconsideran cultivos muy exigentes en potasio aquellos que acumulan hidratosde carbono en órganos de reserva, como los de papa, remolacha, zanahoria ycaña de azúcar.

El K está en grandes cantidades en los suelos, ya que es un componente derocas y minerales; pero sólo una pequeña fracción de su total puede seraprovechado por las plantas. El potasio asimilable es el catión potasio (K+), es

decir, el potasio con la carga eléctrica positiva; éste puede encontrarse bien enla solución del suelo (potasio solubilizado), bien en el complejo adsorbente(potasio adsorbido). Estas dos situaciones están en equilibrio, de manera que amedida que la planta absorbe potasio de la solución del suelo, va siendorepuesto, utilizándose para ello el que se encuentra adsorbido en el complejo.

No son corrientes las deficiencias en potasio, sobre todo si el suelo es detextura arcillosa, puesto que se adsorbe firmemente en las arcillas. En suelosligeros o arenosos la deficiencia es algo más probable, porque el K es muysoluble y tiende a lavarse en el perfil. La deficiencia se manifiesta al principioen una cierta clorosis moteada en las hojas adultas. En fases más avanzadas seextiende también a hojas jóvenes y después se producen zonas necróticas en

los márgenes y los extremos de las hojas, que se enrollan característicamente.También se alteran los hábitos de crecimiento (apariencia achatada); la plantapresenta menor resistencia física, se encama o tumba fácilmente por accióndel viento y es más susceptible a las enfermedades. En cambio, un abundantesuministro de K facilita el mayor crecimiento y vigor de las plantas y un buendesarrollo de flores y frutos, y contribuye además sensiblemente a suresistencia al frío y a las enfermedades.



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La determinación del potasio asimilable se lleva a cabo para valorar lariqueza del suelo en potasio como elemento nutriente y sirve como índice delas dosis de fertilización potásica a emplear. En la práctica hay diversos

procedimientos analíticos para su estimación, que conducen a resultados muydiferentes en cuanto al orden de cifras. Por ello, en los resultados se debeespecificar siempre cuál ha sido el método empleado y, mejor aún, cuál es lainterpretación de los resultados del análisis, clasificándolos en niveles bajo,normal y alto.

Los resultados de los análisis se expresan bien en K (Potasio), bien en Potasa(K2O), utilizándose unidades químicas, como miliequivalentes por ciengramos de suelo (meq/100g.), o unidades de peso, como miligramos porkilogramo de suelo (partes por millón _ppm_) Las equivalencias con:

1 meq de K/100g. de suelo = 390 ppm de K

1 ppm de K2O = 0,83 ppm de K.

2. Macronutrientes Secundarios.

a. El S (Azufre): En las plantas el azufre aparece en compuestos importantes,como algunos aminoácidos que forman parte de proteínas y otroscompuestos de gran interés biológico. En los suelos está sobre todo enforma de Ión Sulfato (SO4

2-) y también de Azufre elemental o Sulfatos deHierro. Muy rara vez se presenta la deficiencia en azufre, dada su relativaabundancia en el suelo; se manifiesta en el amarillamiento de hojas jóvenes, que luego se traslada a las de mayor edad.

b. El Mg (Magnesio): El Magnesio forma parte de la molécula de clorofila y,por lo tanto, es esencial para la función fotosintética de las plantas.Además, desempeña importantes cometidos en muchas reaccionesmetabólicas. Suele encontrarse en los suelos con mucha abundancia,aunque pueden darse deficiencia en los suelos arenosos y algo ácidos; sussíntomas son la clorosis entre los nervios foliares y los punteados de colorrojo, naranja, amarillo o púrpura en la hojas que tienen mayor edad.

c. El Ca (Calcio): El Calcio desempeña un doble papel en la nutrición de lasplantas: por una parte, tiene participación directa en la formación deparedes y orgánulos celulares, y por otra, interviene indirectamente en el

complejo adsorbente del suelo, como intermediario en la adsorción del K.No es corriente la deficiencia de Ca, pues suele ser abundante en los suelos;se manifiesta en diversas alteraciones de las zonas en crecimiento de laplanta, como el encorvamiento de los extremos foliares, la clorosis delmargen delas hojas jóvenes y la formación de raíces atrofiadas.



