CAPITULO II

Guía para la determinación de los cationes de cambio en los suelos.

La determinación de los cationes de cambio es de máximo inte-rés, tanto desde el punto de vista agronómico como pedológico, y poresto se comprende el gran número de técnicas ideadas para este fin.

En diferentes publicaciones del Imperial Bureau of Soil Scien-ce [I], ARENA [2], WRIGHT [3] Y LEMMERMANN [4], entre otras, pue-den verse recopiladas bastantes de aquéllas.

El gran número de consultas que se me han hecho en la EstaciónAgronómica Central, sobre cuáles son las más adecuadas para emplearen determinados casos, me ha movido a ensayar y publicar las siguien-tes instrucciones, en las que, además de las técnicas originales, se dandetalles operatorios adquiridos por la propia experiencia.

En general, la mayor parte de las técnicas están hechas para sue-los desprovistos de carbonato cálcico, yeso y sales solubles, con reac-ción ácida. En nuestro país es muy frecuente el caso contrario. Comoesta circunstancia impone determinadas modificaciones en los métodosoperatorios, he efectuado una selección de técnicas apropiadas a Iossiguientes casos, en los que están incluidos casi todos los que puedenpresentarse:

Primer caso.— Suelos desprovistos de carbonatos alcalino-térreos,yeso y sales solubles.

Segundo caso.— Suelos desprovistos de yeso y sales solubles, peroconteniendo carbonatos alcalino-térreos.

Tercer caso.— Suelos desprovistos de yeso, pero conteniendo car-bonatos alcalino-térreos y sales solubles.

Cuarto caso.—Suelos que contienen yeso, carbonatos alcalino-térreos y sales solubles.

230 MÉTODOS PARA EL ESTUDIO DE LOS SUELOS

Como la máxima dificultad se presenta en los casos segundo, ter-cero y cuarto, inserto en Apéndices otras técnicas, referentes a los mis-mos, que me han dado buenos resultados. Todas las técnicas aconseja-das pertenecen al grupo de "sustitución", pues las de "electrodiálisis"requieren instalaciones algo complicadas que no poseen los laboratoriosagrícolas oficiales, a los que estas instrucciones van dedicadas.

A continuación daré algunos detalles teóricos sobre las técnicas•utilizadas en cada caso.

Primer caso.— Considero para este fin como suelo desprovisto desales solubles el que contiene menos de 5 M. E. de éstas por Loo M. E.de la capacidad de cambio; esto supone para un suelo de consistenciamedia (zo por lo° de arcilla y 4 por Lo° de materia orgánica), 0,7 gra-mos de sales solubles por L.000 gramos de tierra. En tierras arenosasserá preciso bajar el límite, y en las arcillosas y húmicas estará per-mitido subirlo.

El desplazamiento de las bases de cambio se efectúa empleandoel acetato amónico a pH 7, según las •écnicas de SCHOLLENBERGER

DREIBELBIS [5] y SALGADO [6].

En el filtrado se determina el calcio, magnesio, potasio, sodio, porlas siguientes técnicas:

Calcio, método clásico.

Magnesio, se precipita, según EPPERSON, y se valora según HAN-

Dr [7], o bien se precipita, según BERG [17].

Potasio, según MLLNE [8].

Sodio, según ALTEN, WEILAND y HILLE [O].

La determinación del hidrógeno se hace: bien valorándolo en elfiltrado electrométricamente o colorimétricamente, según SCHOLLEN-

BERGER [5], o bien multiplicando por 6,5 el valor encontrado para la

acidez hidrolítica de KAPPEN [ lo]. Este último procedimiento me pa-rece el más apropiado, porque partiendo de la hipótesis de que el sue-lo a pH 8,5 está completamente saturado, no se comete el error debidoa que, a pH 7, parte del hidrógeno no ha sido reemplazado, pues a di-cho pH, aplicando la fórmula de VAGELER [ I 1], le corresponde una

DETERMINACIÓN DE LOS CATIONES DE CAMBIO EN LOS SUELOS 231

saturación sólo del 88 por loo, quedando, por consiguiente, hidrógenono reemplazado por la solución de acetato amónico.

