SaliniDad suelos

8/19/2019 SaliniDad suelos

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Autopista Costa-Costa, Km.8½., Apdo.8022, C.P,10800, Capdevila,Boyeros.Telf.451166, 451788 Telefax (537)453946

1 MINISTERIO DE LA AGRICULTURA

"CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN DE LA SALINIDAD" 1

¨ Characterization and evaluation of salinity¨

Lazara Otero1, Alden Francisco

2, Vicente Gálvez

1, Roberto Morales

1, Inalvis Sánchez

3, Martha Labaut

4, Mirna

Vento2 , Marianela Cintra3 y Luis Rivero1.

1. Instituto de Suelos, Cuba, E-mail: [email protected], [email protected] Telefax: (537)45 3946.

2. Estación de Suelos Camaguey. Cuba

3. Estación de Suelos Guantánamo. Cuba

4. Centro Provincial de Suelos de Granma. Cuba

RESUMENEste documento está relacionado al estudio y manejo de los suelos afectados por salinidad.

Se tratan conceptos sobre la solución de los suelos y la composición iónica de las provenientes de los suelos

afectados por sales, que argumentan la importancia de la comprensión de las especies iónicas solubles en el

conocimiento de los suelos con salinidad.

Además profundiza en las interacciones que se producen entre los iones con el aumento de la concentración de

electrolitos, a medida que avanza la Salinización en los suelos, lo cual fundamenta la aplicación de estas

concepciones para progresar en el uso y explotación sostenible de los mismos y que argumenta la utilización de

nuevos indicadores obtenidos en la disolución suelo:solución 1:5, para la caracterización y evaluación de los suelos

con salinidad.

ABSTRACT

This document is related to the study and management of salts affected soils.

Concepts about soils solutions and the ionic composition of salts affected soils are considered, which argument the

importance of the understanding of the soluble ionic species on the knowledge of the saline soils.

Besides, it deeps in the produced interactions among the ions with the increment of electrolytic concentration by the

progress of the salinity in the soils, that explains the application of these conceptions at the advances in the

sustainability and management of these soils, thus the utilization of new indicators obtained in 1:5 soil:solution

dissolution for the characterization and evaluation of the soils with salinity.

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1 "CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN DE LA SALINIDAD" está protegido por las leyes de Derecho deAutor en CENDA (Cuba) con el Registro 1689-2007.


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"CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN DE LA SALINIDAD"

¨ Characterization and evaluation of salinity¨

Lazara Otero1, Alden Francisco

2, Vicente Gálvez

1, Roberto Morales

1, Inalvis Sánchez

3, Martha Labaut

4, Mirna

Vento2 , Marianela Cintra3 y Luis Rivero1.

1. Instituto de Suelos, Cuba, E-mail: [email protected], [email protected] Telefax: (537)45 3946.

2. Estación de Suelos Camaguey. Cuba

5. Estación de Suelos Guantánamo. Cuba

6. Centro Provincial de Suelos de Granma. Cuba

INTRODUCCIÓN

Uno de los problemas clásicos de degradación de la tierra que ha tenido que enfrentar el hombre, ha sido el de

controlar, prevenir o mejorar los suelos afectados por la salinidad.

En las regiones áridas, semi áridas y estepas, donde la evaporación es mayor que las precipitaciones, se ubican las

regiones más afectadas por sales (Kovda, 1964; citado por Obregón, 1996).

También puede aparecer en lugares con prolongados periodos de sequía, como en zonas climáticas templadas, secas

y trópicos secos. Otros lugares donde es posible encontrar suelos con problemas, son los cercanos al mar (costas,

lagunas, litorales y pantanos), o bien en la cercanía de domos salinos, manantiales de aguas salinas y mantos

freáticos salinos. De acuerdo a Flores (1993), la salinidad en forma natural (primaria), está ampliamente distribuida

en el globo terráqueo y se incrementa a medida que se presentan cambios climáticos mayores; procesosgeomorfológicos de sedimentación, erosión y redistribución de materiales; así como cambios en la hidrología

superficial y subterránea.

Además de las extensas áreas de suelos con salinidad primaria en el mundo, en los últimos años se ha incrementado

considerablemente la salinidad secundaria en extensos territorios, debido fundamentalmente a los efectos del regadío,

donde para garantizar el suministro de agua y tener agricultura, se ha implantado el riego, sin haber previsto la

instalación de sistemas de drenaje, lo que ha conllevado al incremento de la salinidad de los suelos, por la ascensión

de las sales que se encontraban localizadas por debajo de los 20 cm. de profundidad, intensificado por las

particularidades climáticas que aumentan su concentración en el suelo.

