EL COMPORTAMIENTO FÍSICO QUÍMICO DEL SUELO Y LOS CONTAMINANTES. REACCIÓN. CAPACIDAD DE CAMBIO CATIÓNICO. PODER TAMPÓN DE LOS SUELOS. SALINIDAD .CONTAMINACIÓN NATURAL Y VULNERABILIDAD DE LOS SUELOS

Cambio iónico. Se define el cambio iónico como los procesos reversibles por

los cuales las partículas sólidas del suelo, adsorben iones de la fase líquida liberando al mismo tiempo otros iones en cantidades equivalentes, estableciéndose el equilibrio entre ambos.

** Es un proceso dinámico que se desarrolla en la superficie de las partículas. Como los iones adsorbidos quedan en posición asimilable constituyen la reserva de nutrientes para las plantas.

Capacidad de intercambio de cationes, CIC

Grado al cual un suelo puede sostener e intercambiar cationes básicos tales como Ca, Mg, NH4 y K, así como el H, Al, Fe y Mn

Dentro del cambio iónico el más importante y mejor conocido es la capacidad de intercambio catiónico. En el suelo son varios los materiales que pueden cambiar cationes, los principales son las arcillas y la materia orgánica.

En las arcillas, además de en su superficie, los iones pueden entrar entre las láminas.

Las causas de la capacidad de cambio de materia orgánica son:• Disociación de los OH.• Disociación de los COOH.

En cuanto a los factores que hacen que un suelo tenga una determinada capacidad de cambio de cationes son varios.

• Tamaño de las partículas. Cuanto más pequeña sea la partícula, mas grande será la capacidad de cambio.

• Naturaleza de las partículas. La composición y estructura de las partículas influirá en las posibilidades de cambio de sus cationes. Así la capacidad de intercambio catiónico (CIC) de algunos de los materiales más comunes en los suelos los representamos en la siguiente tabla

 Naturaleza de la partícula

 CIC, meq/100g

 cuarzo y feldespatos  1-2 oxidos e hidróx. Fe y Al  4 caolinita  3-15 ilita y clorita  10-40 montmorillonita  80-150 vermiculita  100-160 materia orgánica  300-500

La CIC dependerá de

•Tipo de coloide arcillas y humus

• pH del suelo por su efecto en generar cargas negativas• Porcentaje de cada uno de ellos presentes en el suelo

Acidez del Suelo pH. Los suelos presentan distinta capacidad de cambio en función del

pH. A pH bajos los hidrogeniones están fuertemente retenidos en las superficies de las partículas, pero a pH altos los H de los grupos carboxílicos primero y de los OH después, se disocian y los H+ pueden ser intercambiados por cationes.

Esto es la consecuencia de que la capacidad de cambio de cationes aumente con el pH.

Los cationes que frecuentemente ocupan las posiciones de cambio en los suelos son: Ca++, Mg++, K+, Na+, H+, Al+++, Fe+++, Fe++, NH4+, Mn++, Cu++ y Zn++.

En los suelo ácidos predominan H+ y Al+++, en los suelos alcalinos predominan las bases fundamentalmente el Na+ y en los neutros el Ca++.

Reacción del suelo: pHFuertemente básico > 9.0Moderadamente básico 8.0 -9.0Ligeramente básico 7.4 -8.0Neutro 6.6 -7.4Ligeramente ácido 6.0 -6.6Moderamente ácido 5.0 -6.0Fuertemente ácido < 5.0

En los suelos los hidrogeniones están en la solución, pero también existen en el complejo de cambio. Así hay dos tipos de acidez: una la activa o real (debida a los H+ en solución) y otra de cambio o de reserva (para los H+ adsorbidos). Ambas están en equilibrio dinámico. Si se eliminan H+ de la solución se liberan otros tantos H+ adsorbidos. Como consecuencia el suelo muestra una fuerte resistencia a cualquier modificación de su pH.

Los factores que hacen que el suelo tenga un determinado valor de pH son diversos, fundamentalmente: - naturaleza del material original,- factor biótico, precipitaciones, - complejo adsorbente (saturado en

cationes ácidos o básicos).

Importancia del pH El pH es una variable fundamental

• Controla la química y las reacciones en las soluciones del suelo. (El potencial de oxido-reducción es la otra variable fundamental)

• La química del suelo es la relación entre los componente de la solución entre sí, con los coloides y microorganismos del suelo.

El pH afecta todas las propiedades del suelo. • Físicas, químicas y biológicas

El pH afecta: • la Capacidad de intercambio catiónico, • la solubilidad de los minerales del suelo y de las enmiendas aplicadas, • el estado en que se encuentran los elementos, la disponibilidad de los

nutrientes, • la actividad biológica, • el crecimiento de las raíces, • la degradación de la materia orgánica.

Alrededor de pH 6-7,5 son las mejores condiciones para el desarrollo de las plantas.