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3. Micronutrientes (Oligoelementos)

a. El Fe (Hierro): El Hierro es el oligoelemento que las plantas absorben enmayor cantidad. Entre las múltiples funciones que desempeña hay quedestacar su importantísimo papel en la fotosíntesis y en la formación de laclorofila. Los síntomas de deficiencia de Fe suelen darse másfrecuentemente el suelos calizos o alcalinos, en los que, aunque se hallepresente, lo está en forma insoluble. Los síntomas se manifiestan sobretodo en la clorosis de las hojas más jóvenes.

b. El B (Boro): El Boro es un oligoelemento esencial, relacionado con lafisiología del crecimiento vegetal. En los suelos acostumbra a encontrarseen cantidad suficiente para la nutrición de la planta, pero su disponibilidadpara las mismas depende del pH y de la proporción de calcio. En los suelosde pH alto, calizos, el boro está bloqueado y la deficiencia resulta muy

probable. Los síntomas más conocidos son: engrosamiento yoscurecimiento de hojas, muerte de raíces y ápices de los tallos, aborto deflores y alteraciones de los frutos (corazón corchoso de las manzanas) y losórganos de reserva de las plantas (mal de corazón de la remolacha)

c. El Cu (Cobre): El Cobre desempeña funciones de activador de diversasreacciones metabólicas de las plantas. En la mayoría de los suelos hay Cusuficiente como para garantizar sus necesidades y por ello no se producenproblemas de deficiencia. Puede ocurrir que se insolubilice en algunasocasiones, como, por ejemplo, a consecuencia de una exageradafertilización fosfatada, y entonces es posible que aparezcan síntomas de

deficiencia: necrosis de hojas y frutos de forma irregular y con moteadospardorrojizos.

d. El Mn (Manganeso): El Manganeso, como el cobre, es activador dediversas reacciones metabólicas de las plantas y cumple un destacado papelen la fotosíntesis y la respiración. En suelos básicos o alcalinos puedellegar a insolubilizarse y, por tanto, a no ser disponible para la planta. Lossíntomas de su deficiencia se manifiestan en la aparición de manchasnecróticas en las hojas y amarilleamiento rojizo entre sus nervios. Enalgunos cultivos, estos síntomas reciben nombres específicos: por ejemplo,“mancha gris” de la avena o “amarilleamiento moteado” de la remolachaazucarera.

e. El Mo (Molibdeno): Como sucede con los otros oligoelementos, aunquelas plantas requieren molibdeno en cantidades minúsculas, les resultaindispensable para el metabolismo. Es muy importante su intervención enlos procesos de fijación de nitrógeno que se producen por la asociación Rhizobium-leguminosa. El síntoma de su deficiencia es la marchitezmoteada y marginal en las hojas de mayor edad. En algunos cultivos este



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síntoma recibe también nombre determinados: “mancha amarilla” del fruto

de los cítricos, “cola de látigo” de coles, etc.

f. El Zn (Zinc o Cinc): El zinc interviene en los distintos procesosbiológicos de las plantas, como la síntesis de proteínas y de algunashormonas vegetales. El riesgo de que su insolubilización haga imposible elsuministro de zinc asimilable por las plantas crece a medida que aumenta elpH del suelo. Los síntomas se manifiestan fundamentalmente enalteraciones del crecimiento, como atrofiamiento y reducción de la talla delas hojas, y aspecto arrosetado de la planta.

G. Minerales de Arcilla del Suelo (Fig.II.G.3)

La fracción más activa del suelo está constituida por los componentescoloidales del suelo: la arcilla y el humus. Los coloides del suelo1 pueden ser:orgánicos e inorgánicos.

