EVALUACIÓN GENÉTICA A PARTIR DE LA …EVALUACIÓN GENÉTICA A PARTIR DE LA EXTRACCIÓN SELECTIVA Y...
Transcript of EVALUACIÓN GENÉTICA A PARTIR DE LA …EVALUACIÓN GENÉTICA A PARTIR DE LA EXTRACCIÓN SELECTIVA Y...
EVALUACIÓN GENÉTICA A PARTIR DE LA
EXTRACCIÓN SELECTIVA Y SECUENCIAL
DE LAS FRACCIONES DE ALUMINIO,
HIERRO Y SILICIO DE UN ANDISOL DE LA
CUENCA DE SANTA ELENA, ANTIOQUIA,
COLOMBIA
Nicolás Pérez Echavarría
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Escuela de Geociencias
Medellín, Colombia
2017
EVALUACIÓN GENÉTICA A PARTIR DE LA EXTRACCIÓN
SELECTIVA Y SECUENCIAL DE LAS FRACCIONES DE
ALUMINIO, HIERRO Y SILICIO DE UN ANDISOL DE LA
CUENCA DE SANTA ELENA, ANTIOQUIA, COLOMBIA
GENETIC EVALUATION FROM THE SELECTIVE AND
SEQUENTIAL EXTRACTION OF THE ALUMINUM, IRON AND
SILICON FRACTIONS OF AN ANDISOL OF THE SANTA ELENA
BASIN, ANTIOQUIA, COLOMBIA
Nicolás Pérez Echavarría
Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de:
Magister en Geomorfología y Suelos
Director:
MSc. Ing Agrónomo. Daniel Francisco Jaramillo Jaramillo. Profesor Titular, Escuela de
Geociencias, Facultad de Ciencias.
Codirector:
PhD. MSc. Ing Geólogo. Luis Norberto Parra Sánchez. Profesor Asociado, Escuela de
Geociencias, Facultad de Ciencias.
Línea de Investigación: Génesis de Suelos
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Escuela de Geociencias
Medellín, Colombia
2017
Dedico este trabajo a:
Mis padres y a mi hermano.
Agradecimientos
Quiero agradecer en primer lugar a mi papá, a mi mamá y a mi hermano por
apoyarme incondicionalmente durante todo este tiempo.
Al profesor Daniel Francisco Jaramillo Jaramillo y al profesor Luis Norberto Parra
Sánchez por todo lo que me enseñaron en estos años, por su paciencia, por su
comprensión, por su confianza y por su amistad.
Al profesor Orlando Simón Ruiz Villadiego por los aportes académicos tan
importantes que me hizo y por brindarme la oportunidad de realizar en el laboratorio
de Suelos de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, todos los análisis
requeridos en la fase experimental de esta investigación.
A todos los integrantes del Laboratorio de Suelos de la Universidad Nacional de
Colombia, Sede Medellín, por su colaboración y amabilidad, y por ofrecerme siempre
todas las facilidades necesarias para el desarrollo de este trabajo.
Finalmente doy las gracias a todos los profesores y amigos que de alguna u otra
forma contribuyeron para la consecución de este proyecto: Raúl Zapata Hernández,
María Teresa Flórez Molina, Luis Alberto Arias, Walter Osorio, Carlos Alveiro
Monsalve, Luz Nélida Loaiza Marín, Ana Silvia Arboleda, Juan Pablo Gil Restrepo,
Sebastián Mateo Rodríguez Montoya y Chixel Osorio Arango.
Resumen y Abstract. v
Resumen
Se estudió detalladamente la génesis de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada
Santa Elena, Antioquia, Colombia a partir de la extracción selectiva y secuencial de
las fracciones de aluminio, hierro y silicio y de la caracterización óptica de la materia
orgánica obtenida en estas mismas extracciones. El suelo presentó un bajo contenido
de bases y de fósforo disponible, alta acidez y alto contenido materia orgánica, y un
bajo nivel de fertilidad natural. Los horizontes superficiales del perfil se clasificaron
como no alofánicos y los subsuperficiales como alofánicos. El suelo fue sometido a
extracciones secuenciales con cloruro de potasio, pirofosfato de sodio, oxalato ácido
de amonio, ditionito-citrato-bicarbonato e hidróxido de sodio. En los extractos
obtenidos se midieron los contenidos de Al, Fe y Si y las absorbancias necesarias
para calcular la relación E4/E6, el ∆ log K, el Índice Melánico (IM) y el ODOE. En los
horizontes no alofánicos el pirofosfato de sodio extrajo las mayores cantidades de Al,
Fe y Si mientras que en los alofánicos lo hizo el oxalato ácido de amonio. Los índices
E4/E6, ∆ log K e IM coincidieron, en general, en su capacidad para caracterizar el
grado de humificación de la materia orgánica del suelo, y el ODOE fue un indicador
eficiente de la presencia de complejos orgánicos en los extractos obtenidos con
pirofosfato de sodio y con hidróxido de sodio e identificó acertadamente la
acumulación iluvial de óxidos e hidróxidos de Fe no cristalinos en el horizonte 4Bs en
el extracto obtenido con oxalato ácido de amonio. Los comportamientos del Al, del Fe
y del Si, así como los de los índices de humificación permitieron dividir el horizonte A
en dos horizontes diferentes, que no fueron diferenciados en campo, comprendidos
entre la superficie del suelo y los 8 o 10 cm de profundidad y entre los 8 o 10 cm y los
14 cm de profundidad.
Palabras claves: Génesis, Andisol, extracciones selectivas, complejos
organometálicos, humificación.
vi ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Abstract
The genesis of an Andisol from the upper basin of the Santa Elena gorge, Antioquia,
Colombia was studied in detail using the selective and sequential extraction of the
aluminum, iron and silicon fractions and the optical characterization of the organic
matter obtained in these same extractions. The soil presented a low bases and
phosphorus contents, high acidity and high organic matter content, and a low level of
natural fertility. The surface horizons of the profile were classified as non-allophanic
and the subsurface as allophanic. The soil was subjected to sequential extractions
with potassium chloride, sodium pyrophosphate, ammonium acid oxalate, dithionite-
citrate-bicarbonate and sodium hydroxide. In the obtained extracts the contents of Al,
Fe and Si and the absorbances necessary to calculate the ratio E4/E6, the Δ log K,
the Melanic Index (IM) and the ODOE were measured. In the non-allophanic horizons
sodium pyrophosphate extracted the highest amounts of Al, Fe and Si while in the
allophanic horizons the ammonium acid oxalate was made. The E4/E6, the Δ log K
and the IM indices generally coincided in their ability to characterize the degree of soil
organic matter humification and the ODOE was an efficient indicator of the presence
of organic complexes in the extracts obtained with sodium pyrophosphate and with
sodium hydroxide and aptly identified the illuvial accumulation of non-crystalline Fe
oxides and hydroxides in the 4Bs horizon in the extract obtained with ammonium acid
oxalate. The Al, Fe and Si behaviors, as well as those of the humification indices
allowed to divide the A horizon into two differents horizons that were not differentiated
in the field, these horizons were located between the soil surface and the 8 or 10 cm
of depth and between 8 or 10 cm and 14 cm of depth.
Key words: Genesis, Andisol, selective extractions, organometallic complexes,
humification.
Contenido. vii
Contenido
Resumen v
Lista de figuras x
Lista de tablas xiv
Introducción 1
1. Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena,
Oriente antioqueño, Colombia 3
1.1 Introducción .......................................................................................... 3
1.2 Materiales y métodos ............................................................................ 5
1.2.1 Caracterización del sitio experimental .................................................. 5
1.2.2 Muestreo del suelo ............................................................................... 7
1.2.3 Caracterización de la fertilidad .............................................................. 8
1.2.4 Caracterización de las propiedades ándicas y otras relacionadas con
génesis y clasificación .......................................................................... 9
1.3 Resultados y discusión ......................................................................... 9
1.3.1 Descripción del perfil en campo ............................................................ 9
1.3.2 Caracterización de la fertilidad ............................................................ 12
1.3.3 Caracterización de las propiedades ándicas y otras relacionadas con
génesis y clasificación ........................................................................ 15
1.3.4 Clasificación taxonómica .................................................................... 19
1.4 Conclusiones ...................................................................................... 20
1.5 Bibliografía ......................................................................................... 20
2. Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca
alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia 25
viii ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
2.1 Introducción ........................................................................................ 25
2.2 Materiales y métodos .......................................................................... 28
2.2.1 Caracterización del sitio experimental ................................................ 28
2.2.2 Muestreo del suelo ............................................................................. 29
2.2.3 Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si ........................ 31
2.2.4 Manejo estadístico de los resultados .................................................. 35
2.3 Resultados y discusión ....................................................................... 35
2.3.1 Extracción con cloruro de potasio ....................................................... 36
2.3.2 Extracción con pirofosfato de sodio .................................................... 39
2.3.3 Extracción con oxalato ácido de amonio ............................................. 44
2.3.4 Extracción con ditionito-citrato-bicarbonato ........................................ 51
2.3.5 Extracción con hidróxido de sodio ...................................................... 56
2.3.6 Discusión general ............................................................................... 63
2.3.7 Discusión comparativa entre la metodología de extracción tradicional y
la metodología de extracción secuencial ............................................ 70
2.4 Conclusiones ...................................................................................... 80
2.5 Bibliografía ......................................................................................... 82
3. Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de la
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia 87
3.1 Introducción ........................................................................................ 87
3.2 Materiales y métodos .......................................................................... 91
3.2.1 Caracterización del sitio experimental ................................................ 91
3.2.2 Muestreo del suelo ............................................................................. 91
3.2.3 Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las
extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si ......................... 91
3.2.4 Manejo estadístico de los resultados .................................................. 93
3.3 Resultados y discusión ....................................................................... 93
3.3.1 Extracción con cloruro de potasio ....................................................... 93
3.3.2 Extracción con pirofosfato de sodio .................................................... 98
3.3.3 Extracción con oxalato ácido de amonio ........................................... 106
3.3.4 Extracción con ditionito-citrato-bicarbonato ...................................... 113
3.3.5 Extracción con hidróxido de sodio .................................................... 118
3.3.6 Discusión general ............................................................................. 125
3.4 Conclusiones .................................................................................... 134
3.5 Bibliografía ....................................................................................... 136
Contenido. ix
x ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Lista de figuras
Pág.
Figura 1-1: Localización del Centro Agropecuario Paysandú, Medellín, Colombia (De
los Ríos et al., 2004)…………………………………………………………………………..6
Figura 1-2: Calicata mostrando el perfil del suelo caracterizado en Paysandú…..……8
Figura 1-3: Perfil Paysandú………………………………………………………………..10
Figura 2-1: Horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs del suelo estudiado……………………...29
Figura 2-2: Esquema de muestreo del suelo y de las profundidades sometidas a las
extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si…………………………………...31
Figura 2-3: Esquema del procedimiento de extracciones selectivas y secuenciales de
Al, Fe y Si. Adaptado de Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014)……………………32
Figura 2-4: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con KCl, en %....…………...37
Figura 2-5: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con pirofosfato de sodio, en
%, después de lavar las muestras con KCl……..………………………………………...40
Figura 2-6: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con oxalato ácido de amonio,
en %, después de lavar las muestras secuencialmente con KCl y pirofosfato de
sodio…………………………………………………………………………………………..45
Contenido. xi
Figura 2-7: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con ditionito-citrato-
bicarbonato, en %, después de lavar las muestras secuencialmente con KCl,
pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio…………………………………………..52
Figura 2-8: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con NaOH, en %, después de
lavar las muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de
amonio y ditionito-citrato-bicarbonato……….…………………………………………….57
Figura 2-9: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo, de los
contenidos promedios de Al, Fe y Si obtenidos en las extracciones selectivas y
secuenciales realizadas con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio,
ditionito-citrato-bicarbonato y NaOH (Comportamiento de cada uno de los elementos
medidos con los cinco extractantes)……………………………………………………….64
Figura 2-10: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo, de los
contenidos promedios de Al, Fe y Si obtenidos en las extracciones selectivas y
secuenciales realizadas con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio,
ditionito-citrato-bicarbonato y NaOH (Comportamiento de los tres elementos medidos
con cada uno de los extractantes)…………………………………………………………66
Figura 2-11: Cambio en profundidad, en el horizonte A, de los contenidos promedios
de Al, Fe y Si obtenidos en las extracciones selectivas y secuenciales realizadas con
KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio, ditionito-citrato-bicarbonato y
NaOH (Comportamiento de los tres elementos medidos con cada uno de los
extractantes)………………………………………………………………………………….69
Figura 3-1: Esquema del procedimiento utilizado para la caracterización óptica de la
materia orgánica obtenida en las extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si
en un Andisol del Oriente antioqueño. Adaptado de Dai et al. (2011) y Asano y Wagai
(2014)………………………………………………………………………………………….92
Figura 3-2: Extractos obtenidos con KCl de muestras de suelo tomadas en los
horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs (28 – 29
cm)...............................................................................................................................94
xii ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Figura 3-3: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los valores promedios de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE en
los extractos obtenidos con KCl……………………………………………………………95
Figura 3-4: Extractos obtenidos con pirofosfato de sodio de muestras de suelo
tomadas en los horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs
(28 – 29 cm), después de lavarlas con KCl……………………………………………….98
Figura 3-5: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los valores promedios de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE en
los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio, después de lavar las muestras con
KCl……………………………………………………………………………………………..99
Figura 3-6: Extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio de muestras de suelo
tomadas en los horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs
(28 – 29 cm), después de lavarlas secuencialmente con KCl y pirofosfato de
sodio…………………………………………………………………………………………108
Figura 3-7: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los valores promedios de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE en
los extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio, después de lavar las muestras
secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio………………………………………..109
Figura 3-8: Extractos obtenidos con ditionito-citrato-bicarbonato de muestras de suelo
tomadas en los horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs
(28 – 29 cm), después de lavarlas secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y
oxalato ácido de amonio…………………………………………………………………..114
Figura 3-9: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los valores promedios de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE en
los extractos obtenidos con ditionito-citrato-bicarbonato, después de lavar las
muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de
amonio……………………………………………………………………………………….115
Contenido. xiii
Figura 3-10: Extractos obtenidos con hidróxido de sodio de muestras de suelo
tomadas en los horizontes A (5 - 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs
(28 – 29 cm), después de lavarlas secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio,
oxalato ácido de amonio y ditionito-citrato-bicarbonato………………………………..119
Figura 3-11: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el
horizonte A, de los valores promedios de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del
ODOE en los extractos obtenidos con hidróxido de sodio, después de lavar las
muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio y
ditionito-citrato-bicarbonato………………………………………………………………..121
Figura 3-12: Comportamiento de cada uno de los índices medidos con los cinco
extractantes en los primeros 30 cm del suelo…………………………………………..126
Figura 3-13: Extractos obtenidos secuencialmente con KCl (a), pirofosfato de sodio
(b), oxalato ácido de amonio (c), ditionito-citrato-bicarbonato (d) e hidróxido de sodio
(e) de muestras de suelo tomadas en los horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm),
3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs (28 – 29 cm)…………………………………………………...129
Figura 3-14: Comportamiento de los cuatro índices medidos con cada uno de los
extractantes en los primeros 30 cm del suelo…………………………………………..131
Figura 3-15: Comportamiento de los cuatro índices medidos con cada uno de los
extractantes en el horizonte A del suelo…………………………………………………133
xiv ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Lista de tablas
Pág.
Tabla 1-1: Propiedades químicas de los horizontes del Perfil Paysandú……………..13
Tabla 1-2: Propiedades ándicas y otras relacionadas con génesis y clasificación de
los horizontes del Perfil Paysandú…………………………………………………………16
Tabla 2-1: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con KCl, en %, para las profundidades
estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs……………………………………….38
Tabla 2-2: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con pirofosfato de sodio, en %,
después de lavar las muestras con KCl, para las profundidades estudiadas de los
horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs…………………………………………………………….41
Tabla 2-3: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con oxalato ácido de amonio, en %,
después de lavar las muestras secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio, para
las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs…………………46
Tabla 2-4: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con ditionito-citrato-bicarbonato, en %,
después de lavar las muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y
oxalato ácido de amonio, para las profundidades estudiadas de los horizontes A,
2B/A, 3C/A y 4Bs…………………………………………………………………………….53
Tabla 2-5: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con NaOH, en %, después de lavar las
muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio y
ditionito-citrato-bicarbonato, para las profundidades estudiadas de los horizontes A,
2B/A, 3C/A y 4Bs…………………………………………………………………………….58
Contenido. xv
Tabla 2-6: Contenidos de Al, Fe y Si obtenidos con pirofosfato de sodio y con oxalato
ácido de amonio por el método de extracción tradicional (extracciones realizadas en
muestras frescas de suelo) y por el método de extracción secuencial (extracciones
realizadas de manera sucesiva sobre la misma muestra de suelo)……………………71
Tabla 2-7: Relaciones Alo + 1/2 Feo y Alp/Alo obtenidas por el método de extracción
tradicional (extracciones realizadas en muestras frescas de suelo) y por el método de
extracción secuencial (extracciones realizadas de manera sucesiva sobre la misma
muestra de suelo)……………………………………………………………………………76
Tabla 3-1: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en
la extracción con KCl para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A,
3C/A y 4Bs……………………………………………………………………………………96
Tabla 3-2: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en
la extracción con pirofosfato de sodio, después de lavar las muestras con KCl, para
las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs……………….100
Tabla 3-3: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en
la extracción con oxalato ácido de amonio, después de lavar las muestras
secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio, para las profundidades estudiadas
de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs…………………………………………………...110
Tabla 3-4: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en
la extracción con ditionito-citrato-bicarbonato, después de lavar las muestras
secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio, para las
profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs……………………116
Tabla 3-5: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en
la extracción con hidróxido de sodio, después de lavar las muestras secuencialmente
con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio y ditionito-citrato-bicarbonato,
para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs…………122
xvi ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Introducción
Los suelos están inscritos en la zona de contacto de la atmósfera y la superficie de la
corteza terrestre; en consecuencia se derivan de las interacciones entre ellas en el
tiempo y en el espacio. La configuración actual de la atmósfera establece reacciones
específicas de alteración al obrar sobre la superficie de la corteza terrestre, integrada
fundamentalmente por silicatos y aluminosilicatos. Los organismos y su evolución
complementan este escenario, cuya síntesis integral constituye el suelo (Malagón,
2003).
Arnalds y Stahr (2004), afirman que los suelos de las regiones volcánicas son
recursos naturales únicos, cuyos materiales parentales corresponden, con frecuencia,
a depósitos de ceniza volcánica o tefras, con gran contenido de vidrio volcánico y de
otros minerales primarios que presentan una baja resistencia a la meteorización. Así,
la alteración química de estos materiales ocurre en muy poco tiempo y conlleva a la
formación de cantidades importantes de aluminosilicatos no cristalinos como alofana
e imogolita, y a una alta acumulación de materia orgánica que se estabiliza con Al y
Fe activos, formando complejos organometálicos.
Buurman et al. (2004), encontraron dificultades para separar capas de cenizas
diferentes en el campo cuando éstas estaban muy meteorizadas o cuando
presentaban estratificación muy fina. Por esta razón, en algunas ocasiones, el estudio
de la génesis de Andisoles bajo una base morfológica (a una escala de detalle
definida por los horizontes maestros), no es suficiente para obtener el ámbito
completo de la evolución de dichos suelos.
Según Jaramillo et al. (2006), los suelos cuya fracción coloidal está dominada por
materiales inorgánicos no cristalinos y/o por complejos Al-humus y/o Fe-humus, se
denominan Andisoles en la clasificación de suelos norteamericana o Andosoles en
sistemas utilizados en Europa, Japón y otros países. Estos autores también afirman
que los Andisoles derivados de ceniza volcánica, frecuentemente tienen perfiles
2 Introducción
complejos, debido a la presencia de diferentes capas de tefras superpuestas que dan
origen a discontinuidades litológicas y/o a suelos enterrados. Si las capas de ceniza
que se han acumulado son de poco espesor, los procesos de alteración pueden hacer
muy difusos límites que originalmente eran abruptos y pueden presentarse problemas
para separarlas en campo, lo que dificulta la identificación y definición de los
horizontes maestros y la reconstrucción pedogenética.
Teniendo en cuenta lo expuesto en el párrafo anterior y al observar los resultados de
varias investigaciones sobre pedogénesis de Andisoles (Jaramillo, 2000; Tani et al.,
2002; Jaramillo et al., 2006; Jansen et al., 2011), se podría pensar en utilizar los
cambios en profundidad de los contenidos de Al, Fe y Si extraídos con reactivos como
el pirofosfato de sodio y el oxalato ácido de amonio para identificar las
discontinuidades litológicas y/o los suelos enterrados que a nivel de campo no se
pueden ver.
La hipótesis de esta investigación es que en los Andisoles de la cuenca alta de la
quebrada Santa Elena, los depósitos de ceniza volcánica corresponden a una
acumulación de capas delgadas de materiales que han sido aportados de manera
sucesiva, y que se han homogenizado macro morfológicamente debido a la acción de
la pedogénesis. El análisis químico de los componentes que controlan la actividad de
los Andisoles (Al, Fe, Si, materia orgánica), puede ayudar a dilucidar la variabilidad
interna del suelo, y específicamente del horizonte A.
El objetivo de esta investigación es evaluar en detalle la pedogénesis de un Andisol
de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño a partir de la
extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio y de la
caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en estas mismas extracciones.
Este trabajo incluye tres capítulos fundamentales, el primero comprende la
caracterización completa del perfil estudiado, el segundo trata sobre las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en el suelo con cloruro de potasio, pirofosfato
de sodio, oxalato ácido de amonio, ditionito-citrato-bicarbonato e hidróxido de sodio y
en el tercero se caracteriza ópticamente la materia orgánica disuelta en estas
extracciones.
1. Caracterización de un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena,
Oriente antioqueño, Colombia
1.1 Introducción
Los Andisoles son suelos que se desarrollan a partir de materiales provenientes de
eyecciones volcánicas (ceniza, pumita, lava) y/o materiales volcanoclásticos, cuya
fracción coloidal está dominada por minerales de bajo rango de ordenamiento o por
complejos Al-humus. Sin embargo, bajo ciertas condiciones ambientales, la
meteorización de los aluminosilicatos presentes en materiales parentales que no son
de origen volcánico, puede conducir también, a la formación de minerales de bajo
rango de ordenamiento y generar Andisoles (Soil Survey Staff, SSS, 1999).
El sistema de clasificación taxonómica de suelos del USDA (Soil Survey Staff, SSS,
1999, 2014), define el suelo como un cuerpo natural formado por proporciones
variables de sólidos (minerales y materia orgánica), líquidos y gases, que ocurre en la
superficie de la tierra, que ocupa un espacio y se caracteriza por presentar horizontes
o capas que se distinguen del material inicial como resultado de adiciones, pérdidas,
transferencias y transformaciones de energía y materia, o por la habilidad de soportar
plantas en un ambiente natural. Establece que la tierra fina de los suelos que poseen
propiedades ándicas debe cumplir con los siguientes requerimientos: un contenido de
carbono orgánico menor al 25% (en peso), una densidad aparente con humedad
retenida a 33 kPa menor o igual a 0.9 Mg/m3, una retención de fosfatos mayor o igual
a 85% y un contenido de Al y Fe extractables con oxalato ácido de amonio (Alo + 1/2
Feo) mayor o igual a 2%.
4 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Shoji et al. (1996), proponen la relación entre el Al extraído con pirofosfato de sodio y
el extraído con oxalato ácido de amonio para separar horizontes ándicos dominados
por complejos Al-humus de los dominados por materiales alofánicos. Según van
Breeemen y Buurman (1998), el oxalato ácido de amonio debe extraer todo el Al y Fe
asociados a compuestos amorfos inorgánicos (incluyendo aluminosilicatos) y a
compuestos orgánicos, mientras que el pirofosfato de sodio debe extraer únicamente
el Al y Fe ligados a compuestos orgánicos.
Jaramillo (2009), considera que hay algunas propiedades químicas de los Andisoles
que se pueden relacionar con las propiedades ándicas, como los contenidos de Al, Fe
y Si extractables con pirofosfato de sodio, el pH medido en NaF y la CIC variable.
Flórez y Parra (2001), estudiaron la génesis de Andisoles de la cordillera Central
colombiana y concluyeron que los procesos pedogenéticos más determinantes en la
formación de estos suelos son la meteorización y transformación intensa de los
minerales primarios presentes en las capas de tefras o cenizas, la alta producción de
minerales de bajo rango de ordenamiento, la acumulación y humificación de la
materia orgánica (que en algunos horizontes se presenta como melanización), la
quelación, la lixiviación y en algunos casos la gleyzación.
Arnalds y Stahr (2004) indican que los materiales coloidales representativos de los
Andisoles le dan a los mismos unas características únicas y distintivas, llamadas
propiedades ándicas, las cuales se manifiestan en una baja densidad aparente, una
alta carga variable y una alta capacidad de retención de fosfatos y de humedad.
Los Andisoles cubren entre el 0.8 (Soil Survey Staff, SSS, 1999) y el 1% (Arnalds y
Stahr, 2004) de la superficie terrestre. En Colombia se calcula que cubren
aproximadamente el 4.5% del territorio nacional y el 13.33% (842163.07 ha) del
territorio del departamento de Antioquia (Jaramillo, 2009).
Flórez et al. (2006) y Jaramillo et al. (2006) realizaron varias investigaciones sobre
génesis de Andisoles de la cuenca alta de la quebrada Piedras Blancas, en el Oriente
antioqueño, y definieron que los suelos predominantes en esta zona pertenecían a los
grandes grupos Melanudands, Fulvudands y Hapludands. Son suelos profundos a
moderadamente profundos, bien o moderadamente bien drenados en las laderas y
con drenaje imperfecto en las depresiones, tienen texturas medias y son bien
Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa
Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
5
estructurados, presentan altos contenidos de materia orgánica y de aluminio
intercambiable, bajo contenido de bases y de fósforo disponible y son de bajo nivel de
fertilidad natural. Estos autores afirman que cuando estos suelos están secos al aire,
presentan humedades cercanas al 13% y a capacidad de campo muy pocos
presentan humedades mayores al 100%; por lo que la humedad retenida a 1500 kPa
debe estar comprendida entre estos dos valores (13 y 100%). Sin embargo, si se
tiene en cuenta que el potencial del agua del suelo en punto de marchitez
permanente está más cercano al potencial del agua del suelo seco al aire, puede
suponerse que la retención de humedad a 1500 kPa está por debajo del 70%, lo que
implica que estos suelos no cumplen con el requerimiento de retención de humedad
para poder ser clasificados en el Gran grupo Hydrudands o en algún Subgrupo
Hydric.
El objetivo de este capítulo es caracterizar genéticamente, de manera detallada, un
Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena, en el Oriente antioqueño.
1.2 Materiales y métodos
1.2.1 Caracterización del sitio experimental
El estudio se llevó a cabo en el Centro Agropecuario Paysandú de la Universidad
Nacional de Colombia, ubicado en el corregimiento de Santa Elena, a una distancia
de 18 km al Oriente de la ciudad de Medellín (Figura 1-1). Sus coordenadas
geográficas son 6° 12´ 37´´ de latitud Norte y 75° 30´ 11´´ de longitud Oeste. Su área
se estima en 139.3 ha. Ecológicamente, se encuentra en la zona de vida bosque muy
húmedo montano bajo (bmh – MB), con una precipitación media anual de 2500 mm,
con distribución bimodal, y una temperatura media anual de 14.7°C (De los Ríos et
al., 2004).
El Departamento Administrativo de Planeación de la Alcaldía de Medellín (2008),
indica que el corregimiento de Santa Elena se encuentra conformado por la parte alta
de la cuenca de la quebrada Piedras Blancas, las partes alta y media alta de la
cuenca de la quebrada Santa Elena, donde se ubica el Centro Agropecuario
Paysandú, y la parte alta de las cuencas de la zona Sur Oriental y de algunas
cuencas de la zona Nororiental del Valle de Aburrá.
6 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Figura 1-1: Localización del Centro Agropecuario Paysandú, Medellín, Colombia (De
los Ríos et al., 2004, sin escala).
Según Jaramillo et al. (2006), en la cuenca alta de la quebrada Piedras Blancas, se
presentan anfibolitas y serpentinitas como los materiales litológicos de mayor
cobertura, con algunos depósitos aluviales y de vertiente de edad cuaternaria. Sin
embargo, desde el punto de vista del material parental de los suelos, estos autores
definen que la ceniza volcánica es el más importante en toda la cuenca, ya que ella
recubre los paisajes de colinas bajas desarrolladas en saprolitos espesos de rocas y
los depósitos de vertiente. Además, recubre aluviones y/o forma parte de ellos como
material retransportado y depositado por las corrientes de agua.
Rendón et al. (2011), estudiaron las formaciones superficiales del Oriente cercano a
la ciudad de Medellín, en jurisdicción de los municipios de El Retiro, La Ceja, El
Carmen de Viboral, Rionegro, Marinilla, El Santuario, Guarne, San Vicente, El Peñol,
Envigado y Medellín, e indican que se componen de varios tipos de materiales:
saprolitos producto de la descomposición de rocas ígneas (Batolito Antioqueño) y
metamórficas con espesores variables, y diferentes clases de depósitos detríticos,
dentro de los cuales se tienen depósitos de vertiente asociados a los escarpes
regionales y al altiplano de Santa Elena, depósitos lacustres conocidos como Las
Sedimentitas de La Fe, depósitos aluviales y varios niveles de terrazas localizados en
las diferentes superficies de erosión. Estos mismos autores resaltan la presencia de
Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa
Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
7
capas continuas que siguen la paleotopografía como la línea de piedra (compuesta
por clastos subredondeados a angulosos de composición variable, principalmente
cuarzo y nódulos de hierro) y los depósitos de ceniza volcánica que recubren todas
las formaciones superficiales descritas.
Toro et al. (2000), citados por Rendón et al. (2011), identificaron al menos 6 niveles
de cenizas volcánicas recubriendo los paisajes del Oriente cercano, originadas por
depositación eólica de las tefras de la actividad volcánica del complejo Ruíz-Tolima y
afirman que estas capas de ceniza presentan edades entre 8000 y 37000 años,
espesores variables de hasta 150 cm, con coloraciones grises, pardas, verdes y cafés
y que reposan discordantemente sobre saprolitos, terrazas, línea de piedras y roca
fresca.
1.2.2 Muestreo del suelo
Se hicieron recorridos exploratorios por las partes altas de las cuencas de las
quebradas Piedras Blancas y Santa Elena observando en los taludes y cortes que se
encontraban en ellas los suelos existentes. En varios de los sitios visitados se
realizaron observaciones detalladas del perfil del suelo, siguiendo las pautas que para
tal efecto recomienda el Soil Survey Division Staff (SSDS, 1993). Después de analizar
la información recolectada en los recorridos de campo, se seleccionó un perfil bajo
cobertura natural que representaba la mayoría de los perfiles observados (Perfil
Paysandú). En ese sitio se preparó una calicata de 2 m de largo por 2 m de ancho por
1.5 m de profundidad (Figura 1-2) y se hizo una descripción detallada del suelo con
base en la guía que para el efecto tiene el USDA (Schoeneberger et al., 2002).
De cada uno de los horizontes descritos se tomó una muestra de suelo disturbada de
aproximadamente 1 kg que se empacó en una bolsa plástica hermética para realizar
los análisis de laboratorio respectivos: caracterización de la fertilidad y de las
propiedades ándicas del suelo. Además se tomó una muestra sin disturbar con un
cilindro metálico de 92.57 cm3 para determinar la Densidad aparente (Da) de los
horizontes.
8 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Figura 1-2: Calicata mostrando el perfil del suelo caracterizado en Paysandú.
1.2.3 Caracterización de la fertilidad
Para caracterizar la fertilidad del suelo se realizaron las siguientes determinaciones:
pH en agua 1:1 v:v (método potenciométrico), contenido de materia orgánica (M.O.,
%) mediante oxidación del carbono orgánico con dicromato de potasio (método de
Walkley-Black), contenidos de bases intercambiables (Ca, Mg, K y Na, cmol (+)/kg de
suelo) mediante extracción con acetato de amonio 1 N a pH 7, fosforo disponible (P,
mg/kg de suelo) por el método de Bray II, aluminio intercambiable (Al, cmol (+)/kg de
suelo) extraído con KCl 1 N, contenido de elementos menores (Fe, Mn, Cu, Zn, mg/kg
de suelo) por el método Olsen-EDTA y contenido de boro (B, mg/kg de suelo)
extraído con agua caliente y cuantificado por espectrofotometría UV-VIS con el
método de Azometina-H. Además, se midió la capacidad de intercambio catiónico del
suelo a pH 7 (CIC7, cmol (+)/kg de suelo) por el método del acetato de amonio 1 N y
se estimó la capacidad de intercambio catiónico efectiva (CICE, cmol (+)/kg de suelo)
mediante la suma de las bases más el aluminio intercambiable (Instituto Geográfico
Agustín Codazzi, IGAC, 2006).
Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa
Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
9
1.2.4 Caracterización de las propiedades ándicas y otras
relacionadas con génesis y clasificación
Para caracterizar las propiedades ándicas del suelo y otras relacionadas con su
génesis y clasificación, se midieron las cantidades de Al, Fe y Si extractables con
oxalato ácido de amonio (Alo, Feo, Sio, respectivamente, %), así como las
extractables con pirofosfato de sodio (Alp, Fep, Sip, respectivamente, %) y la
capacidad de fijación de fosfatos (FF, %), siguiendo los métodos propuestos por
Pansu y Gautheyrou (2006). Además, se midió el pH en NaF (método
potenciométrico, 1:50 p:v), según lo recomendado por el sistema de clasificación
taxonómica de suelos del USDA (Soil Survey Staff, SSS, 2014) y se determinó la Da
(Mg/m3) para cada uno de los horizontes, utilizando el método del cilindro biselado
(Instituto Geográfico Agustín Codazzi, IGAC, 2006).
1.3 Resultados y discusión
1.3.1 Descripción del perfil en campo
En la Figura 1-3 se observa el Perfil Paysandú y su descripción se presenta a
continuación:
Perfil Paysandú.
Describieron: Daniel Francisco Jaramillo Jaramillo y Nicolás Pérez Echavarría.
Fecha: Octubre 3 de 2014.
Localización: Centro Agropecuario Paysandú de la Universidad Nacional de
Colombia, corregimiento de Santa Elena, a 18 km al Oriente del municipio de Medellín
(Antioquia). Coordenadas geográficas: 6° 12´ 37´´ de latitud Norte y 75° 30´ 11´´ de
longitud Oeste.
Altitud: 2692 msnm.
Precipitación media anual: 2500 mm.
Temperatura media anual: 14.7°C.
Posición fisiográfica: Parte media de la ladera de colinas bajas, redondeadas,
desarrolladas en saprolito de anfibolita y recubiertas con ceniza volcánica.
Topografía: Fuertemente inclinada con pendiente entre 7 y 12%.
Material parental: Cenizas volcánicas del complejo Ruíz-Tolima.
Vegetación natural: Rastrojo alto con abundante helecho.
10 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Uso actual: Barbecho.
Régimen de humedad del suelo: Údico.
Régimen de temperatura del suelo: Isotérmico
Profundidad efectiva: Muy profundo.
Drenaje natural: Bien drenado.
Evidencias de erosión: No presenta.
Epipedón: Ócrico.
Horizontes subsuperficiales: Cámbico.
Figura 1-3: Perfil Paysandú.
Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa
Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
11
Descripción del perfil.
Oi 0 – 10 cm; capa de material orgánico fresco, abundantes raíces de helecho muy
finas, límite abrupto ondulado.
A 10 – 24 cm; color en húmedo pardo muy oscuro (10 YR 2/2); franco arcilloso;
con estructura en bloques subangulares, finos, moderados; friable, ligeramente
plástico, moderadamente pegajoso; comunes poros finos y muy finos; comunes
raíces finas; reacción muy fuerte y rápida al NaF (++++); límite abrupto plano.
2B/A 24 – 31/34 cm; color en húmedo pardo oliva (2.5 Y 4/3) en un 75% de la matriz
del suelo y negro (10 YR 2/1) en el 25% restante; franco arcilloso a arcilloso; con
estructura en bloques subangulares, finos, moderados; friable, muy plástico, muy
pegajoso; comunes poros finos y muy finos; sin raíces; mezcla con el horizonte A por
pedotúbulos y grietas; reacción muy fuerte y rápida al NaF (++++); límite muy abrupto
irregular.
3C/A 31/34 – 38/41 cm; color variegado, en húmedo y en amasado pardo oliva (2.5
Y 4/4); arcilloso; sin estructura, masivo; extremadamente firme, muy plástico, muy
pegajoso; pocos poros finos; sin raíces; mezcla con el horizonte A por pedotúbulos y
grietas; reacción muy fuerte y rápida al NaF (++++); límite muy abrupto irregular.
4Bs 38/41 – 50 cm; color variegado, en húmedo y en amasado pardo (10 YR 4/3);
arcilloso; con estructura en bloques angulares, finos, moderados; friable, muy
plástico, muy pegajoso; comunes poros finos; sin raíces; reacción moderada al NaF
(++); límite abrupto irregular.
5Ab 50 – 65 cm; color en húmedo pardo oliva (2.5 Y 4/4); arcilloso; con estructura
en bloques angulares, finos, moderados; friable, moderadamente plástico, muy
pegajoso; muchos poros finos; pocas raíces finas muertas; reacción moderada al NaF
(++); límite claro plano.
6Ab 65 – 75 cm; color en húmedo pardo oliva (2.5 Y 4/3) con 5% de moteos pardo
rojizos (5 YR 4/4) y rojo amarillentos (5 YR 5/8) provenientes de oxidación de raíces;
arcilloso; con estructura en bloques angulares, finos, débiles; friable, muy plástico,
muy pegajoso; muchos poros finos; pocas raíces finas muertas; reacción moderada al
NaF (++); límite claro plano.