PH EN EL SUELO

Importancia del pH•Procesos involucrados en la formación y desarrollo de suelos•Disponibilidad y absorción de nutrientes•Actividad de organismos del suelo•Presencia o ausencia de elementos tóxicos (Al, Mn, Fe)•Descomposición de la materia orgánica•La producción vegetal ya que las plantas tienen determinados requerimientos de pH y rango de adaptabilidad

Poder tampón o Buffer de los suelos •Capacidad de resistir al cambio de pH de la solución del suelo •La neutralización de los iones H+ y Al+3en la solución del suelo tendrá sólo un pequeño efecto, debido a que serán rápidamente reemplazados por iones adsorbidos por el coloide (acidez pasiva). •El poder tampón cambia con los suelos.

SALINIDAD EN LOS SUELOS- Un suelos se define conceptualmente como salino si la

concentración de sales en solución afecta negativamente a las plantas.

- La salinidad y la sodicidad son dos conceptos que tienen que ver con un incremento de sales en el suelo. Ambos procesos limitan la actividad agrícola en grandes extensiones de tierra, causando una disminución de la capacidad productiva de los suelos y una baja en los rendimientos de los cultivos, principalmente en las zonas en las que la evaporación superficial y la absorción de agua por las plantas exceden el nivel de la precipitación

SALINIDAD DE ORIGEN ANTRÓPICO En el manejo que el hombre hace de los suelos muchas veces

incorpora grandes cantidades de sales, y en algunos casos no existe un lavado importante de las mismas.

Las fuentes externas de sales pueden ser el agua de riego, los fertilizantes, el azufre y el estiércol .

Con 400 mm de riego con un agua de 1mS/cm se agregan aproximadamente 3 ton. de sales/há.

1 ton de S al oxidarse a sulfato formará aproximadamente 4 ton de sales.

LAVADO DE LAS SALES

Al descubierto, las lluvias pueden lavar las sales del suelo En casos de largos períodos sin excesos de agua, y con aportes muy altos

de sales, estas pueden acumularse transitoriamente con efectos negativos para las plantas.

La salinización aumenta con la dosis de riego (utilizado por la planta) por unidad de volumen de suelo o sustrato.

Si el drenaje funcionara eficientemente las sales pueden hacerse descender por excesos de riego para lavado.

CONCENTRACIÓN DE SALES EN EL SUELO

Las plantas no toman el agua con la misma composición de sales presente en la solución.

El efecto de las plantas es una especie de “Filtrado” que va concentrando la solución en sales la solución del suelo.

La solución del suelo puede llegar a tener una concentración de sales mucho mayor al agua que la generó.

Las sales se pueden lavar con la misma agua que la generó.

EFECTO SOBRE LAS PLANTAS Las plantas en el suelo están soportando una concentración de

sales mayor a la medida en el EPS ( entre el doble y el cuádruplo) El principal efecto negativo de las sales es dificultar la absorción

de agua por aumento ( negativo) del potencial del agua del suelo por componente osmótico

Las distintas plantas tienen diferentes estrategias e intensidades para adaptarse a aumentos en la salinidad de la solución

Los efectos pueden ser diferentes en germinación, estadios tempranos o tardíos

SENSIBILIDAD A LA SALINIDAD DE DIFERENTES GENOTIPOS

Las diferentes especies, de acuerdo a sus mecanismos de adaptación, soportarán distintos niveles de salinidad

Existe amplia información sobre el grado de sensibilidad de cultivos como cereales, forrajes, frutales y hortícolas

En algunos caso se ha comprobado diferencias entre cultivares

TOXICIDADES ESPECÍFICAS DE COMPONENTES DE SALES

Algunos elementos contenidos en las sales pueden tener efectos negativos en las plantas sin llegar a tener efectos osmóticos significativos. Estos son:

Cloro Sodio BoroLas toxicidades son muy variables entre especies.

DESEQUILIBRIOS NUTRICIONALES El exceso de un elemento puede provocar disminución en la

absorción de otros El exceso de sodio limita la absorción de otros cationes El exceso de Cloruro limita la absorción de aniones como Nitrato

•La salinidad es el mas prevaleciente y extendido problema que limita la producción de cultivos en la agricultura regada, así como en la no regada.•Los suelos afectados por las sales se desarrollan generalmente en zonas que reciben y acumulan sales que son transportadas de otros lugares con el agua

La Salinidad –Un problema mundial

La Vulnerabilidad del SueloRepresenta el grado de sensibilidad o debilidad del suelo frente a la agresión de agentes contaminantes. A mayor capacidad de amortiguación, menor vulnerabilidadEl grado de vulnerabilidad de un suelo frente a las contaminación depende de la intensidad de afectación. De la velocidad con que se producen loa cambios secuenciales en las propiedades de los suelos en respuesta al impacto de contaminantes.

Tolerancia a la salinidad en dS/m, para diferentes tipos de cultivos se indican en la siguiente tabla: 

Cultivos frutales:Vid 1.5Olivo 2.7Limonero 1.7Manzano 1.7Naranjo 1.7Melocotonero 1.7Ciruelo 1.5

Cultivos de Huerta:Pepino 2.5 Tomate 2.5 Melón 2.2 Espinaca 2.0 Col 1.8Patata 1.7 Pimiento 1.5 Cebolla 1.2Judía 1.0Fresa 1.0

Cultivos Extensivos:Cebada 8.0Algodón 7.7Remolacha 7.0Trigo 6.0Soja 5.0Arroz 3.0Maíz 1.7

dS m .Esta unidad mide conductividad eléctrica y es aplicado para tolerancia

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