El término arcilla es empleado con tres diferentes significados: para expresar elagregado del suelo obtenido por procesos mecánicos en el análisisgranulométrico y definido como partículas de dimensiones inferiores a 2 micras;para designar la clase textural arcillosa; para designar la fracción del sueloconstituida de:

a. Silicatos hidratados de Aluminio, denominados minerales de arcilla cuandoson cristalinos y alófanas, cuando son amorfos.

b. Óxidos e Hidróxidos de Hierro, Aluminio y Titanio. Conviene destacar queestos compuestos se pueden encontrar en otros agregados del suelo que no sea

exclusivamente la fracción arcilla; el agregado arcilla, que se obtiene delanálisis granulométrico del suelo, cuyos constituyentes poseen dimensionesinferiores a 0,002 milímetros, presenta en su composición,predominantemente, minerales de arcilla. Todavía pueden contener mineralesprimarios, o de afloramiento rocoso o de sedimento que originó el suelo, talescomo: Cuarzo, Óxido de Hierro, de Aluminio, de Titanio, Pirita, Micas, y así también materia orgánica.

Los minerales cristalinos de arcilla son los que presentan una constituciónregular y sistemática de sus átomos, moléculas o iones, en sus tres dimensiones;se presentan predominantemente en formato de Micas, es decir, son constituidospor camadas de láminas que se superponen o sobreponen en agrupamientos de

formato hexagonal o de placas irregulares; otros tienen forma de bastones, o dehilos.

Una partícula de arcilla está formada por el empilado de un gran número deunidades estructurales, de las cuales, así reunidas, se disponen en formaestratificada dando al conjunto un aspecto de placa.

(1): Partículas coloidales del suelo son aquellas que presentan por lo menos una de sus dimensiones dentro del intervalo 1nanómetro (= 10-9m) y 1 micrómetro (=10-6m)



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El análisis químico de la fracción arcilla del suelo, muestra que sus principales

componentes son: SiO2, Al2O3, Fe2O3 y de H2O; presentan, además, variablecantidad de TiO2, CaO, MgO, MnO, K2O, Na2O y P2O5, de acuerdo con el tipode arcilla.

La segunda unidad estructural básica de los minerales de arcilla son losoctaedros de aluminio y los octaedros de magnesio, los cuales se puedenrepresentar por 6 iones dispuestos en formato octaédrico, teniendo en el centro union de aluminio o magnesio.

Un especial énfasis debemos colocar en los silicatos, que son los minerales másimportantes de los suelos pues, incluyendo el Cuarzo, constituyen el 95% de lacorteza terrestre. Por lo tanto, forman parte muy importante de los materialesparentales de los suelos y su presencia afecta de una u otra manera a laspropiedades y características de los suelos.

1. Estructura de los Silicatos.

La unidad estructural básica de los silicatos es el tetraedro de Si (Silicio): unátomo de Si rodeado de cuatro O. El Si tiene un radio (0,39 Å2) mucho menorque el del O (1,4 Å), sin embargo se rodea de cuatro átomos de O, en unaorganización espacial tetraédrica. Se dice que el Si tiene coordinación 4(Fig.II.G.1.a).

Como ya dijimos, la segunda unidad básica es el octaedro, en el cual elcentro está ocupado por un átomo de Aluminio en coordinación 6, es decir,rodeado por 6 átomos de O ó de grupos OH (Fig.II.G.1.b)

Tetraedros y octaedros constituyen unidades muy estables debido a que losenlaces Si-O y Al-O son de tipo covalente, lo cual determina que los silicatossean minerales muy duros y, en general, resistentes a la meteorización. Encaso que el mineral presente un proceso de sustitución isomórfica, el Al+3 puede encontrarse reemplazando al Si+4 en coordinación 4 en el tetraedro. Porla misma razón el Mg+2, el Fe+2 y el Fe+3, pueden ocupar el lugar del Al en eloctaedro.

2. Estabilidad de los Minerales tamaño Arcilla.

a. Yeso, Halita.

b. Calcita, Apatito.

c. Olivino, Piroxeno.

d. Biotita, Glauconita.