12 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
7Ab 75 – 93 cm; color en húmedo pardo amarillento oscuro (10 YR 4/4) con 5% de
moteos pardo rojizos (5 YR 4/4) y rojo amarillentos (5 YR 5/8) provenientes de
oxidación de raíces; arcilloso; con estructura en bloques angulares, finos, débiles;
friable, muy plástico, muy pegajoso; muchos poros finos; pocas raíces finas muertas;
reacción moderada al NaF (++); límite claro plano.
7Bwb 93 – 103 cm; color en húmedo amarillo oliva (2.5 Y 6/6); arcilloso; con
estructura en bloques angulares, finos, débiles; friable, muy plástico, muy pegajoso;
muchos poros finos; sin raíces; reacción moderada al NaF (++); límite claro plano.
8Ab 103 – 113 cm; color en húmedo pardo oliva claro (2.5 Y 5/6); franco arcilloso;
con estructura en bloques angulares, finos, débiles; friable, moderadamente plástico,
moderadamente pegajoso; muchos poros finos; sin raíces; reacción moderada al NaF
(++); límite claro plano.
9C 113 + cm; color en húmedo amarillo oliva (2.5 Y 6/8); franco arcilloso; sin
estructura, masivo; friable, muy plástico, muy pegajoso; pocos poros finos; sin raíces;
no presenta reacción al NaF.
1.3.2 Caracterización de la fertilidad
Los resultados de la Tabla 1-1 muestran que el suelo estudiado presenta las
propiedades químicas típicas de los Andisoles que predominan en la cuenca alta de
la quebrada Piedras Blancas y, en general, en el Oriente antioqueño (Flórez et al.,
2006; Jaramillo et al., 2006; Caballero y Jaramillo, 2007).
Este suelo es desde muy fuertemente ácido en superficie hasta fuertemente ácido en
profundidad; con un alto contenido de materia orgánica en los horizontes superficiales
y un nivel muy bajo de bases y de fósforo disponible en todo el perfil. Hay presencia
de aluminio intercambiable en todos los horizontes, y éste es el catión dominante en
el complejo de cambio. Los valores de Fe son altos en los cuatro primeros horizontes
y bajos en los demás; el Mn, Cu y Zn presentan valores bajos en todo el suelo y el B
tiene valores altos en los dos primeros horizontes y bajos en el resto (Castro y
Gómez, 2010). La CICE es muy baja comparada con la CIC7, lo que indica que la
carga del suelo es predominantemente variable y representa en promedio el 95.16%
de la carga del suelo a pH 7.
Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia. 13
Tabla 1-1: Propiedades químicas de los horizontes del Perfil Paysandú.
Horizonte Profundidad
cm
pH
agua
1:1
M.O.
%
Complejo de cambio cmol (+)/kg de suelo mg/kg de suelo
Ca Mg K Na Al CICE CIC7 CICV P Fe Mn Cu Zn B
Oi 0 – 10 - - - - - - - - - - - - - - - -
A 10 – 23 4.5 22.6 0.09 0.16 0.10 0.02 1.2 1.6 15.9 14.3 3.0 307 1.0 1.0 1.0 0.70
2B/A 23 – 30/34 4.7 19.5 0.03 0.08 0.06 0.02 2.8 3.0 37.0 34.0 2.0 140 1.0 1.0 1.0 0.50
3C/A 30/34 – 38/41 5.0 13 0.03 0.02 0.03 0.01 1.2 1.3 37.3 36.0 1.0 113 0.5 1.0 0.5 0.22
4Bs 38/41 – 50 5.1 8.7 0.02 0.02 0.02 0.01 0.4 0.5 21.0 20.5 1.0 107 0.5 1.0 0.5 0.12
5Ab 50 – 65 5.1 6.5 0.02 0.02 0.02 0.01 0.3 0.4 35.6 35.2 1.0 22 0.5 1.0 0.5 ND
6Ab 65 – 75 5.3 6.1 0.03 0.01 0.02 0.01 0.2 0.3 31.3 31.0 1.0 12 0.5 1.0 0.5 0.03
7Ab 75 – 93 5.3 6.3 0.03 0.02 0.01 0.01 0.3 0.4 28.3 27.9 1.0 8 0.5 1.0 0.5 ND
7Bwb 93 – 103 5.3 6.4 0.03 0.02 0.02 0.01 0.2 0.3 31.3 31.0 1.0 8 0.5 1.0 0.5 ND
8Ab 103 – 113 5.1 3.1 0.03 0.02 0.02 0.02 0.3 0.4 4.0 3.6 2.0 23 0.5 2.0 0.5 0.32
9C 113 + 5.3 0.88 0.13 0.60 0.02 0.01 0.5 1.3 13.1 11.8 1.0 14 2.0 2.0 0.5 0.15
ND = No detectable
14 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Zhao et al. (2002) consideran que para poder realizar actividades de agricultura en
estos suelos, se deben aplicar cantidades importantes de fertilizantes químicos y de
enmiendas orgánicas.
Según Auxtero et al. (2004), la alta carga variable que se genera en los Andisoles
puede atribuirse a los minerales de bajo rango de ordenamiento (principalmente
alofana, imogolita y ferrihidrita), a los complejos Al-humus y/o Fe-humus y a los
grupos carboxílicos de la materia orgánica, los cuales poseen gran cantidad de sitios
reactivos que dependiendo del pH del suelo y del punto de carga cero de estos
mismos coloides, pueden protonarse o desprotonarse y generar remanentes de
cargas positivas o negativas, respectivamente.
Inubushi et al. (2005), afirman que los Andisoles ubicados en zonas altas
generalmente son suelos ácidos, sometidos a procesos intensos de lixiviación, con
alta capacidad para fijar fósforo y un alto contenido de aluminio activo que puede
causar toxicidad a la mayoría de las plantas. Además indican que, así estos suelos
presenten un contenido muy alto de materia orgánica, ésta se encuentra asociada
con minerales de bajo rango de ordenamiento y/o formando complejos con Al y Fe,
por lo que se estabiliza y se protege contra la degradación microbial y participa muy
poco en los procesos de nutrición.
Los bajos contenidos de bases intercambiables (Ca, Mg, K y Na) y de fósforo
disponible, junto con la alta carga variable y la alta acidez que se reportan en este
estudio implican que este suelo es de muy bajo nivel de fertilidad natural como lo
indica Jaramillo et al. (2006), quienes afirman que en los Andisoles que presentan
estas características, las plantas pueden presentar deficiencias de macro y
micronutrientes y tienen altas probabilidades de sufrir toxicidades por Al, Fe y Mn, así
como de responder a la fertilización completa.
Jaramillo (2008), estudió la variabilidad espacial de las propiedades químicas de un
Andisol hidromórfico del Oriente antioqueño y encontró que sólo el 25% de las
muestras, presentaron pH en agua menor a 5.5; casi en el 75% de las muestras, la
carga variable representó más del 80% de la carga del suelo a pH 7;
aproximadamente el 50% de las muestras presentaron valores bajos de Ca, Mg y K, y
todas las muestras tuvieron valores altos de materia orgánica y valores bajos de
fósforo disponible.
Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa
Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
15
Cárdenas et al. (2013), trabajaron con suelos derivados de depósitos volcánicos en
Chile y también reportaron que se caracterizan por presentar una baja saturación de
bases, un alto contenido de materia orgánica y presencia de alofana y de otros
coloides no cristalinos que generan la baja densidad aparente y la alta fijación de
fosfatos.
1.3.3 Caracterización de las propiedades ándicas y otras
relacionadas con génesis y clasificación
En la Tabla 1-2 puede apreciarse que en todos los horizontes derivados de ceniza
volcánica (hasta los 103 cm de profundidad) se cumplen los requerimientos de
densidad aparente (Da), de fijación de fosfatos (FF) y de Al y Fe extractables con
oxalato ácido de amonio (Alo y Feo) necesarios para considerar este espesor de
suelo como un material con propiedades ándicas. Los dos horizontes restantes, 8Ab y
9C, no cumplieron con el contenido de Alo + 1/2 Feo mayor o igual a 2%, ni con el %
de FF mayor o igual a 85%, requeridos para ser considerados como horizontes
ándicos (Soil Survey Staff, SSS, 1999, 2014).
Los valores de Da en todos los horizontes del suelo variaron entre 0.43 y 0.79 Mg/m3.
El sistema de clasificación taxonómica de suelos del USDA (Soil Survey Staff, SSS,
1999, 2014) establece que la Da en los materiales que presentan propiedades
ándicas debe ser menor o igual a 0.9 Mg/m3. Según Fontes et al. (2004), la materia
orgánica y los aluminosilicatos no cristalinos (alofana e imogolita) presentes en los
Andisoles poseen una alta porosidad total, debida a la abundancia de espacios vacíos
en sus estructuras, por lo que causan una disminución en la densidad aparente del
suelo, en la pegajosidad y en la plasticidad. Arnalds (2004), encontró en Andisoles de
Islandia valores de densidad aparente muy bajos, que estuvieron entre 0.3 y 0.8
Mg/m3. Kleber et al. (2004), también obtuvieron valores similares para esta propiedad
en Andisoles de Alemania (entre 0.5 y 0.8 Mg/m3).
Para este suelo la menor FF se presentó en el horizonte A (94.91%), los demás
horizontes ándicos presentaron FF superiores a 98%. Nanzyo et al. (1993), afirman
que en los Andisoles, el fósforo es fijado por los aluminosilicatos no cristalinos y/o por
los complejos organometálicos y que al incrementarse los valores de Alo + 1/2 Feo
también se incrementan los porcentajes de fijación de este elemento. De igual forma,
Alcalá de Jesús et al. (2009), estudiaron Andisoles de México y reportaron que los
16 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio
de un Andisol de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Tabla 1-2: Propiedades ándicas y otras relacionadas con génesis y clasificación de los horizontes del Perfil Paysandú.
Horizonte Profundidad
cm
Extracción pirofosfato % Extracción oxalato % Propiedades ándicas
Alp/Alo pH NaF
1:50 Alp Fep Sip Alo Feo Sio
Da (Mg/m
3)
FF (%) Alo + 1/2 Feo
(%)
A 10 – 23 1.63 0.34 0.36 1.74 0.63 0.29 0.65 94.91 2.05 0.94 10.50
2B/A 23 – 30/34 3.78 0.11 0.86 4.72 0.31 1.30 0.65 98.71 4.88 0.80 11.40
3C/A 30/34 – 38/41 1.83 0.23 0.11 9.15 1.00 3.88 0.66 98.89 9.65 0.20 11.43
4Bs 38/41 – 50 0.96 0.50 0.11 8.47 5.78 3.80 0.56 98.95 11.36 0.11 11.13
5Ab 50 – 65 0.90 0.19 0.07 9.40 0.85 4.37 0.52 98.96 9.82 0.10 10.80
6Ab 65 – 75 0.79 0.09 0.06 9.20 0.44 4.56 0.49 98.97 9.42 0.09 10.95
7Ab 75 – 93 0.84 0.05 0.05 10.50 0.38 5.26 0.43 99.12 10.69 0.08 10.60
7Bwb 93 – 103 0.82 0.06 0.05 10.20 0.45 5.25 0.45 99.07 10.42 0.08 10.69
8Ab 103 – 113 1.65 1.80 1.53 0.30 0.09 0.10 0.74 53.83 0.34 5.56 11.20
9C 113 + 0.99 1.62 1.07 0.15 0.11 0.04 0.79 39.96 0.21 6.45 9.40
Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa
Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
17
porcentajes de fijación de fosfatos, que estuvieron entre medios (69 a 71%) y altos
(86 a 93%), se incrementaban en forma directa con el contenido de Alo que varió
entre 10 y 13%.
La suma de Alo + 1/2 Feo presentó valores que estuvieron entre 2.05% para el
horizonte A y 11.36% para el horizonte 4Bs. Arnalds (2004), afirma que las
cantidades de Al, Fe y Si extractables con oxalato ácido de amonio han sido
ampliamente utilizadas para cuantificar los contenidos de alofana e imogolita, de
ferrihidrita y de complejos Al-humus y/o Fe-humus, responsables de las propiedades
ándicas en los suelos.
Los valores más altos de Alp se encontraron en los horizontes A, 2B/A y 3C/A del
suelo, los mismos que presentaron los mayores contenidos de M.O. (Tabla 1-1),
responsable de los complejos alumínicos que se extraen con pirofosfato de sodio. Al
comparar los valores de Alp con los de Alo en los dos primeros horizontes se puede
observar que entre ellos se presentan diferencias muy pequeñas, lo que confirma que
buena parte del aluminio activo en estos horizontes está asociado con sustancias
húmicas formando complejos organometálicos. En los demás horizontes que
presentaron propiedades ándicas (3C/A, 4Bs, 5Ab, 6Ab, 7Ab y 7Bwb), los valores de
Alo, con un promedio de 9.49%, superaron ampliamente los valores de Alp, con un
promedio de 1.02%, indicando que la mayor parte del Al que se libera en ellos se
polimeriza y precipita con Si, produciendo altas cantidades de alofana e imogolita
(Shoji et al., 1996; van Breemen y Buurman, 1998). Los valores de la relación Alp/Alo
de la Tabla 1-2 confirman lo que se dijo anteriormente, definiendo los dos primeros
horizontes como no alofánicos (Alp/Alo > 0.5) y los restantes como alofánicos (Alp/Alo
< 0.5) (Malagón et al., 1991; Jaramillo et al., 2006).
Por otro lado, el alto contenido de Feo que se obtuvo en el horizonte 4Bs se debe a la
acumulación iluvial de Fe que se presenta en esta parte del perfil. El sistema de
clasificación taxonómica de suelos del USDA (Soil Survey Staff, SSS, 2014), define el
horizonte plácico como un horizonte delgado, de color negro a rojo oscuro, que esta
cementado y endurecido por Fe (o Fe y Mn) y materia orgánica, a tal punto que las
raíces de las plantas solo pueden penetrar por las fracturas verticales del horizonte.
El horizonte 4Bs presentó muy bajo grado de cementación y endurecimiento, por lo
que no se pudo clasificar como un endopedón plácico, sin embargo los procesos
18 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
pedogenéticos que dan origen a este horizonte diagnóstico son muy similares a los
que han generado la acumulación iluvial de Fe en esta zona del suelo.
Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente se podría pensar que la mayor parte
del Fe que se ha acumulado en el horizonte 4Bs se movilizó desde un horizonte
superior (posiblemente de algún horizonte relacionado genéticamente con él que fue
erosionado, o del horizonte 3C/A que está directamente sobre él o de algún otro
horizonte por encima que superpusieron su pedogénesis en el horizonte 4Bs) donde
fue reducido, y que luego precipitó en el horizonte 4Bs, en forma de óxidos e
hidróxidos inorgánicos debido a una mejora en las condiciones de aireación (Pinheiro
et al., 2004).
El pH en NaF de los horizontes ándicos estuvo entre 10.50 y 11.43 y para los
horizontes 8Ab y 9C fue de 11.20 y 9.40, respectivamente. El sistema de clasificación
taxonómica de suelos del USDA (Soil Survey Staff, SSS, 1999, 2014), indica que un
pH en NaF de 9.40 o más, es un fuerte indicador de que minerales de bajo rango de
ordenamiento dominan el complejo de cambio del suelo. Los valores tan altos de pH
en NaF obtenidos para los horizontes 8Ab y 9C, que no cumplieron con los
requerimientos para ser considerados horizontes con propiedades ándicas, se
podrían deber a procesos de translocación que incorporaron a estos últimos
horizontes materiales provenientes de los horizontes suprayacentes, o a la presencia
de otros compuestos no cristalinos diferentes a los aluminosilicatos producidos por la
meteorización de la ceniza volcánica.
Desde el punto de vista pedogenético cabe destacar la gran cantidad de límites
abruptos y muy abruptos, e irregulares, que se presentan en este suelo entre los
horizontes A – 2B/A – 3C/A – 4Bs – 5Ab (Figuras 1-2 y 1-3). Este tipo de límites
define la presencia de discontinuidades litológicas en el perfil y evidencia la pérdida
de por lo menos algunos horizontes de suelos (faltan horizontes A en algunas
secuencias), si no de suelos completos, en épocas pasadas por efecto de fenómenos
de erosión intensos asociados, probablemente, a climas relativamente secos que ya
se han documentado (Salazar et al., 2008).
Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa
Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
19
1.3.4 Clasificación taxonómica
El suelo estudiado cumple con los conceptos centrales del sistema de clasificación
taxonómica de suelos del USDA (Soil Survey Staff, SSS, 2014) para ser clasificado
como Acrudoxic Fulvudand, medial, mezclado, isotérmico.
Orden: El suelo presentó propiedades ándicas en más del 60% de los primeros 60
cm medidos desde la superficie del suelo mineral, por lo que se clasifica como
Andisol.
Suborden: El suelo se clasificó como Udand por presentar un régimen de humedad
údico, el sitio donde se describió el perfil de suelo presenta una temperatura media
anual de 14.7°C, una precipitación media anual de 2500 mm y se encuentra en la
zona de vida bosque muy húmedo montano bajo (bmh-MB) (De los Rios et al., 2004).
Gran grupo: El suelo cumplió con los requerimientos de profundidad, de espesor y
con el contenido de carbono orgánico (mayor a 6% como promedio y mayor a 4% en
cada horizonte) necesarios para ser clasificado como Fulvudand.
Subgrupo: El suelo cumplió con una suma de bases extractables con acetato de
amonio más aluminio intercambiable de menos de 2.0 cmol (+)/kg de suelo, en un
espesor de más de 30 cm, a una profundidad entre 25 y 100 cm medidos desde la
superficie del suelo mineral, por lo que se clasificó como Acrudoxic Fulvudand.
Familia: El suelo presentó propiedades ándicas en más del 90% de la sección control
para las clases por tamaño de partícula (desde el horizonte A hasta el horizonte
7Bwb), por lo que se utilizaron las clases sustitutas para clase por tamaño de
partícula, siendo un suelo Medial. La clase por mineralogía fue mezclada, ya que no
se cumplió el requisito de [8 Sio + 2 Feo] mayor o igual a 5% en el horizonte A, el
régimen de temperatura del suelo se definió como isotérmico, consideraciones que
permitieron clasificar dicho suelo a nivel de familia como Acrudoxic Fulvudand medial,
mezclado, isotérmico.
20 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
1.4 Conclusiones
En este perfil, en campo se pudieron definir varios suelos enterrados con base
en cambios de color.
Los bajos contenidos de bases intercambiables (Ca, Mg, K y Na) y de fósforo
disponible, así como la alta acidez, implican que el suelo estudiado es de muy
bajo nivel de fertilidad natural.
El alto contenido de M.O. superficial está en concordancia con el clima frío
húmedo de la zona y con la formación de complejos organometálicos que
protegen la M.O. de la mineralización.
Los horizontes A, 2B/A, 3C/A, 4Bs, 5Ab, 6Ab, 7Ab y 7Bwb, cumplieron con
todos los requerimientos para ser considerados materiales con propiedades
ándicas. Los horizontes 8Ab y 9C no presentaron propiedades ándicas.
Los horizontes superficiales del perfil estudiado (A y 2B/A) se clasificaron
como no alofánicos, mientras que los demás horizontes ándicos se clasificaron
como alofánicos.
El suelo estudiado registra evidencias de ser poligenético, así como de
fenómenos de erosión asociados a cambios climáticos drásticos.
Por presentar propiedades ándicas en los 100 cm superficiales, estar en
régimen de humedad údico y de temperatura isotérmico, no cumplir con el
Índice Melánico a pesar del alto contenido de M.O. superficial, tener una CICE
muy baja, así como por su composición granulométrica y mineralógica, el
suelo se clasificó como un Acrudoxic Fulvudand, medial, mezclado, isotérmico.
1.5 Bibliografía
Alcalá de Jesús, M., Hidalgo, C., Gutiérrez, M. 2009. Mineralogía y retención
de fosfatos en Andisoles. Terra Latinoamericana (27): 275-286.
Arnalds, O. 2004. Volcanic soils of Iceland. Catena (56): 3-20.
Arnalds, O and Stahr, K. 2004. Volcanic soil resources: occurrence,
development, and properties. Catena (56): 1-2.
Auxtero, E., Madeira, M., Sousa, E. 2004. Variable charge characteristics of
selected Andisols from the Azores, Portugal. Catena (56): 111-125.
Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa
Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
21
Buurman, P., García, E., Martínez, A., van Doesburg, J.D.F. 2004.
Stratification of parent material in European volcanic and related soils studied
by laser-difraction grain-sizing and chemical analysis. Catena (56): 127-144.
Caballero, B y Jaramillo, D.F. 2007. Humedad crítica y repelencia al agua en
Andisoles bajo cobertura de Cupressus lusitanica y Quercus humboldtii en la
cuenca de la quebrada Piedras Blancas (Medellín, Colombia). Revista
Facultad Nacional de Agronomía Medellín 60 (2): 4001-4024.
Cárdenas, L.M., Hatch, D.J., Scholefield, D., Jhurreea, D., Clark, I.M., Hirsch,
P.R., Salazar, F., Rao Ravella, S., Alfaro, M. 2013. Potencial mineralization
and nitrification in volcanic grassland soils in Chile. Soil Science and Plant
Nutrition (59): 380-391.
Castro, H.E y Gómez, M.I. 2010. "Fertilidad de Suelos y Fertilizantes" En:
Ciencia Del Suelo: Principios Básicos. Colombia, editorial: Sociedad
Colombiana De La Ciencia Del Suelo. 213-303 p.
De los Ríos, J.C., Gallego, A.F., Vélez, L.D., Agudelo, J.I., Toro, L.J., Lema,
A.J., Acevedo, L.I. 2004. Caracterización y evaluación de agroecosistemas a
escala predial. Un estudio de caso: Centro Agropecuario Paysandú (Medellín,
Colombia). Revista Facultad Nacional de Agronomía Medellín 57 (2): 2467-
2489.
Departamento Administrativo de Planeación. Alcaldía de Medellín. 2008. Santa
Elena 2008 - 2020. Proceso participativo para la gestión estratégica del
corregimiento de Santa Elena. 134 p.
Flórez, M.T y Parra, L.N. 2001. Génesis de suelos y paleosuelos ándicos a
partir del estudio de pedocomponentes (parte 2). Revista Facultad de
Ingeniería Universidad de Antioquía (22): 50-66.
Flórez, M.T., Parra, L.N., Jaramillo, D.F. 2006. Los fitolitos como una
herramienta pedogenética en un Andisol de la cuenca de Piedras Blancas,
Colombia. Suelos Ecuatoriales 39 (1): 88-94.
Fontes, J.C., Goncalves, M.C., Pereira, L.S. 2004. Andosols of Terceira,
Azores: measurement and significance of soil hydraulic properties. Catena
(56): 145-154.
Instituto Geográfico Agustín Codazzi, IGAC. 2006. Métodos analíticos del
laboratorio de suelos. 6a Edición. Bogotá. 648 p.
Inubushi, K., Sakamoto, K., Sawamoto, T. 2005. Properties of microbial
biomass in acidic soils and their turnover. Soil Science and Plant Nutrition (51):
605-608.
22 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Jansen, B., Tonneijck F.H., Verstraten, J.M. 2011. Selective extraction
methods for aluminium, iron and organic carbon from montane volcanic ash
soils. Pedosphere 21 (5): 549-565.
Jaramillo, D.F. 2000. Clasificación Taxonómica de los suelos del Altiplano de
San Félix, Departamento de Caldas. Revista Facultad Nacional de Agronomía
Medellín 53 (2): 1059-1077.
Jaramillo, D.F., Flórez, M.T., Parra, L.N. 2006. Caracterización de un Andisol
de la cuenca de la quebrada Piedras Blancas, Oriente Antioqueño, Colombia.
Suelos Ecuatoriales 36 (1): 61-71.
Jaramillo, D.F. 2008. Variabilidad espacial de las propiedades químicas del
epipedón de un Andisol hidromórfico del Oriente Antioqueño (Colombia).
Revista Facultad Nacional de Agronomía Medellín 61 (2): 4588-4599.
Jaramillo, D.F. 2009. Variabilidad espacial de las propiedades ándicas de un
Andisol hidromórfico del Oriente Antioqueño (Colombia). Revista Facultad
Nacional de Agronomía Medellín 62 (1): 4907-4921.
Kleber, M., Mikutta, C., Jahn, R. 2004. Andosols in Germany. Pedogenesis
and properties. Catena (56): 67-83.
Malagón, D., Pulido, C., Llinás, R. 1991. Andisoles. Investigaciones Volumen 3
N° 1. Subdirección Agrológica. IGAC. Santa Fé de Bogotá D.C. 118 p.
Malagón, D. 2003. Ensayo sobre tipología de suelos colombianos. Énfasis en
génesis y aspectos ambientales. Revista de la Academia Colombiana de
Ciencias Exactas, Físicas y Naturales 27 (104): 319-341.
Nanzyo, M., Dahlgren, R., Shoji, S. 1993. Chemical characteristics of volcanic
ash soils. In: Volcanic ash soils: génesis, properties and utilization. Shoji, S.,
Nanzyo and Dahlgren, R. editors. Developments in Soil Science 21. Elsevier
Science Publishers. Ámsterdam. 145-187 p.
Pansu, M and Gautheyrou, J. 2006. Handbook of Soil Analysis. Mineralogical,
Organic and Inorganic Methods. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 993 p.
Pinheiro, J., Tejedor, M., Rodriguez, A. 2004. Genesis of placic horizons in
Andisols from Terceira. Catena (56): 85-94.
Rendón, A.J., Caballero, J.H., Arias, A., González, A., Arenas, J.A., Gallego,
J.J. 2011. Estudio geológico-geomorfológico en el Oriente cercano a Medellín,
como apoyo a la búsqueda de actividad tectónica reciente. Boletín de Ciencias
de la Tierra (29): 39-54.
Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa
Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
23
Salazar, S., González, L.H., Arias, L.A. 2008. Litoestratigrafía y
pedoestratigrafía de los depósitos recientes en el Altiplano de Santa Rosa de
Osos (ASRO). Boletín de Ciencias de la Tierra (23): 21-31.
Schoeneberger, P.J., Wysocki, D.A., Benham, E.C., Broderson, W.D. (editors).
2002. Field book for describing and sampling soils, Version 2.0. Natural
Resources Conservation Service, National Soil Survey Center, Lincoln, NE.
Shoji, S., Nanzyo, M., Dahlgren, R., Quantin, P. 1996. Evaluation and
proposed revisions of criteria for Andosols in the world reference base for soils
resources. Soil Science (161): 604-615.
Soil Survey Division Staff (SSDS). 1993. Soil Survey Manual. Handbook 18.
USDA. Washington D.C. 437 p.
Soil Survey Staff (SSS). 1999. Soil Taxonomy. A Basic system of soil
classification for making and interpreting soil surveys. 2a ed. Agriculture
Handbook N° 436. Soil Survey Staff. Washington D.C. 869 p.
Soil Survey Staff (SSS). 2014. Keys to soil taxonomy. Twelfth Edition. USDA.
Washington D. C. 360 p.
Tani, M., Okuten, T., Koike, M., Kuramochi, K., Kondo, R. 2002. Nitrate
adsorption in some Andisols developed under different moisture conditions.
Soil Science and Plant Nutrition 50 (3): 439-446.
van Breeemen, N and Buurman, P. 1998. Soil formation. Kluwer Academic
Publishing, Dordrecht. 377 p.
Zhao, B., Maeda, M., Ozaki, Y. 2002. Natural N15 and C13 abundance in
Andisols influenced by long-term fertilization management in Japan. Soil
Science and Plant Nutrition (48): 555-562.
24 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
2. Extracciones selectivas y secuenciales de
Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta
de la quebrada Santa Elena, Oriente
antioqueño, Colombia
2.1 Introducción
Las cenizas volcánicas son materiales no consolidados que presentan un alto
contenido de vidrio volcánico, el cual muestra una baja resistencia a la meteorización
química y se altera rápidamente, lo que favorece la formación de cantidades
importantes de coloides inorgánicos no cristalinos (alofana, imogolita y ferrihidrita) y la
acumulación de materia orgánica en forma de complejos Al-humus y Fe-humus. Este
conjunto de procesos se conoce como andolización y da origen a los Andisoles (Shoji
et al., 1993; Dahlgren y Saigusa, 1994; Bockheim y Gennadiyev, 2000; Arnalds y
Stahr, 2004; Zapata, 2006).
Sin embargo, Flórez (2004) reporta que a parte de los vidrios volcánicos, las cenizas
también contienen fragmentos de matriz, que son esquirlas provenientes de la matriz
de las rocas preexistentes al momento de la erupción y que estos son los
componentes más influyentes en la formación de los coloides inorgánicos no
cristalinos, ya que al meteorizarse aportan mayores cantidades de Al, Fe y Si al suelo
que el mismo vidrio volcánico, el cual también se altera pero a una velocidad mucho
menor.
En condiciones ambientales húmedas, las formas dominantes del Al activo
proveniente de la meteorización de los materiales volcanoclásticos, permiten definir
dos tipos de Andisoles: los no alofánicos, en donde la mayor parte del Al está
asociado con humus formando complejos organometálicos y los alofánicos, en donde
26 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
la mayor parte del Al está asociado con Si formando alofana e imogolita (Shoji et al.,
1993; Jaramillo et al., 2006; Zapata, 2006; Takahashi y Dahlgren, 2016). Los
ambientes pedogenéticos que favorecen la formación de los complejos Al-humus y de
los materiales alofánicos son muy contrastantes. Los Andisoles no alofánicos se
desarrollan en ambientes ricos en materia orgánica, en donde los ácidos orgánicos
dominan el proceso de meteorización, los valores de pH son menores a 5 y la
actividad del Al en la solución del suelo es muy alta. En estas condiciones se produce
un efecto anti-alofánico, ya que la mayor parte del Al que se libera en el suelo
reacciona con ligandos orgánicos, lo que favorece la formación de los complejos Al-
humus. Por el contrario, los Andisoles alofánicos, se desarrollan en ambientes que
presentan contenidos más bajos de materia orgánica, donde el principal donador de
protones para el proceso de meteorización es el ácido carbónico y los valores de pH
oscilan entre 5 y 7. Estas condiciones promueven la formación de polímeros de Al
que reaccionan con Si y producen principalmente alofana e imogolita (Shoji et al.,
1993; Jaramillo et al., 2006; Zapata, 2006; Takahashi y Dahlgren, 2016).
García et al. (2004) y Jansen et al. (2011), indican que existen diferentes métodos de
disoluciones selectivas que son usados en el fraccionamiento y en la cuantificación
del Al, Fe y Si activos de los Andisoles, en donde se utilizan extractantes como el
cloruro de potasio, el pirofosfato de sodio, el oxalato ácido de amonio, el ditionito-
citrato-bicarbonato y el hidróxido de sodio.
La extracción con cloruro de potasio permite obtener el Al, Fe y Si que se encuentran
intercambiables y en la solución del suelo (Lin y Coleman, 1960; Kamprath, 1970;
García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006; Jansen et al., 2011).
En la extracción con pirofosfato de sodio se obtienen principalmente el Al, Fe y Si
presentes en los complejos organometálicos, aunque puede haber disolución parcial
de alofana, imogolita y de óxidos e hidróxidos no cristalinos, mientras que el oxalato
ácido de amonio puede extraer el Al, Fe y Si que hacen parte de los complejos
organometálicos, de los aluminosilicatos no cristalinos (alofana, imogolita) y de los
óxidos e hidróxidos no cristalinos como la ferrihidrita, sin afectar de manera
significativa a los óxidos cristalinos ni a las arcillas silicatadas laminares (Wada, 1989;
Dahlgren et al., 1993; García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006; Zapata, 2006;
Jansen et al., 2011).
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
27
La extracción con ditionito-citrato-bicarbonato fue desarrollada para la disolución
selectiva de óxidos e hidróxidos de Fe cristalinos formados durante la pedogénesis
(magnetita, hematita y goethita), sin embargo este reactivo también puede disolver
efectivamente hidróxidos de Fe no cristalinos como la ferrihidrita y extraer el Fe
asociado a compuestos orgánicos, por lo que se utiliza para cuantificar el Fe
secundario total presente en el suelo (Mehra y Jackson, 1960; Giosan et al., 2002;
Zapata, 2006; Hu et al., 2013; Ludwig et al., 2013).
Por último, la extracción con hidróxido de sodio se utiliza para disolver complejos Al-
humus, aluminosilicatos no cristalinos (alofana e imogolita), óxidos e hidróxidos de Al
no cristalinos, óxidos e hidróxidos de Al cristalinos (gibsita) y arcillas silicatadas 1:1
con bajo grado de ordenamiento, por lo tanto permite cuantificar el Al secundario total
presente en el suelo. De igual forma, este reactivo puede extraer el Si presente en
complejos orgánometalicos, en aluminosilicatos no cristalinos, en arcillas silicatadas
1:1 con bajo grado de ordenamiento y en compuestos de sílice amorfa o hidratada
como ópalos y fitolitos (Wada, 1989; García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006;
Jansen et al., 2011).
Estos métodos de extracciones selectivas generalmente se han aplicado de forma
individual sobre muestras frescas de suelo y aunque se ha probado que son
eficientes en la estimación de las diferentes fracciones de Al, Fe y Si y que permiten
obtener resultados confiables y reproducibles en la mayoría de los suelos, también
existen investigaciones donde se ha observado que los extractantes no son
totalmente selectivos y que en algunos casos pueden disolver componentes sólidos
diferentes a los definidos para un método en particular.
Según van Breeemen y Buurman (1998), el oxalato ácido de amonio debe extraer
todo el Al y el Fe asociados a compuestos amorfos inorgánicos (incluyendo
aluminosilicatos) y a compuestos orgánicos, mientras que el pirofosfato de sodio debe
extraer únicamente el Al y Fe ligado a compuestos orgánicos, por lo que los valores
de Al y Fe extraídos con oxalato siempre deben superar a los extraídos con
pirofosfato. Sin embargo, Kleber et al. (2004) y Jansen et al. (2011) encontraron en
algunos horizontes superficiales de Andisoles, valores de Al y Fe extraídos con
pirofosfato ligeramente mayores a los extraídos con oxalato, por lo que sugieren que
el pirofosfato también puede extraer Al y Fe de componentes minerales.
28 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
De otro lado, si se tiene en cuenta que la extracción con ditionito-citrato-bicarbonato
permite cuantificar todo el Fe secundario del suelo, incluyendo el de los óxidos
cristalinos (magnetita, hematita y goethita), los valores de Fe obtenidos por este
método siempre deben ser mayores que los valores de Fe extraídos con oxalato
ácido de amonio. A pesar de esto, Meijer et al. (2007), Vodyanitskii et al. (2007) y
Algoe et al. (2012), han reportado que el Fe extraído con oxalato en algunos casos
excede o iguala al Fe extraído con ditionito, lo cual se explica por una posible
disolución de los óxidos cristalinos debida a la acción del oxalato o porque no hay
presencia de óxidos cristalinos en el suelo. Igualmente, en la extracción con hidróxido
de sodio se debe obtener todo el Al secundario presente en el suelo, pero García et
al. (2004) y Jansen et al. (2011) encontraron valores de Al extraído con oxalato
mayores que los valores de Al extraído con hidróxido de sodio y sugieren que esto
puede ocurrir en Andisoles donde la cantidad de óxidos de Al cristalinos y de arcillas
silicatadas es muy poca y la mayor parte del Al proviene de la disolución de
complejos organometálicos y de coloides inorgánicos no cristalinos.
Con base en los resultados expuestos anteriormente, Dai et al. (2011) y Asano y
Wagai (2014) proponen realizar extracciones selectivas de manera secuencial sobre
la misma muestra de suelo en lugar de realizar extracciones individuales sobre
muestras frescas, ya que a medida que se van removiendo los diferentes
componentes sólidos del suelo en cada una de las etapas del procedimiento, se
incrementa la eficiencia y la selectividad de los extractantes que continúan en la
secuencia, y así la estimación de las fracciones de Al, Fe y Si presentes en los
Andisoles puede ser más real.
El objetivo de este capítulo es evaluar en detalle la pedogénesis de un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, a partir de extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si.
2.2 Materiales y métodos
2.2.1 Caracterización del sitio experimental
La caracterización del sitio experimental se detalló en el numeral 1.2.1.
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
29
2.2.2 Muestreo del suelo
El suelo utilizado para este estudio fue un Andisol clasificado como Acrudoxic
Fulvudand, medial, mezclado, isotérmico.
Antes de iniciar el muestreo se eliminó todo el material orgánico fresco presente en
los primeros centímetros para exponer la superficie del horizonte A y allí se redefinió
el techo del perfil (Figura 2-1).
Figura 2-1: Horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs del suelo estudiado.
30 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Con una lámina de acero biselada de 1.0 mm de espesor se niveló el suelo para
formar un bloque de 60 cm de largo por 21 cm de ancho y cuyo espesor abarcó los
horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Este bloque se dividió verticalmente en porciones de
1 cm y horizontalmente en porciones de 20 cm, lo que permitió obtener para cada
centímetro de profundidad muestreado, tres capas de suelo de 20 cm de largo por 21
cm de ancho por 1 cm de espesor.
Se tomaron muestras cada centímetro y por triplicado en todo el horizonte A (0 – 14
cm), en todo el horizonte 2B/A (14 – 21 cm), en los dos primeros centímetros del
horizonte 3C/A (21 – 23 cm) y en el primer centímetro del horizonte 4Bs (28 – 29 cm)
(Figura 2-2). Las muestras de suelo de aproximadamente 300 g y con la humedad
que presentaban en campo, fueron empacadas en bolsas plásticas herméticas y se
almacenaron bajo condiciones de refrigeración a una temperatura de 5 °C.