Podría también determinarse el hidrógeno de cambio partiendodel pH y aplicando la fórmula de VAGELER, como se indica en el casosegundo.

Segundo caso. —Se emplea el acetato amónico como en el casoanterior, para desplazar el magnesio, potasio y sodio; pero, debido a lasolubilidad del tarbonato cálcico en aquél, no es posible determinar elcalcio de cambio en el filtrado.

Para conseguir esto utilizo la técnica de HISSINIC [12], fundadaen lavar el suelo, sucesivamente, con dos litros de una solución de clo-ruro sódico, en el cual el carbonato cálcico es poco soluble, determi-nando el calcio en ambos. En el primer litro estará todo el calcio decambio y algo del procedente del carbonato cálcico hasta el límite desu solubilidad en la solución de cloruro sódico. En el segundo sólo exis-tirá este último. La diferencia, por consiguiente, dará el calcio decambio.

En estos suelos no me parece adecuada la valoración de la aci-dez de cambio en la sblución de acetato amónico, ni la de acetato cál-cico (KAPPEN), pues en ambos casos el hidrógeno desplazado podríareaccionar parcialmente con el carbonato cálcico, falseando los re-sultados de la valoración.

Por esto creo más adecuada una valoración indirecta, por la fór-mula de VAGELER [II].

La deducción de ésta se ha hecho experimentalmente, y se admi-te que el pH es producido por la acidez de cambio, y que a pH 8,5, elsuelo está completamente saturado, es decir, que no hay acidez decambio. Por consiguiente, aunque un suelo sea calizo, si su pH es in-ferior a 8,5, no está saturado, debido probablemente esto a la consti-tución mecánica de la caliza que pasa difícilmente en solución.

Tercer caso. — En la extracción con acetato amónico pasan ensolución no sólo las bases de cambio, sino también el potasio, sodio ymagnesio que podría existir formando sulfatos y cloruros. Es necesa-rio por esto hacer un análisis de los cationes solubles en el agua para

232 MÉTODOS PARA EL ESTUDIO DE LOS SUELOS

sustraer sus valores de los determinados en la solución del acetatoamónico y obtener así los de cambio.

La determinación de los cationes solubles en el agua se hace porla técnica de ALTEN [13], y con esta determinación no sufre alteraciónsensible la distribución real de los cationes de cambio, en el complejoabsorbente, por lo que no hay inconveniente en hacer la extraccióncon agua, lo que no podría hacerse si existiese yeso, como se verá enel cuarto caso.

Cuarto caso. —La existencia de yeso introduce una complicaciónen la determinación de las bases de cambio. En efecto: siendo el sul-fato cálcico algo soluble en el agua, producirá el desplazamiento departe del magnesio, potasio y sodio del complejo, por el calcio degran energía de fijación, con lo que un extracto acuoso del suelo noserá un reflejo fiel de la verdadera composición de la solución del sueloin situ. Aclararemos esto con un ejemplo:

Supongamos un suelo que contenga las siguientes bases de cam-bio: en lo° g.: Ca = 26 M. E.; 15/1g = 4 M. E.; l< M. E.; Na =-= 2 M. E., y que los cationes existentes en la solución del suelo (hu-medad = 25 por loo), combinados con diferentes aniones (O —, NO3—,SO4---, etc.), son por loo g.:

Ca++ = 0,3 M. E.; Mg++ = 0,1 M. E.; K+ = 0.1 M. E.; Na+ = 4,0 M. E.

El suelo contiene además 2,7 por loa de yeso, 40 M. E. por loop,cuya solubilidad en el agua es de 30 M. E. en t.000 c. c.

El equilibrio de los cationes de cambio y en solución puede resu-mirse así en el suelo natural (relación tierra-agua) = 3/1:

C a Mg K Na Observaciones.