(2): 1 Å (Angstrom), unidad de medida, equivalente a 1 x 10 -8cm.



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e. Albita, Anortita, Vidrio Volcánico.

f. Cuarzo, Cristobalita.

g. Moscovita, Sericita, Illita.

h. Vermiculita.

i. Montmorillonita.

j. Caolinita, Halloysita, Alófana.

k. Gibsita, Boemita.

l. Hematita, Goetita.

m. Anatasa, Rutilo, Zircón.

Llama la atención que el cuarzo disminuye su resistencia a la meteorización

cuando se encuentra en el tamaño arcilla. Esto se debe al aumento de susolubilidad, al incrementarse su superficie específica.

Los minerales con alto contenido de bases hidrolizables se encuentran másarriba en la secuencia, es decir se meteorizan más fácilmente, en cambio lossilicatos formados por láminas de tetraedros y octaedros son más resistentesdebido al efecto estabilizador de las estructuras en cadena.

Las Kanditas son más resistentes que las Smectitas, debido a que lasprimeras no poseen bases hidrolizables. Los óxidos son más estables aúndebido a su muy baja solubilidad y a los fuertes enlaces metal-hidróxido ometal-oxígeno.

Se puede deducir que en los suelos más recientes habrá mayor abundancia deminerales hasta el estado 6. En los de evolución intermedia entre 7 y 9 y enlos suelos maduros a seniles entre los estados 10 y 13. Debe tenerseprecaución al aplicar estos conceptos pues, la distribución modal de losminerales en un suelo podría corresponder a superposición de climas dandoorigen a suelos poligenéticos y también a paleosuelos.

3. Minerales de Arcilla.

Son minerales en láminas (filosilicatos), cuya constitución básica estáformada por láminas de tetraedros y octaedros. En la mayoría de los suelosson los minerales dominantes de la fracción arcilla (inferior a 0,002 mm).

a. Kanditas: su estructura está formada por una capa de tetraedros (SiO4) yuna capa de octaedros (AlOH6), de tal forma que los oxígenos libres de laprimera forman parte de la segunda, ocupando dos vértices de cadaoctaedro y con grupos OH en los demás (Fig.II.G.1.a)

Las láminas no permiten la entrada de cationes con facilidad, nimoléculas de agua, ya que están unidas por enlaces muy fuertes, como sonlos puentes de hidrógeno, motivo por el cual la capacidad de intercambiocatiónico de las Kanditas es baja. En su estado natural estos minerales son



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blancos y provienen de la alteración del aluminio-silicato, especialmentelos feldespatos.

A las arcillas del grupo de las Kanditas se les denomina como arcillas 1:1

y los principales representantes son: Caolinita, Halloysita, Dickita, Nacrita,Dombasita y Antigorita.

Caolinita: Es un mineral de arcilla, formado estructuralmente por 2láminas, uno de silicio y otro de aluminio, siendo denominado mineralbilaminado o de gradiente 1:1. Los cristales de Caolinita solo son vistosen microscopio electrónico.

Halloysita: En cuanto a su composición, se presenta de 2 formas: unadeshidratada, que es meta-halloysita y la otra, que contiene moléculas deagua, la endelita.

b. Smectitas: su estructura está formada por dos tetraedros (SiO4) y en mediode ambos existe un lámina de octaedros, de manera que cada Al coordinacon dos O2 libres de cada capa y con dos grupos OH. Entre cada lámina sepueden ubicar cationes y moléculas de agua, pudiendo separarse oacercarse de manera reversible, al aumentar o disminuir tanto la cantidadde cationes, como su tamaño, o bien la cantidad de agua absorbida. Porestar constituidas por dos láminas de tetraedros y una de octaedros, estasarcillas se denominan 2:1 y poseen una CIC más elevada que las Kanditas.Al grupo de las Smectitas pertenecen: Montmorillonita, Vermiculita,Pirofilita, Glauconita, Hectorita, Beidelita, Illita (no expandible)(Fig.II.G.3.b)

Montmorillonita: Es un mineral de arcilla de gradiente 2:1, consustituciones isomorfas en sus dos láminas, tanto de octaedros como detetraedros. En sus láminas octaedral ocurren sustituciones isomorfas deAl por Mg, y en la tetraedral, de Si por Al. La Montmorillonita es unade las arcillas que más se subdivide, con cristales, se presenta en formade diminutos gránulos y, consecuentemente, con una superficieespecífica muy elevada, lo que le otorga una gran capacidad deadsorción de iones.