Pese a que el muestreo del suelo fue al centímetro, para el análisis de extracción
selectiva y secuencial por costos y tiempo se eligieron las siguientes submuestras: en
el horizonte A (0 – 14 cm) se tomaron ocho (M1 (0 – 1 cm), M2 (1 – 2 cm), M4 (3 – 4
cm), M6 (5 – 6 cm), M8 (7 – 8 cm), M10 (9 – 10 cm), M12 (11 – 12 cm) y M14 (13 – 14
cm)); en el horizonte 2B/A (14 – 21 cm) se tomaron cuatro (M15 (14 – 15 cm), M17
(16 – 17 cm), M19 (18 – 19 cm) y M21 (20 – 21 cm)); en el horizonte 3C/A se tomaron
dos (M22 (21 – 22 cm), M23 (22 – 23 cm)) y en el horizonte 4Bs se tomó una (M29
(28 – 29 cm)).
En la Figura 2-2 se presenta un esquema que indica cómo se realizó el muestreo del
suelo y cuáles fueron las profundidades estudiadas en el perfil (las profundidades
coloreadas corresponden a las porciones de suelo que fueron sometidas a las
extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si).
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
31
Figura 2-2: Esquema de muestreo del suelo y de las profundidades sometidas a las
extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si.
2.2.3 Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si
Las extracciones selectivas de Al, Fe y Si se realizaron de manera secuencial sobre
una misma muestra de suelo, siguiendo las metodologías propuestas por Dai et al.
(2011) y Asano y Wagai (2014). Para iniciar con este procedimiento, se midió la
humedad gravimétrica de cada muestra, se hizo la respectiva corrección por
humedad y se pesó una cantidad de suelo húmedo equivalente a 1 g de suelo seco.
Las muestras se depositaron en tubos de ensayo plásticos tipo Falcón de 50 mL para
poder ser centrifugadas después de realizar cada una de las extracciones y así
facilitar el proceso de filtrado de los extractos y minimizar la pérdida de suelo. La
primera extracción se llevó a cabo con cloruro de potasio, la segunda extracción con
pirofosfato de sodio, la tercera extracción con oxalato ácido de amonio, la cuarta
extracción con ditionito-citrato-bicarbonato y la quinta y última extracción con
hidróxido de sodio.
Al finalizar cada una de estas extracciones, excepto después de la quinta, las
muestras de suelo fueron lavadas con etanol al 95% (p/v) para eliminar los restos del
reactivo anterior así: Se adicionaron 40 mL del alcohol a cada una de las muestras,
32 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
se agitaron a 105 rpm por 5 minutos, se centrifugaron a 4000 rpm durante 10 minutos
y por último se desechó el alcohol, dejándolas listas para la adición del extractante
que continuaba en la secuencia. En todos los extractos obtenidos se midieron las
concentraciones de Al, Fe y Si con un espectrofotómetro de absorción atómica
PerkinElmer 4000 (Figura 2-3).
Figura 2-3: Esquema del procedimiento de extracciones selectivas y secuenciales de
Al, Fe y Si. Adaptado de Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014).
Para realizar cada una de las cinco extracciones selectivas planteadas en este
método secuencial se siguieron los procedimientos propuestos por Pansu y
Gautheyrou (2006):
Extracción con cloruro de potasio. Las muestras de suelo húmedo equivalentes a 1
g de suelo seco se depositaron en tubos de ensayo plásticos de 50 mL, a cada una
de las muestras se le adicionó 30 mL de una solución de cloruro de potasio (KCl) 1 M
y este conjunto se agitó por 45 minutos a 105 rpm. Posteriormente, las muestras se
llevaron a la centrífuga a 4000 rpm durante 10 minutos para luego filtrar los extractos
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
33
en papel filtro banda azul (grado 589/3) y medir en el filtrado las concentraciones de
Al, Fe y Si extractables con cloruro de potasio (Alk, Fek, Sik, respectivamente, %).
Extracción con pirofosfato de sodio. En esta extracción, el suelo se debía agitar
con 100 mL de una solución de pirofosfato de sodio (Na4P2O7) 0.1 M a pH 10 durante
16 horas. Debido a que las muestras se encontraban en tubos de ensayo plásticos de
50 mL, no se podían adicionar los 100 mL de esta solución en un solo paso, por lo
que se realizaron cuatro extracciones, adicionando en cada una 25 mL de solución y
agitando las muestras por 4 horas.
En la primera extracción con pirofosfato de sodio, se adicionaron 25 mL de solución a
cada una de las muestras de suelo, éstas se agitaron a 105 rpm durante 4 horas,
luego fueron llevadas a la centrifuga a 4000 rpm durante 10 minutos, los extractos se
filtraron en papel filtro banda azul (grado 589/3) y se almacenaron en balones
volumétricos plásticos de 100 mL.
En la segunda extracción con pirofosfato de sodio, se adicionaron otros 25 mL de
solución a las mismas muestras de suelo y se repitió el procedimiento descrito,
acumulando los extractos en los mismos balones volumétricos plásticos de 100 mL.
De igual forma se realizó la tercera y la cuarta extracción hasta adicionar los 100 mL
de pirofosfato de sodio a cada una de la muestras y completar las 16 horas de
extracción.
En los extractos obtenidos se midieron las concentraciones de Al, Fe y Si extractables
con pirofosfato de sodio (Alp, Fep, Sip, respectivamente, %).
Extracción con oxalato ácido de amonio. Para realizar esta extracción, el suelo se
debía agitar con 100 mL de una solución de oxalato ácido de amonio 0.2 M a pH 3.0
durante 4 horas bajo oscuridad. Al igual que en la extracción anterior, como las
muestras se encontraban en tubos de ensayo plásticos de 50 mL, no se podían
adicionar los 100 mL de esta solución en un solo paso, por lo que se realizaron cuatro
extracciones, adicionando en cada una 25 mL solución y agitando las muestras por 1
hora.
En la primera extracción con oxalato ácido de amonio, se adicionaron 25 mL de
solución a cada una de las muestras de suelo, éstas se agitaron a 105 rpm durante 1
34 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
hora, luego fueron llevadas a la centrifuga a 4000 rpm durante 10 minutos, los
extractos se filtraron en papel filtro banda azul (grado 589/3) y se almacenaron en
balones volumétricos plásticos de 100 mL.
En la segunda extracción con oxalato ácido de amonio, se adicionaron otros 25 mL de
solución a las mismas muestras de suelo y se repitió el procedimiento descrito,
acumulando los extractos en los mismos balones volumétricos plásticos de 100 mL.
De igual forma se realizó la tercera y la cuarta extracción hasta adicionar los 100 mL
de oxalato ácido de amonio a cada una de las muestras y completar las 4 horas de
extracción.
En los extractos obtenidos se midieron las concentraciones de Al, Fe y Si extractables
con oxalato ácido de amonio (Alo, Feo, Sio, respectivamente, %). Debido a que esta
solución extractora es altamente fotosensible, los tubos de ensayo donde se
realizaron las extracciones y los balones volumétricos donde se midieron los metales
se forraron con plástico negro para evitar la entrada de luz.
Extracción con ditionito-citrato-bicarbonato. Se preparó una solución buffer
citrato-bicarbonato a pH 7.3. Se adicionaron 30 mL de esta solución a cada uno de
los tubos de ensayo plásticos de 50 mL que contenían las muestras de suelo y éstos
se llevaron a un baño María a una temperatura de 75°C. Se esperó 15 minutos para
que las muestras alcanzaran la temperatura del baño y luego a cada una se le
adicionó por primera vez 1 g de ditionito de sodio en polvo (Na2S2O4).
Las muestras se agitaron manualmente por 1 minuto y se dejaron de nuevo en el
baño María durante 5 minutos más. Después, se agregó por segunda vez otro gramo
de ditionito de sodio a cada muestra, éstas se volvieron a agitar manualmente por 1
minuto y se introdujeron nuevamente en el baño María por otros 10 minutos al cabo
de los cuales las muestras se retiraron del baño María, se llevaron a la centrifuga a
4000 rpm durante 10 minutos y los extractos se filtraron en papel filtro banda azul
(grado 589/3).
Posteriormente se midieron las concentraciones de Al, Fe y Si extractables con
ditionito-citrato-bicarbonato (Ald, Fed, Sid, respectivamente, %)
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
35
Extracción con hidróxido de sodio. En esta extracción el suelo debía reaccionar
con 100 mL de una solución de hidróxido de sodio (NaOH) 0.5 M a temperatura de
ebullición por 2 minutos y 30 segundos. Debido a que la extracción con hidróxido de
sodio era la última en el procedimiento secuencial, no era necesario recuperar el
suelo que quedaba después de realizarla y por lo tanto no se requería que las
muestras estuvieran en los tubos de ensayo plásticos de 50 mL; razón por la cual las
muestras se trasladaron a frascos plásticos de mayor capacidad, haciendo un lavado
muy cuidadoso de todo el suelo presente en los tubos de ensayo con la misma
solución de hidróxido de sodio.
Posteriormente, los frascos plásticos que contenían las muestras de suelo y los 100
mL de solución se llevaron a un baño María a una temperatura de 96°C, en donde se
esperó 15 minutos para que las muestras alcanzaran la temperatura del baño y
comenzaran a bullir, a partir de ese momento se contabilizaron los 2 minutos y 30
segundos. Inmediatamente después de cumplido este tiempo, las muestras de suelo
se retiraron del baño María, se dejaron enfriar por 15 minutos y los extractos se
filtraron en papel filtro banda azul (grado 589/3).
Luego se determinaron las concentraciones de Al, Fe y Si extractables con hidróxido
de sodio (Aln, Fen, Sin, respectivamente, %).
2.2.4 Manejo estadístico de los resultados
Todo el manejo estadístico de los resultados se realizó con el programa R versión
3.2.2. Para cada una de las variables se calcularon los siguientes estadísticos
básicos: Media, valor Mínimo y valor Máximo. También se efectuaron las pruebas de
Shapiro Wilk y de Levene para confirmar que las observaciones distribuyeran en
forma normal y presentaran la misma varianza en cada nivel del factor. Por último, se
hicieron comparaciones entre los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos
selectivamente en cada una de las profundidades estudiadas.
2.3 Resultados y discusión
Al realizar la confirmación del supuesto de normalidad con la prueba de Shapiro Wilk
se encontró que ninguna de las variables, en ninguna de las extracciones, cumplió
con esa distribución, por lo que las comparaciones entre los contenidos promedios de
36 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Al, Fe y Si obtenidos en cada una de las profundidades estudiadas, se hicieron con el
método no paramétrico de comparación de medias por rangos de Kruskal Wallis.
2.3.1 Extracción con cloruro de potasio
La extracción con KCl permite obtener las fracciones de Al, Fe y Si que se encuentran
intercambiables y en la solución del suelo (García et al., 2004; Jansen et al., 2011).
Según Ferro et al. (2014), el Al, Fe y Si intercambiables representan las formas
menos estables, más móviles y de más reciente depositación de éstos metales.
En la Figura 2-4 se observa que los valores de Alk tendieron a decrecer en
profundidad a través de todo el perfil, ya que al disminuir el contenido de materia
orgánica, disminuye también el efecto acidificante de la misma, por lo que el pH del
suelo se incrementa y la solubilidad del Al se reduce (Jansen et al., 2005).
Los resultados de la Tabla 2-1 muestran que los mayores contenidos de Alk se
presentaron dentro del horizonte A, en el primer centímetro del suelo y a los 4 cm de
profundidad y fueron de 0.060 y 0.051%, respectivamente, que equivalen a 6.66 y
5.66 cmol (+) Al/kg suelo, mientras que el menor contenido de Alk se presentó a los
29 cm de profundidad, en el horizonte 4Bs, y fue de 0.0048% que equivale
aproximadamente a 0.53 cmol (+) Al/kg de suelo. Estos resultados son similares a los
obtenidos por García et al. (2004), quienes encontraron contenidos de Al
intercambiable inferiores a 1 cmol (+)/kg de suelo en Andisoles que presentaban un
pH cercano a 4.75 y contenidos superiores a 3 cmol (+)/kg de suelo en Andisoles que
presentaban valores de pH menores a 4.75 y mayor contenido de materia orgánica.
Jaramillo et al. (2006) en Andisoles del Oriente antioqueño, también reportaron
contenidos de Al intercambiable que presentaron variación entre 5.89 y 3.34 cmol
(+)/kg de suelo para horizontes superficiales y entre 2.92 y 0.78 cmol (+)/kg de suelo
para horizontes subsuperficiales.
Es importante resaltar que a los 15 cm de profundidad se presentó un leve
incremento en el contenido de Alk con respecto al obtenido a los 14 cm de
profundidad y a partir de este punto, los contenidos de Alk continuaron disminuyendo
en el resto de las profundidades, sugiriendo una posible discontinuidad litológica en
esta zona del suelo, la cual fue detectada en campo y corresponde al horizonte 2B/A.
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
37
El mayor contenido de Fek se obtuvo a los 29 cm de profundidad, en el horizonte 4Bs,
donde se presenta acumulación iluvial de Fe, y fue de 0.0009%, seguido por valores
cercanos a 0.0006%, obtenidos a los 15 y a los 22 cm de profundidad; las demás
profundidades analizadas presentaron contenidos de Fek de 0.0003% o inferiores
(Tabla 2-1). Jansen et al. (2011), indican que las fracciones de Fek son tan pequeñas
y poseen tanta variación temporal que su análisis, desde el punto de vista
pedogenético, es complicado y brinda muy poca información.
Figura 2-4: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con KCl, en %.
38 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y sili cio
de un Andisol de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Tabla 2-1: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con KCl, en %, para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs.
Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia estadísticamente significativa entre medias, por
profundidad, con un 95% de confianza.
Horizonte Muestra Profundidad
cm
Alk % Fek % Sik %
Mínimo Máximo Media* Mínimo Máximo Media* Mínimo Máximo Media*
A
M1 0 – 1 0.0575 0.0650 0.0600 a 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0000 0.0000 0.0000 h
M2 1 – 2 0.0470 0.0525 0.0502 bc 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0000 0.0000 0.0000 h
M4 3 – 4 0.0476 0.0525 0.0509 b 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0056 0.0077 0.0067 a
M6 5 – 6 0.0434 0.0474 0.0459 c 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0097 0.0118 0.0110 a
M8 7 – 8 0.0395 0.0414 0.0402 d 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0037 0.0040 0.0039 bc
M10 9 – 10 0.0350 0.0379 0.0369 fg 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0033 0.0035 0.0034 cde
M12 11 – 12 0.0377 0.0383 0.0381 ef 0.0000 0.0001 0.0001 c 0.0000 0.0000 0.0000 h
M14 13 – 14 0.0356 0.0366 0.0361 g 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0010 0.0017 0.0014 fg
2B/A
M15 14 – 15 0.0400 0.0418 0.0407 d 0.0005 0.0007 0.0006 ab 0.0000 0.0001 0.0000 h
M17 16 – 17 0.0367 0.0400 0.0386 e 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0021 0.0035 0.0027 de
M19 18 – 19 0.0265 0.0314 0.0286 h 0.0001 0.0006 0.0003 b 0.0004 0.0008 0.0006 g
M21 20 – 21 0.0203 0.0245 0.0218 h 0.0000 0.0004 0.0001 cd 0.0014 0.0037 0.0023 ef
3C/A M22 21 – 22 0.0112 0.0130 0.0120 i 0.0004 0.0007 0.0006 ab 0.0018 0.0054 0.0039 cd
M23 22 – 23 0.0105 0.0142 0.0124 i 0.0003 0.0004 0.0003 b 0.0020 0.0033 0.0025 e
4Bs M29 28 – 29 0.0042 0.0052 0.0048 j 0.0006 0.0012 0.0009 a 0.0047 0.0059 0.0054 ab
*Por el método no paramétrico de Rangos de Kruskal Wallis
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
39
Los contenidos de Sik, al igual que los de Fek, fueron muy bajos y presentaron un
comportamiento muy irregular a través de todo el perfil (Figura 2-4). En los dos
primeros centímetros del suelo y a los 12 y 15 cm de profundidad no se detectó Sik.
El mayor contenido se presentó a los 6 cm de profundidad y fue de 0.01% y en las
demás profundidades estudiadas los valores de este metal fueron iguales o menores
a 0.0067% (Tabla 2-1).
Tanto los contenidos de Fek como los de Sik fueron muy bajos para considerarse
relevantes en este tipo de estudios genéticos de Andisoles, sin embargo la alta
variabilidad que están mostrando estos valores por debajo de los 15 cm de
profundidad se podría deber al cambio que se presenta en el material parental del
suelo a partir de este punto.
2.3.2 Extracción con pirofosfato de sodio
La extracción con pirofosfato de sodio permite obtener principalmente las fracciones
de Al, Fe y Si ligadas a la materia orgánica del suelo. Este extractante es considerado
uno de los más eficientes en la disolución de complejos organometálicos, ya que
provoca la dispersión de las partículas sólidas del suelo hasta un nivel coloidal y por
ser un anión tetravalente compite de manera efectiva con los ligandos orgánicos por
la adsorción de cationes como el Al y el Fe (Pansu y Gautheyrou, 2006; Zapata, 2006;
Takahashi y Dahlgren, 2016). En la Figura 2-5 se puede observar el comportamiento
que tuvieron los valores de Alp, Fep y Sip a través de los diferentes horizontes y en la
Tabla 2-2 se presentan los contenidos de estos elementos obtenidos en cada una de
las profundidades estudiadas.
Los contenidos de Alp mostraron la tendencia a incrementarse desde la superficie del
horizonte A hasta el límite inferior del horizonte 2B/A, aunque con incrementos
mayores en el segundo horizonte. Los menores contenidos de Alp se presentaron en
los dos primeros centímetros del suelo y fueron de 1.02%, mientras que los mayores
contenidos de este elemento se obtuvieron a los 19 y 21 cm de profundidad (3.67 y
3.74%, respectivamente). En el horizonte 3C/A los contenidos de Alp decrecieron
hasta valores de 1.97% a los 22 cm de profundidad y de 1.75% a los 23 cm de
profundidad, y finalmente, en el horizonte 4Bs, a los 29 cm de profundidad, el
contenido de Alp continuó disminuyendo y presentó un valor de 1.04% (Tabla 2-2).
40 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
El incremento en los contenidos de Alp en profundidad en el horizonte A, y sobre todo
en el horizonte 2B/A, confirman que en esta parte del suelo la materia orgánica ha
tenido una intensa humificación, favoreciéndose su acumulación mediante la
formación de complejos entre las sustancias húmicas y cationes multivalentes como
el Al (Baldock y Broos, 2011). Por el contrario, los bajos contenidos de Alp
encontrados en los dos primeros centímetros del horizonte A se pueden deber, según
criterio de Ferro et al. (2014), a que la materia orgánica que se está acumulando en la
superficie del suelo es muy poco transformada y por tanto tiene poca actividad
química para asociarse con cationes como el Al.
Figura 2-5: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con pirofosfato de sodio, en
%, después de lavar las muestras con KCl.
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente
antioqueño, Colombia.
41
Tabla 2-2: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con pirofosfato de sodio, en %, después de lavar las muestras con KCl, para las profundidades
estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia
estadísticamente significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de confianza.
Horizonte Muestra Profundidad
cm
Alp % Fep % Sip %
Mínimo Máximo Media* Mínimo Máximo Media* Mínimo Máximo Media*
A
M1 0 - 1 0.84 1.19 1.02 i 0.48 0.64 0.56 a 0.18 0.23 0.21 h
M2 1 - 2 0.87 1.17 1.02 i 0.42 0.57 0.51 ab 0.16 0.22 0.19 h
M4 3 - 4 1.28 1.57 1.40 h 0.26 0.40 0.33 abc 0.24 0.27 0.26 g
M6 5 - 6 1.45 1.75 1.60 fgh 0.24 0.33 0.28 bc 0.32 0.40 0.36 ef
M8 7 - 8 1.42 1.72 1.53 gh 0.18 0.23 0.20 d 0.26 0.40 0.33 fg
M10 9 - 10 1.42 1.84 1.66 fg 0.14 0.19 0.16 de 0.31 0.43 0.38 de
M12 11 - 12 1.55 2.02 1.78 def 0.12 0.18 0.15 ef 0.40 0.52 0.44 cd
M14 13 - 14 1.74 2.12 1.91 de 0.10 0.19 0.14 ef 0.49 0.53 0.51 c
2B/A
M15 14 - 15 2.24 2.74 2.48 bc 0.10 0.16 0.13 ef 0.68 0.75 0.71 b
M17 16 - 17 2.74 2.96 2.83 ab 0.09 0.15 0.12 f 0.70 0.83 0.77 b
M19 18 - 19 3.54 3.83 3.67 a 0.09 0.14 0.11 f 0.84 0.87 0.85 a
M21 20 - 21 3.67 3.82 3.74 a 0.10 0.16 0.12 ef 0.85 0.98 0.90 a
3C/A M22 21 - 22 1.88 2.05 1.97 cd 0.19 0.22 0.20 cd 0.11 0.13 0.12 i
M23 22 - 23 1.72 1.79 1.75 ef 0.18 0.20 0.19 d 0.09 0.10 0.10 j
4Bs M29 28 - 29 1.01 1.09 1.04 i 0.39 0.46 0.42 ab 0.10 0.12 0.11 i
*Por el método no paramétrico de Rangos de Kruskal Wallis
42 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Flórez y Parra (2001), indican que el Al es uno de los elementos más dinámicos en
los Andisoles y que la cantidad de este metal extraída de manera selectiva con el
pirofosfato de sodio es directamente proporcional al contenido de carbono orgánico
del suelo. Otros investigadores como Arbestain et al. (2001), García et al. (2004),
Zapata (2006), Nierop et al. (2007), Tonneijck et al. (2010) y Takahashi y Dahlgren
(2016), también han encontrado relaciones positivas entre el contenido de Alp y el
contenido de materia orgánica en los horizontes superiores del suelo, así como
menores contenidos de Alp en los horizontes subsuperficiales (B y C) de Andisoles de
diversas regiones del mundo.
La drástica disminución en los contenidos de Alp que se presentó al pasar del
horizonte 2B/A a los horizontes 3C/A y 4Bs, a pesar de que en éstos la materia
orgánica podría estar más humificada, se debe a un decrecimiento sustancial en su
contenido, por un lado, y a la mayor participación del Fe en la formación de complejos
organometálicos en esta zona del suelo.
En el horizonte A el contenido de Alp tendió a incrementarse desde los 2 cm de
profundidad, donde presentó un valor de 1.02%, hasta los 6 cm de profundidad, en
donde mostró un valor de 1.60%, luego decreció hasta los 8 cm de profundidad
(1.53%) y finalmente continuó incrementándose de nuevo hasta los 14 cm de
profundidad, alcanzando en esta última porción del suelo su mayor valor dentro del
horizonte, que correspondió a 1.91%.
La disminución que se presentó en el contenido de Alp al pasar de los 6 a los 8 cm de
profundidad, muestra un cambio importante en la acumulación del Al ligado a la
materia orgánica dentro del horizonte A, ya que la tendencia del mismo a
incrementarse en los primeros 6 cm del suelo fue interrumpida por este decrecimiento
para iniciar posteriormente con otro aumento gradual hasta el final del horizonte, lo
que produjó dos picos en los valores de Alp, a los 6 y a los 14 cm de profundidad;
esto también pudiera estar evidenciando discontinuidades pedogéneticas las cuales
llevarían a plantear una nueva definición de otro horizonte, posiblemente un
paleosuelo, lo cual implicaría un trabajo posterior más exhaustivo.
Los contenidos de Fep tuvieron un comportamiento contrario al mostrado por el Alp
en todos los horizontes estudiados. Los contenidos de Fep decrecieron a través de
los horizontes con mayor contenido de materia orgánica (A y 2B/A), presentando los
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
43
valores más altos en los dos primeros centímetros del suelo (0.56 y 0.51%,
respectivamente). En el límite inferior del horizonte 2B/A se obtuvo el menor
contenido de Fep, que correspondió a un valor de 0.11% a los 19 cm de profundidad.
Al pasar al horizonte 3C/A los contenidos de Fep se incrementaron hasta valores de
0.20% a los 22 cm de profundidad y de 0.19% a los 23 cm de profundidad, y
continuaron aumentando hasta los 29 cm de profundidad, en el horizonte 4Bs, donde
el contenido de Fep llegó a un valor de 0.42% (Tabla 2-2).
En todas las profundidades analizadas los contenidos de Alp fueron mayores que los
contenidos de Fep y el valor promedio de Alp (1.96%) fue más de ocho veces el valor
promedio de Fep (0.24%), lo que indica que el Al es el catión que predomina en los
complejos organometálicos del suelo y concuerda con lo reportado por Wagai et al.
(2015), quienes realizaron extracciones con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido
de amonio de manera secuencial en un Andisol alofánico de Japón y encontraron que
el contenido de Fep fue entre un 50 y un 80% más bajo que el de Alp, debido a que
en el suelo los óxidos e hidróxidos de Fe son mucho más estables
termodinámicamente que los complejos Fe-humus, por lo cual la formación de estos
últimos se ve menos favorecida (Zapata, 2006; Takahashi y Dahlgren, 2016).
La disminución gradual en los valores de Fep que se presentó a través de los
horizontes A y 2B/A podría explicarse por el incremento que se dió en los contenidos
de Alp en esta misma zona del suelo, ya que a medida que aumenta la saturación de
la materia orgánica con el Al, la disponibilidad de los grupos carboxilo (-COOH) e
hidroxilo (-OH) para formar complejos organometálicos decrece y es mucho más difícil
para el Fe asociarse con estos grupos funcionales (Yuan et al., 2000). Este mismo
comportamiento químico podría explicar los incrementos en los contenidos de Fep, y
la disminución en los de Alp, en los horizontes 3C/A y 4Bs, pues en ellos decrecen la
materia orgánica y el Al unido a ella. El alto valor de Fep que se obtuvo a los 29 cm
de profundidad se debe, muy probablemente, a la acumulación iluvial de Fe que se
presenta en esta porción del suelo. Estos resultados concuerdan con los obtenidos
por Ferro et al. (2014), quienes investigaron los procesos de movilización de metales
y de materia orgánica en Espodosoles de Galicia (España), y encontraron en los
horizontes Bhs2 de los perfiles analizados que los contenidos de Fep decrecían a
medida que los contenidos de Alp se incrementaban.
44 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Los contenidos de Sip mostraron un comportamiento muy similar al que tuvieron los
contenidos de Alp, éstos tendieron a incrementarse desde la superficie del horizonte
A, donde se presentaron valores de 0.21% para el primer centímetro de profundidad y
de 0.19% para el segundo centímetro de profundidad, hasta el límite inferior del
horizonte 2B/A, donde se presentaron los mayores valores de este elemento, que
fueron de 0.85 y 0.90% a los 19 y 21 cm de profundidad, respectivamente. En los
horizontes 3C/A y 4Bs los contenidos de Sip decrecieron drásticamente hasta valores
de 0.12% a los 22 cm, de 0.10% a los 23 cm y de 0.11% a los 29 cm de profundidad.
Al igual que lo propuesto para explicar la variación de los contenidos de Alp en las
diferentes profundidades, los altos contenidos de Sip obtenidos en los horizontes A y
2B/A se podrían relacionar con la alta acumulación de materia orgánica que se
presenta en esta zona del suelo, lo cual favorece la formación de complejos
organometálicos, mientras que los bajos contenidos de Sip que se consiguieron en
los horizontes 3C/A y 4Bs se podrían deber a una baja disponibilidad de ligandos
orgánicos asociada a la disminución en el contenido de materia orgánica que se
presenta en estos dos horizontes subsuperficiales.
Dentro del horizonte A los contenidos de Alp y de Sip mostraron un comportamiento
muy similar que puede estar relacionado con una afinidad importante del Al y el Si
con los ligandos orgánicos. A los 6 cm de profundidad se presentó una ruptura en la
tendencia del comportamiento de todos los elementos extraídos con pirofosfato de
sodio, que podría estar relacionada con algún cambio estructural en la materia
orgánica acumulada en esta parte del suelo, posiblemente indicadora de una
discontinuidad pedogenética o litológica en el suelo a esta profundidad o de la
existencia de un paleosuelo.
2.3.3 Extracción con oxalato ácido de amonio
La extracción con oxalato ácido de amonio permite obtener el Al, Fe y Si que hacen
parte de los complejos organometálicos, de los aluminosilicatos no cristalinos como la
alofana y la imogolita, y de los óxidos e hidróxidos no cristalinos como la ferrihidrita
(Wada, 1989; Dahlgren et al., 1993; García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006;
Zapata, 2006; Jansen et al., 2011). Sin embargo, Dai et al. (2011) y Asano y Wagai
(2014) indican que cuando el suelo ha sido sometido a una extracción previa con
pirofosfato de sodio, como en este caso, el Al, Fe y Si que se extraen con el oxalato
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
45
ácido de amonio provienen principalmente de la disolución de los aluminosilicatos no
cristalinos y de los óxidos e hidróxidos no cristalinos. En la Figura 2-6 se puede
observar el comportamiento que tuvieron los valores de Alo, Feo y Sio a través de los
diferentes horizontes y en la Tabla 2-3 se presentan los contenidos de estos
elementos obtenidos en cada una de las profundidades estudiadas.
Figura 2-6: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con oxalato ácido de amonio,
en %, después de lavar las muestras secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio.
46 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y sili cio
de un Andisol de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Tabla 2-3: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con oxalato ácido de amonio, en %, después de lavar las muestras secuencialmente con KCl y
pirofosfato de sodio, para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no presenten letras comunes en la
misma columna indican diferencia estadísticamente significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de confianza.
Horizonte Muestra Profundidad
cm
Alo % Feo % Sio %
Mínimo Máximo Media* Mínimo Máximo Media* Mínimo Máximo Media*
A
M1 0 - 1 0.07 0.12 0.09 g 0.09 0.14 0.11 bc 0.01 0.03 0.02 i
M2 1 - 2 0.06 0.13 0.09 g 0.08 0.10 0.09 bc 0.02 0.04 0.03 hi
M4 3 - 4 0.24 0.32 0.28 f 0.05 0.09 0.07 cd 0.03 0.04 0.03 ghi
M6 5 - 6 0.30 0.34 0.32 ef 0.05 0.15 0.09 cd 0.02 0.05 0.03 ghi
M8 7 - 8 0.07 0.16 0.11 g 0.03 0.03 0.03 de 0.02 0.06 0.04 ghi
M10 9 - 10 0.07 0.18 0.12 g 0.01 0.02 0.01 fg 0.02 0.07 0.04 fgh
M12 11 - 12 0.25 0.43 0.33 ef 0.01 0.02 0.02 f 0.04 0.11 0.06 efg
M14 13 - 14 0.26 0.42 0.34 ef 0.01 0.03 0.02 fg 0.04 0.10 0.06 efg
2B/A
M15 14 - 15 0.31 0.51 0.41 de 0.01 0.02 0.01 g 0.04 0.14 0.09 def
M17 16 - 17 0.34 0.65 0.49 d 0.01 0.02 0.01 g 0.05 0.18 0.11 cde
M19 18 - 19 0.49 0.78 0.61 cd 0.01 0.02 0.02 ef 0.15 0.27 0.20 bcd
M21 20 - 21 1.30 1.34 1.31 bc 0.01 0.02 0.02 f 0.45 0.47 0.46 abc
3C/A M22 21 - 22 7.77 8.48 8.02 ab 0.23 0.29 0.25 ab 3.16 3.55 3.32 ab
M23 22 - 23 8.84 9.55 9.30 a 0.32 0.37 0.34 a 3.82 4.08 3.98 a
4Bs M29 28 - 29 8.33 9.29 8.84 ab 3.86 4.69 4.38 a 3.33 3.91 3.64 a
*Por el método no paramétrico de Rangos de Kruskal Wallis
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
47
Al comparar los valores de Alo obtenidos en los diferentes horizontes se nota una
marcada diferencia en las cantidades extraídas de este elemento. En los horizontes A
y 2B/A, donde predominan los complejos organometálicos sobre los materiales
alofánicos, los contenidos de Alo, que estuvieron entre 0.09 y 1.31%, fueron menores
que los de Alp, que estuvieron entre 1.02 y 3.74%, debido a la extracción previa con
pirofosfato de sodio que se realizó sobre las muestras, en la que se liberó la mayor
parte del Al activo presente en esta zona del suelo, asociado principalmente con
sustancias húmicas en forma de complejos Al-humus, por lo tanto cuando el suelo
reaccionó con el oxalato ácido de amonio se extrajo el poco Al restante, proveniente
de la disolución de los aluminosilicatos no cristalinos y de los óxidos e hidróxidos no
cristalinos que se habían formado en estos dos horizontes, pero en muy bajas
cantidades. Por el contrario, en los horizontes 3C/A y 4Bs, donde predominan los
materiales alofánicos sobre los complejos organometálicos, los contenidos de Alp,
que estuvieron entre 1.04 y 1.97%, fueron muy bajos comparados con los contenidos
de Alo, que estuvieron entre 8.02 y 9.30%, debido a que en esta zona del suelo la
mayor proporción del Al activo proviene de la disolución de aluminosilicatos no
cristalinos como la alofana y la imogolita, y de óxidos e hidróxidos no cristalinos.
Hiradate et al. (2006) y Tsai et al. (2010) afirman que en los horizontes A de
Andisoles ricos en materia orgánica, la cantidad de materiales alofánicos es mucho
más baja que en los horizontes B y C, debido a que en la superficie del suelo, la alta
disponibilidad de ligandos orgánicos favorece la formación de complejos
organometálicos, dejando muy poco Al disponible para la síntesis de coloides
inorgánicos no cristalinos, mientras que en los horizontes subsuperficiales, donde
generalmente disminuyen los contenidos de materia orgánica y aumentan los valores
de pH, el Al que está en solución puede reaccionar con Si y producir alofana e
imogolita o precipitar en forma de óxidos e hidróxidos de Al no cristalinos.
Dai et al. (2011), realizaron extracciones selectivas de Al de manera secuencial en
Andisoles del Japón y encontraron que en los horizontes no alofánicos, los valores de
Alp variaron entre 0.58 y 1.27% y los valores de Alo estuvieron entre 0.26 y 0.54%,
mientras que en los horizontes alofánicos, los valores de Alp variaron entre 0.15 y
0.95% y los valores de Alo estuvieron entre 1.02 y 5.41%, lo cual atribuyeron a la alta
cantidad de complejos Al-humus formados en los horizontes no alofánicos y a la
predominancia de coloides inorgánicos no cristalinos en los horizontes alofánicos.
48 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Asano y Wagai (2014), también realizaron extracciones selectivas de Al, Fe y Si de
manera secuencial en un Andisol alofánico del Japón y reportaron contenidos de Alp
que variaron entre 0.34 y 0.59% y contenidos de Alo que variaron entre 3.37 y 5.30%,
lo que indica que la mayor proporción del Al activo presente en este suelo está
formando parte de coloides inorgánicos no cristalinos.
En el horizonte A el contenido de Alo se incrementó desde los 2 cm de profundidad,
donde presentó un valor de 0.09%, hasta los 6 cm de profundidad, donde llegó a un
valor de 0.32%, luego decreció hasta los 8 cm de profundidad (0.11%) y a partir de
este punto volvió a incrementarse hasta los 14 cm de profundidad, alcanzando en
esta porción del suelo su máximo valor dentro del horizonte, que correspondió a
0.34%. El comportamiento observado con el Alo en el horizonte A define
prácticamente dos subhorizontes diferentes, posiblemente uno de ellos enterrado, a
partir de los 8 cm de profundidad.
Las variaciones que se presentaron en los valores de Alo dentro del horizonte A
fueron muy similares a las mostradas por los valores de Alp, confirmando un posible
cambio en la génesis del suelo, ya que en varias investigaciones desarrolladas en
Andisoles, donde se realizaron extracciones selectivas sobre muestras frescas de
suelo, las discontinuidades litológicas y/o los suelos enterrados siempre estuvieron
asociados con cambios en los contenidos de Al, Fe y Si extraídos con pirofosfato de
sodio y con oxalato ácido de amonio (Buurman et al., 1997; Dubroeucq et al., 2002;
Alcalá de Jesús et al., 2009; Tanikawa et al., 2009).
Los contenidos de Feo, en general, tendieron a decrecer desde la superficie del
horizonte A, donde se presentaron valores de 0.11% en el primer centímetro del
suelo, y de 0.09% a los 2 cm de profundidad, hasta el límite inferior del horizonte
2B/A, donde se presentaron valores de 0.01% a los 17 cm de profundidad, y de
0.02% a los 19 y 21 cm de profundidad. En el horizonte 3C/A los contenidos de Feo
se incrementaron hasta un valor de 0.34% a los 23 cm, y finalmente, a los 29 cm de
profundidad, en el horizonte 4Bs, se presentó el mayor contenido de Feo que fue de
4.38% (Tabla 2-3).
Al comparar en los horizontes A y 2B/A los valores de Fep, que estuvieron entre 0.11
y 0.56%, con los valores de Feo, que estuvieron entre 0.01 y 0.11%, se puede notar
que en la extracción con pirofosfato de sodio se liberó la mayor cantidad del Fe activo
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
49
presente en esta porción del suelo, que se encontraba formando, muy seguramente,
complejos Fe-humus. Por el contrario, en cada una de la profundidades estudiadas en
los horizontes 3C/A y 4Bs, los valores de Feo, que estuvieron entre 0.25 y 4.38%,
fueron mayores que los valores de Fep, que estuvieron entre 0.19 y 0.42%, lo que
podría indicar que la mayor parte del Fe activo en esta zona del suelo estaría
formando parte de coloides inorgánicos no cristalinos, posiblemente ferrihidrita.
Asano y Wagai (2014) y Wagai et al. (2015), realizaron extracciones selectivas de Al,
Fe y Si de manera secuencial en un Andisol alofánico del Japón y encontraron que el
oxalato ácido de amonio extrajo en promedio entre 5 y 10 veces más Fe que el
pirofosfato de sodio, lo cual se evidenció al comparar los contenidos de Feo, que
variaron entre 1.71 y 2.21%, con los contenidos de Fep que estuvieron entre 0.11 y
0.20%.