De cambio (M. E. %). 26,0 4,0 1,0 2,0 S =33,00 M. E. °,,En la solución del sue

lo (M. E. %) 0,3 0,1 0,1 4,0 L = 4,5 M. E. O/0

TOTAL 26,3 4,1 1,1 6,0

DETERMINACIÓN DE LOS CATIONES DE CAMBIO EN LOS SUELOS 233

Según WIEGNER, la simple dilución no afectaría en gran escalala proporcionalidad entre los cationes en solución y los de cambio, enausencia del yeso, puesto que se mantienen constantes las relacionesentre las concentraciones de los disueltos, y esto es lo que sucede en

el tercer caso.Pero veamos lo que ocurre cuando existe yeso. Al agitar loo g. de

tierra con 500 c. c. de agua. se disuelven en ésta hasta 15 M. E. deyeso, con lo que la suma total de cationes en solución y de cambioserá aproximadamente:

Ca + = 91,3 M. E.; Mg -1-/- = 4,1; = 1,1, y Na4- = 6,0;

y como aumenta la concentración del calcio en la solución, el com-plejo absorbente tiene una energía de absorción para el calcio muchomayor que para los otros cationes, y el valor de S a pH constante esfijo y característico del suelo, se comprende que se verifique una nuevadistribución de los cationes, fijándose más calcio y pasando en so-lución más Mg++, 1{ + y Na + . Esta nueva distribución podría hacer-se en la siguiente forma (relación tierra-agua, 1/5):

ca++ mg++ K+ Na+ Observaciones.

De cambio (M. E. %), 31,8 0,4 0,6 0,2 S = 33,0 M. E. 11i,

En la solución del sue-lo (M. E. %)

TOTAL

9,5 3,7 0,5 5,8 L = 25,3 M. E. °/,,

41,3 4,1 1,1 6,0

Veamos, pues, que la introducción en el suelo de 41,3 —26,3 =

= 15 M. E. de yeso (1,4 g. por ioo de yeso) ha hecho que el agitar100 g. de suelo con 500 c. c. de agua produzca en aquél una nuevadistribución de las bases de cambio, que no se parece en nada a laverdadera, pues en porcentaje sería:

C.+," Mg++ N+ 14.+

Verdadera . Relación tierra-agua = 2 78,8 12,1 3,0 6,1Anh1isis : Relación tierra-agua = 0,2 96,4 1,2 1,8 0,6

234 MÉTODOS PARA EL ESTUDIO DE LOS SUELOS

La determinación de las bases de cambio en los suelos salinos quecontienen yeso ha sido, por este motivo, soslayada por todos los auto-res, pues hasta en las modernas técnicas de SIGMOND [14] y dePuRi [15], que, según los autores, son de aplicación a los suelos yeso-sos, se utiliza el extracto acuoso en la primera, aunque dejando enduda si sus resultados son utilizables en suelos salinos; en la segundase lava con agua el sulfato sódico si existe mezclado con el yeso, quees lo corriente, pudiendo originar una sustitución parcial del sodiodel complejo por el calcio.

Para evitar este efecto del yeso, propongo la sustitución del aguapor el alcohol al 68 por roo, para la determinación de las sales mag-nésicas, potásicas y sódicas. En esta mezcla es muy poco soluble elyeso, por lo que se amortiguan sus efectos. Tiene el inconveniente deque no reflejaría en su totalidad el calcio existente en la solución delsuelo; por esto deben proseguirse los ensayos [16].

El H + y Mg++ de cambio se determinan como en el segundocaso, y el K + y Na+, como en el primero. Restando de estos valoreslos encontrados para el Mg ++ , K + y Na+ solubles en el alcohol, ten-dremos los respectivos valores de cambio.

Para determinar el calcio es preciso hacerlo por diferencia entreT, capacidad de cambio, y la suma de Mg++, K+, Na+ y H + de cam-bio. El valor de T se determina eliminando el H con Ba(01-1)2, si lareacción es inferior a pH 8,5, saturado el complejo con NH4 por lava-do Con acetato amónico y valorando el NH4 por destilación.

APÉNDICES.

I. Técnica de SIGMOND y SHAAIA 1YENGAR para la determinación de lasbases de cambio y del valor S en snelos, conteniendo al mismo tiempo

carbonato y sulfato cálcico [14].

a) El autor utiliza para desplazar el Mg, K y Na el cloruro amó-nico, según HISSINK; yo lo sustituyo por el método detallado en elcuarto caso.