Vermiculita: Su estructura consiste en camadas de talco o micatrioctaédrico, separadas por películas de agua con 2 moléculas deespesura. En los arcillo-minerales se pueden encontrar ejemplares de

Vermiculita dioctadédrico, derivada de la Pirofilita. Hectorita: Es un mineral que no contiene Al en su composición y el Mg

de lámina octaédrica parcialmente sustituido por Litio.

Beidelita: Es una arcilla rica en Al, pues, buena parte del Si queocupaba la posición octaédrica, fue sustituida por aquel elemento; el Alen posición octaédrico, también puede sufrir sustituciones, como sucedeen la Montmorillonita.



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Illita: Es un mineral estructuralmente situado entre las micas de Al y delas arcillas Montmorillonita. La unidad estructural básica de la Illita sonsus láminas de tetraedros de Si con una octaédrica intermediaria,

semejante a la de la Montmorillonita. En la Illita ocurren sustitucionesisomorfas en la lámina de Si, donde el Si es sustituido por el Al, y en lalámina de Al, donde el Mg y el Fe pueden ocupar la posición del Al.



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III. CONCLUSIÓN

El objetivo principal de esta investigación monográfica es la de poner en exposiciónlas características y propiedades químicas del suelo; como se pudo notar en eldesarrollo de monografía, el suelo es un sistema extremadamente complejo, y por lo

tanto, debe ser estudiado con minuciosidad y con destreza.

Primeramente para poder realizar un buen estudio de suelo, debemos tener en cuentauna serie de factores, como por ejemplo, debemos saber la disposición física delsuelo, tener los conocimientos previos referentes a los distintos perfiles y horizontes,cuál era el cultivo anterior, entre otros.

Aquí también se pone a exhibición, la importancia del pH del suelo, los factores queafectan el pH del suelo; la CIC (Capacidad de Intercambio Catiónico) y la CIA(Capacidad de Intercambio Aniónico), que por cierto es muy importante saber la

importancia de estos en el suelo, y como así también, los distintos tipos de mineralesde arcilla que existen en el suelo.

Elaboramos este material de apoyo, con la finalidad de poder brindar algunosconceptos y conocimientos básicos con respecto a lo que Propiedades Químicas deSuelo concierne, y así poder dar un pequeño aporte intelectual, que por cierto será degran ayuda, a los investigadores en formación.



28

ANEXO



29

PROPIEDADES QUÍMICAS DEL SUELO.

Composición del Suelo Ideal. (Fig.II.A.1) Fases del Suelo. (Fig.II.A.2.a)

Esquematización de la composición global del Suelo. (Fig.II.A.2.b)

MateriaMineral

45%Micropor

os(agua)33,5%

Macroporos(aire)16,5%

Materiaorgánica

5%

FaseGaseosa16,5%

FaseLíquida33,5%

FaseSólida50%



30

EL pH DEL SUELO.

Correspondencia de Valores de pH del Suelo. (Fig.II.B.1.a)

El pH óptimo del Suelo. (Fig.II.B.1.b)

* En Andisoles y en Suelos LAC, entre 5,5 y 6,0.

Efecto del pH sobre la solubilidad de algunos elementos. (Fig.II.B.2)



31

El procedimiento, según el Soil Survey Laboratory (SSL, 1996). (Fig.II.B.4.a.1)

Un modelo de Potenciómetro. (Fig.II.B.4.a.2)



32

*La diferencia corresponde a: pH potenciométrico – pH colorimétrico.