En el horizonte A el contenido de Feo decreció desde el primer centímetro del suelo,
donde presentó un valor de 0.11%, hasta los 4 cm de profundidad, donde llegó a un
valor de 0.07%, luego se incrementó hasta los 6 cm de profundidad (0.09%),
posteriormente volvió a decrecer hasta un valor de 0.01% a los 10 cm de profundidad,
y a partir de este punto se incrementó nuevamente hasta los 14 cm de profundidad
(0.02%). Estas variaciones en los contenidos de Feo podrían ayudar a diferenciar dos
porciones de suelo dentro del horizonte A, la primera entre 1 y 6 cm de profundidad,
en donde se obtuvieron los mayores contenidos de Feo, y la segunda entre los 8 y 14
cm de profundidad, en la cual se presentaron contenidos más bajos de Feo.
Los contenidos de Sio tendieron a aumentar desde la superficie del horizonte A,
donde se presentaron valores de 0.02% en el primer centímetro del suelo y de 0.03%
a los 2 cm de profundidad, hasta el límite inferior del horizonte 2B/A, donde se
presentaron valores de 0.20 y 0.46% a los 19 y 21 cm de profundidad,
respectivamente. En el horizonte 3C/A, los contenidos de Sio se incrementaron
notablemente hasta llegar al valor máximo de 3.98% obtenido a los 23 cm de
profundidad. Por último, en el horizonte 4Bs, el contenido de Sio también fue alto y
correspondió a un valor de 3.64%.
Al igual que lo ocurrido con el Al y el Fe, cuando se comparan, en los horizontes A y
2B/A, los contenidos de Sip, que estuvieron entre 0.19 y 0.90%, con los contenidos de
Sio, que estuvieron entre 0.02 y 0.46%, se puede notar que los contenidos de Sip
50 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
fueron mucho más altos que los contenidos de Sio, lo cual indica que la mayor parte
del Si activo presente en esta zona del suelo está asociado con sustancias húmicas
formando complejos organometálicos. Lo contrario ocurre en los horizontes 3C/A y
4Bs, donde los contenidos de Sio, que estuvieron entre 3.32 y 3.98%, superaron
ampliamente los contenidos de Sip, que estuvieron entre 0.10 y 0.12%, debido a que
la mayor proporción del Si activo presente en estos dos horizontes subsuperficiales
está formando parte de aluminosilicatos no cristalinos como la alofana y la imogolita.
Dentro del horizonte A el contenido de Sio se incrementó gradualmente desde la
superficie, donde presentó un valor de 0.02%, hasta los 14 cm de profundidad, donde
mostró un valor de 0.06%. Al igual que en el caso del Feo, observando el
comportamiento del Sio (Figura 2-6), se podrían separar dos porciones de suelo
dentro de este horizonte, la primera comprendida entre la superficie del suelo y entre
los 8 cm de profundidad, donde se presentaron los menores contenidos de Sio, y la
segunda que iría desde los 8 cm hasta los 14 cm de profundidad, en la cual se
obtuvieron los mayores contenidos de Sio y donde el incremento en los contenidos de
este elemento, a medida que aumenta la profundidad, fue más marcado.
Los contenidos de Alo, Feo y Sio junto con los contenidos de Alp y Sip obtenidos por
este método de extracción secuencial están mostrando cambios importantes en sus
tendencias a partir de los 8 cm de profundidad, dentro del mismo horizonte A, los
cuales se podrían explicar por un cambio litológico debido a la presencia de una capa
delgada de ceniza sin meteorizar o con una pedogénesis incipiente, o podrían indicar
la presencia de un suelo enterrado o de una discontinuidad. Estos resultados
indicarían que este método sirvió para separar horizontes enterrados y/o
discontinuidades litológicas que macromorfológicamente no se evidencian en campo,
lo que implicaría un cambio en la nomenclatura del perfil y una reclasificación
taxonómica del suelo desde el punto de vista genético, por ejemplo el horizonte A se
podría subdividir en un horizonte A (0 – 8 cm) y en un 2Ab (8 – 14 cm). A pesar de
esto para poder comprobar estas afirmaciones se requiere de un trabajo más
exhaustivo teniendo en cuenta otras metodologías que se utilizan para trabajar con
paleosuelos, como análisis de pedocomponentes, análisis mineralógicos, análisis de
la fracción arcilla mediante difracción de rayos x, entre otros.
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
51
2.3.4 Extracción con ditionito-citrato-bicarbonato
La extracción con ditionito-citrato-bicarbonato se utiliza para disolver complejos Fe-
humus, hidróxidos de Fe no cristalinos como la ferrihidrita y óxidos e hidróxidos de Fe
cristalinos formados durante la pedogénesis (magnetita, hematita y goethita), por lo
tanto permite cuantificar el Fe secundario total presente en el suelo (Mehra y Jackson,
1960; Giosan et al., 2002; Zapata, 2006; Hu et al., 2013; Ludwig et al., 2013). Sin
embargo, Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014) indican que cuando las muestras
de suelo han sido sometidas a extracciones previas con pirofosfato de sodio y con
oxalato ácido de amonio, como en este caso, el Fe que se extrae con el ditionito-
citrato-bicarbonato proviene principalmente de la disolución de los óxidos e hidróxidos
de Fe cristalinos.
Vacca et al. (2003) y Lair et al. (2009), afirman que los contenidos de óxidos e
hidróxidos de Fe cristalinos han sido utilizados ampliamente como indicadores del
grado de evolución de los suelos, ya que a medida que se incrementa el tiempo
durante el cual la pedogénesis ha actuado sobre el material parental se incrementan
también los contenidos de estos minerales; sin embargo Garcia et al. (2004) y Jansen
et al. (2011) resaltan que en los Andisoles el Fe predomina en forma de complejos
organometálicos (Fe-humus) y/o como componente de coloides inorgánicos no
cristalinos o amorfos, principalmente ferrihidrita.
Drouza et al. (2007), reportaron altos contenidos de Fed en suelos derivados de
materiales volcánicos en Grecia y atribuyeron estos resultados a las condiciones
climáticas secas de la isla, las cuales facilitaban la pérdida del agua de los coloides
amorfos, por lo que el Fe liberado durante la meteorización formaba principalmente
óxidos cristalinos. Alcalá de Jesús et al. (2009), encontraron que la formación de la
ferrihidrita es un proceso que se favorece en los Andisoles y depende de la velocidad
de liberación del Fe de los minerales ferromagnesianos, y que la formación de los
óxidos de Fe cristalinos, como la hematita, depende de la deshidratación interna de
los hidróxidos amorfos (ferrihidrita), debida a los cambios de humedad que se
presentan en el suelo. Tsai et al. (2010), también encontraron en suelos derivados de
ceniza volcánica en Taiwán que a medida que disminuía la altitud y el contenido de
materia orgánica, y aumentaba la temperatura, los contenidos de óxidos de Fe
cristalinos en los suelos eran mayores.
52 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
En la Figura 2-7 se puede observar el comportamiento que tuvieron los valores de
Ald, Fed y Sid a través de los diferentes horizontes y en la Tabla 2-4 se presentan los
contenidos de estos elementos obtenidos en cada una de las profundidades
estudiadas.
Figura 2-7: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con ditionito-citrato-
bicarbonato, en %, después de lavar las muestras secuencialmente con KCl,
pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio.
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente
antioqueño, Colombia.
53
Tabla 2-4: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con ditionito-citrato-bicarbonato, en %, después de lavar las muestras secuencialmente con
KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio, para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no
presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia estadísticamente significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de
confianza.
Horizonte Muestra Profundidad
cm
Ald % Fed % Sid %
Mínimo Máximo Media* Mínimo Máximo Media* Mínimo Máximo Media*
A
M1 0 - 1 0.000 0.003 0.001 k 0.009 0.011 0.010 bc 0.184 0.206 0.192 a
M2 1 - 2 0.000 0.003 0.002 k 0.010 0.011 0.010 ab 0.131 0.144 0.137 ab
M4 3 - 4 0.044 0.045 0.045 gh 0.005 0.007 0.006 de 0.113 0.119 0.116 b
M6 5 - 6 0.052 0.066 0.058 de 0.004 0.012 0.007 cd 0.114 0.120 0.117 b
M8 7 - 8 0.050 0.053 0.051 fg 0.003 0.004 0.003 f 0.105 0.106 0.106 c
M10 9 - 10 0.055 0.060 0.057 de 0.003 0.004 0.004 ef 0.100 0.104 0.102 d
M12 11 - 12 0.066 0.067 0.066 bc 0.002 0.003 0.002 gh 0.097 0.105 0.101 d
M14 13 - 14 0.067 0.070 0.068 ab 0.002 0.003 0.003 fg 0.085 0.091 0.088 e
2B/A
M15 14 - 15 0.052 0.060 0.057 de 0.002 0.002 0.002 hi 0.084 0.096 0.089 e
M17 16 - 17 0.059 0.063 0.060 cd 0.002 0.002 0.002 hij 0.071 0.086 0.078 f
M19 18 - 19 0.030 0.040 0.037 hi 0.002 0.002 0.002 ij 0.078 0.081 0.080 f
M21 20 - 21 0.050 0.059 0.055 ef 0.001 0.002 0.002 j 0.080 0.082 0.081 f
3C/A M22 21 - 22 0.010 0.013 0.011 jk 0.007 0.009 0.008 cd 0.104 0.108 0.106 c
M23 22 - 23 0.013 0.014 0.014 ij 0.008 0.011 0.009 bc 0.096 0.102 0.100 d
4Bs M29 28 - 29 0.087 0.127 0.103 a 0.261 0.333 0.286 a 0.064 0.083 0.076 f
*Por el método no paramétrico de Rangos de Kruskal Wallis
54 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Los menores contenidos de Ald se presentaron en el horizonte A, en el primer
centímetro del suelo y a los 2 cm de profundidad y fueron de 0.001 y 0.002%,
respectivamente. A partir de este punto el contenido de Ald se incrementó hasta los 6
cm de profundidad, donde mostró un valor de 0.058%, luego decreció hasta los 8 cm
de profundidad (0.051%) y finalmente volvió a incrementarse hasta un valor de
0.068% a los 14 cm de profundidad. En el horizonte 2B/A el contenido de Ald mostró
un comportamiento muy irregular, se incrementó desde los 15 cm de profundidad,
donde presentó un valor de 0.057%, hasta los 17 cm de profundidad, donde mostró
un valor de 0.060%, luego decreció hasta los 19 cm de profundidad (0.037%) y
posteriormente volvió a incrementarse hasta un valor de 0.055% a los 21 cm de
profundidad. En el horizonte 3C/A los contenidos de Ald disminuyeron hasta valores
de 0.011% a los 22 cm de profundidad y de 0.014% a los 23 cm de profundidad. Por
último, en el horizonte 4Bs, a los 29 cm de profundidad, el contenido de Ald se
incrementó notablemente hasta alcanzar el valor máximo de 0.103%.
El comportamiento que tuvieron los valores de Ald dentro del horizonte A fue muy
semejante al mostrado por los valores de Alp y de Alo, lo que podría estar indicando,
como se dijo anteriormente, un cambio en la génesis de este horizonte a partir de los
8 cm de profundidad. En el horizonte 2B/A los valores de Ald presentaron un
comportamiento muy variable, lo que dificulta su interpretación desde el punto de
vista pedogenético. Por último, los cambios en los contenidos de Ald que se
presentaron en los horizontes 3C/A y 4Bs se podrían deber a diferencias en la
composición de la materia orgánica o entre compuestos inorgánicos acumulados en
ellos. A pesar de esto, si se comparan los valores de Ald con los valores de Alp y de
Alo obtenidos en esta investigación, se puede notar que el Al extraído con ditionito-
citrato-bicarbonato es demasiado bajo, lo que indica este reactivo solo actuó sobre
una cantidad muy pequeña de compuestos que no son dominantes en los Andisoles,
debido a que el pirofosfato de sodio y el oxalato ácido de amonio disolvieron los
componentes sólidos de mayor importancia pedogenética en la fracción coloidal de
este suelo, complejos Al-humus en los horizontes no alofánicos y aluminosilicatos no
cristalinos en los horizontes alofánicos. Esto podría explicar en parte porque los
comportamientos del Ald en los horizontes 2B/A, 3C/A y 4Bs son difíciles de
interpretar pedogenéticamente. También hay que tener en cuenta que el ditionito-
citrato-bicarbotano es un extractante muy selectivo para Fe pero no tanto para Al
(Mehra y Jackson, 1960; Pansu y Gautheyrou, 2006; Zapata, 2006; Algoe et al.,
2012).
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
55
Los valores de Fed, en general, tuvieron un comportamiento muy similar al mostrado
por los valores de Feo en todos los horizontes estudiados. Los contenidos de Fed
tendieron a decrecer desde la superficie del horizonte A, donde se presentaron
valores cercanos a 0.010% en los dos primeros centímetros del suelo, hasta el límite
inferior del horizonte 2B/A, donde se presentaron valores de 0.002%, a los 19 y 21 cm
de profundidad. En el horizonte 3C/A los contenidos de Fed se incrementaron hasta
valores de 0.008 y 0.009% a los 22 y 23 cm de profundidad, respectivamente, y en el
horizonte 4Bs, a los 29 cm de profundidad, se obtuvo el mayor contenido de Fed que
fue de 0.286%.(Tabla 2-4).
Al comparar los contenidos de Fed con los contenidos de Fep y de Feo se puede
notar que, en general, los óxidos e hidróxidos de Fe cristalinos representan un
porcentaje muy pequeño de la fracción coloidal en este suelo, ya que en los
horizontes no alofánicos (A y 2B/A) la mayor proporción del Fe está haciendo parte de
complejos organometálicos mientras que en los horizontes alofánicos (3C/A y 4Bs) la
mayoría del Fe está formando parte de coloides inorgánicos no cristalinos,
posiblemente ferrihidrita.
El incremento en el contenido de Fed a los 29 cm de profundidad se debe muy
posiblemente a la acumulación iluvial de Fe que se presenta en esta zona del perfil,
sin embargo se puede notar que el contenido de Feo (4.38%) fue más de 15 veces el
contenido de Fed (0.286%), lo que indica que al igual que en los demás horizontes
del suelo, solo una pequeña fracción del Fe acumulado en el horizonte 4Bs está
formando parte de óxidos e hidróxidos de Fe cristalinos. Por lo tanto, se podría decir
que en este Andisol, el alto contenido de materia orgánica, el régimen de humedad
údico del suelo que garantiza una alta disponibilidad de agua, y las bajas
temperaturas, inhiben la cristalización de los óxidos de Fe y son responsables de los
bajos contenidos de Fed obtenidos en todos los horizontes estudiados.
En el horizonte A el contenido de Fed se incrementó y decreció alternada y
caóticamente desde el primer centímetro del suelo hasta los 14 cm de profundidad. A
pesar de que este comportamiento es bastante irregular, al igual que con los
contenidos de Feo, se pueden diferenciar dos porciones de suelo dentro de este
horizonte, la primera entre 1 y 6 cm de profundidad, en donde se obtuvieron los
mayores contenidos de Fed, y la segunda entre los 8 y 14 cm de profundidad, en la
56 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
cual se presentaron contenidos más bajos de Fed y donde el comportamiento de este
elemento en profundidad mostró menor variación.
Los contenidos de Sid tuvieron la tendencia a decrecer desde la superficie del suelo,
donde se presentaron los mayores valores de este elemento, que fueron de 0.192%
en el primer centímetro del suelo y de 0.137% a los 2 cm de profundidad, hasta el
límite inferior del horizonte 2B/A, donde se obtuvieron valores de 0.080 y 0.081% a
los 19 y 21 cm de profundidad, respectivamente. En el horizonte 3C/A el contenido de
Sid se incrementó hasta valores de 0.106% a los 22 cm de profundidad y de 0.100%
a los 23 cm de profundidad. Por último en el horizonte 4Bs, a los 29 cm de
profundidad se presentó el menor valor de Sid que correspondió a 0.076%. Sin
embargo, al no conocerse con claridad de donde proviene el Si extraído con ditionito-
citrato-bicarbonato (García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006; Jansen et al.,
2011), la interpretación de estos resultados se dificulta y brinda muy poca
información.
2.3.5 Extracción con hidróxido de sodio
La extracción con hidróxido de sodio se utiliza para disolver complejos Al-humus,
aluminosilicatos no cristalinos (alofana e imogolita), óxidos e hidróxidos de Al no
cristalinos, óxidos e hidróxidos de Al cristalinos (gibsita) y arcillas silicatadas 1:1 con
bajo grado de ordenamiento, es decir, permite cuantificar el Al secundario total
presente en el suelo (Wada, 1989; García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006;
Jansen et al., 2011). Sin embargo, Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014) indican
que cuando las muestras de suelo han sido sometidas a extracciones previas con
pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio, como en este caso, el Al que se
extrae con el hidróxido de sodio proviene principalmente de la disolución de los
óxidos e hidróxidos de Al cristalinos (gibsita) y de arcillas silicatadas 1:1 con bajo
grado de ordenamiento.
En la Figura 2-8 se puede observar el comportamiento que tuvieron los valores de
Aln, Fen y Sin a través de los diferentes horizontes y en la Tabla 2-5 se presentan los
contenidos de estos elementos obtenidos en cada una de las profundidades
estudiadas.
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
57
Figura 2-8: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con NaOH, en %, después de
lavar las muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de
amonio y ditionito-citrato-bicarbonato.
Dentro del horizonte A los valores de Aln mostraron un comportamiento diferente al
presentado por los valores de Alp, de Alo y de Ald. El contenido de Aln decreció
desde el primer centímetro del suelo, donde presentó un valor de 0.137%, hasta los 2
cm de profundidad, donde mostró un valor de 0.134%, luego se incremento hasta los
4 cm de profundidad (0.162%), posteriormente volvió a decrecer hasta los 10 cm de
profundidad (0.141%) y por último se incrementó de nuevo hasta un valor de 0.159%
a los 14 cm de profundidad. En el horizonte 2B/A el contenido de Aln mostró un
comportamiento muy irregular: se incrementó desde los 15 cm de profundidad, donde
presentó un valor de 0.162%, hasta los 17 cm de profundidad, donde mostró un valor
58 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio
de un Andisol de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Tabla 2-5: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con NaOH, en %, después de lavar las muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de
sodio, oxalato ácido de amonio y ditionito-citrato-bicarbonato, para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs.
Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencias estadísticamente significativas entre medias, por
profundidad, con un 95% de confianza.
Horizonte Muestra Profundidad
cm
Aln % Fen % Sin %
Mínimo Máximo Media* Mínimo Máximo Media* Mínimo Máximo Media*
A
M1 0 - 1 0.128 0.145 0.137 ef 0.001 0.002 0.001 ghi 7.86 10.68 9.03 a
M2 1 - 2 0.127 0.144 0.134 efg 0.002 0.002 0.002 fgh 8.24 10.10 8.94 a
M4 3 - 4 0.155 0.166 0.162 bc 0.002 0.003 0.002 ef 6.89 7.24 7.07 de
M6 5 - 6 0.155 0.159 0.157 cd 0.002 0.004 0.003 de 7.49 8.61 8.08 ab
M8 7 - 8 0.143 0.155 0.149 de 0.002 0.004 0.003 cde 7.26 7.59 7.46 bcd
M10 9 - 10 0.138 0.146 0.141 ef 0.003 0.005 0.004 bcd 7.46 7.86 7.66 bc
M12 11 - 12 0.159 0.160 0.159 bc 0.002 0.002 0.002 ef 6.83 7.65 7.30 cd
M14 13 - 14 0.151 0.174 0.159 cd 0.002 0.003 0.002 fg 6.63 7.57 7.01 de
2B/A
M15 14 - 15 0.156 0.167 0.162 bc 0.004 0.005 0.005 ab 6.72 7.72 7.21 cd
M17 16 - 17 0.162 0.164 0.163 abc 0.003 0.004 0.004 bcd 6.17 6.34 6.26 f
M19 18 - 19 0.131 0.160 0.146 de 0.003 0.005 0.004 bc 4.74 5.76 5.36 fg
M21 20 - 21 0.164 0.172 0.167 ab 0.003 0.005 0.004 bcd 5.50 7.00 6.26 ef
3C/A M22 21 - 22 0.082 0.092 0.086 g 0.000 0.000 0.000 hi 3.57 3.97 3.70 gh
M23 22 - 23 0.084 0.092 0.088 fg 0.000 0.000 0.000 i 3.63 3.79 3.69 gh
4Bs M29 28 - 29 0.242 0.337 0.279 a 0.006 0.007 0.007 a 1.82 2.47 2.16 h
*Por el método no paramétrico de Rangos de Kruskal Wallis
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
59
de 0.163%, luego decreció hasta los 19 cm de profundidad (0.146%) y posteriormente
volvió a incrementarse hasta un valor de 0.167% a los 21 cm de profundidad. En el
horizonte 3C/A los contenidos de Aln disminuyeron hasta valores de 0.086% a los 22
cm de profundidad y de 0.088% a los 23 cm de profundidad. Finalmente, en el
horizonte 4Bs, a los 29 cm de profundidad, el contenido de Aln se incrementó
notablemente hasta alcanzar el valor máximo de 0.279%.
Dai et al. (2011), realizaron extracciones selectivas de Al de manera secuencial y
sobre muestras frescas de suelo en Andisoles del Japón, con el fin de comparar los
dos métodos. Estos autores reportaron contenidos de Aln, obtenidos por el método
secuencial, que variaron entre 0.20 y 1.76% y resaltaron que con las extracciones
selectivas realizadas sobre muestras frescas no se evidenció la presencia de
minerales secundarios de Al en el suelo, mientras que el método de extracciones
secuenciales indicó que en el suelo sí se presentaban pequeñas cantidades de estos
coloides, lo cual se corroboró con difractogramas de rayos x, que confirmaron la
existencia de gibsita y haloisita, por lo cual concluyeron que el método de
extracciones secuenciales es más preciso en la estimación de las diferentes
fracciones de Al en los Andisoles. El comportamiento descrito puede estar indicando
que los compuestos de aluminio no cristalinos (menos evolucionados) están
recubriendo compuestos cristalinos que no son atacados en la extracción en material
de suelo fresco pero que aparecen en la extracción secuencial al ser removidos los
complejos solubles en pirofosfato de sodio y en oxalato ácido de amonio. Este modelo
de organización de diferentes compuestos en forma de capas en el suelo lo
observaron DeKimpe y Schnitzer (1990) y lo confirmaron Jaramillo et al. (1997),
aunque con compuestos orgánicos.
Al comparar los contenidos de Aln con los contenidos de Alp y de Alo obtenidos en
esta investigación, se puede notar que, en general, los óxidos e hidróxidos de Al
cristalinos (gibsita) y las arcillas silicatadas 1:1 con bajo grado de ordenamiento
representan un porcentaje muy pequeño de la fracción coloidal en este suelo, ya que
en los horizontes no alofánicos (A y 2B/A), la mayor proporción del Al está haciendo
parte de complejos organometálicos, mientras que en los horizontes alofánicos (3C/A
y 4Bs), la mayoría del Al está formando parte de coloides inorgánicos no cristalinos,
muy posiblemente por que la edad de estas capas de ceniza no es tan alta como para
que en ellas predominen minerales cristalinos como la gibsita y/o por que la constante
disponibilidad de agua en el suelo inhibe la cristalización de las arcillas silicatadas.
60 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Otros investigadores como Arbestain et al. (2001), García et al. (2004) y Jansen et al.
(2011) también reportaron bajos contenidos de Al proveniente de la disolución de
minerales secundarios cristalinos en todos los Andisoles que estudiaron, debido a la
predominancia de los complejos organometálicos y de la alofana e imogolita en la
fracción coloidal de estos suelos.
Por otro lado, si se tiene en cuenta que en esta investigación una fracción del Aln
también podría provenir de complejos organometálicos que no se alcanzaron a
solubilizar en las extracciones previas que se realizaron sobre las muestras (Regelink
et al., 2013), se puede afirmar que la mayor proporción del Al activo ligado a la
materia orgánica del suelo se extrajo con el pirofosfato de sodio, mientras que con el
hidróxido de sodio se liberó una cantidad muy pequeña de Al, asociado posiblemente
a compuestos orgánicos más insolubles y de menor actividad química. Esto se pone
de manifiesto al observar que en los horizontes no alofánicos (A y 2B/A) los
contenidos de Alp fueron en general entre 10 y 13 veces más altos que los contenidos
de Aln.
Las variaciones en los contenidos de Aln dentro del horizonte A, podrían ayudar a
diferenciar tres porciones de suelo en esta zona del perfil, la primera conformada por
los dos primeros centímetros del suelo, la segunda estaría comprendida entre los
cuatro y los 10 cm de profundidad y la tercera entre los 10 y los 14 cm de
profundidad. A pesar de esto, como la mayor proporción del Aln proviene de la
disolución de componentes orgánicos e inorgánicos que no son dominantes en la
fracción coloidal de los Andisoles y que además poseen muy poca actividad química,
la interpretación pedogenética de estos resultados no es tan concluyente como en los
casos del Alp y del Alo.
En el horizonte 2B/A el contenido de Aln se incrementó y decreció alternadamente,
desde los 15 hasta los 21 cm de profundidad. El comportamiento tan irregular del Aln
en este horizonte impide la generación de alguna conclusión importante desde el
punto de vista pedogenético. Finalmente, en los horizontes 3C/A y 4Bs, se esperaban
los mayores contenidos de Aln, ya que éstos se desarrollaron de capas de ceniza de
mayor edad y por consiguiente debían de contener mayor cantidad de coloides
inorgánicos cristalinos, como la gibsita; este supuesto se cumplió para el horizonte
4Bs, donde se alcanzó el mayor valor de Aln (0.279% a los 29 cm de profundidad),
pero no se cumplió para el horizonte 3C/A, en donde por el contrario se consiguieron
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
61
los menores valores de este elemento (0.086 y 0.088% a los 22 y 23 cm de
profundidad, respectivamente), por lo cual estas diferencias se podrían deber más a
cambios en la composición química de la materia orgánica que se extrae con el
hidróxido de sodio que a cambios en los contenidos de coloides inorgánicos
cristalinos.
En el horizonte A la extracción de Fe con hidróxido de sodio presentó un
comportamiento bastante consistente pues el contenido de Fen tendió a
incrementarse desde el primer centímetro del suelo, donde presentó un valor de
0.001%, hasta los 10 cm de profundidad (0.004%), para luego decrecer hasta valores
cercanos a 0.002%, obtenidos a los 12 y a los 14 cm de profundidad. En el horizonte
2B/A el contenido de Fen decreció y se incrementó alternadamente desde los 15 cm
de profundidad, donde presentó un valor de 0.005%, hasta los 21 cm de profundidad,
donde llegó a valores cercanos a 0.004%. En el horizonte 3C/A, a los 22 y 23 cm de
profundidad, no se detectó Fen, por último, en el horizonte 4Bs, a los 29 cm de
profundidad, se presentó el mayor contenido de este elemento, que correspondió a un
valor de 0.007%.
Los contenidos de Fen obtenidos por este método de extracción secuencial provienen
posiblemente de complejos organometálicos muy insolubles que no alcanzaron a ser
disueltos en las extracciones previas que se realizaron con pirofosfato de sodio, con
oxalato ácido de amonio y con ditionito-citrato-bicarbonato (Jan et al., 2013). Sin
embargo estos valores son tan pequeños y poseen tanta variación en profundidad
que su análisis se dificulta y no aporta mucha información acerca de la génesis del
suelo.
Los contenidos de Sin, en general, tendieron a decrecer en profundidad a través de
todos los horizontes estudiados. Los mayores valores de Sin se presentaron en el
horizonte A, en los dos primeros centímetros del suelo, y fueron de 9.03 y 8.94%,
respectivamente, mientras que los menores valores de Sin se obtuvieron en los
horizontes 3C/A y 4Bs, y fueron de 3.70% a los 22 cm de profundidad, de 3.69% a los
23 cm de profundidad y de 2.16% a los 29 cm de profundidad.
Los contenidos de Sin obtenidos por este método de extraccion secuencial provienen
principalmente de la disolución de arcillas silicatadas 1:1 con bajo grado de
ordenamiento y de compuestos de sílice amorfa o sílice hidratada como ópalos y
62 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
*Alofana e imogolita (%) = Sio x 7.1
fitolitos, debido a que en las extracciones previas que se realizaron con pirofosfato de
sodio y con oxalato ácido de amonio se liberó el Si asociado a compuestos orgánicos
y a aluminosilicatos no cristalinos (Wada, 1989; García et al., 2004; Pansu y
Gautheyrou, 2006; Jansen et al., 2011). A pesar de esto, si se tiene en cuenta que en
todos los horizontes estudiados la fracción coloidal inorgánica está dominada por
aluminosilicatos no cristalinos como alofana e imogolita* (0.143 y 28.25%), y que la
cantidad de arcillas silicatas 1:1 presentes en el suelo es prácticamente nula, puede
decirse que la mayor proporción del Si extraído con NaOH en esta investigación
proviene de la disolución de fitolitos y de láminas de sílice opalina (Zapata, 2006).
Zapata (2006), afirma que la acumulación de estas formas de sílice amorfa es muy
importante en los horizontes superficiales, debido a que los fitolitos considerados
como sílice biogénica son subproductos del metabolismo de las plantas y a que en
esta zona del suelo los ligandos orgánicos compiten activamente para asociarse con
el Al y formar complejos Al-humus, lo que causa un incremento de la concentración
del Si en la solución del suelo y favorece la precipitación de las láminas de sílice
opalina. Por el contrario, los horizontes subsuperficiales, no reciben aportes directos
de material vegetal y además presentan una menor disponibilidad de ligandos
orgánicos, lo que hace que el Al que está en solución reaccione con el silicio para
formar principalmente aluminosilicatos no cristalinos, inhibiendo así la precipitación de
estas formas de sílice amorfa.
Por lo anterior, los altos contenidos de Sin que se obtuvieron en los horizontes A y
2B/A, se podrían deber a que en esta zona del suelo es donde se acumula la mayor
cantidad de fitolitos, y a la presencia de láminas de sílice opalina, mientras que los
horizontes 3C/A y 4Bs que no reciben aportes directos de materiales orgánicos,
deben presentar contenidos más bajos de fitolitos, y por sus condiciones químicas
también deben de contener menor cantidad de láminas de sílice opalina, lo que
explicaría la disminución que se dio en los valores de Sin en estos dos horizontes
subsuperficiales. Estos resultados son similares a los obtenidos por Dubroeucq et al.
(2002) y Basile-Doelsch et al. (2005), quienes encontraron que los mayores valores
de Si se presentaron en las zonas del suelo donde había mayor acumulación de
fitolitos y de compuestos de sílice amorfa (horizontes A), y que a medida que
aumentaba la profundidad dentro del perfil y se llegaba a horizontes con menor
contenido de materiales orgánicos (horizontes B y C), los valores de Si decrecieron
debido a una disminución en la cantidad de estos componentes.
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
63
De todas maneras es importante resaltar que los fitolitos no son la única fuente de Si
importante en los Andisoles, ya que como lo propone Flórez (2004), el Si también
puede provenir de la disolución del vidrio volcánico, de los fenocristales de
feldespatos y ferromagnesianos y de los fragmentos de matriz.
Dentro del horizonte A el contenido de Sin decreció desde el primer centímetro del
suelo, donde presentó un valor de 9.03%, hasta los 4 cm de profundidad, donde llegó
a un valor de 7.07%, luego se incrementó hasta los 6 cm de profundidad (8.08%),
decreció nuevamente hasta los 8 cm de profundidad (7.46%) y volvió a incrementarse
hasta un valor de 7.66% a los 10 cm de profundidad. A partir de este punto, el
contenido de Sin decreció de nuevo hasta valores de 7.30 y 7.01% obtenidos a los 12
y a los 14 cm de profundidad, respectivamente. Estas variaciones en los contenidos
de Sin, podrían ayudar a diferenciar dos porciones de suelo dentro de este horizonte,
la primera estaría constituida por los primeros 6 cm del suelo, donde se presentaron
los mayores valores de Sin y las mayores variaciones de este elemento en
profundidad, y la segunda que estaría comprendida entre los 8 y los 14 cm de
profundidad, donde se obtuvieron menores valores de Sin y donde el comportamiento
de este elemento en profundidad fue un poco mas estable.
Los altos contenidos de Sin obtenidos muestran que, o el extractante es muy
selectivo para Si, o que el suelo no ha tenido una pedogénesis intensa en el proceso
de desilificación, probablemente porque las cenizas no tienen una edad
suficientemente grande para que se haya producido.
2.3.6 Discusión general
En la Figura 2-9 se puede observar el comportamiento que tuvo cada uno de los
elementos medidos (Al, Fe y Si) con los cinco extractantes utilizados en este método
secuencial. Tanto el Al, como el Fe, en los horizontes no alofánicos, están asociados
principalmente a compuestos orgánicos pues las mayores cantidades de ellos fueron
extraídas con pirofosfato de sodio; en cambio en estos mismos horizontes la mayor
parte del Si fue extraída con hidróxido de sodio, debido a la acumulación de
componentes de sílice amorfa en esta zona del suelo. En los horizontes alofánicos, el
oxalato ácido de amonio fue el extractante más eficiente en los tres elementos.
Extrajo casi las mismas cantidades de Fe y de Si y aproximadamente el doble de Al.
64 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
En todo el espesor de suelo estudiado, el KCl extrajo muy pocas cantidades de Al, Fe
y Si. A pesar de que este suelo es muy fuerte a fuertemente ácido, los contenidos de
Al intercambiable, que agronómicamente pueden ser altos (Tabla 1-1), son
insignificantes en el conjunto de materiales activos del mismo, al igual que el Fe y el
Si, resultado que también reportan Pansu y Gautheyrou (2006) y Jansen et al. (2011).
Figura 2-9: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo, de los
contenidos promedios de Al, Fe y Si obtenidos en las extracciones selectivas y
secuenciales realizadas con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio,
ditionito-citrato-bicarbonato y NaOH (Comportamiento de cada uno de los elementos
medidos con los cinco extractantes).
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
65
El ditionito-citrato-bicarbonato extrajo muy pocas cantidades de los tres elementos
posiblemente debido a que en las extracciones que le precedieron se removieron
estos elementos de compuestos susceptibles a haber sido solubilizados también por
el ditionito-citrato-bicarbonato. Además cabe la posibilidad de que los materiales
cristalinos que disuelve preferencialmente el ditionito-citrato-bicarbonato sean
escasos en este suelo, al igual que en los Andisoles que trabajaron Ugolini y
Dahlgren (2003), García et al. (2004) y Jansen et al. (2011), quienes tuvieron
resultados similares a los reportados en este trabajo.
En la Figura 2-10 se observa el comportamiento de los tres elementos medidos (Al,
Fe, Si) con cada uno de los extractantes utilizados en este método secuencial. En la
extracción con KCl se puede notar que los contenidos de Al fueron mayores que los
contenidos de Fe y Si, lo que indica que de estos tres elementos, el Al es el catión
que predomina en el complejo de cambio del suelo.
En la extracción con pirofosfato de sodio, los contenidos de Al y Si presentaron un
comportamiento muy similar, y contrario al del Fe, lo que puede explicarse por la alta
afinidad que existe entre los ligandos orgánicos y el Al y el Si que favorece la
formación de complejos Al-humus y Si-humus en los horizontes no alofánicos y
porque en el suelo los óxidos e hidróxidos de Fe son mucho más estables
termodinámicamente que los complejos Fe-humus, por lo cual la producción de estos
últimos se ve menos favorecida (Zapata, 2006; Takahashi y Dahlgren, 2016).
También se puede pensar que en los horizontes no alofánicos el Al y el Si compiten
activamente con el Fe para asociarse con los grupos carboxilo (-COOH) e hidroxilo (-
OH) presentes en las sustancias húmicas, lo que disminuye en gran medida la
formación de complejos Fe-humus, pero al pasar a los horizontes alofánicos, donde
se favorece la asociación del Al y el Si para formar materiales inorgánicos (alofana e
imogolita), pueden quedar más sitios reactivos disponibles en la materia orgánica
para ser ocupados por el Fe y esto explicaría el incremento que se presentó en los
contenidos de Fep en los horizontes 3C/A y 4Bs (Yuan et al., 2000).
La alta cantidad de Al, Fe y Si ligados a la materia orgánica (extracción con
pirofosfato de sodio) en los horizontes A de este suelo, evidencian el efecto anti-
alofánico que se está produciendo en esta zona del perfil y explican las bajas
cantidades de Al, Fe y Si extraídas con oxalato ácido de amonio en dichos horizontes,
66 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
así como la tendencia inversa entre las extracciones con pirofosfato de sodio y con
oxalato ácido de amonio en los horizontes alofánicos subyacentes.
Figura 2-10: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo, de los
contenidos promedios de Al, Fe y Si obtenidos en las extracciones selectivas y
secuenciales realizadas con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio,
ditionito-citrato-bicarbonato y NaOH (Comportamiento de los tres elementos medidos
con cada uno de los extractantes).
En los horizontes alofánicos, el contenido promedio de Alo (8.71%) fue más de 2
veces el contenido promedio de Sio (3.64%), lo que permite afirmar que la alofana
presente en este suelo es rica en Al (Dahlgren et al., 1993; Nanzyo et al., 1993).
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
67
Levard et al. (2012), indican que como regla general, la alofana rica en Al es más
frecuente y más estable en los Andisoles que la alofana rica en Si. Por otro lado, el
alto contenido de Feo que se obtuvo en el horizonte 4Bs se debe a la acumulación
iluvial de Fe que se presenta en esta zona del suelo, muy posiblemente en forma de
ferrihidrita, uno de los coloides ricos en este elemento que es predominante en los
Andisoles (García et al., 2004; Jansen et al., 2011).