DETERMINACIÓN DE LOS CATIONES DE CAMBIO EN LOS SUELOS 235

b) Se lava otra muestra con una solución de cloruro bárico nor-mal hasta sustituir todas las bases por el bario. A continuación se eli-mina el cloro por el agua destilada, desplazando finalmente la totali-dad del bario absorbido con una solución normal de nitrato amónico.

Se dosifica en la solución el bario y el cloro, substrayendo losequivalentes de ésta de aquél. La diferencia representa el valor de S,yi si se deducen las cantidades de Mg, I< y Na, determinadas prece-dentemente, se obtiene con suficiente precisión el calcio de cambio.

Es necesario ensayar si este método puede aplicarse cuando exis-ten en el suelo sales sódicas y magnésicas.

I I. Técnica de PURI para la determinación de las bases de cambioen los suelos 1 5] .

Distingue varios casos, según que los suelos no contengan carbo-natos, que los contengan, y que contengan yeso o sulfato sódico. Elsulfato magnésico y los cloruros no perturban en ninguno de los casos.

Suelos sin carbonatos.— Se lava la muestra con una solución decarbonato amónico, que arrastrará en el filtrado el magnesio, potasio

sodio de cambio como carbonatos.Se evapora a sequedad el filtrado y se trata con alcohol al 50 por

IDO, que disuelve los carbonatos de sodio y potasio, filtrando, evapo-rando a sequedad el filtrado y valorando por alcalimetría la suma delpotasio y el sodio.

El potasio se puede determinar en el residuo, valorando por elcobaltinitrito.

El residuo del extracto alcohólico se lava con una solución de car-bonato amónico exento de carbamato (calentado a 60° C.), disovién-dose el magnesio de cambio, evaporando el filtrado a sequedad y valo-rando el carbonato magnésico por alcalimetría.

El calcio de cambio se determina sobre otra muestra de tierraque se lava con acético n/2. En el filtrado se precipita y valora el cal-cio en la forma conocida.

236 'MÉTODOS PARA EL ESTUDIO DE LOS SUELOS

Suelos con carbonatos, sin sulfato cálcico.— El potasio, sodio ymagnesio se determinan como en el caso anterior. El calcio no puedehacerse directamente, sino por diferencia entre la suma total de lasbases de cambio („S) y la del magnesio, potasio y sodio de cambio.

Para determinar S, se eliminan las bases de cambio, lavando conuna disolución de cloruro potásico, con lo que se sustituyen en el com-plejo por potasio. Este último se desplaza con una solución de carbó-nato amónico; evaporando el filtrado a sequedad y valorando el car-bonato potásico por alcalimetría, esta valoración da S.

Suelos con carbonatos y sulfato cálcico, sin sulfato sódico.— An-tes de lavar con el carbonato amónico se agrega algo de hidrato bári-co para convertir todo el sulfato cálcico en sulfato bárico insoluble ehidrato cálcico. Al agregar carbonato de amonio, los hidratos cálcicoy bárico se transforman en carbonatos.

Suelos con carbonatos, sulfato cálcico y sulfato sódico.— Es ne-cesario lavar el sulfato sódico con agua antes de agregar el hidratobárico, porque, si no, se formaría hidrato sódico, que pasaría en el fil-trado, falseando los resultados.

DETERMINACIONES PRELIMINARES.

Antes de comenzar la determinación de las bases de cambio esconveniente efectuar un análisis cuantitativo de carbonatos, yeso ysales solubles en el agua, así como conocer el pH de la muestra.

A falta de estas determinaciones puede hacerse un análisis cuali-tativo, en la siguiente forma:

Carbonatos.—Se trata una muestra de la tierra en un tubo deensayo con clorhídrico diluido; si se produce efervescencia, hay car-bonatos.

Sulfato cálcico.— Se trata con agua destilada y hervida una mues-tra de la tierra en un tubo de ensayo, filtrando y agregando a una par-te del filtrado unas gotas de oxalato amónico; si se produce precipita-do, existe sulfato cálcico (casi seguro).