Diferencias de pH entre los métodos potenciométrico y colorimétrico. (Fig.II.B.4.b.1)

En método de Hellige-Truog que mide el pH del suelo entre 4 y 8,5. Fig.II.b.4.b.2

* Según Soil Survey Division Staff (SSDS, 1993) **Según Fassbender (1982)

Calificación del pH del suelo para dos métodos de determinación. (Fig.II.B.5)



33

CAPACIDAD DE INTERCAMBIO DE IONES.

Algunas características químicas de los iones más frecuentes del Suelo. (Fig.II.D.1)

* Puede tomarse como promedia y en los coloides mencionados la carga es negativa.

Valores de cantidad de carga y superficie específica. (Fig.II.D.1.a)



34

Radio cristalográfico y radio hidratado de algunos iones comunes en el suelo.(Fig.II.D.1.b)

Valores de CIC de diferentes coloides comunes en suelos. (Fig.II.D.2)



35



36

CARBONO ORGÁNICO

Efecto general de la materia orgánica sobre algunas propiedades del suelo. (Fig.II.E.1)



37

MACRO Y MICRONUTRIENTES.

* También pueden fijar Nitrógeno en condiciones anaeróbicas (Facultativos)** También pueden fijar Nitrógeno en el Sistema de Asociación.

Algunos géneros de bacterias fijadoras de N en forma libre, comunes en el suelo.(Fig.II.F.1.a.i)



38

MINERALES DE ARCILLA DEL SUELO

Minerales de Arcilla de los Suelos. (Fig.II.G.3)

Estructura de una Kandita (1:1). (Fig.II.G.1.a)



39

Estructura del Tetraedro y Octaedro, y su forma de unión. (Fig.II.G.1.b)

Estructura de las Smectitas (2:1). (Fig.II.G.3.b)



40

IV. BIBLIOGRAFÍA

Preparación de Suelos:BELLO, M; PINO, M. Preparación de Suelos. 2000. Punta Arenas: CL. Centro

Regional de Investigación Kampenaike del Instituto de InvestigacionesAgropecuarias del Ministerio de Agricultura de Chile. 9p.

Procesos Químicos del Suelo:

CASTELLANOS, F. Procesos Químicos del Suelo. 2010. Ciudad de México: MX.Colegio de Ciencias y Humanidades de la Universidad NacionalAutónoma de México. 16 – 17, 21 – 24 pp.

Edafología II. Manual de Prácticas de Laboratorio:MARTÍNEZ, C. Edafología: Manual de Prácticas de Laboratorio. 2009. San

Carlos: GU. Facultad de Agronomía de la Universidad de San Carlos deGuatemala. 14, 16-19, 32-34, 37-39 pp.

Introducción a la Ciencia del Suelo:

JARAMILLO, D. Introducción a la Ciencia del Suelo. 2002. Medellín: CO.Facultad de Ciencias de las Universidad Nacional de Colombia. 304, 319-322, 332-333, 346-349, 352-354, 395-397, 417-419,

Manual de Edafología:KIEHL, E. Manual de Edafología. 1979. Sao Paulo: BR. Editora Agronômica

“Ceres” Ltda. 15-18, 22-23, 51-66

Análisis Químico de Suelos:

JACKSON, M. Análisis Químico de Suelos. Barcelona: ES. Ediciones Omega. 17-20, 67-73, 282-301.

Enciclopedia Práctica de la Agricultura y la Ganadería: El Suelo:

CURT, M. Enciclopedia Práctica de la Agricultura y la Ganadería: El Suelo. 2008.

Barcelona: ES. Editorial OCEANO del GRUPO OCEANO. 60-62, 65-79,81-82.

Edafología. Guía de Clases Prácticas:

CASANOVA, P.; VERA, W.; LEIGHTON, W.; SALAZAR, O. Edafología: Guíade Clases Prácticas. 2004. Santiago: CL. Facultad de CienciasAgronómicas. Departamento de Ingeniería y Suelos. 4-9 pp.

Documents

Propiedades Químicas del Suelo