En la extracción con ditionito-citrato-bicarbonato, los contenidos de Al obtenidos en
todas las profundidades analizadas fueron muy bajos, debido a que la mayor
proporción del Al activo en este suelo se liberó en las extracciones previas que se
realizaron con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio, y a que las fuentes
orgánicas e inorgánicas poco solubles que disuelve el ditionito-citrato-bicarbonato se
encuentran en muy baja proporción en el suelo (Pansu y Gautheyrou, 2006; Regelink
et al., 2013). Los contenidos de Fed también fueron muy bajos comparados con los
contenidos de Fep y de Feo, lo que indica que los óxidos de Fe cristalinos no son
minerales dominantes en la fracción coloidal de este suelo, ya que en los horizontes
no alofánicos la mayor proporción del Fe activo está formando parte de complejos
organometálicos, mientras que en los horizontes alofánicos, la mayor proporción del
Fe activo esta haciendo parte de coloides inorgánicos no cristalinos como la
ferrihidrita (García et al., 2004; Jansen et al., 2011). Los contenidos de Sid superaron
los contenidos de Ald y de Fed en los horizontes A, 2B/A y 3C/A, pero siguen siendo
bajos comparados con los contenidos de Sip y de Sio, lo que indica que el Si extraído
con ditionito-citrato-bicarbonato también proviene posiblemente de fuentes orgánicas
e inorgánicas que se encuentran en muy baja proporción en los Andisoles y que no
fueron solubilizadas en las extracciones previas que se realizaron con pirofosfato de
sodio y con oxalato ácido de amonio.
En la extracción con hidróxido de sodio se presentaron contenidos muy bajos de Al y
de Fe y muy altos de Si. Estos bajos contenidos de Aln y Fen se deben a que como
las extracciones que se han hecho son secuenciales, en los pasos previos a la
extracción con hidróxido de sodio, los otros extractantes han solubilizado y removido
casi todo el Al y el Fe presentes en complejos orgánicos e inorgánicos no cristalinos,
por lo que el hidróxido de sodio sólo pudo actuar sobre materiales cristalinos y poco
solubles que son escasos en estos suelos (Pansu y Gautheyrou, 2006; Dai et al.,
2011; Jansen et al., 2011). Las altas cantidades de Si extraídas con hidróxido de
sodio en los horizontes no alofánicos, y su comportamiento en profundidad están
68 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
confirmando la presencia y distribución de los fitolitos y/o de las láminas de sílice
opalina en el suelo, pues estos componentes son la fuente principal de Si en esta
etapa del proceso de extracción selectiva llevado a cabo (Pansu y Gautheyrou, 2006;
Zapata, 2006; Jansen et al., 2011).
Dentro del horizonte A, la Figura 2-11 muestra que los contenidos de Alp, de Alo y de
Ald tuvieron un comportamiento muy similar, ya que en los tres casos la tendencia
inicial del Al a incrementarse en los primeros 6 cm del suelo fue interrumpida por un
decrecimiento muy marcado a los 8 cm de profundidad y a partir de este punto los
contenidos de este elemento volvieron a aumentar gradualmente hasta el final del
horizonte, lo que podría estar indicando un cambio genético en el mismo a partir de
los 8 cm de profundidad.
Los contenidos de Fep, de Feo y de Fed también presentaron comportamientos muy
similares entre sí y decrecieron en profundidad a través del horizonte A. Sin embargo,
con los tres extractantes, los mayores contenidos de Fe se presentaron entre el
primer centímetro del suelo y los 6 cm de profundidad, mientras que los menores
contenidos de Fe se obtuvieron entre los 8 y los 14 cm de profundidad. De igual
manera, las variaciones en los contenidos de Sip y de Sio ayudan a diferenciar dos
porciones de suelo dentro del horizonte A, la primera comprendida entre el primer
centímetro del suelo y los 6 cm de profundidad, y la segunda, comprendida entre los 8
y los 14 cm de profundidad.
Según lo expuesto anteriormente, los comportamientos mostrados por el Al y por el
Fe extraídos con pirofosfato de sodio, con oxalato ácido de amonio y con ditionito-
citrato-bicarbonato, en el horizonte A, junto con las variaciones presentadas por los
contenidos de Sip y de Sio, en este mismo horizonte, definen prácticamente dos
subhorizontes diferentes, que no fueron diferenciables en la descripción de campo,
posiblemente uno de ellos enterrado a partir de los 8 cm de profundidad. Sin
embargo, para poder precisar mejor esta alternativa se requiere de un trabajo más
exhaustivo teniendo en cuenta otras metodologías que puedan complementar la
información obtenida en esta investigación (Figura 2-11).
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
69
Figura 2-11: Cambio en profundidad, en el horizonte A, de los contenidos promedios
de Al, Fe y Si obtenidos en las extracciones selectivas y secuenciales realizadas con
KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio, ditionito-citrato-bicarbonato y
NaOH (Comportamiento de los tres elementos medidos con cada uno de los
extractantes).
70 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
2.3.7 Discusión comparativa entre la metodología de
extracción tradicional y la metodología de extracción
secuencial
En el capítulo 1 de esta investigación se realizó la caracterización de las propiedades
ándicas del perfil, tomando de cada uno de los horizontes observados una sola
muestra general de suelo que posterioremente se utilizó para efectuar las
extracciones con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio, siguiendo la
metodología tradicional propuesta para los Andisoles, en donde cada una de estas
extracciones se hace por separado y sobre suelo fresco, mientras que en el capítulo 2
se hizo un muestreo más detallado de los horizontes y las extracciones con estos
reactivos se efectuaron siguiendo la metodología de extracción secuencial propuesta
por Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014), en donde una misma muestra de suelo
reacciona sucesivamente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio,
ditionito-citrato-bicarbonato e hidróxido de sodio.
En la Tabla 2-6 se presentan los contenidos de Al, Fe y Si obtenidos con pirofosfato
de sodio y con oxalato ácido de amonio por el método de extracción tradicional y por
el método de extracción secuencial y a continuación se exponen las principales
diferencias entre estas dos metodologías.
Los resultados obtenidos para el Al por el método de extracción tradicional muestran
para los horizontes A y 2B/A, clasificados como no alofánicos, valores de Alp de 1.63
y 3.78% y valores de Alo de 1.74 y 4.72%, respectivamente, y para los horizontes
3C/A, 4Bs, 5Ab, 6Ab, 7Ab, y 7Bwb, clasificados como alofánicos, contenidos de Alp
que estuvieron entre 0.79 y 1.83% y contenidos de Alo que estuvieron entre 8.47 y
10.50%. Estos resultados son similares a los reportados por Suda et al. (2012, 2013),
quienes estudiaron los contenidos de Al, Fe y Si extraídos con pirofosfato de sodio y
con oxalato ácido de amonio en Andisoles bajo uso agrícola y forestal del Japón, y
también efectuaron cada una de estas extracciones sobre muestras frescas de suelo
encontrando que en los horizontes no alofánicos, los valores de Alp estuvieron entre
0.86 y 1.98% y los valores de Alo estuvieron entre 1.59 y 3.68%, mientras que en los
horizontes alofánicos, los valores de Alp estuvieron entre 0.25 y 0.70% y los valores
de Alo estuvieron entre 2.30 y 7.21%.
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente
antioqueño, Colombia.
71
Tabla 2-6: Contenidos de Al, Fe y Si obtenidos con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio por el método de extracción tradicional
(extracciones realizadas en muestras frescas de suelo) y por el método de extracción secuencial (extracciones realizadas de manera sucesiva
sobre la misma muestra de suelo).
Horizonte Profundidad
cm
Método de extracción tradicional Muestra
Profundidad
cm
Método de extracción secuencial
Alp Fep Sip Alo Feo Sio Alp Fep Sip Alo Feo Sio
A 0 – 14 1.63 0.34 0.36 1.74 0.63 0.29
M1 0 – 1 1.02 0.56 0.21 0.09 0.11 0.02
M2 1 – 2 1.02 0.51 0.19 0.09 0.09 0.03
M4 3 – 4 1.40 0.33 0.26 0.28 0.07 0.03
M6 5 – 6 1.60 0.28 0.36 0.32 0.09 0.03
M8 7 – 8 1.53 0.20 0.33 0.11 0.03 0.04
M10 9 – 10 1.66 0.16 0.38 0.12 0.01 0.04
M12 11 – 12 1.78 0.15 0.44 0.33 0.02 0.06
M14 13 – 14 1.91 0.14 0.51 0.34 0.02 0.06
Valor promedio 1.63 0.34 0.36 1.74 0.63 0.29 1.49 0.29 0.33 0.21 0.05 0.04
2B/A 14 – 21 3.78 0.11 0.86 4.72 0.31 1.30
M15 14 – 15 2.48 0.13 0.71 0.41 0.01 0.09
M17 16 – 17 2.83 0.12 0.77 0.49 0.01 0.11
M19 18 – 19 3.67 0.11 0.85 0.61 0.02 0.20
M21 20 – 21 3.74 0.12 0.90 1.31 0.02 0.46
Valor promedio 3.78 0.11 0.86 4.72 0.31 1.30 3.18 0.12 0.81 0.70 0.02 0.22
3C/A 21 – 28 1.83 0.23 0.11 9.15 1.00 3.88 M22 21 – 22 1.97 0.20 0.12 8.02 0.25 3.32
M23 22 – 23 1.75 0.19 0.10 9.30 0.34 3.98
Valor promedio 1.83 0.23 0.11 9.15 1.00 3.88 1.86 0.20 0.11 8.66 0.29 3.65
4Bs 28 – 40 0.96 0.50 0.11 8.47 5.78 3.80 M29 28 – 29 1.04 0.42 0.11 8.84 4.38 3.64
5Ab 40 – 55 0.90 0.19 0.07 9.40 0.85 4.37 - - - - - - - -
6Ab 55 – 65 0.79 0.09 0.06 9.20 0.44 4.56 - - - - - - - -
7Ab 65 – 83 0.84 0.05 0.05 10.50 0.38 5.26 - - - - - - - -
7Bwb 83 – 93 0.82 0.06 0.05 10.20 0.45 5.25 - - - - - - - -
8Ab 93 – 103 1.65 1.80 1.53 0.30 0.09 0.10 - - - - - - - -
9C 103 – + 0.99 1.62 1.07 0.15 0.11 0.04 - - - - - - - -
72 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Teóricamente, si las extracciones selectivas de Alp, Fep y Sip y de Alo, Feo y Sio se
realizan sobre muestras frescas de suelo, los valores de Alo, Feo y Sio muestran una
tendencia a superar los valores de Alp, Fep y Sip, ya que en la extracción con
pirofosfato de sodio se obtienen el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de los
complejos organometálicos, en cambio en la extracción con oxalato ácido de amonio
se obtienen el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de los complejos
organometálicos más el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de los coloides
inorgánicos no cristalinos, incluyendo los aluminosilicatos (Wada, 1989; Dahlgren et
al., 1993; Nanzyo et al., 1993; van Breeemen y Buurman, 1998; Pansu y Gautheyrou,
2006; Zapata, 2006).
Con base a lo anterior y en los resultados obtenidos para el Al por el método de
extracción tradicional, se podría decir que en los horizontes no alofánicos (A y 2B/A),
las diferencias entre los contenidos de Alo y de Alp fueron muy pequeñas debido
seguramente a la poca cantidad de coloides inorgánicos no cristalinos presentes en
esta porción del suelo que al ser disueltos por el oxalato, incrementaron levemente
los valores de Alo, mientras que en los horizontes alofánicos (3C/A, 4Bs, 5Ab, 6Ab,
7Ab y 7Bwb), las diferencias entre los contenidos de Alo y de Alp fueron muy grandes
hecho que podría ser explicado por la alta cantidad de coloides inorgánicos no
cristalinos que se habían formado en esta zona del suelo y que al ser disueltos por el
oxalato incrementaron en gran proporción los valores de Alo.
Los resultados obtenidos para el Al por el método de extracción secuencial muestran
que en general, los horizontes A y 2B/A, clasificados como no alofánicos, presentaron
valores altos de Alp y valores bajos de Alo, debido a que en la extracción con
pirofosfato de sodio, que se hizo primero, se liberó la mayor parte del Al activo
presente en ellos, asociado principalmente con sustancias húmicas en forma de
complejos Al-humus. Por el contrario, en los horizontes 3C/A y 4Bs, los contenidos de
Alp fueron bajos mientras que los contenidos de Alo fueron muy altos, debido a que
en esta zona del suelo la mayor proporción del Al extraído provino de la disolución de
los aluminosilicatos no cristalinos y de los óxidos e hidróxidos no cristalinos.
Según lo expuesto anteriormente, la principal diferencia que se presenta entre realizar
extracciones selectivas de Al de manera secuencial y efectuarlas sobre muestras
frescas de suelo (método tradicional), es que al usar el método secuencial en los
horizontes no alofánicos, los valores de Alp generalmente van a ser mayores que los
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
73
valores de Alo, debido a que en la extracción con pirofosfato de sodio, que se hace
primero, se libera la mayor parte del Al activo presente, en cambio al ejecutar las
extracciones selectivas sobre muestras frescas de suelo, en los mismos horizontes no
alofánicos, los valores de Alo van a ser ligeramente mayores que los valores de Alp,
por causa del Al adicional que proviene de la disolución de los coloides inorgánicos
no cristalinos. De otro lado, en los horizontes alofánicos, los valores de Alo
generalmente van a ser mucho mayores que los valores de Alp, sin importar si estas
extracciones selectivas se realizan de manera secuencial o sobre muestras frescas
de suelo, debido a que la mayor proporción del Al activo en esta zona del suelo está
formando parte de los coloides inorgánicos no cristalinos.
Los resultados que se obtuvieron para el Fe por el método de extracción tradicional
muestran que en todos los horizontes con propiedades ándicas, los valores de Feo
fueron mayores que los valores de Fep, pero en los horizontes alofánicos, las
diferencias entre los valores de Feo y de Fep fueron mucho más grandes. Esto se
pone de manifiesto al observar que los horizontes 3C/A, 4Bs, 5Ab, 6Ab, 7Ab y 7Bwb,
presentaron contenidos de Feo que estuvieron entre 0.38 y 5.78% y contenidos de
Fep que estuvieron entre 0.05 y 0.50%, mientras que los horizontes A y 2B/A,
presentaron contenidos de Feo de 0.63 y 0.31% y contenidos de Fep de 0.34 y
0.11%, respectivamente. Como en el caso anterior estos resultados concuerdan con
los presentados por Suda et al. (2012, 2013), quienes encontraron que en todos los
horizontes no alofánicos, los contenidos de Feo, que estuvieron entre 0.77 y 1.75%,
fueron mayores que los contenidos de Fep, que estuvieron entre 0.43 y 0.99%, y que
igualmente en todos los horizontes alofánicos, los contenidos de Feo, que estuvieron
entre 1.07 y 2.40%, fueron mayores que los contenidos de Fep, que estuvieron entre
0.03 y 0.16%.
Los resultados que se obtuvieron para el Fe por el método de extracción secuencial
están mostrando que en los horizontes no alofánicos (A y 2B/A) los valores de Fep
fueron mayores que los valores de Feo, lo cual se debe a que en la extracción con
pirofosfato de sodio se liberó la mayor cantidad del Fe activo presente en esta porción
del suelo, que se encontraba formando principalmente complejos Fe-humus. Por el
contrario, en cada una de la profundidades estudiadas en los horizontes alofánicos
(3C/A y 4Bs) los valores de Feo fueron mayores que los valores de Fep, lo que indica
que la mayor parte del Fe activo en esta zona del suelo está formando parte de
coloides inorgánicos no cristalinos.
74 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Podría decirse, al igual que lo que se propuso para el Al, que la principal diferencia
que se presenta entre realizar extracciones selectivas de Fe de manera secuencial y
efectuarlas sobre muestras frescas de suelo (método tradicional), es que al usar el
método secuencial en los horizontes no alofánicos, los valores de Fep generalmente
tienden a ser mayores que los valores de Feo, debido a que en la extracción con
pirofosfato de sodio, que se hace primero, se libera la mayor parte del Fe activo
presente, mientras que al ejecutar las extracciones selectivas sobre muestras frescas
de suelo, en los mismos horizontes no alofánicos, los contenidos de Feo van a ser
ligeramente mayores que los de Fep, por causa del Fe adicional que proviene de la
disolución de los coloides inorgánicos no cristalinos. En los horizontes alofánicos, los
contenidos de Feo tienden a ser mayores que los de Fep, sin importar si estas
extracciones selectivas se realizan de manera secuencial o sobre muestras frescas
de suelo, debido a que la mayor proporción del Fe activo en esta zona del suelo está
formando parte de coloides inorgánicos no cristalinos.
En los resultados obtenidos para el Si por el método de extracción tradicional, se
puede observar que en todos los horizontes con propiedades ándicas, excepto en el
horizonte A, los contenidos de Sio, que variaron entre 1.30 y 5.26%, fueron mayores
que los contenidos de Sip, que variaron entre 0.05 y 0.86%, por causa del Si adicional
proveniente de la disolución de los aluminosilicatos no cristalinos. También se puede
notar que la diferencia entre los valores de Sio y de Sip es mucho más marcada en
los horizontes alofánicos que en los no alofánicos. Sin embargo, en el horizonte A, el
contenido de Sip (0.36%) fue ligeramente mayor que el contenido de Sio (0.29%), lo
cual se podría explicar por pequeñas variaciones en las propiedades químicas de las
muestras que se utilizaron en cada extracción o por la posible disolución de algunos
componentes inorgánicos por parte del pirofosfato de sodio (Kleber et al., 2004;
Jansen et al., 2011).
Finalmente, al igual que lo ocurrido con el Al y el Fe, cuando se observan los
resultados obtenidos para el Si por el método de extracción secuencial en los
horizontes no alofánicos (A y 2B/A), se puede notar que los contenidos de Sip fueron
más altos que los contenidos de Sio, debido a la predominancia de los complejos Si-
humus en esta zona del suelo. Lo contrario ocurre en los horizontes alofánicos (3C/A
y 4Bs), donde los contenidos de Sio superaron ampliamente los contenidos de Sip, lo
cual indica que la mayor proporción del Si activo presente en estos dos horizontes
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
75
subsuperficiales está formando parte de aluminosilicatos no cristalinos como la
alofana y la imogolita.
En la Tabla 2-6 se observa que los contenidos de Alp obtenidos por el método de
extracción tradicional en los horizontes A (1.63%), 2B/A (3.78%) y 3C/A (1.83%)
fueron más o menos similares a los valores promedios de Alp obtenidos por el
método de extracción secuencial en estos mismos horizontes (1.49%, 3.18% y 1.86%,
respectivamente), y que esta semejanza también se presentó en los contenidos de
Fep y Sip, lo que permite afirmar que en el método de extracción secuencial, las
cantidades de Al, Fe y Si extraídas por el KCl son muy bajas en comparación con las
cantidades de estos mismos elementos que son extraídas por el pirofosfato de sodio,
y que además hay cierta equivalencia entre los resultados que se producen al
analizar una sola muestra tomada de todo un horizonte (muestreo general) y los
obtenidos al promediar los valores encontrados en varias muestras tomadas de ese
mismo horizonte (muestreo detallado). Sin embargo, la desventaja que presenta el
muestreo general frente al muestro detallado es que al tener un solo valor del
elemento para toda una porción de suelo no se pueden observar los cambios del
elemento generados en profundidad dentro del horizonte.
Contrario a lo observado en los valores de Alp, Fep y Sip, si se comparan, en los
horizontes A y 2B/A, los contenidos de Alo, Feo y Sio obtenidos por el método de
extracción tradicional con los obtenidos por el método de extracción secuencial se
puede advertir fácilmente que las diferencias entre estos valores son muy altas,
debido a que en el método de extracción secuencial, el pirofosfato de sodio que es el
reactivo que reacciona primero con el suelo, extrae la mayor cantidad de Al, Fe y Si
dejando una cantidad muy baja de componentes susceptibles a ser solubilizados por
el oxalato ácido de amonio. No obstante, si se realiza esta misma comparación en los
horizontes 3C/A y 4Bs, las diferencias entre los valores de Alo, Feo y Sio obtenidos
por ambos métodos son mucho menores, ya que en los horizontes alofánicos la
mayor proporción de estos elementos no es extraída por el pirofosfato de sodio sino
por el oxalato ácido de amonio.
En la Tabla 2-7 se presentan los valores obtenidos para las relaciones Alo + 1/2 Feo y
Alp/Alo utilizando el método de extracción tradicional y el método de extracción
secuencial y a continuación se discuten las principales diferencias que se generan
entre ambas metodologías.
76 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y sili cio
de un Andisol de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Tabla 2-7: Relaciones Alo + 1/2 Feo y Alp/Alo obtenidas por el método de extracción tradicional (extracciones realizadas en muestras frescas
de suelo) y por el método de extracción secuencial (extracciones realizadas de manera sucesiva sobre la misma muestra de suelo).
Horizonte Profundidad
cm
Método de extracción tradicional Muestra
Profundidad
cm
Método de extracción secuencial
Alo + 1/2 Feo Alp/Alo Alo + 1/2 Feo Alp/Alo Alo2 + 1/2 Feo2 Alp2/Alo2
A 0 – 14 2.05 0.94
M1 0 – 1 0.15 11.03 1.50 0.92
M2 1 – 2 0.14 11.24 1.46 0.92
M4 3 – 4 0.32 5.04 1.94 0.84
M6 5 – 6 0.37 4.96 2.15 0.84
M8 7 – 8 0.12 15.63 1.80 0.94
M10 9 – 10 0.13 15.10 1.90 0.93
M12 11 – 12 0.34 5.55 2.22 0.85
M14 13 – 14 0.35 5.78 2.37 0.85
Valor promedio 2.05 0.94 0.24 9.29 1.92 0.89
2B/A 14 – 21 4.88 0.80
M15 14 – 15 0.41 6.25 3.00 0.86
M17 16 – 17 0.49 6.19 3.42 0.86
M19 18 – 19 0.62 6.27 4.37 0.86
M21 20 – 21 1.32 2.85 5.15 0.74
Valor promedio 4.88 0.80 0.71 5.39 3.99 0.83
3C/A 21 – 28 9.65 0.20 M22 21 – 22 8.14 0.25 10.22 0.20
M23 22 – 23 9.47 0.19 11.32 0.16
Valor promedio 9.65 0.20 8.80 0.22 10.77 0.18
4Bs 28 – 40 11.36 0.11 M29 28 – 29 11.03 0.12 12.28 0.11
5Ab 40 – 55 9.82 0.10 - - - - - -
6Ab 55 – 65 9.42 0.09 - - - - - -
7Ab 65 – 83 10.69 0.08 - - - - - -
7Bwb 83 – 93 10.42 0.08 - - - - - -
8Ab 93 – 103 0.34 5.56 - - - - - -
9C 103 – + 0.21 6.45 - - - - - -
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
77
Al observar los valores de las relaciones Alo + 1/2 Feo y Alp/Alo obtenidos por el
método de extracción tradicional se puede afirmar que los horizontes A y 2B/A
cumplieron con el contenido de Alo + 1/2 Feo mayor o igual a 2% para poder ser
considerados materiales con propiedades ándicas y que por presentar una relación
Alp/Alo mayor a 0.5 fueron clasificados como no alofánicos. De igual manera los
horizontes 3C/A, 4Bs, 5Ab, 6Ab, 7Ab y 7Bwb también cumplieron con el contenido de
Alo + 1/2 Feo mayor o igual a 2% para poder ser considerados materiales con
propiedades ándicas pero por presentar una relación Alp/Alo menor a 0.5 fueron
clasificados como alofánicos.
Al analizar los valores promedios de la relación Alo + 1/2 Feo obtenidos por el método
de extracción secuencial en los horizontes A y 2B/A (0.24 y 0.71%, respectivamente),
se observa que en ninguno de los dos casos se cumple con el requerimiento para
poder considerar estos horizontes como materiales con propiedades ándicas, debido
a que en esta relación no se están cuantificando el Al y el Fe provenientes de los
complejos organometálicos, los cuales fueron disueltos previamente por el pirofosfato
de sodio y son los mayores responsables de las propiedades ándicas en los
horizontes no alofánicos.
Con este método de extracción secuencial, los valores promedios calculados para la
relación Alp/Alo en estos mismos horizontes también presentan problemas para ser
interpretados, ya que esta relación nunca debe ser mayor a uno y en ambos casos se
obtuvieron valores superiores (9.29 y 5.39, respectivamente), lo cual se debe a los
bajos contenidos de Alo obtenidos en esta zona del suelo y que al ser los
denominadores de la fracción incrementan mucho el resultado de la relación.
En los horizontes 3C/A y 4Bs, los valores promedios de la relación Alo + 1/2 Feo
obtenidos por el método de extracción secuencial fueron de 8.80 y 11.03%,
respectivamente, y los valores promedios de la relación Alp/Alo fueron de 0.22 y 0.12,
respectivamente. Es fácil advertir que en estos horizontes los valores conseguidos
para ambas relaciones son muy similares a los obtenidos por el método de extracción
tradicional, debido a que en esta zona del perfil los mayores contenidos de Al, Fe y Si
son extraídos por el oxalato ácido de amonio, lo que le resta importancia a la
extracción previa que se hace con pirofosfato de sodio en el método secuencial.
78 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Las dificultades expuestas al momento de definir si un horizonte puede considerarse
o no un material con propiedades ándicas o si puede ser clasificado como alofánico o
no alofánico se hicieron evidentes con el método de extracción secuencial en los
horizontes A y 2B/A y se deben principalmente a que estas dos relaciones (Alo + 1/2
Feo y Alp/Alo) han sido desarrolladas para calcularse a partir de valores de Al y Fe
extraídos con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio pero por el método
de extracción tradicional.
Para sobrepasar estas dificultades hay que tener en cuenta que teóricamente cuando
la extracción con oxalato ácido de amonio se hace sobre muestras frescas (método
tradicional), además de obtenerse el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de
coloides inorgánicos no cristalinos, también se obtienen el Al, Fe y Si provenientes de
la disolución de los complejos organometálicos, o sea la fracción que extrae el
pirofosfato de sodio, y el Al, Fe y Si intercambiables, o sea la fracción extraída por el
KCl (van Breeemen y Buurman, 1998; Pansu y Gautheyrou, 2006). Esto quiere decir
que cuando la extracción con oxalato ácido de amonio se hace sobre muestras
frescas de suelo se extraen cantidades de Al, Fe y Si activos equivalentes a las que
se obtienen sumando entre sí los contenidos de Al, Fe y Si extraídos secuencialmente
con KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio. Por lo tanto, para que las
relaciones Alo + 1/2 Feo y Alp/Alo obtenidas por el método de extracción secuencial
sean comparables con las obtenidas por el método de extracción tradicional, a los
valores de Alo, Feo y Sio obtenidos por el método de extracción secuencial se les
deben sumar los valores de Alp, Fep y Sip y de Alk, Fek y Sik igualmente obtenidos
por el método de extracción secuencial.
De modo similar puede decirse que teóricamente cuando la extracción con pirofosfato
de sodio se hace se hace sobre muestras frescas (método tradicional), además de
obtenerse el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de los complejos
organometálicos, también se obtienen el Al, Fe y Si intercambiables, o sea la fracción
extraída por el KCl, por lo tanto a los valores de Alp, Fep y Sip obtenidos por el
método de extracción secuencial también se les pueden sumar los valores de Alk,
Fek y Sik obtenidos igualmente por el método de extracción secuencial. Sin embargo,
como ya se había indicado los valores de Alk, Fek y Sik son tan pequeños que no
afectan en gran medida el resultado de la suma.
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
79
Así, en la Tabla 2-7 los valores de Alo2 corresponden a la suma de los valores de Alk,
de Alp y de Alo; los valores de Feo2 corresponden a la suma de los valores de Fek,
de Fep y de Feo y los valores de Alp2 corresponden a la suma de los valores de Alk y
de Alp. Al observar los resultados de las relaciones calculadas con estas nuevas
variables la situación cambia bastante para los horizontes no alofánicos. El horizonte
A presenta valores de Alo2 + 1/2 Feo que oscilan entre 1.46 y 2.37%, debido a la
distribución diferencial de los complejos organometálicos y de los coloides
inorgánicos no cristalinos dentro del mismo horizonte, sin embargo el valor promedio
de esta relación (1.92%) es muy cercano al valor obtenido por el método de
extracción tradicional (2.05%), lo que muestra que este horizonte no ha desarrollado
unas propiedades ándicas tan marcadas como las que se presentan en los demás
horizontes del perfil, posiblemente por derivarse de la capa de ceniza que se depositó
más recientemente. En el horizonte 2B/A, los valores de Alo2 + 1/2 Feo oscilan entre
3.0 y 5.15%, pero el valor promedio de esta relación (3.99) ya permite considerar este
horizonte como un material con propiedades ándicas. Así mismo, los valores
promedios de la relación Alp2/Alo2 para ambos horizontes fueron de 0.89 y 0.83,
permitiendo clasificar estos horizontes como no alofánicos.
La importancia genética que tiene el método de extracción secuencial frente al
método de extracción tradicional es que permite separar muy bien las diferentes
fracciones de Al, Fe y Si presentes en los Andisoles, al realizar la extracción con KCl
se obtienen los valores de Al, Fe y Si intercambiables, al realizar la extracción con
pirofosfato de sodio se obtienen el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de los
complejos organometálicos, al realizar la extracción con oxalato ácido de amonio se
obtienen el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de coloides inorgánicos no
cristalinos (alofana, imogolita y ferrihidrita), finalmente en las extracciones con
ditionito-citrato-bicarbonato y con hidróxido de sodio se obtienen el Al, Fe y Si
provenientes de componentes con mayor grado de cristalinidad pero que no son
dominantes en la fracción coloidal de los Andisoles y por lo tanto tienen una
importancia pedogenética más baja que las fracciones orgánicas e inorgánicas no
cristalinas.
Lo contrario ocurre con el método tradicional, ya que en la extracción con oxalato
ácido de amonio se obtienen el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de complejos
organometálicos junto con el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de coloides
inorgánicos no cristalinos (alofana, imogolita y ferrihidrita), y no se puede separar
80 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
cada fracción. De forma similar ocurre en la extracción con ditionito-citrato-
bicarbonato, donde se disuelven todas las fracciones de Fe presentes en el suelo
(complejos Fe-humus, Fe presente en coloides inorgánicos no cristalinos y Fe
presente en óxidos cristalinos), y en la extraccion con hidróxido de sodio, donde se
disuelven todas las fracciones de Al presentes en el suelo (complejos Al-humus, Al
presente en coloides inorgánicos no cristalinos y Al presente en óxidos cristalinos) sin
poder discriminar cada una de éstas.
2.4 Conclusiones
Las extracciones selectivas de Al, Fe y Si, realizadas secuencialmente,
permiten separar de forma clara los horizontes no alofánicos de los alofánicos
y muestran que son estimadores confiables de las diferentes fracciones de
estos tres elementos presentes en los Andisoles.
Los contenidos de Al, Fe y Si obtenidos en las extracciones realizadas con
pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio muestran que en los
horizontes A y 2B/A la fracción coloidal del suelo está dominada por complejos
organometálicos (Al-humus, Fe-humus y Si-humus), mientras que en los
horizontes 3C/A y 4Bs predominan los aluminosilicatos no cristalinos y los
óxidos e hidróxidos no cristalinos.
Los bajos contenidos de Ald, Fed y Sid y de Aln y Fen obtenidos en todos los
horizontes se deben a las extracciones previas que se realizaron sobre las
muestras con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio, en las que
se liberó la mayor proporción del Al, Fe y Si activos del suelo, por un lado, y a
las cantidades tan bajas de coloides inorgánicos cristalinos que presentan los
Andisoles.
Los altos contenidos de Sin obtenidos en los horizontes superficiales del suelo
(A y 2B/A) se deben muy posiblemente a la disolución de los fitolitos y/o de las
láminas de sílice opalina presentes en esta zona del perfil y a que la edad de
las capas de ceniza no es lo suficientemente alta para que el suelo haya
sufrido una desilificación intensa.
En el horizonte A, los comportamientos mostrados por el Al y por el Fe
extraídos con pirofosfato de sodio, con oxalato ácido de amonio y con ditionito-
citrato-bicarbonato, junto con las variaciones presentadas en los contenidos de
Sip y de Sio, se pueden relacionar con un cambio genético importante a partir
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
81
de los 8 cm de profundidad, que no pudo ser detectado en campo, y que
corresponde posiblemente a una discontinuidad genética o a un suelo
enterrado. Alternativas que deben confirmarse con metodologías más
especializadas en futuras investigaciones.
En las extracciones selectivas realizadas secuencialmente los valores de Alp,
Fep y Sip en los horizontes no alofánicos, tienden a ser mayores que los de
Alo, Feo y Sio, debido a que el pirofosfato de sodio, que es el reactivo que
reacciona primero con el suelo, libera la mayor parte del Al, Fe y Si activos
presentes, mientras que en las extracciones sobre muestras frescas de suelo
en los mismos horizontes, los contenidos de Alo, Feo y Sio son ligeramente
más altos que los de Alp, Fep y Sip, debido a que el oxalato ácido de amonio
además de disolver los complejos orgánometalicos también disuelve los
coloides inorgánicos no cristalinos.
Para el caso de los horizontes alofánicos, los contenidos de Alo, Feo y Sio
tienden a ser mayores que los de Alp, Fep y Sip, sin importar si las
extracciones selectivas se realizan de manera secuencial o sobre muestras
frescas de suelo, debido a que la mayor proporción del Al, Fe y Si activos en
estos horizontes está formando parte de coloides inorgánicos no cristalinos.
En los horizontes no alofánicos el método de extracción secuencial genera
valores de Alo + 1/2 Feo muy bajos, por lo que estos horizontes no alcanzan a
cumplir el requisito definido por la taxonomía para poder ser considerados
materiales con propiedades ándicas. Por el contrario, los valores de Alo/Alp
que se producen en esta misma situación son muy altos y se salen del rango
tradicional que se ha utilizado para clasificar los horizontes no alofánicos (0.5
– 1.0). Ambas anomalías se pueden explicar por los bajos valores de Alo y
Feo obtenidos para estos horizontes, lo cual es consecuencia de la extracción
previa que se hace al suelo con pirofosfato de sodio.
La extracción con oxalato ácido de amonio sobre muestras frescas de suelo
extrae cantidades de Al, Fe y Si activos equivalentes a las que se obtienen
sumando entre sí los contenidos de Al, Fe y Si extraídos secuencialmente con
KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio. Por lo tanto para poder
obtener valores coherentes en las relaciones Alo + 1/2 Feo y Alp/Alo obtenidas
por el método de extracción secuencial en los horizontes no alofánicos, se
deben sumar entre sí los valores de Alk, Alp y Alo y los valores de Fek, Fep y
Feo.
82 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
En los horizontes alofánicos las similitudes entre las relaciones Alo + 1/2 Feo y
Alp/Alo obtenidas por los dos métodos de extracción se deben a que la mayor
proporción del Al, Fe y Si activos en estos horizontes es extraída por el oxalato
ácido de amonio.
2.5 Bibliografía
Alcalá de Jesús, M., Hidalgo, C., Gutiérrez, M. 2009. Mineralogía y retención
de fosfatos en Andisoles. Terra Latinoamericana (27): 275-286.
Algoe, C., Stoops, G., Vandenberghe, R., Van Ranst, E. 2012. Selective
dissolution of Fe-Ti oxides – Extractable iron as a criterion for Andic properties
revisited. Catena (92): 49-54.
Arbestain, M.C., Barreal, M.E., Macías, F. 2001. Sulfate sorption in
nonvolcanic Andisols and Andic soils from Galicia, NW Spain. Geoderma
(104): 75-93.
Arnalds, O and Stahr, K. 2004. Volcanic soil resources: occurrence,
development, and properties. Catena (56): 1-2.
Asano, M and Wagai, R. 2014. Evidence of aggregate hierarchy at micro-to
submicron scales in an allophanic Andisol. Geoderma (216): 62-74.
Baldock, J.A and Broos, K. 2011. Soil Organic Matter. In: Huang, P.M.,
Sumner, M.E. (Eds.), Handbook of Soil Sciences. CRC Press. 1-52 p.
Basile-Doelshc, I., Amundson, R., Stone, W., Masiello, C., Bottero, J., Colin,
F., Masin, F., Borschneck, D., Meunier, J. 2005. Mineralogical control of
organic carbon dynamics in a volcanic ash soil on La Reunion. European
Journal of Soil Science (56): 689-703.
Bockheim, J.G and Gennadiyev, A.N. 2000. The role of soil-forming processes
in the definition of taxa in Soil Taxonomy and World Soil Reference Base.
Geoderma (95): 53-72.
Buurman, P., Boer, K., Pape, Th. 1997. Laser diffraction grain-size
characteristics of Andisols in perhumid Costa Rica: the aggregate size of
allophane. Geoderma (78): 71-91.
Dahlgren, R., Shoji, S., Nanzyo, M. 1993. Mineralogical characteristics of
volcanic ash soils. In: Volcanic ash soils: genesis, properties and utilization.
Shoji S., M. Nanzyo and R. Dahlgren, editors. Developments in Soil Science
21. Elsevier Science Publisher. Ámsterdam. 101-143 p.
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
83
Dahlgren, R and Saigusa, M. 1994. Aluminum release rates from allophanic
and non allophanic Andosols. Soil Science and Plant Nutrition (40): 125-136.
Dai, Q., Ae, N., Suzuki, T., Rajkumar, M., Fukunaga, S., Fujitake, N. 2011.
Assessment of potentially reactive pools of aluminum in Andisols using a five-
step sequential extraction procedure. Soil Science and Plant Nutrition (57):
500-507.
DeKimpe, C.R and Schnitzer, M. 1990. Low-temperature ashing of humic and
fulvic acid. Soil Science Society American Journal (54): 399-403.
Drouza, S., Georgoulias, F., Moustakas, N. 2007. Investigation of soils
developed on volcanic materials in Nisyros Island, Greece. Catena (70): 340-
349.
Dubroeucq, D., Geissert, D., Barois, I., Ledru, M. 2002. Biological and
mineralogical features of Andisols in the Mexican volcanic higlands. Catena
(49): 183-202.
Ferro, V., Nóvoa, J.C., Costa, M., Klaminder, J., Martínez, A. 2014. Metal and
organic matter immobilization in temperate podzols: A high resolution study.
Geoderma (217-218): 225-234.
Flórez, M.T y Parra, L.N. 2001. Génesis de suelos y paleosuelos ándicos a
partir del estudio de pedocomponentes (parte 2). Revista Facultad de
Ingeniería Universidad de Antioquía (22): 50-66.
Flórez, M.T. 2004. Meteorización experimental de los fragmentos de matriz y
los vidrios volcánicos. Tesis Ph D. En Suelos y Aguas. Universidad Nacional
de Colombia. Sede Palmira. 210 p.
García, E., Nóvoa, J., Pontevedra, X., Martínez, A., Buurman, P. 2004.
Aluminium fractionation of European volcanic soils by selective dissolution
techniques. Catena (56): 155-183.
Giosan, L., Flood, R., Aller, R. 2002. Paleoceanographic significance of
sediment color on western North Atlantic drifts: I. Origin of color. Marine
Geology (189): 25-41.
Hiradate, S., Hirai, H., Hashimoto, H. 2006. Characterization of allophanic
Andisols by solid state 13 C, 27 Al and 29 Si NMR and by C stable isotopic ratio, δ13 C. Geoderma (136): 696-707.
Hu, P., Liu, Q., Torrent, J., Barrón, V., Jin, C. 2013. Characterizing and
quantifying iron oxides in Chinese loess/paleosols: Implications for
pedogénesis. Earth and Planetary Science Letters (369-370): 271-283.
84 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Jan, J., Borovec, J., Kopa, J., Hejzlar, J. 2013. What do results of common
sequential fractionation and single-step extractions tell us about P binding with
Fe and Al compounds in non-calcareous sediments?. Water research (47):
547-557.
Jansen, B., Nierop, K.G.J., Verstraten, J.M. 2005. Mechanisms controlling the
mobility of dissolved organic matter, aluminium and iron in podzol B horizons.
European Journal of Soil Science (56): 537-550.
Jansen, B., Tonneijck F.H., Verstraten, J.M. 2011. Selective extraction
methods for aluminium, iron and organic carbon from montane volcanic ash
soils. Pedosphere 21 (5): 549-565.
Jaramillo, D.F., Ortiz, C., Peláez, C., Zapata, R., Uribe, C. 1997. Extracción de
sustancias hidrofóbicas en Andisoles repelentes al agua del Oriente
antioqueño, con solventes polares. Revista Facultad Nacional de Agronomía
Medellín 50(2): 19-43.
Jaramillo, D.F., Flórez, M.T., Parra, L.N. 2006. Caracterización de un Andisol
de la cuenca de la quebrada Piedras Blancas, Oriente Antioqueño, Colombia.
Suelos Ecuatoriales 36 (1): 61-71.
Kamprath, E.J. 1970. Exchangeable Al as a criterion for liming leached mineral
soils. Soil Science Society of America Proceedings (34): 252-254.
Kleber, M., Mikutta, C., Jahn, R. 2004. Andosols in Germany. Pedogenesis
and properties. Catena (56): 67-83.
Lair, G., Zehetner, F., Hrachowitz, M., Franz, N., Maringer, F., Gerzabek, M.
2009. Dating of soil layers in a young floodplain using iron oxide crystallinity.
Quaternary Geochronology (4): 260-266.
Levard, C., Doelsch, E., Basile-Doelsch, I., Abidin, Z., Miche, H., Masion, A.,
Rose, J., Borschneck, D., Bottero, J. 2012. Structure and distribution of
allophanes, imogolite and proto-imogolite involcanic soils. Geoderma (183-
184): 100-108.
Lin, C and Coleman, M.T. 1960. The measurement of exchangeable aluminum
in soils. Soil Science Society of America Proceedings (24): 444-446.
Ludwig, P., Egli, R., Bishop, S., Chernenko, V., Frederichs, T., Rugel, G.,
Merchel, S., Orgeira, M.J. 2013. Characterization of primary and secondary
magnetite in marine sediment bycombining chemical and magnetic unmixing
techniques. Global and Planetary Change (110): 321-339.
Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la
cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
85
Mehra, O.P and Jackson, M.J. 1960. Iron oxide removal from soils and clays
by a dithionite-citrate system buffered with sodium bicarbonate. Clays and Clay
Mineral (7): 317-327.
Meijer, E.L., Buurman, P., Fraser, A., García-Rodeja, E. 2007. Extractability
and FTIR characteristics of poorly-ordered minerals in a collection of volcanic
ash soils. In: Arnalds, O., Bartoli, F., Buurman, P., Garcia-Rodeja, E.,
Oskarsson, H., Stoops, G. (Eds.), Soils of Volcanic Regions of Europe.
Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. 155-180 p.
Nanzyo, M., Dahlgren, R., Shoji, S. 1993. Chemical characteristics of volcanic
ash soils. In: Volcanic ash soils: genesis, properties and utilization. Shoji S., M.
Nanzyo and R. Dahlgren, editors. Developments in Soil Science 21. Elsevier
Science Publisher. Ámsterdam. 145-187 p.
Nierop, K.G.J., Tonneijck, F.H., Jansen, B., Verstraten, J.M. 2007. Organic
Matter in Volcanic Ash Soils under Forest and Paramo along an Ecuadorian
Altitudinal Transect. Soil Science Society of America Journal (71): 1119-1127.
Pansu, M and Gautheyrou, J. 2006. Handbook of Soil Analysis. Mineralogical,
Organic and Inorganic Methods. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. 993 p.
Regelink, I., Liping, W., Koopmans, G., van Riemsdijk, W. 2013. Asymmetric
flow field-flow fractionation as a new approach to analyse iron-(hydr)oxide
nanoparticles in soil extracts. Geoderma (202–203): 134-141.
Shoji, S., Dahlgren, R., Nanzyo, M. 1993. Genesis of volcanic ash soils. In:
Volcanic ash soils: genesis, properties and utilization. Shoji S., M. Nanzyo and
R. Dahlgren, editors. Developments in Soil Science 21. Elsevier Science
Publisher. Amsterdam. 37-71 p.
Suda, A., Makino, T., Higashi, T. 2012. Extractability of manganese and iron
oxides in typical Japanese soils by 0.5 mol L-1 hydroxylamine hydrochloride
(pH 1.5). Soil Science and Plant Nutrition (58): 684-695.
Suda, A., Makino, T., Higashi, T. 2013. An improved selective extraction
method for Mn oxides and occluded metals with emphasis on applicability to
Andisols. Soil Science and Plant Nutrition (59): 840-851.
Takahashi, T and Dahlgren, R. 2016. Nature, properties and function of
aluminun humus complexes in volcanic soils. Geoderma (263): 110-121.
Tanikawa, T., Takahashi, M., Imaya, A., Ishizuka, K. 2009. Highly accumulated
sulfur constituents and their mineralogical relationships in Andisols from central
Japan. Geoderma (151): 42-49.
86 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Tonneijck, F.H., Jansen, B., Nierop, K.G.J., Verstraten, J.M., Sevink, J., De
Lange, L. 2010. Towards understanding of carbon stocks and stabilization in
volcanic ash soils in natural Andean ecosystems of northern Ecuador.
European Journal of Soil Science (61): 392-405.
Tsai, C., Chen, Z., Kao, C., Ottner, F., Kao, S., Zehetner, F. 2010. Pedogenic
development of volcanic ash soils along a climosequence in Northern Taiwan.
Geoderma (156): 48-59.
Ugolini, F.C and Dahlgren, R.A. 2003. Soil development in volcanic ash. Global
Environmental Research (6): 69-81.
Vacca, A., Adamo, P., Pigna, M., Violante, P. 2003. Genesis of tephra-derived
soils from the Roccamon fina Volcano, south central Italy. Soil Science Society
of America Journal (67): 198-207.
van Breeemen, N and Buurman, P. 1998. Soil formation. Kluwer Academic
Publishing, Dordrecht. 377 p.
Vodyanitskii, Yu., Vasil'ev, A., Morgun, E., Rumyantseva, K. 2007. Selectivity
of reagents used to extract iron from soil. Eurasian Soil Science (40): 1076-
1086.
Wada, K. 1989. Allophane and imogolite. In Dixon. J. B. and Weed, S. B. (eds.)
Minerals in Soils Environments. Soil Science Society of America, Madison.
1051-1087 p.
Wagai, R., Kajiura, M., Asano, M., Hiradate, S. 2015. Nature of soil organo-
mineral assemblage examined by sequential density fractionation with and
without sonication: Is allophanic soil different. Geoderma (241-242): 295-305.
Yuan, G., Theng, B.K.G., Parfitt, R.L., Percival, H.J. 2000. Interaction of
allophane with humic acid and cations. European Journal of Soil Science (51):
35-41.
Zapata, R. D. 2006. Química de los procesos pedogenéticos. Medellín.
Universidad Nacional de Colombia. 358 p.
3. Caracterización óptica de la materia
orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en
un Andisol de la cuenca alta de la
quebrada Santa Elena, Oriente
antioqueño, Colombia
3.1 Introducción
Los Andisoles se caracterizan porque se desarrollan a partir de materiales
provenientes de eyecciones volcánicas y/o materiales volcanoclásticos y por tener
una fracción coloidal dominada por minerales de bajo rango de ordenamiento
(coloides inorgánicos no cristalinos) y por complejos Al-humus y/o Fe-humus (Soil
Survey Staff, SSS, 1999).
Una de las características más importantes de los Andisoles es que presentan una
alta acumulación de materia orgánica, mayor a la que exhibe cualquier otro suelo
mineral, que se manifiesta en la formación de horizontes A de colores muy oscuros y
con espesores muy importantes, que pueden alcanzar contenidos de carbono
orgánico que usualmente están entre un 5 y 15% (Shoji et al., 1993; Tanikawa et al.,
2009).
A pesar de que el clima frío y húmedo favorece el proceso de humificación, los altos
contenidos de carbono orgánico típicos de los Andisoles se deben a la presencia de
metales (especialmente Al y Fe) provenientes de la meteorización de los minerales
que contiene el material parental, que son capaces de unirse con las sustancias
húmicas a través de enlaces coordinados muy fuertes, lo que resulta en la
acumulación de complejos Al-humus y Fe-humus con una alta tolerancia frente a la
88 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
degradación microbial, por un lado, y a la interacción de las sustancias húmicas con
los coloides inorgánicos mediante reacciones de intercambio de ligando entre los
grupos carboxilo (COO-) de los ácidos húmicos y los grupos hidroxilo (OH2+)
presentes en la superficie de los aluminosilicatos no cristalinos y en los bordes de los
óxidos e hidróxidos de Fe y Al, lo que genera complejos de esfera interna con una
alta estabilidad química (Yuan et al., 2000; Zapata, 2006; Espinoza et al., 2009).
Las sustancias húmicas se producen en el suelo mediante la transformación de la
materia orgánica, a través de procesos químicos de origen biológico o de procesos
biológicos seguidos por reacciones químicas en las que no participan los
microorganismos. Sin embargo, su naturaleza química dependerá de la materia
orgánica a partir de la cual se forma y de las condiciones de humificación (Burdon,
2001; Zapata, 2006).
La materia orgánica del suelo está conformada por una variedad de componentes en
diversos estados de descomposición que van desde restos animales y vegetales
frescos hasta lo que se conoce como sustancias húmicas, pasando por las sustancias
no húmicas que corresponden a moléculas orgánicas con estructuras organizadas
que se reconocen químicamente como azúcares, aminoácidos, ácidos orgánicos y
proteínas. Las sustancias húmicas son materiales amorfos, sin vestigios de la
estructura original, de color oscuro y alto grado de transformación, que desde el punto
de vista analítico se agrupan en ácidos fúlvicos (solubles en medio ácido y básico),
ácidos húmicos (solubles en medio básico) y huminas (insolubles a cualquier pH) y
que representan, en la mayoría de los casos, más del 50% de la materia orgánica
total presente en el suelo (Hiradate et al., 2006; Zapata, 2006; Montoya et al., 2013;
Trubetskaya et al., 2013).
Dubroeucq et al. (2002) y Hiradate et al. (2004), afirman que los ácidos húmicos
presentan un alto contenido de carbono carbonilo y de carbono aromático, mientras
que en los ácidos fúlvicos predomina el carbono alifático, lo que sugiere una
composición dominada por unidades aromáticas condensadas en los ácidos húmicos
y por cadenas de carbono lineales y abiertas en los ácidos fúlvicos. Según Bendeck
(2003), la polimerización o policondensación de compuestos fenólicos produce, en
primer lugar, los ácidos fúlvicos en los que predominan las cadenas alifáticas sobre
los núcleos aromáticos. Al seguir aumentando la condensación de estas moléculas y
la cantidad de núcleos aromáticos y al disminuir las cadenas alifáticas, se forman los
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de la
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
89
ácidos húmicos. Finalmente un mayor incremento en la condensación y en la cantidad
de núcleos aromáticos y un empobrecimiento en cadenas alifáticas y en grupos
funcionales COOH, conlleva a la formación de las huminas (Jaramillo, 2011a; Li et al.,
2013).
Según lo anterior, los ácidos fúlvicos se diferencian de los ácidos húmicos por ser
menos condensados, tener menor tamaño y menor peso molecular y por poseer
mayor cantidad de grupos funcionales oxigenados; así mismo son más jóvenes, más
reactivos y más móviles, por lo que se consideran sustancias húmicas con bajo grado
de evolución o de humificación (Bendeck, 2003; Jaramillo, 2011a). Por el contrario,
los ácidos húmicos y las huminas al presentar un mayor grado de condensación y
polimerización, un mayor tamaño, un mayor peso molecular y una mayor cantidad de
compuestos aromáticos en sus estructuras, y por requerir un mayor tiempo para su
formación, se consideran sustancias húmicas con alto grado de evolución o de
humificación (Baglieri et al., 2010).
Debido a que la mayor parte de las sustancias húmicas se encuentran formando
macromoléculas muy complejas y muy poco solubles que se unen de distintas formas
con el componente inorgánico del suelo, es necesario romper esta unión para poder
cuantificarlas y analizarlas (Montoya et al., 2013; Takahashi y Dahlgren, 2016).
Zapata (2006), Trubetskaya et al. (2013) y Heymann et al. (2014) afirman que aunque
se han propuesto varios procedimientos para aislar la materia orgánica del suelo con
agentes quelatantes, urea, solventes orgánicos y soluciones salinas, los solventes
alcalinos como el pirofosfato de sodio (Na4P2O7) y el hidróxido de sodio (NaOH)
siguen siendo los más efectivos y ampliamente usados para la extracción de las
sustancias húmicas.
Kumada (1987), aprovechando los espectros UV-VIS, ha propuesto un sistema de
clasificación para los ácidos húmicos, teniendo como uno de los parámetros de
caracterización el ∆ log K [log de la absorbancia a 400 nm (log k 400) – log de la
absorbancia a 600 nm (log k 600)], donde a menor valor de ∆ log K se tendrá mayor
grado de humificación en las sustancias húmicas.
Según Ruiz (2003), la caracterización de las sustancias húmicas se realiza mediante
técnicas químicas y espectroscópicas como análisis elemental, pirólisis acoplada con
espectroscopía de masas, métodos degradativos, UV-VIS, fluorescencia y resonancia
90 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
magnética nuclear, que en general, son técnicas analíticas costosas y que exigen un
alto nivel de especialización (Li et al., 2013). Sin embargo, Jaramillo (2011a) resalta
que la determinación de la absorción de radiación a diferentes longitudes de onda de
los extractos obtenidos con las disoluciones selectivas es una de las metodologías de
caracterización más utilizadas por ser simple desde el punto de vista operativo y
analítico y porque varía de acuerdo con el tipo y grado de madurez o de humificación
que tengan las sustancias húmicas.
La relación E4/E6 es una de las determinaciones que se realizan con mayor
frecuencia. A un extracto obtenido de lavar una muestra de suelo con hidróxido de
sodio (NaOH) que contiene las sustancias húmicas disueltas se le mide el grado de
absorción de radiación (absorbancia) a dos longitudes de onda: 465 y 665 nm. El
respectivo índice se define como el cociente entre la absorbancia a 465 nm y la
absorbancia a 665 nm. Generalmente este índice permite diferenciar los ácidos
húmicos de los fúlvicos. Se considera que valores superiores a 5 son propios de los
ácidos fúlvicos, ya que mientras más compleja estructuralmente sea la molécula de la
sustancia húmica, es decir, a medida que aumente el peso molecular y el contenido
de carbono orgánico haciendo parte de estructuras aromáticas y altamente
conjugadas, menor es el valor de la relación E4/E6 (Stevenson, 1982; Ruiz, 2003;
Jaramillo, 2011a).
El índice melánico (IM) se determina extrayendo las sustancias húmicas del suelo con
una solución de hidróxido de sodio (NaOH) a la que se le mide la absorbancia a 450 y
520 nm, para calcular el índice como el cociente entre estas dos absorbancias
(absorbancia a 450 nm / absorbancia a 520 nm). Un índice melánico (IM) menor o
igual a 1.7 es característico del epipedón melánico que se desarrolla bajo cobertura
de gramíneas y donde se acumulan sustancias húmicas tipo A, con un alto grado de
humificación (Takahashi et al., 1994; Soil Survey Staff, SSS, 2014).
La densidad óptica del extracto obtenido con oxalato ácido de amonio (ODOE)
equivale a medir su absorbancia a 430 nm. Un incremento en el valor del ODOE en
un horizonte iluvial con respecto al valor del ODOE obtenido en el horizonte eluvial
suprayacente, indica una acumulación de materiales orgánicos y Al, con o sin Fe, que
se han translocado dentro del suelo y permite definir un endopedón espódico (Soil
Survey Staff, SSS, 2014).
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de la
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
91
El objetivo de este capítulo es caracterizar ópticamente la materia orgánica obtenida
en las extracciones selectivas y secuenciales realizadas con cloruro de potasio,
pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio, ditionito-citrato-bicarbonato e hidróxido
de sodio en un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente
antioqueño.
3.2 Materiales y métodos
3.2.1 Caracterización del sitio experimental
La caracterización del sitio experimental se detalló en el numeral 1.2.1.
3.2.2 Muestreo del suelo
El suelo utilizado para este estudio fue un Andisol clasificado como Acrudoxic
Fulvudand, medial, mezclado, isotérmico.
Se hizo un muestreo intensivo de los horizontes superficiales del suelo tomando
muestras de 1 cm de espesor en las siguientes profundidades: En el horizonte A (0 –
14 cm) se tomaron las muestras M1 (0 – 1 cm), M2 (1 – 2 cm), M4 (3 – 4 cm), M6 (5 –
6 cm), M8 (7 – 8 cm), M10 (9 – 10 cm), M12 (11 – 12 cm) y M14 (13 – 14 cm). En el
horizonte 2B/A (14 – 21 cm) se tomaron las muestras M15 (14 – 15 cm), M17 (16 – 17
cm), M19 (18 – 19 cm) y M21 (20 – 21 cm). En los dos horizontes restantes, el 3C/A y
el 4Bs, se analizaron las muestras de tres profundidades: M22 (21 – 22 cm), M23 (22
– 23 cm) y M29 (28 – 29 cm).
3.2.3 Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en
las extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si
En cada uno de los extractos obtenidos secuencialmente con cloruro de potasio,
pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio, ditionito-citrato-bicarbonato e hidróxido
de sodio, se determinaron las absorbancias a 400 nm, 430 nm, 450 nm, 465 nm, 520
nm, 600 nm y 665 nm con un espectrofotómetro UV/VIS PerkinElmer Lambda 25.
92 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Estas absorbancias se utilizaron para calcular la relación E4/E6 (absorbancia a 465
nm / absorbancia a 665 nm), el ∆ log K [log de la absorbancia a 400 nm (log k 400) –
log de la absorbancia a 600 nm (log k 600)], el índice melánico (IM) (absorbancia a
450 nm / absorbancia a 520 nm) y el ODOE (absorbancia a 430 nm) que, para los
extractos obtenidos con cloruro de potasio se identificaron como la relación E4/E6k, el
∆ log Kk, el IMk y el ODOEk. Para los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio se
identificaron como la relación E4/E6p, el ∆ log Kp, el IMp y el ODOEp. Para los
extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio se identificaron como la relación
E4/E6o, el ∆ log Ko, el IMo y el ODOEo. Para los extractos obtenidos con ditionito-
citratro-bicarbonato se identificaron como la relación E4/E6d, el ∆ log Kd, el IMd y el
ODOEd y por último, para los extractos obtenidos con hidróxido de sodio se
identificaron como la relación E4/E6n, el ∆ log Kn, el IMn y el ODOEn (Figura 3-1).
Figura 3-1: Esquema del procedimiento utilizado para la caracterización óptica de la
materia orgánica obtenida en las extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si
en un Andisol del Oriente antioqueño. Adaptado de Dai et al. (2011) y Asano y Wagai
(2014).
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de la
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
93
3.2.4 Manejo estadístico de los resultados
Todo el manejo estadístico de los resultados se realizó con el programa R versión
3.2.2. Para cada uno de los índices establecidos se calcularon los siguientes
estadísticos básicos: Media, valor Mínimo y valor Máximo. También se efectuaron las
pruebas de Shapiro Wilk y de Levene para confirmar que las observaciones se
distribuyeran en forma normal y presentaran la misma varianza en cada nivel del
factor. Por último, se hicieron comparaciones entre los valores promedios de la
relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en cada una de las
profundidades estudiadas.
3.3 Resultados y discusión
Al realizar la confirmación del supuesto de normalidad con la prueba de Shapiro Wilk
se encontró que ninguno de los índices, en ninguna de las extracciones, cumplió con
esa distribución, por lo que las comparaciones entre los valores promedios de la
relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en cada una de las
profundidades estudiadas se hicieron con el método no paramétrico de comparación
de medias por rangos de Kruskal Wallis.
3.3.1 Extracción con cloruro de potasio
La extracción con KCl se ha utilizado tradicionalmente para obtener el Al
intercambiable adsorbido en las superficies cargadas de las arcillas y de la materia
orgánica (Takahashi et al., 2003). Sin embargo varios autores afirman que el KCl
como extractante no es completamente selectivo en la determinación del Al
intercambiable debido a que también puede disolver una pequeña fracción de los
complejos Al-humus (Ortíz et al., 2004; Takahashi et al., 2007; Takahashi y Dahlgren,
2016).
En la Figura 3-2 se pueden ver los extractos obtenidos con KCl en cuatro muestras de
suelo tomadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Los colores tan claros de estos
extractos, casi iguales a los de la solución de KCl antes de realizar las extracciones,
permiten pensar que este reactivo disuelve muy poca cantidad de materia orgánica,
94 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
ya que las sustancias húmicas del suelo generalmente presentan colores pardos ó
amarillentos muy oscuros (Hiradate et al., 2006; Montoya et al., 2013).
Figura 3-2: Extractos obtenidos con KCl de muestras de suelo tomadas en los
horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs (28 – 29 cm).
En la Figura 3-3 se puede observar el comportamiento que tuvieron los valores de la
relación E4/E6k, del ∆ log Kk, del IMk y del ODOEk a través de los diferentes
horizontes del suelo y en la Tabla 3-1 se presentan los valores de estos parámetros
para cada una de las profundidades estudiadas.
Los valores de la relación E4/E6k obtenidos en la mayoría de las profundidades
analizadas estuvieron por debajo de 2.59; sólo a los 8 y 10 cm de profundidad se
presentaron valores superiores: 3.75 y 3.37, respectivamente. Sin embargo, estos
valores se siguen considerando bajos y son característicos de ácidos húmicos con
alto peso molecular, alto grado de condensación y aromaticidad, alta estabilidad
química y alto grado de humificación (Stevenson, 1982; Ruiz, 2003; Jaramillo, 2011a).
Entre los 8 y 10 cm de profundidad se aprecia una reducción en el grado de
humificación de la materia orgánica, posiblemente originado por aportes de materiales
orgánicos frescos al suelo y/o por un cambio ambiental hacia un clima más seco que
no favoreció la humificación.
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de la
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
95
Figura 3-3: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los valores promedios de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE en
los extractos obtenidos con KCl.
96 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y sili cio
de un Andisol de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Tabla 3-1: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en la extracción con KCl para las profundidades estudiadas
de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia estadísticamente
significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de confianza.
Horizonte Muestra Profundidad
cm
E4/E6k ∆ log Kk IMk ODOEk
Min Max Media* Min Max Media* Min Max Media* Min Max Media*
A
M1 0 - 1 2.48 2.72 2.59 ab 0.51 0.57 0.53 a 1.51 1.59 1.54 ab 0.032 0.041 0.037 a
M2 1 - 2 2.36 2.67 2.51 ab 0.53 0.58 0.55 a 1.51 1.63 1.58 a 0.021 0.028 0.025 ab
M4 3 - 4 2.11 2.38 2.27 bc 0.39 0.46 0.42 cde 1.36 1.44 1.39 cde 0.012 0.026 0.021 bcd
M6 5 - 6 1.85 2.10 1.98 de 0.33 0.37 0.35 ghi 1.29 1.35 1.33 efg 0.016 0.023 0.019 bcde
M8 7 - 8 2.59 4.67 3.75 a 0.42 0.56 0.51 ab 1.34 1.52 1.42 cde 0.018 0.030 0.022 bcd
M10 9 - 10 3.31 3.43 3.37 a 0.50 0.76 0.59 a 1.41 1.70 1.51 abc 0.009 0.020 0.016 cdef
M12 11 - 12 1.75 1.84 1.81 f 0.31 0.32 0.31 i 1.27 1.28 1.28 g 0.016 0.027 0.023 bc
M14 13 - 14 1.98 2.02 2.00 de 0.36 0.37 0.36 fghi 1.31 1.33 1.32 fg 0.016 0.023 0.019 bcd
2B/A
M15 14 - 15 1.99 2.23 2.11 cd 0.41 0.51 0.45 bcd 1.38 1.48 1.42 bcd 0.015 0.026 0.021 bcd
M17 16 - 17 1.94 2.02 1.97 def 0.39 0.42 0.41 defg 1.35 1.40 1.37 def 0.023 0.028 0.026 ab
M19 18 - 19 1.70 2.00 1.87 ef 0.33 0.36 0.35 hi 1.32 1.35 1.33 fg 0.008 0.010 0.008 g
M21 20 - 21 1.90 2.26 2.03 de 0.33 0.46 0.38 efgh 1.28 1.46 1.36 def 0.009 0.013 0.011 fg
3C/A M22 21 - 22 2.03 2.12 2.08 cd 0.40 0.43 0.42 cde 1.36 1.40 1.39 cde 0.014 0.018 0.016 def
M23 22 - 23 2.21 2.34 2.28 bc 0.44 0.51 0.47 abc 1.41 1.48 1.45 abc 0.009 0.016 0.013 efg
4Bs M29 28 - 29 1.98 2.14 2.07 d 0.38 0.44 0.41 cdef 1.31 1.41 1.37 def 0.011 0.014 0.012 fg
*Por el método no paramétrico de Rangos de Kruskal Wallis
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de la
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
97
En todas las profundidades estudiadas los valores de ∆ log Kk fueron inferiores a 0.6.
Los máximos valores de ∆ log Kk se obtuvieron en el primer centímetro del suelo y a
los 2 y 10 cm de profundidad y fueron de 0.53, 0.55 y 0.59, respectivamente. Según
Kumada (1987), un ∆ log K menor a 0.6 es típico de ácidos húmicos con alto grado de
evolución. Con este índice se repite lo observado con la relación E4/E6k entre los 8 y
10 cm de profundidad.
El máximo valor del IMk se obtuvo a los 2 cm de profundidad y fue de 1.58, mientras
que en las demás profundidades analizadas los valores de este índice fueron mucho
menores. Con este índice se presentó el mismo comportamiento observado con la
relación E4/E6k y con el ∆ log Kk: se tuvieron incrementos en él entre las
profundidades 6-10, 12-15 y 19-23 cm, confirmándose los cambios en el grado de
humificación de la materia orgánica en este suelo, en profundidad.
Los valores de ODOEk que se presentaron en todo el perfil estuvieron entre 0.037 y
0.008, siendo muy bajos como para indicar la formación de complejos alumino y/o
ferrihúmicos extractables con este solvente.
Los bajos valores obtenidos para la relación E4/E6k, para el ∆ log Kk y para el IMk en
todas las profundidades analizadas y el comportamiento tan similar que presentaron
estos tres parámetros a través de todo el perfil, estarían indicando que las sustancias
húmicas disueltas por el KCl poseen un alto grado de evolución o de humificación; sin
embargo, los colores tan claros de estos extractos permiten pensar que el KCl es un
reactivo muy poco eficiente en la extracción de la materia orgánica del suelo y que es
muy poco probable que haya liberado cantidades importantes de sustancias húmicas
con alto grado de humificación.
Los bajos valores del ODOEk también se podrían explicar por la poca capacidad que
tiene el KCl para disolver los complejos órgano-minerales formados entre el Al, el Fe y
la materia orgánica, que son los componentes principales de los materiales espódicos
(Soil Survey Staff, SSS, 2014).
98 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
3.3.2 Extracción con pirofosfato de sodio
La extracción con pirofosfato de sodio se ha utilizado principalmente para disolver los
complejos organometálicos formados entre la materia orgánica del suelo y cationes
como el Al, Fe y Si (Pansu y Gautheyrou, 2006; Takahashi y Dahlgren, 2016).
En la Figura 3-4 se pueden ver los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio en
cuatro muestras de suelo tomadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Los colores
tan oscuros (casi negros) de los extractos de los horizontes A y 2B/A, indican la
presencia de altas cantidades de sustancias húmicas extraídas de ellos, mucho más
que en los horizontes 3C/A y 4Bs que presentaron colores pardos y/o amarillentos en
sus extractos (Hiradate et al., 2006; Montoya et al., 2013).
Figura 3-4: Extractos obtenidos con pirofosfato de sodio de muestras de suelo
tomadas en los horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs
(28 – 29 cm), después de lavarlas con KCl.
En la Figura 3-5 se puede observar el comportamiento que tuvieron los valores de la
relación E4/E6p, del ∆ log Kp, del IMp y del ODOEp a través de los diferentes
horizontes del suelo y en la Tabla 3-2 se presentan los valores de estos parámetros
para cada una de las profundidades estudiadas.
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
99
Figura 3-5: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los valores promedios de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE en
los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio, después de lavar las muestras con
KCl.
100 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y
silicio de un Andisol de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Tabla 3-2: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en la extracción con pirofosfato de sodio, después de lavar
las muestras con KCl, para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no presenten letras comunes en
la misma columna indican diferencia estadísticamente significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de confianza.
Horizonte Muestra Profundidad
cm
E4/E6p ∆ log Kp IMp ODOEp
Min Max Media* Min Max Media* Min Max Media* Min Max Media*
A
M1 0 - 1 7.09 7.22 7.13 ab 0.79 0.80 0.80 cd 1.81 1.82 1.82 ef 3.15 3.71 3.38 e
M2 1 - 2 6.63 7.17 6.86 b 0.77 0.79 0.78 d 1.78 1.81 1.79 fg 3.11 3.56 3.33 e
M4 3 - 4 5.27 5.53 5.44 c 0.63 0.65 0.65 f 1.75 1.77 1.77 gh 4.71 4.88 4.82 ab
M6 5 - 6 5.16 5.32 5.24 cd 0.61 0.63 0.62 g 1.73 1.75 1.74 h 4.94 5.50 5.28 a
M8 7 - 8 4.61 5.05 4.82 e 0.55 0.58 0.56 i 1.77 1.82 1.80 fg 3.95 4.22 4.12 c
M10 9 - 10 4.78 4.89 4.84 e 0.56 0.57 0.56 i 1.79 1.81 1.80 fg 3.94 4.29 4.15 bc
M12 11 - 12 5.34 5.73 5.52 c 0.58 0.61 0.60 h 1.85 1.88 1.87 bcd 3.79 3.90 3.86 d
M14 13 - 14 5.49 5.52 5.51 c 0.60 0.61 0.61 gh 1.87 1.89 1.88 bc 3.70 3.95 3.85 d
2B/A
M15 14 - 15 5.31 5.56 5.47 c 0.69 0.69 0.69 e 1.84 1.85 1.84 cde 3.88 3.97 3.94 cd
M17 16 - 17 5.10 5.66 5.33 c 0.68 0.72 0.70 e 1.83 1.89 1.86 cd 3.49 4.09 3.72 d
M19 18 - 19 5.07 5.55 5.36 c 0.66 0.70 0.69 e 1.80 1.85 1.83 de 2.93 3.15 3.05 ef
M21 20 - 21 4.80 5.11 4.93 de 0.65 0.67 0.66 f 1.80 1.95 1.85 de 2.62 2.89 2.73 fg
3C/A M22 21 - 22 7.84 8.44 8.15 ab 0.93 0.94 0.93 bc 2.25 2.27 2.26 ab 1.59 1.78 1.69 gh
M23 22 - 23 7.66 9.37 8.64 a 0.94 0.98 0.96 ab 2.28 2.35 2.31 a 1.23 1.43 1.36 hi
4Bs M29 28 - 29 7.13 11.02 8.90 ab 0.97 1.09 1.02 a 2.26 2.48 2.35 a 0.65 0.74 0.68 i
*Por el método no paramétrico de Rangos de Kruskal Wallis
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
101
Al comparar los valores de la relación E4/E6p, del ∆ log Kp y del IMp con los valores
de la relación E4/E6k, del ∆ log Kk y del IMk, se podría afirmar que aparentemente el
KCl disuelve una fracción orgánica con mayor peso molecular, mayor grado de
condensación y mayor grado de humificación que la que extrae el pirofosfato de
sodio, lo que no concuerda con lo reportado en la mayoría de investigaciones donde
se ha utilizado el KCl para extraer iones intercambiables y en las que se ha concluido
que este reactivo tiene muy poco o ningún efecto en la disolución de la materia
orgánica del suelo (García et al., 2004; Jansen et al., 2011). Los valores tan bajos que
se obtuvieron para los índices de humificación en los extractos de KCl podrían estar
asociados a las características químicas propias de esta solución: baja capacidad
para disolver sustancias húmicas y alta capacidad para remover iones
intercambiables de las superficies cargadas de los coloides, ya que algunos
investigadores han observado que las absorbancias de los extractos obtenidos en
disoluciones selectivas de materia orgánica se pueden ver alteradas por la presencia
de iones como el Al+3 y el Fe+3 cuando éstos se encuentran en altas concentraciones
(Weishaar et al., 2003; Strack et al., 2015).
En el horizonte A los valores de la relación E4/E6p tendieron a decrecer desde el
primer centímetro del suelo (7.13) hasta los 8 cm de profundidad (4.82). A partir de
este punto hubo un cambio en la tendencia de los mismos y éstos comenzaron a
incrementarse hasta el final del horizonte, donde se alcanzaron valores de 5.52 y 5.51
a los 12 y 14 cm de profundidad, respectivamente. En el horizonte 2B/A los valores de
la relación E4/E6p estuvieron entre 4.93 y 5.47 y aunque presentaron una leve
tendencia a disminuir en profundidad, su comportamiento fue más estable (con
cambios menos marcados) que el de los valores de este mismo parámetro obtenidos
en el horizonte A. En los horizontes 3C/A y 4Bs se alcanzaron los mayores valores
para la relación E4/E6p que fueron de 8.15 a los 22 cm de profundidad, de 8.64 a los
23 cm de profundidad y de 8.90 a los 29 cm de profundidad.
Según Strack et al. (2015), la relación E4/E6 se puede usar para conocer las
proporciones en que se encuentran los ácidos fúlvicos y los ácidos húmicos presentes
en la materia orgánica extraída del suelo, por lo que sugieren que valores entre 2 y 5
indican un alto grado de evolución o de humificación en las sustancias húmicas y son
propios de los ácidos húmicos, mientras que valores más altos de esta relación
reflejan un bajo grado de aromaticidad en las moléculas, con predominio de
102 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
estructuras alifáticas, que son características más dominantes en los ácidos fúlvicos
(Hiradate et al., 2004; Hiradate et al., 2006).
Montoya et al. (2013), encontraron en un Typic Melanudand, que la relación E4/E6
presentó valores que estuvieron entre 4.12 y 4.48 en los ácidos húmicos y entre 9.68
y 10.86 en los ácidos fulvicos, mientras que para un Typic Haplustand reportaron
valores para este mismo parámetro que estuvieron entre 5.23 y 6.91 en los ácidos
húmicos y entre 10.94 y 11.43 en los ácidos fúlvicos, por lo cual concluyeron que en
el Typic Melanudand los materiales orgánicos presentaron un mayor grado de
humificación y una mayor estabilidad química.
Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente, los altos valores de la relación E4/E6p
obtenidos en los dos primeros centímetros del suelo (7.13 y 6.86, respectivamente)
son típicos de ácidos fúlvicos y estarían indicando la predominancia de sustancias
húmicas con un bajo grado de evolución o de humificación, lo cual se podría explicar
porque en la superficie del suelo es donde se acumula la materia orgánica más fresca
y con menor grado de transformación (Ferro et al., 2014). Así mismo, el decrecimiento
de este parámetro desde los dos primeros centímetros del suelo hasta los 6 y 8 cm de
profundidad, donde se presentaron valores de 5.24 y 4.82, respectivamente, puede
estar mostrando una humificación progresiva de la materia orgánica y la
predominancia de ácidos húmicos en la fracción orgánica acumulada en la parte
media de este horizonte (Stevenson, 1982; Ruiz, 2003; Jaramillo, 2011a).
Hiradate et al. (2006), Ohno et al. (2007) y Heymann et al. (2014), también reportaron
que a medida que se incrementaba la profundidad en los horizontes superficiales del
suelo aumentaba el grado de humificación de la materia orgánica, debido a que los
primeros centímetros de estos horizontes están altamente influenciados por la
presencia de residuos vegetales frescos, mientras que a una mayor profundidad
predominan los productos provenientes de la transformación de estos residuos
vegetales frescos, que se han ido incorporando al suelo y que se han asociado
fuertemente con el componente inorgánico del mismo.
El cambio en la tendencia inicial de los valores de la relación E4/E6p que se dió a
partir de los 8 cm de profundidad y que provocó el incremento de este parámetro
hasta los 14 cm de profundidad (final del horizonte A), está indicando una disminución
progresiva en el grado de humificación de la materia orgánica a través de esta zona
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
103
del perfil, debida posiblemente a diferencias en la composición inicial de los restos
vegetales aportados al suelo, a variaciones en las condiciones ambientales en las que
se desarrolló el proceso de humificación, principalmente en temperatura y/o humedad
(García et al., 2004; Baglieri et al., 2010) y/o a cambios en el tiempo durante el cual la
ceniza y la materia orgánica estuvieron expuestas a la pedogénesis. Estas
variaciones en los factores formadores de suelo se podrían asociar con un cambio
génetico en este horizonte a partir de los 8 cm de profundidad.
Strack et al. (2015), estudiaron la materia orgánica de suelos derivados de turberas
en Canadá y encontraron que la relación E4/E6, que presentó valores entre 5.47 y
9.07, era mucho menor en las zonas del suelo cercanas a la superficie que en las
zonas del suelo cercanas a el nivel freático, sugiriendo que una alta disponibilidad de
agua trae como resultado la producción de sustancias húmicas con menor peso
molecular, con menor aromaticidad y con menor grado de humificación: la presencia
de altas cantidades de agua reduce la tasa de humificación.
Los valores de la relación E4/E6p obtenidos en el horizonte 2A/B se pueden
interpretar como característicos de sustancias húmicas con un nivel de humificación
más similar al de los ácidos húmicos que al de los ácidos fúlvicos (Strack et al., 2015),
ya que a esta profundidad, la materia orgánica tiene un mayor grado de
transformación que el que presenta en los primeros centímetros del horizonte A.
En los horizontes 3C/A y 4Bs los altos valores obtenidos para la relación E4/E6p son
típicos de ácidos fúlvicos y estarían indicando un bajo nivel de humificación en la
materia orgánica presente en esta zona del suelo, explicable, probablemente por la
baja disponibilidad de ligandos orgánicos y las condiciones químicas dominantes en
los horizontes alofánicos, que favorecen la formación de coloides inorgánicos no
cristalinos y causan una disminución en las asociaciones que se dan entre el humus y
metales como el Al y el Fe, las cuales son indispensables para la estabilización de la
materia orgánica en los Andisoles y para que las sustancias húmicas iniciales
evolucionen hacia macromoléculas con estructuras más condensadas y complejas
(Takahashi y Dahlgren, 2016).
El ∆ log Kp presentó un comportamiento muy similar al mostrado por los valores de la
relación E4/E6p, lo que quiere decir que estos dos parámetros están midiendo los
104 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
mismos cambios en el grado de humificación de la materia orgánica generados al
interior del perfil.
Kumada (1987), afirma que valores de ∆ log K menores a 0.6 son característicos de
ácidos húmicos tipo A, los cuales presentan un alto contenido de carbono aromático y
un alto grado de humificación; que valores entre 0.6 y 0.8 son propios de ácidos
húmicos tipo B, los cuales presentan una menor aromaticidad y han alcanzado un
grado intermedio de humificación y que valores entre 0.8 y 1.1 son exclusivos de
ácidos húmicos tipo Rp, los cuales muestran una predominancia de carbono alifático
en sus estructuras y el menor grado de humificación. Hiradate et al. (2004),
encontraron en Andisoles del japon valores de ∆ log K que estuvieron entre 0.47 y
0.52 y también reportaron que la proporción de carbono aromático en los ácidos
húmicos se correlacionó significativamente con este parámetro (a menor valor de ∆
log K mayor proporción de carbono aromático en los ácidos húmicos).
De acuerdo con la clasificación de Kumada (1987), casi todo el material húmico
extraído con el pirofosfato de sodio presenta un grado de humificación intermedio
pues corresponde a ácidos húmicos tipo B. Hay un cambio drástico en la calidad de
los materiales húmicos, entre los 6 y 10 cm de profundidad, hacia ácidos húmicos tipo
A pero a partir de este punto el incremento en los valores de ∆ log Kp que se dio
hasta los 14 cm de profundidad puede relacionarse posiblemente con una
discontinuidad litológica en el suelo debida a cambios en la composición de la ceniza
y/o en el ambiente que se vieron reflejados en una menor humificación de la materia
orgánica acumulada a este nivel en el horizonte A.
También se confirma con el ∆ log Kp la menor humificación de los materiales
orgánicos acumulados en los horizontes 3C/A y 4Bs: ácidos húmicos tipo Rp,
observada en la relación E4/E6 de estos extractos con pirofosfato de sodio.
Jaramillo et al. (2006), realizó la caracterización de la materia orgánica de un Andisol
del Oriente antioqueño y encontró, para los horizontes A, 2Ab y 3Ab valores de ∆ log
K de 0.22, 0.14 y 0.32, respectivamente, lo que indica que el grado de humificación
de la materia orgánica se incrementó del horizonte A al 2Ab pero luego decreció en el
horizonte 3Ab.
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
105
Estos resultados demuestran que en Andisoles cuyos epipedones se hayan formado
por varias depositaciones intermitentes de ceniza, no siempre se cumple que el grado
de humificación de la materia orgánica se incremente en profundidad, ya que las
variaciones en la composición química de las capas de ceniza, en el tipo de
vegetación y en las condiciones ambientales pueden generar cambios importantes en
el proceso de humificación, que se ven reflejados en la formación de sustancias
húmicas con un menor grado de evolución (García et al., 2004; Broquen et al., 2005;
Zapata, 2006; Baglieri et al., 2010).
En el horizonte A los valores del IMp decrecieron desde el primer centímetro del suelo
(1.82) hasta los 6 cm de profundidad (1.74), para luego incrementarse hasta los 14
cm de profundidad (1.88). En el horizonte 2B/A el IMp se incrementó y decreció
alternadamente desde los 15 cm de profundidad (1.84) hasta los 21 cm de
profundidad (1.85), aunque se puede notar que estas variaciones se presentaron en
un rango muy estrecho de valores. Finalmente, en los horizontes 3C/A y 4Bs se
consiguieron los mayores valores para este parámetro: 2.26 a los 22 cm de
profundidad, 2.31 a los 23 cm de profundidad y 2.35 a los 29 cm de profundidad. El
comportamiento descrito para los valores del IMp está mostrando que en los primeros
6 cm del suelo el grado de humificación de la materia orgánica se incrementó en
profundidad, pero a partir de este punto decreció progresivamente hasta los 14 cm,
con variaciones muy similares a las observadas en los valores de la relación E4/E6p y
del ∆ log Kp en esta parte del suelo.
En el horizonte 2B/A los valores del IMp están indicando la presencia de sustancias
húmicas con un grado intermedio de humificación, mientras que en los horizontes
3C/A y 4Bs, los altos valores obtenidos para este parámetro se pueden relacionar con
niveles muy bajos de humificación en la materia orgánica presente en esta zona del
suelo. Es importante notar que el comportamiento del IMp en estos últimos dos
horizontes también es muy similar al comportamiento mostrado por la relación E4/E6p
y por el ∆ log Kp.
Los valores del ODOEp en el horizonte A presentaron una leve tendencia a decrecer
desde el primer centímetro del suelo (3.38) hasta los 2 cm de profundidad (3.33) para
luego incrementarse hasta los 6 cm de profundidad (5.28) y posteriormente volver a
decrecer hasta los 14 cm de profundidad (3.85). En el horizonte 2B/A los valores del
ODOEp decrecieron gradualmente desde los 15 cm de profundidad (3.94) hasta los
106 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
21 cm de profundidad (2.73) y en los horizontes 3C/A y 4Bs, los valores de este
parámetro continuaron disminuyendo y fueron de 1.69, 1.36 y 0.68 para los 22, 23 y
29 cm de profundidad, respectivamente.
En los horizontes A y 2B/A los valores del ODOEp obtenidos fueron altos, lo que
muestra que hubo una formación importante de complejos Al/Fe-humus en ellos,
mientras que el decrecimiento que se observó en los valores del ODOEp a través de
los horizontes 3C/A y 4Bs puede estar asociado con una disminución en el contenido
de las sustancias húmicas extraídas en esta parte del suelo, y puede estar mostrando
que en la extracción con pirofosfato de sodio los valores del ODOE se ven afectados
por la concentración que presenta la materia orgánica disuelta en los extractos.
Los cambios en las tendencias iniciales de los valores de la relación E4/E6p y del ∆
log Kp que ocurrieron en el horizonte A a partir de los 8 y 10 cm de profundidad, junto
con el cambio en la tendencia inicial de los valores del IMp que se dio a partir de los 6
cm de profundidad y hasta los 14 cm de profundidad, están mostrando una
disminución en el grado de humificación de la materia orgánica presente en esta zona
del suelo debida, posiblemente, a cambios químicos y/o estructurales en las
sustancias húmicas extraídas y que podría corresponder a una discontinuidad
genética, y por tanto litológica, en el suelo a esta profundidad, lo cual estaría en
concordancia con los resultados obtenidos en las extracciones selectivas de Al, Fe y
Si realizadas en este mismo suelo y reportadas en el capítulo 2 de esta investigación.
3.3.3 Extracción con oxalato ácido de amonio
La extracción con oxalato ácido de amonio se ha utilizado tradicionalmente para
disolver complejos organometálicos, aluminosilicatos no cristalinos como la alofana y
la imogolita, y óxidos e hidróxidos no cristalinos como la ferrihidrita (Wada, 1989;
Dahlgren et al., 1993; García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006; Jansen et al.,
2011). Sin embargo, Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014) indican que cuando el
suelo ha sido sometido a una extracción previa con pirofosfato de sodio, como en
este caso, en la cual se disuelven la mayoría de los complejos organometálicos y se
extrae un porcentaje muy alto de la materia orgánica total, el oxalato ácido de amonio
puede actuar principalmente sobre los aluminosilicatos no cristalinos y sobre los
óxidos e hidróxidos no cristalinos y causar su disolución.
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
107
Basile-Doelsch et al. (2005), Ohno et al. (2007), Baglieri et al. (2010) y Levard et al.
(2012), reportan que en los Andisoles la materia orgánica se asocia íntimamente con
la fracción inorgánica del suelo, mediante reacciones de intercambio de ligando entre
los grupos carboxilo (-COO-) de los ácidos húmicos y los grupos hidroxilo (-OH2+)
presentes en las superficies de los aluminosilicatos no cristalinos y de los óxidos e
hidróxidos de Fe y Al, lo que causa que estos coloides inorgánicos sean recubiertos
por el humus (Yuan et al., 2000; Espinoza et al., 2009). Sin embargo, también afirman
que una menor proporción de la materia orgánica del suelo se incorpora a las
estructuras formadas por la alofana, por la imogolita y por los óxidos e hidróxidos no
cristalinos, por lo que queda ocluida y aislada de las reacciones que ocurren al
exterior de los coloides inorgánicos de los que está haciendo parte integral.
Teniendo en cuenta lo expuesto por los autores citados en el párrafo anterior, se
podría pensar que en esta investigación es muy probable que la materia orgánica
extraída por el oxalato ácido de amonio corresponda a la materia orgánica que hacía
parte de las estructuras formadas por la alofana, por la imogolita y por los óxidos e
hidróxidos no cristalinos, que no pudo ser liberada en la extracción con pirofosfato de
sodio, pero que sí se extrajo con el oxalato ácido de amonio, debido al proceso de
disolución que sufrieron los coloides inorgánicos que la contenían.
En la Figura 3-6 se pueden ver los colores de los extractos obtenidos con oxalato
ácido de amonio en cuatro muestras de suelo tomadas de los horizontes A, 2B/A,
3C/A y 4Bs. Al comparar éstos con los de la figura 3-4 se observa que en los cuatro
horizontes, los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio fueron mucho más
oscuros que los obtenidos con oxalato ácido de amonio, por lo que se podría decir
que el pirofosfato de sodio disolvió la mayor parte de la materia orgánica presente en
todas las profundidades estudiadas (Hiradate et al., 2006; Montoya et al., 2013).
Los colores tan claros de los extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio en los
horizontes A y 2B/A indican que la cantidad de sustancias húmicas disueltas por este
reactivo fue muy pequeña, debido a que en los horizontes no alofánicos la fracción
coloidal del suelo está dominada por los complejos organometálicos que fueron
extraídos previamente por el pirofosfato de sodio, mientras que los coloides
inorgánicos no cristalinos, sobre los cuales actuó el oxalato ácido de amonio, se
presentan en muy baja proporción, por lo que la cantidad de materia orgánica liberada
por la disolución de estos componentes también fue baja.
108 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Los colores amarillentos de los extractos obtenidos en los horizontes 3C/A y 4Bs
indican que en esta zona del suelo el oxalato ácido de amonio pudo extraer un poco
más de sustancias húmicas, probablemente debido a la naturaleza alofánica de estos
horizontes, ya que al presentar un alto contenido de coloides inorgánicos no
cristalinos, la disolución de los mismos liberó una mayor cantidad de materia
orgánica. También cabe la posibilidad de que el Al, Fe y/o Si que hacían parte de
estos coloides inorgánicos hayan influenciado la coloración de los extractos (Hiradate
et al., 2006; Tsai et al., 2010; Takahashi y Dahlgren, 2016).
Figura 3-6: Extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio de muestras de suelo
tomadas en los horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs
(28 – 29 cm), después de lavarlas secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio.
En la Figura 3-7 se puede observar el comportamiento que tuvieron los valores de la
relación E4/E6o, del ∆ log Ko, del IMo y del ODOEo a través de los diferentes
horizontes del suelo y en la Tabla 3-3 se presentan los valores de estos parámetros
para cada una de las profundidades estudiadas. En el horizonte A los valores de la
relación E4/E6o presentaron un comportamiento bastante irregular. La relación
E4/E6o se incrementó desde el primer centímetro del suelo (4.17) hasta los 2 cm de
profundidad (4.97), luego decreció hasta los 6 cm de profundidad (1.90) y a partir de
este punto se incrementó y decreció alternadamente hasta el final de este horizonte,
donde llegó a un valor de 2.81 a los 14 cm de profundidad. En el horizonte 2B/A la
relación E4/E6o mostró un comportamiento muy estable y presentó valores que
estuvieron entre 2.03 y 2.12. Por último, en los horizontes 3C/A y 4Bs se obtuvieron
los mayores valores para este parámetro que fueron de 6.19 a los 22 cm de
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
109
profundidad, de 5.27 a los 23 cm de profundidad y de 5.77 a los 29 cm de
profundidad.
Figura 3-7: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los valores promedios de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE en
los extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio, después de lavar las muestras
secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio.
110 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y
silicio de un Andisol de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Tabla 3-3: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en la extracción con oxalato ácido de amonio, después de
lavar las muestras secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio, para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs.
Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia estadísticamente significativa entre medias, por
profundidad, con un 95% de confianza.
Horizonte Muestra Profundidad
cm
E4/E6o ∆ log Ko IMo ODOEo
Min Max Media* Min Max Media* Min Max Media* Min Max Media*
A
M1 0 - 1 3.75 4.82 4.17 a 1.33 1.50 1.43 ab 2.73 3.08 2.96 ab 0.013 0.017 0.014 cd
M2 1 - 2 3.09 8.00 4.97 a 1.53 2.55 1.91 a 3.30 3.86 3.58 a 0.008 0.013 0.010 de
M4 3 - 4 1.03 3.38 2.19 b 0.75 1.13 1.00 cdef 1.77 2.56 2.29 abcde 0.006 0.006 0.006 gh
M6 5 - 6 1.72 2.00 1.90 b 0.57 0.88 0.68 gh 1.48 1.90 1.66 def 0.008 0.011 0.009 e
M8 7 - 8 1.56 8.50 5.03 ab 0.60 1.01 0.78 fgh 1.46 2.14 1.74 cdef 0.004 0.007 0.006 fg
M10 9 - 10 2.79 2.79 2.79 ab 0.46 0.74 0.62 h 1.36 1.70 1.55 ef 0.006 0.007 0.006 g
M12 11 - 12 3.71 6.00 4.86 a 0.65 0.95 0.80 efgh 1.15 5.75 3.01 bcdef 0.003 0.004 0.004 h
M14 13 - 14 2.32 3.30 2.81 ab 0.72 1.35 0.95 defg 1.64 3.14 2.21 abcde 0.003 0.008 0.005 gh
2B/A
M15 14 - 15 1.77 2.45 2.07 b 0.56 0.74 0.65 h 1.43 1.56 1.48 f 0.007 0.011 0.008 ef
M17 16 - 17 1.63 2.68 2.12 b 0.62 0.87 0.74 fgh 1.59 2.03 1.77 cdef 0.006 0.008 0.007 fg
M19 18 - 19 1.52 3.06 2.06 b 0.49 1.11 0.70 gh 1.40 2.67 1.82 def 0.010 0.011 0.010 de
M21 20 - 21 1.51 2.31 2.03 b 0.74 0.81 0.77 efgh 1.35 1.94 1.73 def 0.015 0.018 0.017 bc
3C/A M22 21 - 22 4.78 8.53 6.19 a 1.11 1.29 1.19 abcd 2.48 3.02 2.70 abc 0.176 0.283 0.215 abc
M23 22 - 23 5.15 5.47 5.27 a 1.09 1.18 1.15 bcde 2.49 2.61 2.56 abcd 0.234 0.277 0.257 ab
4Bs M29 28 - 29 4.72 6.41 5.77 a 1.19 1.47 1.35 abc 2.59 3.31 3.01 ab 0.655 0.811 0.748 a
*Por el método no paramétrico de Rangos de Kruskal Wallis
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
111
El comportamiento tan variable de la relación E4/E6o en el horizonte A hace muy
difícil su interpretación desde el punto de vista pedogenético, ya que los incrementos
y las disminuciones alternadas en este parámetro estarían indicando que así mismo
disminuye y aumenta el grado de humificación de la materia orgánica extraída
aunque, por los valores obtenidos se puede afirmar que esta fracción orgánica
presenta un grado de humificación más similar al de los ácidos húmicos que al de los
ácidos fúlvicos (Stevenson, 1982; Ruiz, 2003; Jaramillo, 2011a). En el horizonte 2B/A
la poca variación en los valores de la relación E4/E6o está mostrando que la materia
orgánica acumulada presenta una composición muy similar, afín con la de los ácidos
húmicos, y con un mayor grado de humificación que el de la materia orgánica extraída
en el horizonte A (Strack et al., 2015). Finalmente, los altos valores obtenidos para
este parámetro en los horizontes 3C/A y 4Bs indican la predominancia de ácidos
fúlvicos en la fracción orgánica disuelta del suelo y se podrían explicar por la
naturaleza alofánica de estos dos horizontes (Takahashi y Dahlgren, 2016).
En el horizonte A los valores de ∆ log Ko y del IMo presentaron incrementos y
disminuciones muy marcadas e irregulares, aunque con un patrón similar, que indican
una alta variabilidad en el grado de humificación de la materia orgánica extraída. En
el horizonte 2B/A ambos parámetros mostraron valores un poco más homogéneos y
menores que los obtenidos en el horizonte A, lo que puede interpretarse como
característico de sustancias húmicas más similares desde el punto de vista químico y
con un mayor grado de evolución. En los horizontes 3C/A y 4Bs los valores de ambos
parámetros se incrementaron con respecto a los valores obtenidos en el horizonte
2B/A, lo que puede deberse a una disminución en el grado de humificación de la
materia orgánica presente en esta zona del suelo.
Por otro lado, al comparar los valores de la relación E4/E6p, que estuvieron entre
4.82 y 8.90, con los valores de la relación E4/E6o, que estuvieron entre 1.90 y 6.19,
se podría afirmar que en todas las profundidades estudiadas, excepto a los 8 cm, la
materia orgánica extraída por el oxalato ácido de amonio presentó un mayor grado de
humificación que la extraída por el pirofosfato de sodio. Estos resultados son
similares a los obtenidos por Basile-Doelsch et al. (2005) y por Baglieri et al. (2010)
quienes indican que la materia orgánica que se encuentra haciendo parte integral de
los complejos formados con los aluminosilicatos no cristalinos presenta un alto grado
de humificación, y lo explican por las interacciones tan fuertes que se dan entre las
112 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
sustancias húmicas y estos coloides inorgánicos, las cuales aumentan la estabilidad y
la permanencia de la fracción orgánica en el suelo.
A pesar de lo expuesto para la relación E4/E6o, se puede notar, por el contrario, que
en todas la profundidades analizadas, excepto a los 15 cm, los valores de ∆ log Ko
fueron un poco mayores que los valores de ∆ log Kp, lo que indicaría un mayor grado
de humificación en la materia orgánica extraída por el pirofosfato de sodio.
Finalmente, los valores del IMo, que en algunas profundidades fueron superiores y en
otras fueron inferiores a los valores del IMp, están mostrando que en ciertas zonas
del suelo el pirofosfato de sodio extrajo la materia orgánica con mayor grado de
evolución mientras que en otras partes del perfil lo hizo el oxalato ácido de amonio.
De todas maneras es importante tener en cuenta que debido al color de los extractos
obtenidos y a la extracción previa que se realizó sobre las muestras con pirofosfato
de sodio, se puede afirmar que el oxalato ácido de amonio extrajo muy poca cantidad
de materia orgánica en todo el perfil, por lo que las interpretaciones pedogenéticas de
los índices de humificación calculados con este extractante pueden no ser tan
concluyentes como las conseguidas a partir de los índices de humificación generados
en la extracción con pirofosfato de sodio.
Por otra parte, en los horizontes A y 2B/A los valores obtenidos para el ODOEo
fueron muy bajos posiblemente debido al tratamiento previo que recibieron las
muestras con pirofosfato de sodio, y aunque se presentaron algunos incrementos de
este parámetro en profundidad, es muy poco probable que se deban a procesos de
eluviación-iluviación sino que más bien se podrían justificar por variaciones en los
contenidos de aluminosilicatos no cristalinos y/o de complejos organometálicos
producidos en el suelo in situ (Jaramillo, 2000; Klebler et al., 2004).
Finalmente, en los horizontes 3C/A y 4Bs el incremento en los valores del ODOEo
podría deberse a la presencia del Al, Fe y Si provenientes de la disolución de coloides
inorgánicos no cristalinos, ya que cuando estos iones se encuentran en altas
concentraciones también pueden afectar la absorción de radiación de las soluciones
que los contienen (Weishaar et al., 2003; Strack et al., 2015).
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
113
3.3.4 Extracción con ditionito-citrato-bicarbonato
La extracción con ditionito-citrato-bicarbonato se utiliza para disolver complejos Fe-
humus, hidróxidos de Fe no cristalinos como la ferrihidrita y óxidos e hidróxidos de Fe
cristalinos formados durante la pedogénesis (magnetita, hematita y goethita), por lo
que permite cuantificar el Fe secundario total presente en el suelo (Mehra y Jackson,
1960; Giosan et al., 2002; Hu et al., 2013; Ludwig et al., 2013). Sin embargo, Dai et al.
(2011) y Asano y Wagai (2014) indican que cuando las muestras de suelo han sido
sometidas a extracciones previas con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de
amonio, como en este caso, el ditionito-citrato-bicarbonato actúa principalmente en la
disolución de los óxidos e hidróxidos de Fe cristalinos, lo que podría explicar la falta
de coloración en los extractos obtenidos en este suelo por una baja concentración de
materiales húmicos en ellos (Figura 3-8).
Nambu y Yonebayashi (2000), Schoning et al. (2005) y Espinoza et al. (2009)
reportan que los óxidos e hidróxidos de Fe cristalinos también pueden formar uniones
muy estables con la materia orgánica del suelo e incorporarla dentro de sus
estructuras, protegiéndola contra los procesos de degradación microbial y
aumentando su permanencia en el suelo. Podría pensarse entonces que la materia
orgánica liberada por el ditionito-citrato-bicarbonato en este trabajo corresponde a la
materia orgánica que estaba haciendo parte de los óxidos e hidróxidos de Fe
cristalinos y/o que se encontraba asociada con otros coloides inorgánicos en forma de
complejos organometálicos muy insolubles que no se alcanzaron a disolver en las
extracciones previas que se realizaron con pirofosfato de sodio y con oxalto ácido de
amonio.
Los colores tan claros de los extractos obtenidos en los horizontes A, 2B/A y 3C/A
indican que este reactivo disolvió muy poca materia orgánica en esta zona del suelo,
debido seguramente a las extracciones previas que se realizaron con pirofosfato de
sodio y con oxalato ácido de amonio, por un lado, y a la baja proporción en que se
encuentran los óxidos e hidróxidos de Fe cristalinos en los andisoles (Garcia et al.,
2004; Jansen et al., 2011). En el horizonte 4Bs, por el contrario, el color amarillento
del extracto obtenido, se podría explicar por la acumulación de óxidos e hidróxidos de
Fe que se presenta en esta zona del perfil, los cuales al ser disueltos por el ditionito-
citrato-bicarbonato liberaron la materia orgánica que estaba haciendo parte de sus
estructuras y aumentaron la concentración del Fe en la solución (Figura 3-8).
114 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Figura 3-8: Extractos obtenidos con ditionito-citrato-bicarbonato de muestras de suelo
tomadas en los horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs
(28 – 29 cm), después de lavarlas secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y
oxalato ácido de amonio.
En la Figura 3-9 se puede observar el comportamiento que tuvieron los valores de la
relación E4/E6d, del ∆ log Kd, del IMd y del ODOEd a través de los diferentes
horizontes del suelo y en la Tabla 3-4 se presentan los valores de estos parámetros
para cada una de las profundidades estudiadas.
En el horizonte A la relación E4/E6d se incrementó desde el primer centímetro del
suelo (5.01) hasta los 2 cm de profundidad (5.76), luego decreció hasta los 8 cm de
profundidad (3.14), y a partir de este punto presentó un comportamiento bastante
estable hasta el final de este horizonte, con valores que mostraron muy poca
variación y que estuvieron entre 3.13 y 3.24. En el horizonte 2B/A los valores de la
relación E4/E6d se incrementaron y decrecieron alternadamente desde los 15 cm de
profundidad (2.62) hasta los 21 cm de profundidad (2.71). En el horizonte 3C/A se
obtuvieron los menores valores para este parámetro que fueron de 0.67 y 0.68 a los
22 y 23 cm de profundidad, respectivamente. Finalmente, en el horizonte 4Bs, a los
29 cm de profundidad, el valor de la relación E4/E6d se incrementó notablemente y
fue de 4.92.
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
115
Figura 3-9: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte
A, de los valores promedios de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE en
los extractos obtenidos con ditionito-citrato-bicarbonato, después de lavar las
muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio.
116 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y
silicio de un Andisol de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Tabla 3-4: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en la extracción con ditionito-citrato-bicarbonato, después
de lavar las muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio, para las profundidades estudiadas de los
horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia estadísticamente
significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de confianza.
Horizonte Muestra Profundidad
cm
E4/E6d ∆ log Kd IMd ODOEd
Min Max Media* Min Max Media* Min Max Media* Min Max Media*
A
M1 0 - 1 4.53 5.42 5.01 ab 0.73 0.78 0.76 bc 1.77 1.82 1.80 bc 0.172 0.184 0.176 bc
M2 1 - 2 4.86 6.47 5.76 a 0.76 0.85 0.81 ab 1.79 1.91 1.86 ab 0.120 0.142 0.131 c
M4 3 - 4 4.08 7.09 5.34 ab 0.71 0.83 0.77 b 1.78 1.87 1.84 abc 0.077 0.088 0.083 d
M6 5 - 6 3.77 4.27 3.94 b 0.68 0.71 0.70 cd 1.75 1.76 1.75 cd 0.076 0.108 0.088 d
M8 7 - 8 3.01 3.38 3.14 cd 0.61 0.66 0.64 de 1.58 1.65 1.61 de 0.126 0.143 0.134 c
M10 9 - 10 3.05 3.32 3.18 c 0.47 0.64 0.53 gh 1.41 1.63 1.49 gh 0.064 0.115 0.081 d
M12 11 - 12 3.00 3.55 3.24 c 0.54 0.62 0.58 ef 1.56 1.66 1.61 e 0.057 0.062 0.060 e
M14 13 - 14 3.07 3.21 3.13 c 0.56 0.58 0.56 efg 1.57 1.60 1.58 ef 0.049 0.051 0.050 g
2B/A
M15 14 - 15 2.58 2.65 2.62 ef 0.47 0.50 0.49 hi 1.47 1.51 1.49 gh 0.049 0.055 0.052 fg
M17 16 - 17 2.68 2.72 2.70 de 0.51 0.51 0.51 fgh 1.51 1.54 1.53 fg 0.038 0.042 0.039 h
M19 18 - 19 2.13 2.41 2.29 fg 0.36 0.43 0.40 jk 1.34 1.42 1.39 hi 0.054 0.068 0.059 ef
M21 20 - 21 2.34 3.27 2.71 e 0.43 0.48 0.45 ij 1.43 1.57 1.49 g 0.041 0.057 0.047 g
3C/A M22 21 - 22 0.66 0.69 0.67 g -0.04 -0.03 -0.04 k 0.89 0.91 0.90 i 0.388 0.414 0.401 a
M23 22 - 23 0.67 0.69 0.68 g -0.05 -0.03 -0.04 k 0.85 0.92 0.89 i 0.324 0.397 0.370 ab
4Bs M29 28 - 29 4.63 5.25 4.92 ab 1.03 1.08 1.06 a 2.03 2.13 2.08 a 0.385 0.520 0.436 a
*Por el método no paramétrico de Rangos de Kruskal Wallis
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
117
Los valores de la relación E4/E6d obtenidos en todo el perfil están indicando que la
materia orgánica extraída presenta una composición química más afín a la de los
ácidos húmicos que a la de los ácidos fúlvicos y que el grado de humificación de la
misma tiene la tendencia a incrementarse en profundidad hasta el horizonte 3C/A
donde el ditionito-citrato-bicarbonato extrajo las sustancias húmicas con mayor grado
de humificación de todo el suelo. En el horizonte 4Bs se presentó un incremento en la
relación E4/E6d relacionado con una disminución en el grado de humificación de las
sustancias húmicas solubilizadas, las cuales también muestran una composición
química más afín a la de los ácidos húmicos y un grado de evolución similar al
obtenido para la fracción orgánica que se disolvió en los primeros centímetros del
horizonte A (Stevenson, 1982; Ruiz, 2003; Jaramillo, 2011a). Los valores de ∆ log Kd
y del IMd presentaron un comportamiento muy similar al de la relación E4/E6d a
través de todas las profundidades estudiadas en el perfil.
Los comportamientos de la relación E4/E6d, del ∆ log Kd y del IMd en el horizonte A
muestran un cambio importante en el grado de humificación de la materia orgánica
extraída, ya que inicialmente estos parámetros tendieron a decrecer a través de los
primeros 8 y 10 cm del suelo, lo que se podría interpretar como un progreso en la
humificación de la materia orgánica en profundidad, pero a partir de estos puntos, los
valores de los tres índices presentaron un cambio de tendencia y aumentaron
levemente hasta el final del horizonte A, indicando una disminución en el grado de
humificación de la fracción orgánica disuelta en estos últimos centímetros. Estas
tendencias reafirman la hipótesis de que el horizonte A puede dividirse en dos
porciones diferentes comprendidas entre la superficie del suelo y los 8 o 10 cm de
profundidad, y entre los 8 o 10 cm y los 14 cm de profundidad.
En el horizonte 2B/A los valores de la relación E4/E6d, del ∆ log Kd y del IMd se
incrementaron y decrecieron alternadamente desde los 15 hasta los 21 cm de
profundidad, sin embargo si se comparan con los valores de estos mismos
parámetros obtenidos en el horizonte A, se puede observar que son menores y más
homogéneos entre sí, lo que es característico de sustancias húmicas con mayor
grado de evolución y con una composición química más similar.
En el horizonte 3C/A, el ∆ log Kd y el IMd presentaron los menores valores de todo el
suelo, lo que está mostrando, al igual que la relación E4/E6d, que en esta zona el
ditionito-citrato-bicarbonato extrajo la materia orgánica con mayor grado de
118 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
humificación de todo el perfil. Estos resultados son contrarios a los obtenidos en las
extracciones previas realizadas con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de
amonio, donde en general, los índices calculados sugirieron un bajo grado de
humificación para la fracción orgánica presente en este horizonte, lo cual se explicó
principalmente por la naturaleza alofánica del mismo (Hiradate et al., 2006; Takahashi
y Dahlgren, 2016). Sin embargo, para Jaramillo (2011b), la materia orgánica en el
suelo puede distribuirse en forma de capas de composición y grado de humificación
diferentes, que en ocasiones incluyen la alternancia de materiales poco
evolucionados con materiales altamente transformados, que se solubilizan de manera
diferencial dependiendo del tipo de extractante que se utilice, lo que permite pensar
que en el horizonte 3C/A el pirofosfato de sodio y el oxalato ácido de amonio
disolvieron una materia orgánica con bajo grado de evolución que se encontraba
recubriendo otros compuestos orgánicos mucho más humificados que sólo
alcanzaron a ser extraídos posteriormente por el ditionito-citrato-bicarbonato.
Finalmente, en el horizonte 4Bs, por el contrario, se obtuvieron los mayores valores
para el ∆ log Kd y para el IMd, lo cual resalta que aunque en esta zona del suelo el
ditionito-citrato-bicarbonato pudo extraer un poco más de materia orgánica que en los
demás horizontes, estas sustancias húmicas presentaron un bajo grado de evolución
(Kumada, 1987; Takahashi et al., 1994; Soil Survey Staff, SSS, 2014).
En los horizontes A y 2B/A los valores del ODOEd fueron muy bajos debido,
posiblemente, a las extracciones previas que se realizaron con pirofosfato de sodio y
con oxalato ácido de amonio. En cambio en los horizontes 3C/A y 4Bs, el incremento
en los valores del ODOEd se puede deber a un pequeño aumento en la cantidad de
sustancias húmicas extraídas y/o en la cantidad de Fe liberado de los óxidos e
hidróxidos cristalinos y de otros complejos organometálicos que no se alcanzaron a
disolver en las extracciones previas.
3.3.5 Extracción con hidróxido de sodio
Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014) indican que cuando las muestras de suelo
han sido sometidas a extracciones previas con pirofosfato de sodio, con oxalato ácido
de amonio y con ditionito-citrato-bicarbonato, como en este caso, el hidróxido de
sodio actúa principalmente en la disolución de los óxidos e hidróxidos de Al cristalinos
(gibsita) y de las arcillas silicatadas 1:1 con bajo grado de ordenamiento. Por lo tanto
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
119
es de esperarse que las sustancias húmicas liberadas por el hidróxido de sodio
correspondan a la fracción orgánica que se encontraba íntimamente asociada con
estos coloides inorgánicos y/o que estaba haciendo parte de otros complejos
organometálicos que no fueron disueltos en las extracciones que se realizaron
anteriormente.
En la Figura 3-10 se pueden ver los extractos obtenidos con hidróxido de sodio en
cuatro muestras de suelo tomadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Al observar
el color de estos extractos se nota que en los horizontes A y 2B/A este reactivo pudo
disolver un poco más de sustancias húmicas que en los horizontes 3C/A y 4Bs,
debido posiblemente al mayor contenido de materia orgánica que presentan estos
horizontes superficiales y a la naturaleza no alofánica de los mismos. Además, si se
tiene en cuenta la claridad de los extractos, es fácil advertir que a pesar de que el
hidróxido de sodio es considerado un reactivo altamente eficiente en la extracción de
las sustancias húmicas, disolvió poca materia orgánica, probablemente debido a que
fue el último extractante utilizado en este método secuencial por lo que sólo pudo
actuar sobre las sustancias húmicas que no alcanzaron a disolverse en los
tratamientos previos, posiblemente muy estables.
Figura 3-10: Extractos obtenidos con hidróxido de sodio de muestras de suelo
tomadas en los horizontes A (5 - 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs
(28 – 29 cm), después de lavarlas secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio,
oxalato ácido de amonio y ditionito-citrato-bicarbonato.
120 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
En la Figura 3-11 se puede observar el comportamiento que tuvieron los valores de la
relación E4/E6n, del ∆ log Kn, del IMn y del ODOEn a través de los diferentes
horizontes del suelo y en la Tabla 3-5 se presentan los valores de estos parámetros
para cada una de las profundidades estudiadas.
En el horizonte A, el comportamiento de la relación E4/E6n fue muy variable: decreció
entre las profundidades 1-2, 4-10 y 12-14 cm y se incrementó entre las profundidades
2-4 y 10-12 cm, indicando aparentemente cambios en el grado de humificación de la
materia orgánica extraída en esta zona del suelo. En el horizonte 2B/A la relación
E4/E6n decreció y se incrementó alternadamente desde los 15 cm de profundidad
(4.05) hasta los 21 cm de profundidad (4.38). En el horizonte 3C/A se presentaron los
menores valores para la relación E4/E6n de todo el perfil que fueron de 3.74 y 3.78
para los 22 y 23 cm de profundidad, respectivamente, lo que indica que en esta parte
del suelo el hidróxido de sodio solubilizó las sustancias húmicas con mayor grado de
humificación. Por último, en el horizonte 4Bs se obtuvo el mayor valor para este
índice de humificación que fue de 6.09 a los 29 cm de profundidad.
Los valores obtenidos para la relación E4/E6n en los horizontes A, 2B/A y 3C/A son
característicos de ácidos húmicos e indican que la materia orgánica extraída en esta
parte del perfil presenta un alto grado de humificación. En el horizonte 4Bs, por el
contrario, el alto valor obtenido para este mismo parámetro es propio de ácidos
fúlvicos y se asocia con un bajo grado de humificación en la fracción orgánica
acumulada en el suelo a esta profundidad (Strack et al., 2015), probablemente
relacionado con unas condiciones ambientales menos húmedas que las dominantes
cuando se estaba desarrollando el suelo suprayacente.
En el horizonte A, en general, el ∆ log Kn tendió a decrecer desde el primer
centímetro del suelo (0.77) hasta los 10 cm de profundidad (0.62), posteriormente se
incrementó hasta los 12 cm de profundidad (0.78) y finalmente decreció levemente
hasta los 14 cm de profundidad (0.76). En el horizonte 2B/A este índice de
humificación decreció y se incrementó alternadamente desde los 15 cm de
profundidad (0.68) hasta los 21 cm de profundidad (0.70). En el horizonte 3C/A se
presentaron valores de 0.68 y 0.64 en los 22 y 23 cm de profundidad,
respectivamente. Por último en el horizonte 4Bs, a los 29 cm de profundidad, se
presentó el mayor valor para el ∆ log Kn de todo el perfil, que fue de 0.88.
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
121
Figura 3-11: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el
horizonte A, de los valores promedios de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del
ODOE en los extractos obtenidos con hidróxido de sodio, después de lavar las
muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio y
ditionito-citrato-bicarbonato.
122 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y
silicio de un Andisol de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Tabla 3-5: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en la extracción con hidróxido de sodio, después de lavar
las muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio y ditionito-citrato-bicarbonato, para las profundidades
estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia
estadísticamente significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de confianza.
Horizonte Muestra Profundidad
cm
E4/E6n ∆ log Kn IMn ODOEn
Min Max Media* Min Max Media* Min Max Media* Min Max Media*
A
M1 0 - 1 4.25 4.41 4.32 bcde 0.77 0.78 0.77 bc 1.84 1.87 1.86 bcd 1.84 2.16 1.99 a
M2 1 - 2 4.05 4.17 4.10 cdef 0.78 0.80 0.79 ab 1.82 1.83 1.83 def 1.82 1.82 1.82 a
M4 3 - 4 4.45 4.73 4.62 ab 0.75 0.77 0.76 cd 1.84 1.87 1.86 bcd 0.85 0.92 0.88 b
M6 5 - 6 4.31 4.52 4.41 bc 0.72 0.76 0.74 de 1.80 1.87 1.84 cd 0.78 0.89 0.85 b
M8 7 - 8 3.97 4.61 4.37 bcd 0.60 0.64 0.63 h 1.60 1.65 1.63 g 0.54 0.59 0.57 cd
M10 9 - 10 3.32 4.90 4.26 bcd 0.55 0.66 0.62 h 1.53 1.66 1.61 g 0.47 0.57 0.52 d
M12 11 - 12 4.51 4.87 4.65 ab 0.77 0.79 0.78 bc 1.89 1.94 1.91 ab 0.56 0.68 0.61 c
M14 13 - 14 4.01 4.66 4.36 bcd 0.73 0.79 0.76 bcd 1.82 1.92 1.88 bcd 0.50 0.55 0.52 d
2B/A
M15 14 - 15 3.96 4.21 4.05 cdef 0.67 0.69 0.68 fg 1.73 1.76 1.74 efg 0.34 0.42 0.37 e
M17 16 - 17 3.87 4.03 3.92 ef 0.66 0.68 0.67 fg 1.72 1.74 1.73 fg 0.30 0.32 0.31 ef
M19 18 - 19 4.34 5.20 4.86 ab 0.72 0.77 0.75 cd 1.79 1.86 1.83 cde 0.17 0.19 0.18 gh
M21 20 - 21 4.06 4.60 4.38 bc 0.66 0.75 0.70 ef 1.76 1.96 1.85 cd 0.18 0.21 0.20 fg
3C/A M22 21 - 22 3.41 3.97 3.74 f 0.65 0.72 0.68 fg 1.83 1.93 1.89 abc 0.16 0.19 0.17 hi
M23 22 - 23 3.14 4.15 3.78 def 0.60 0.67 0.64 gh 1.80 1.90 1.86 bcd 0.16 0.17 0.16 ij
4Bs M29 28 - 29 5.86 6.53 6.09 a 0.87 0.89 0.88 a 2.36 2.38 2.37 a 0.13 0.17 0.15 j
*Por el método no paramétrico de Rangos de Kruskal Wallis
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
123
De acuerdo con la clasificación de Kumada (1987), la mayor parte de la materia
orgánica extraída por el hidróxido de sodio en los horizontes A, 2B/A y 3C/A posee un
grado intermedio de humificación y corresponde a ácidos húmicos tipo B. Sin
embargo, en el horizonte A, el ∆ log Kn tendió a decrecer desde los primeros
centímetros del suelo hasta los 8 y 10 cm de profundidad donde alcanzó los valores
más bajos de todo el perfil que se estarían acercando hacia valores característicos de
ácidos húmicos tipo A. Este comportamiento puede interpretarse como una
humificación progresiva de la materia orgánica en profundidad a través de los
primeros 10 cm del suelo. En el horizonte 4Bs, por el contrario, el alto valor del ∆ log
Kn es típico de ácidos húmicos tipo Rp, lo que muestra que la materia orgánica
acumulada en este horizonte presenta un bajo grado de humificación, que se
evidenció también con la relación E4/E6n a esta misma profundidad en el perfil.
En el horizonte A el IMn mostró un comportamiento muy similar al presentado por la
relación E4/E6n, con valores que estuvieron entre 1.61 y 1.91, y en el horizonte 2B/A
este índice de humificación tendió a incrementarse desde los 15 cm de profundidad
(1.74) hasta los 21 cm de profundidad (1.85). En el horizonte 3C/A se presentaron
valores de 1.89 y 1.86 en los 22 y 23 cm de profundidad, respectivamente, y en el
horizonte 4Bs se alcanzó el mayor valor para este parámetro de todo el perfil que fue
de 2.37.
Los menores valores del IMn se presentaron entre los 8 y 10 cm de profundidad, lo
que muestra un incremento apreciable en el grado de humificación de la materia
organica acumulada en esta parte del suelo. A partir de los 10 cm de profundidad
hubo un cambio marcado en la tendecia inicial que traía este parámetro, que señala
una disminución en el grado de humificación de las sustancias húmicas presentes en
los últimos centímetros del horizonte A. Es importante notar que este comportamiento
también se observó en la relación E4/E6n y en el ∆ log Kn y se podría asociar con un
cambio en la génesis de este horizonte a partir los 10 cm de profundidad. Por otro
lado, el valor tan alto obtenido para el IMn en el horizonte 4Bs confirma lo observado
con la relación E4/E6n y con el ∆ log Kn: un bajo grado de humificación para las
sustancias orgánicas extraídas en este horizonte.
También es importante observar que en todas las profundidades estudiadas los
valores de la relación E4/E6n, que estuvieron entre 3.74 y 6.09 fueron menores que
los valores de la relación E4/E6p, que estuvieron entre 4.82 y 8.90, lo que indica que
124 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
la materia orgánica extraída por el hidróxido de sodio posee un mayor grado de
humificación que la extraída por el pirofosfato de sodio. Estos resultados son
similares a los obtenidos por Trubetskaya et al. (2013), quienes realizaron varias
extracciones sucesivas de la materia orgánica acumulada en los horizontes A de
diferentes suelos en el centro de Europa con una mezcla de pirofosfato de sodio
(Na4P2O7) e hidróxido de sodio (NaOH) y encontraron que en los últimos extractos la
relación E4/E6 era mucho menor que la de los extractos obtenidos al inicio del
procedimiento, por lo cual concluyeron que a medida que el suelo reaccionaba
secuencialmente con esta mezcla de reactivos se iban liberando sustancias húmicas
con mayor peso molecular, mayor grado de condensación y aromaticidad y con mayor
grado de humificación.
Con los valores del ∆ log Kn y del IMn no se cumplió lo descrito para la relación
E4/E6n, ya que en algunas de las profundidades estudiadas estos índices de
humificación fueron mayores y en otras fueron menores a los obtenidos con
pirofosfato de sodio, lo que podría estar indicando que las longitudes de onda en que
se mide la absorbancia para estos índices no son lo suficientemente específicas para
indentificar de manera eficiente el grado de humificación de los compuestos
solubilizados por cada extractante.
En general, el ODOEn tendió a decrecer en profundidad a través de todo el perfil. En
el horizonte A se presentaron los mayores valores para este parámetro, que
estuvieron entre 0.52 y 1.99. En el horizonte 2B/A los valores de ODOEn estuvieron
entre 0.18 y 0.37. Por último, en los horizontes 3C/A y 4Bs se presentaron los
menores valores de ODOEn que fueron de 0.17, 0.16 y 0.15 para los 22, 23 y 29 cm
de profundidad, respectivamente. El comportamiento descrito puede estar mostrando
que la cantidad de materia orgánica solubilizada en el suelo, después de los lavados
con los extractantes anteriores, decreció en profundidad y que los valores de ODOEn
se ven afectados por la concentración que presenta la materia orgánica en los
extractos.
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
125
3.3.6 Discusión general
En la Figura 3-12 se puede observar el comportamiento de cada uno de los índices
medidos con los cinco extractantes utilizados en este método secuencial. Salta a la
vista el comportamiento errático de los índices E4/E6, ∆ log K e IM con todos los
extractantes en todo el espesor del suelo. Sólo se presenta un patrón bien definido en
el ODOE que puede relacionarse con un alto grado de especificidad entre la
composición de los compuestos solubilizados y la longitud de onda utilizada para
detectarlos. Con todos los extractantes, todos los índices muestran cambios
importantes en el grado de humificación y en la composición de los compuestos
orgánicos solubilizados a partir de los 21 cm de profundidad.
En los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio, los
incrementos en los valores de la relación E4/E6, del ∆ log K y del IM a los 22, 23 y 29
cm de profundidad indican una disminución en el grado de humificación de la materia
orgánica disuelta en los horizontes alofánicos (3C/A y 4Bs), debida posiblemente a
las condiciones químicas de los mismos que favorecen la formación de coloides
inorgánicos no cristalinos y disminuyen la acumulación y el grado de evolución de las
sustancias húmicas que contienen.
En los extractos obtenidos con ditionito-citrato-bicarbonato y con hidróxido de sodio,
las disminuciones en los valores de la relación E4/E6, del ∆ log K y del IM a los 22 y
23 cm de profundidad (horizonte 3C/A) indican la presencia de sustancias húmicas
con un alto grado de evolución, que no alcanzaron a ser extraídas previamente por el
pirofosfato de sodio ni por el oxalato ácido de amonio, muy seguramente por
encontrarse recubiertas por otros compuestos orgánicos menos humificados,
mientras que los incrementos de estos índices a los 29 cm de profundidad (horizonte
4Bs) se asocian con un bajo grado de evolución en la materia orgánica presente en
este último horizonte.
Los cambios del ODOE observados en estas mismas profundidades, podrían indicar
que en las extracciones con pirofosfato de sodio y con hidróxido de sodio, los valores
de este parámetro están fuertemente influenciados por la concentración que tiene la
materia orgánica disuelta en los extractos, mientras que en las extracciones con
oxalato ácido de amonio y con ditionito-citrato-bicarbonato, los valores del ODOE se
pueden ver más influenciados por la presencia de cationes como el Al, Fe y Si.
126 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Figura 3-12: Comportamiento de cada uno de los índices medidos con los cinco
extractantes en los primeros 30 cm del suelo.
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
127
En la mayoría de profundidades estudiadas los valores más bajos para la relación
E4/E6, para el ∆ log K y para el IM se obtuvieron en la extracción con KCl. Sin
embargo, si se tiene en cuenta la claridad de los extractos y lo reportado en la
mayoría de investigaciones puede afirmarse que es muy poco probable que este
extractante haya extraído compuestos orgánicos con un alto grado de humificación
(García et al., 2004; Jansen et al., 2011). Por lo tanto, los valores tan bajos de estos
tres parámetros se podrían explicar mejor por características químicas propias de la
solución de KCl y/o por la presencia de cationes intercambiables como el Al+3 y el
Fe+3 en los extractos (Weishaar et al., 2003; Strack et al., 2015). Los bajos valores del
ODOEk también se podrían deber a la poca cantidad de sustancias húmicas que
fueron extraídas por este reactivo en el suelo.
Al comparar los valores de la relación E4/E6 obtenidos con pirofosfato de sodio, con
oxalato ácido de amonio, con ditionito-citrato-bicarbonato y con hidróxido de sodio se
puede notar que, en general, el pirofosfato de sodio disolvió la materia orgánica con
menor grado de humificación en todo el perfil, seguido por el hidróxido de sodio que
pudo extraer una materia orgánica un poco más humificada. Por el contrario, los bajos
valores obtenidos para la relación E4/E6o y para la relación E4/E6d estarían
indicando que en la mayoría de profundidades estudiadas de los horizontes A y 2B/A,
el oxalato ácido de amonio extrajo los compuestos orgánicos con mayor grado de
evolución, mientras que en los horizontes 3C/A y 4Bs lo hizo el ditionito-citrato-
bicarbonato.
A diferencia de lo observado en la relación E4/E6o, los valores de ∆ log Ko están
mostrando que en la mayor parte del suelo el oxalato ácido de amonio extrajo la
materia orgánica con menor grado de humificación, seguido por el hidróxido de sodio.
Los comportamientos del ∆ log Kp y del ∆ log Kd permiten afirmar que en los primeros
10 cm del suelo el pirofosfato de sodio extrajo las sustancias húmicas con mayor
grado de evolución y que a partir de este punto la materia orgánica más humificada
fue solubilizada por el ditionito-citrato-bicarbonato, excepto en el horizonte 4Bs, a los
29 cm de profundidad, donde el valor del ∆ log Kn fue menor que el valor del ∆ log Kd.
El IMo también está mostrando que en la mayoría de profundidades estudiadas el
oxalato ácido de amonio extrajo las sustancias húmicas con menor grado de
evolución. El IMp y el IMn presentaron valores muy similares a través de los
horizontes A, 2B/A y 4Bs, lo que indica una similitud en el grado de humificación de la
128 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
materia orgánica extraída por ambos solventes. En el horizonte 3C/A los valores del
IMn fueron un poco menores que los del IMp indicando un mayor grado de
humificación en la materia orgánica extraída por el hidróxido de sodio. Finalmente, los
bajos valores obtenidos para el IMd están mostrando que a partir de los 10 cm de
profundidad el ditionito-citrato-bicarbonato extrajo las sustancias húmicas con mayor
grado de evolución.
En general, los mayores valores del ODOE se obtuvieron en las extracciones con
pirofosfato de sodio y con hidróxido de sodio, lo que muestra que el pirofosfato de
sodio fue capaz de disolver la mayor parte de los complejos organometálicos del
suelo, y que los compuestos más estables de esta composición sólo pudieron ser
disueltos por el hidróxido de sodio.
En la Figura 3-13 se pueden observar los colores de los extractos obtenidos
secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio, ditionito-
citrato-bicarbonato e hidróxido de sodio en muestras de suelo tomadas de los
horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. En general, los colores de los extractos obtenidos
con KCl permiten pensar que este reactivo extrajo una cantidad muy mínima de
materia orgánica del suelo. Los colores de los extractos obtenidos con pirofosfato de
sodio indican que este reactivo fue el que más materia orgánica extrajo del suelo en
este método de extracción secuencial. Los colores de los extractos obtenidos con
oxalato ácido de amonio están mostrando que este reactivo extrajo muy poca materia
orgánica en los horizontes A y 2B/A y que pudo disolver una mayor cantidad de
sustancias húmicas en los horizontes 3C/A y 4Bs. También cabe la posibilidad de que
el color de los extractos en los horizontes 3C/A y 4Bs este siendo afectado por la
presencia de cationes como el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de los
coloides inorgánicos no cristalinos. Los colores de los extractos obtenidos con
ditionito-citrato-bicarbonato indican que este reactivo extrajo poca materia orgánica en
los horizontes A, 2B/A y 3C/A y un poco más de materia orgánica en el horizonte 4Bs,
aunque también podría pensarse que el color del extracto obtenido en este último
horizonte puede estar afectado por la presencia del Fe en solución. Finalmente, los
colores de los extractos obtenidos con hidróxido de sodio están indicando que este
reactivo extrajo un poco más de materia orgánica en los horizontes A y 2B/A que en
los horizontes 3C/A y 4Bs.
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
129
Figura 3-13: Extractos obtenidos secuencialmente con KCl (a), pirofosfato de sodio
(b), oxalato ácido de amonio (c), ditionito-citrato-bicarbonato (d) e hidróxido de sodio
(e) de muestras de suelo tomadas en los horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm),
3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs (28 – 29 cm).
a. b.
c. d.
e.
130 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Las variaciones en los valores de los índices en profundidad pueden indicar cambios
en el grado de humificación de la materia orgánica a través del suelo, ó cambios en la
composición de los complejos orgánicos e inorgánicos con iones metálicos que se
están solubilizando, alternativas que deben ser estudiadas en nuevas investigaciones.
En la Figura 3-14 se puede observar el comportamiento de los cuatro índices medidos
con cada uno de los extractantes utilizados secuencialmente. En esta figura se
observa claramente que la relación E4/E6 fue el índice de humificación que tuvo los
mayores valores con todos los extractantes, seguido por el IM. En general, la relación
E4/E6 muestra que la mayor parte de los ácidos húmicos, en todo el perfil del suelo,
se extrajeron con KCl, con ditionito-citrato-bicarbonato y con hidróxido de sodio,
mientras que los ácidos fúlvicos se solubilizaron preferencialmente con pirofosfato de
sodio. En los extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio se observa una mezcla
de ácidos húmicos y fúlvicos a través del perfil del suelo.
El IM muestra un comportamiento muy similar al de la relación E4/E6: en el extracto
con KCl parecen estar presentes los ácidos húmicos tipo A del suelo, mientras que en
los demás extractos la composición orgánica corresponde a otro tipo de humus con
un menor grado de evolución. Al igual que los dos índices anteriores, el ∆ log K está
mostrando la disolución de los compuestos orgánicos más humificados en el extracto
con KCl.
Finalmente, el comportamiento del ODOE está confirmando que éste no es indicador
del grado de humificación de la materia orgánica del suelo, pero sí de la presencia de
complejos Al/Fe-humus, como puede verse en los extractos obtenidos con pirofosfato
de sodio y con hidróxido de sodio, y de materiales inorgánicos no cristalinos de Al-Fe
y cristalinos de Fe, como puede verse en los extractos obtenidos con oxalato ácido de
amonio y con ditionito-citrato-bicarbonato, respectivamente, en los horizontes
alofánicos.
Las variaciones de la relación E4/E6k, del ∆ log Kk y del IMk fueron similares en todas
las profundidades estudiadas. Sin embargo, como se mencionó anterioremente, ellas
pueden deberse más a cambios en los contenidos Al, Fe y Si intercambiables en
profundidad que a diferencias en el grado de humificación de la materia orgánica.
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
131
Figura 3-14: Comportamiento de los cuatro índices medidos con cada uno de los
extractantes en los primeros 30 cm del suelo.
Las tendencias de la relación E4/E6p, del ∆ log Kp y del IMp a través de todo el perfil
también fueron similares entre sí y muestran un mayor grado de humificación para la
materia orgánica extraída de los horizontes A y 2B/A y uno menor para la extraída de
los horizontes 3C/A y 4Bs, lo que se explica principalmente por la naturaleza no
alofánica de los horizontes A y 2B/A de este suelo que favorece la formación de
complejos Al/Fe-humus en ellos, y por la naturaleza alofánica de los horizontes
subsuperficiales que favorece la formación de coloides inorgánicos no cristalinos e
inhibe la producción de compuestos húmicos con estructuras complejas. (Takahashi y
Dahlgren, 2016).
132 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Los incrementos y las disminuciones alternadas en los valores de la relación E4/E6o,
del ∆ log Ko y del IMo en el horizonte A indican una alta variabilidad en el grado de
humificación de la materia orgánica extraída por el oxalato ácido de amonio. Los
comportamientos de estos tres parámetros en el horizonte 2B/A pueden relacionarse
con la presencia de sustancias húmicas con un grado de evolución mayor al de la
fracción orgánica solubilizada en los primeros centímetros del horizonte A y con una
composición química más homogénea. Por último, los aumentos que presentaron
estos mismos índices en los horizontes 3C/A y 4Bs están indicando, al igual que la
relación E4/E6p, que el ∆ log Kp y que el IMp, una disminución en el grado de
humificación de las sustancias orgánicas solubilizadas en estos dos últimos
horizontes.
En la Figura 3-14 también se puede observar una similitud en las tendencias del
comportamiento de la relación E4/E6, del ∆ log K y del IM en cada una de las
extracciones, lo que muestra que estos tres índices miden de manera similar los
cambios que se generan en el grado de humificación de la materia orgánica en
profundidad. Por otro lado, las discrepancias que se presentaron para establecer el
grado de humificación de la materia orgánica solubilizada con cada extractante al
cambiar de índice, y que se hacen evidentes en la Figura 3-12, podrían estar
indicando que el extractante puede afectar en cierta forma la absorbancia de los
extractos.
El hecho de que en todos los extractos se pudieron detectar compuestos orgánicos
con diferentes grados de humificación, a pesar de que previamente las muestras
fueron tratadas con otros solventes, indica que ninguno de los extractantes utilizados
fue capaz de remover toda la materia orgánica del suelo y que, además, se presentó
una distribución de la materia orgánica en capas de composición y grado de
humificación diferentes, recubriendo los otros sólidos del suelo. Esta distribución en
capas de la materia orgánica puede hacer que en una determinada extracción
algunos compuestos, susceptibles de ser solubilizados por el extractante usado, no
se recuperen, por estar recubiertos por otros compuestos orgánicos insolubles en él.
Esto explica, en parte, la variabilidad observada entre los índices en los diferentes
extractos.
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
133
El análisis anterior es corroborado ampliamente por los resultados que se presentan
en las gráficas de la Figura 3-15 correspondientes al comportamiento de los índices
en el horizonte A del suelo.
Figura 3-15: Comportamiento de los cuatro índices medidos con cada uno de los
extractantes en el horizonte A del suelo.
Las disminuciones en los valores de la relación E4/E6p, del ∆ log Kp y del IMp a
través de los primeros 8, 10 y 6 cm del suelo, respectivamente, están indicando un
incremento en profundidad en el grado de humificación de la materia orgánica, pero a
partir de estos puntos los cambios en las tendencias iniciales de los tres parámetros
mencionados y el incremento de los mismos hasta los 14 cm de profundidad,
134 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
muestran una disminución en el grado de humificación de las sustancias orgánicas
solubilizadas en esta parte del horizonte A.
Los valores de la relación E4/E6o, del ∆ log Ko y del IMo en este horizonte fueron
muy variables lo que dificulta mucho su interpretación desde el punto de vista
pedogenético. Por otro lado, los comportamientos de la relación E4/E6, del ∆ log K y
del IM en los extractos obtenidos con ditionito-citrato-bicarbonato y con hidróxido de
sodio, están mostrando, en general, un incremento en el grado de humificación de la
materia orgánica a través de los primeros 8 o 10 cm del suelo, y una disminución en
el grado de humificación de la misma a partir de estos puntos y hasta los 14 cm de
profundidad.
Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente, es fácil notar que en el horizonte A,
los cambios en las tendencias de los valores de la relación E4/E6, del ∆ log K y del IM
en los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio, con ditionito-citrato-bicarbonato y
con hidróxido de sodio son muy similares y se podrían deber posiblemente a
variaciones en la composición química de las capas de ceniza, en el tipo de
vegetación aportada al suelo y/o en las condiciones ambientales en las que se
desarrolló el proceso de humificación (principalmente humedad y temperatura), lo que
pudo promover la formación de sustancias húmicas con un menor grado de evolución
entre los 8 o 10 cm y los 14 cm de profundidad. Esta disminución en el grado de
humificación de la materia orgánica podría estar indicando la presencia de un suelo
enterrado o de una discontinuidad litológica y ayudaría a justificar la hipótesis de que
este horizonte puede dividirse en dos horizontes diferentes comprendidos entre la
superficie del suelo y los 8 o 10 cm de profundidad y entre los 8 o 10 cm y los 14 cm
de profundidad. Es importante resaltar que esta distinción no se pudo realizar en
campo debido a la falta de evidencias macro morfológicas y que está en concordancia
con los resultados obtenidos en las extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y
Si realizadas en este mismo suelo y reportadas en el capítulo 2 de esta investigación.
3.4 Conclusiones
Los comportamientos de la relación E4/E6, del ∆ log K y del IM en los
extractos obtenidos con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio, en
general están mostrando un mayor grado de humificación para la materia
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
135
orgánica extraída de los horizontes A y 2B/A y un menor grado de
humificación para la extraída de los horizontes 3C/A y 4Bs.
Los índices E4/E6, ∆ log K e IM coinciden, en general, en su capacidad para
identificar diferentes grados de humificación de la materia orgánica del suelo.
Se presentan diferencias importantes en el comportamiento de todos los
índices, con todos los extractantes, entre los horizontes no alofánicos y los
alofánicos en el suelo.
A través del perfil del suelo se presentan variaciones importantes entre los
valores de los índices estudiados que pueden indicar cambios en el grado de
humificación y/o en la composición de la materia orgánica acumulada en el
suelo.
La relación E4/E6 fue el índice que mejor caracterizó el grado de humificación
de la materia orgánica del suelo.
El KCl aparentemente extrajo los compuestos orgánicos más humificados del
suelo y aunque en la literatura se atribuye parte de este comportamiento a la
posibilidad que tiene esta sal de extraer iones intercambiables, debe
confirmarse esta alternativa con otras investigaciones.
En general, el pirofosfato de sodio fue el extractante que solubilizó los
compuestos orgánicos con menor grado de humificación, y el oxalato ácido de
amonio el que presentó el comportamiento más errático dentro del perfil,
posiblemente afectado por las extracciones que precedieron su utilización.
El ODOE fue un indicador eficiente de la presencia de complejos orgánicos en
los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio y con hidróxido de sodio e
identificó acertadamente la acumulación iluvial de óxidos e hidróxidos de Fe
no cristalinos en el horizonte 4Bs en el extracto obtenido con oxalato ácido de
amonio.
Las tendencias de los valores de la relación E4/E6, del ∆ log K y del IM en los
extractos obtenidos con pirofosfato de sodio, con ditionito-citrato-bicarbonato y
con hidróxido de sodio permiten pensar que el horizonte A podría dividirse en
dos horizontes diferentes que no fueron diferenciables en campo,
comprendidos entre la superficie del suelo y los 8 o 10 cm de profundidad y
entre los 8 o 10 cm y los 14 cm de profundidad, lo que estaría en concordancia
con los resultados obtenidos en las extracciones selectivas y secuenciales de
Al, Fe y Si realizadas en este mismo suelo y reportadas en el capítulo 2 de
esta investigación.
136 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
3.5 Bibliografía
Asano, M and Wagai, R. 2014. Evidence of aggregate hierarchy at micro-to
submicron scales in an allophanic Andisol. Geoderma (216): 62-74.
Baglieri, A., Ioppolo, A., Négre, M., Abbate, C., Gennari, M. 2010.
Characterization of Glycerol-Extractable Organic Matter from Etna Soils of
Different Ages. Pedosphere 20(1): 120-128.
Basile-Doelshc, I., Amundson, R., Stone, W., Masiello, C., Bottero, J., Colin,
F., Masin, F., Borschneck, D., Meunier, J. 2005. Mineralogical control of
organic carbon dynamics in a volcanic ash soil on La Reunion. European
Journal of Soil Science (56): 689-703.
Bendeck, M. 2003. Origen y formación del humus. En: Memorias Seminario
Materiales Orgánicos en la Agricultura. Sociedad Colombiana de la Ciencia del
Suelo, Comité Regional de Antioquia. Medellín. CD-Room. 9 p.
Broquen, P., Lobartini, J., Candan, F., Falbo, G. 2005. Allophane, aluminum,
and organic matter accumulation across a bioclimatic sequence of volcanic ash
soils of Argentina. Geoderma (129): 167-177.
Burdon, J. 2001. Are the traditional concepts of the structures of humic
substances realistic?. Soil Science 166 (11): 752-769.
Dahlgren, R., Shoji, S., Nanzyo, M. 1993. Mineralogical characteristics of
volcanic ash soils. In: Volcanic ash soils: genesis, properties and utilization.
Shoji S., M. Nanzyo and R. Dahlgren, editors. Developments in Soil Science
21. Elsevier Science Publisher. Ámsterdam. 101-143 p.
Dai, Q., Ae, N., Suzuki, T., Rajkumar, M., Fukunaga, S., Fujitake, N. 2011.
Assessment of potentially reactive pools of aluminum in Andisols using a five-
step sequential extraction procedure. Soil Science and Plant Nutrition (57):
500-507.
Dubroeucq, D., Geissert, D., Barois, I., Ledru, M. 2002. Biological and
mineralogical features of Andisols in the Mexican volcanic higlands. Catena
(49): 183-202.
Espinoza, J., Fuentes, E., Báez, M. 2009. Sorption behavior of bensulfuron-
methyl on andisols and ultisols volcanic ash derived soils: Contribution of
humic fractions and mineral–organic complexes. Environmental Pollution
(157): 3387-3395.
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
137
Ferro, V., Nóvoa, J.C., Costa, M., Klaminder, J., Martínez, A. 2014. Metal and
organic matter immobilization in temperate podzols: A high resolution study.
Geoderma (217-218): 225-234.
García, E., Nóvoa, J., Pontevedra, X., Martínez, A., Buurman, P. 2004.
Aluminium fractionation of European volcanic soils by selective dissolution
techniques. Catena (56): 155-183.
Giosan, L., Flood, R., Aller, R. 2002. Paleoceanographic significance of
sediment color on western North Atlantic drifts: I. Origin of color. Marine
Geology (189): 25-41.
Heymann, K., Lehmann, J., Solomon, D., Liang, B., Neves, E., Wirick, S. 2014.
Can functional group composition of alkaline isolates from black carbon-rich
soils be identified on a sub-100 nm scale?. Geoderma (235-236): 163-169.
Hiradate, S., Nakadai, T., Shindo, H., Yoneyama, T. 2004. Carbon source of
humic substances in some Japanese volcanic ash soils determined by carbon
stable isotopic ratio, δ13C. Geoderma (119): 133-141.
Hiradate, S., Hirai, H., Hashimoto, H. 2006. Characterization of allophanic
Andisols by solid state 13 C, 27 Al and 29 Si NMR and by C stable isotopic ratio, δ13 C. Geoderma (136): 696-707.
Hu, P., Liu, Q., Torrent, J., Barrón, V., Jin, C. 2013. Characterizing and
quantifying iron oxides in Chinese loess/paleosols: Implications for
pedogénesis. Earth and Planetary Science Letters (369-370): 271-283.
Jansen, B., Tonneijck F.H., Verstraten, J.M. 2011. Selective extraction
methods for aluminium, iron and organic carbon from montane volcanic ash
soils. Pedosphere 21 (5): 549-565.
Jaramillo, D.F. 2000. Clasificación Taxonómica de los suelos del Altiplano de
San Félix, Departamento de Caldas. Revista Facultad Nacional de Agronomía
Medellín 53 (2): 1059-1077.
Jaramillo, D.F., Flórez, M.T., Parra, L.N. 2006. Caracterización de un Andisol
de la cuenca de la quebrada Piedras Blancas, Oriente Antioqueño, Colombia.
Suelos Ecuatoriales 36 (1): 61-71.
Jaramillo, D.F. 2011a. Caracterización de la materia orgánica del horizonte
superficial de un Andisol hidromórfico del Oriente Antioqueño (Colombia).
Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
xxxv (134): 23-33.
138 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Jaramillo, D.F. 2011b. Repelencia al agua en Andisoles de Antioquia.
Universidad Nacional de Colombia, Vicerrectoría Académica Editorial, Bogotá,
D.C. 218 p.
Kleber, M., Mikutta, C., Jahn, R. 2004. Andosols in Germany. Pedogenesis
and properties. Catena (56): 67-83.
Kumada, K. 1987. Chemistry of soil organic matter. Japan Scientific Societies
Press. Tokio. 240 p.
Levard, C., Doelsch, E., Basile-Doelsch, I., Abidin, Z., Miche, H., Masion, A.,
Rose, J., Borschneck, D., Bottero, J. 2012. Structure and distribution of
allophanes, imogolite and proto-imogolite involcanic soils. Geoderma (183-
184): 100-108.
Li, X., Xing, M., Yang, J., Zhao, L., Dai, X. 2013. Organic matter humification in
vermifiltration process for domestic sewage sludge treatment by excitation–
emission matrix fluorescence and Fourier transform infrared spectroscopy.
Journal of Hazardous Materials (261): 491-499.
Ludwig, P., Egli, R., Bishop, S., Chernenko, V., Frederichs, T., Rugel, G.,
Merchel, S., Orgeira, M.J. 2013. Characterization of primary and secondary
magnetite in marine sediment bycombining chemical and magnetic unmixing
techniques. Global and Planetary Change (110): 321-339.
Mehra, O.P and Jackson, M. J. 1960. Iron oxide removal from soils and clays
by a dithionite-citrate system buffered with sodium bicarbonate. Clays and Clay
Mineral (7): 317-327.
Montoya, J.C., Menjivar, J.C., Bravo, I. 2013. Fraccionamiento y cuantificación
de la materia orgánica en Andisoles bajo diferentes sistemas de producción.
Acta agronómica 62 (4): 333-343.
Nambu, K and Yonebayashi, K. 2000. Quantitative Relationship between Soil
Properties and Adsorption of Dissolved Organic Matter onto Volcanic Ash and
Non -Volcanic Ash Soils. Soil Science and Plant Nutrition 46 (3): 559-569.
Ohno, T., Fernandez, I., Hiradate, S., Sherman, J. 2007. Effects of soil
acidification and forest type on water soluble soil organic matter properties.
Geoderma (140): 176-187.
Ortíz, M., Zapata, R., Sadeghian, S., Franco, H. 2004. Aluminio intercambiable
en suelos con propiedades ándicas y su relación con la toxicidad. Cenicafé 55
(2): 101-110.
Pansu, M and Gautheyrou, J. 2006. Handbook of Soil Analysis. Mineralogical,
Organic and Inorganic Methods. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. 993 p.
Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones
selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de
quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.
139
Ruiz, O. 2003. Sustancias húmicas e índices de humificación. En: Memorias
Seminario Materiales Orgánicos en la Agricultura. Sociedad Colombiana de la
Ciencia del Suelo, Comité Regional de Antioquia. Medellín. CD-Room. 13 p.
Schoning, I., Knicker, H., Kogel-Knabner, I. 2005. Intimate association between
O/N-alkyl carbon and iron oxides in clay fractions of forest soils. Organic
Geochemistry (36): 1378-1390.
Shoji, S., Dahlgren, R., Nanzyo, M. 1993. Morphology of volcanic ash soils. In:
Volcanic ash soils: genesis, properties and utilization. Shoji S., M. Nanzyo and
R. Dahlgren, editors. Developments in Soil Science 21. Elsevier Science
Publisher. Amsterdam. 7-35 p.
Soil Survey Staff (SSS). 1999. Soil Taxonomy. A Basic system of soil
classification for making and interpreting soil surveys. 2a ed. Agriculture
Handbook N° 436. Soil Survey Staff. Washington D.C. 869 p.
Soil Survey Staff (SSS). 2014. Keys to soil taxonomy. Twelfth Edition. USDA.
Washington D. C. 360 p.
Stevenson, F. 1982. Humus chemistry: genesis, composition, reactions. Wiley.
New York. 443 p.
Strack, M., Zuback, Y., Mc Carter, C., Price, J. 2015. Changes in dissolved
organic carbon quality in soils and discharge 10 years after peatland
restoration. Journal of Hydrology (527): 345-354.
Takahashi, T., Dahlgren, R., Sase, T. 1994. Formation of Melanic Epipedons
under Forest Vegetation In the Xeric Moisture Regime of Northern California.
Soil Science and Plant Nutrition 40 (4): 617-628.
Takahashi, T., Sato, T., Sato, A., Nanzyo, M. 2003. Relationship between 1 M
KCl-extractable aluminum and pyrophosphateextractable aluminum in A
horizons of non-allophanic Andosols. Soil Science and Plant Nutrition (49):
729-733.
Takahashi, T., Nanzyo, M., Hiradate, S. 2007. Aluminum status of synthetic Al-
humic substance complexes and their influence on plant root growth. Soil
Science and Plant Nutrition (53): 115-124.
Takahashi, T and Dahlgren, R. 2016. Nature, properties and function of
aluminun humus complexes in volcanic soils. Geoderma (263): 110-121.
Tanikawa, T., Takahashi, M., Imaya, A., Ishizuka, K. 2009. Highly accumulated
sulfur constituents and their mineralogical relationships in Andisols from central
Japan. Geoderma (151): 42-49.
140 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y
secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol
de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.
Trubetskaya, O., Trubetskoj, O., Voyard, G., Richard, C. 2013. Determination
of hydrophobicity and optical properties of soil humic acids isolated by different
methods. Journal of Geochemical Exploration (132): 84-89.
Tsai, C., Chen, Z., Kao, C., Ottner, F., Kao, S., Zehetner, F. 2010. Pedogenic
development of volcanic ash soils along a climosequence in Northern Taiwan.
Geoderma (156): 48-59.
Wada, K. 1989. Allophane and imogolite. In Dixon. J. B. and Weed, S. B. (eds.)
Minerals in Soils Environments. Soil Science Society of America, Madison.
1051-1087 p.
Weishaar, J., Aiken, G., Bergamaschi, B., Fram, M., Fuji, R., Mopper, K. 2003.
Evaluation of specific ultraviolet absorbance as an indicator of the chemical
composition and reactivity of dissolved organic carbon. Environmental Science.
and Technology (37): 4702-4708.
Yuan, G., Theng, B.K.G., Parfitt, R.L., Percival, H.J. 2000. Interaction of
allophane with humic acid and cations. European Journal of Soil Science (51):
35-41.
Zapata, R. D. 2006. Química de los procesos pedogenéticos. Medellín.
Universidad Nacional de Colombia. 358 p.