Este problema se puede intensificar con otras fuentes adicionales de electrolitos, como el uso de fertilizantes y la

calidad del agua de riego. La significación relativa del aporte de cada fuente suministradora de sales, depende de las

condiciones del suelo, la efectividad del drenaje, la calidad del agua de riego, la sobreexplotación del manto y las

prácticas de manejo agronómico.

Los cambios hidrológicos provocados por la deforestación o por el cultivo intensivo, también son causas importantes

de la salinidad.


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Siempre que los suelos posean problemas de salinidad, en la zona radicular de las plantas, es restringido o totalmente

imposible su crecimiento y desarrollo. Sin embargo es posible obtener aceptable productividad en suelos afectados

por sales, si el problema es correctamente diagnosticado, manejado y mejorados los mismos, sobre la base del

conocimiento y magnitud del problema.

En el presente documento, se introduce la importancia del estado de los iones solubles en la intensidad de la

salinización, lo cual es protagónico en el conocimiento de los suelos con salinidad; así como se exponen indicadores

obtenidos de las interacciones iónicas de los electrolitos en la disolución 1:5, para su utilización en la caracterización

y evaluación de la salinidad.

DESARROLLO

Definición de términos.

• Salinidad : Es el resultado de procesos naturales y/o antrópicos presentes en todos los

suelos que conducen en menor o mayor grado a una acumulación de sales, que pueden afectar la fertilidad del suelo(Flores et al, 1996).

• Indicadores de salinidad:

A partir del concepto anterior, se sugiere que los criterios de diagnostico que se utilicen para la clasificación de los

suelos afectados por salinidad, se basen en un conjunto de parámetros, fundamentalmente en el análisis de la relación

existente entre ellos; así como la valoración no solo del contenido total de iones; sino también de todos los aspectos

que en el agroecosistema provoquen afectaciones o deterioro significativo de la fertilidad de estos suelos. Al

respecto, Bunning and Lane (2003), separan a los indicadores de degradación de las tierras a nivel local, del

ecosistema y nacional. Por lo que también pueden interpretarse como locales, regionales y globales en dependenciade la escala en que sea utilizado cada indicador.

Los indicadores químicos de salinidad de carácter global utilizados para la caracterización y el diagnostico de la

afectación por la salinidad son la CE, PSI (% Na+ intercambiable) y pH (Kochba et al., 2004; Mueller et al., 2004;

Shukla et al., 2004), cuyos parámetros permiten separar a los suelos afectados por salinidad en 3 grupos:

Clasificación pH CE PSI Proceso

Salinos < 8.5 > 4 < 15 Salinización

Sódicos > 8.5 < 4 > 15 Sodificación

Salinos - Sódicos < 8.5 > 4 > 15 Salinización - Sodificación

Existen otros índices o indicadores auxiliares provenientes de los análisis físicos y químicos de las muestras de

suelos, frecuentemente utilizados en dependencia de la finalidad de los estudios como Relación de Adsorción de

Sodio (RAS), aNa/(aCa)0.5, Ca/Na, Relación de Sodio Intercambiable (RSI), % de magnesio, % (Na+ + Mg+),

potencial zeta, coeficiente de dispersión , estabilidad estructural, dilatación, densidad, curvas de retención de


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humedad, conductividad hidráulica, etc. (Ippolito et al., 2005; Levy et al., 2003; Medina et al., 2004; Phillip et al.,

2004; Shukla et al., 2004; Tarchitzk and Chen, 2002).

• La solución del suelo. Definición y composición.

La solución del suelo consiste de toda el agua líquida en el suelo y los materiales disueltos en éste, en la proximidad

inmediata de la superficie sólida. Justamente qué constituye la proximidad inmediata es difícil definir, pero

corresponde al agua contenida en la doble capa eléctrica de la superficie coloidal.

En sistemas floculados, la doble capa eléctrica será normalmente solo unas pocas moléculas de espesor, sin embargo

en sistemas dispersos, la solución del suelo puede ser de 2 o más moléculas de extensión.

El proceso de excreción asociado con la actividad de las raíces de las plantas, dirige el ajuste correspondiente en la

concentración de cationes en la superficie. En la solución de suelo afectada por una alta concentración de iones

disueltos se ejerce un efecto perjudicial en la concentración interna del vegetal por la influencia del efecto osmótico(Cochrane.and Cochrane, 2005). El transporte o retención de los cationes adsorbidos, así como de otras sustancias,

entre ellas los contaminantes del suelo (Laegdsmand et al., 2005), dependen de cómo está relacionado la superficie

sólida cargada de los suelos y los iones disueltos en la solución acuosa, puesto que los procesos de intercambio

iónico están regidos por fenómenos de adsorción y desorción.

(http://gmg. uni zar . es/ gmgweb/ Asi gnat ur as/ Geol ogi aSuel os/ apuntes/ Tema8_I nt er cambi o

. pdf )

La importancia del intercambio de cationes en relación con la nutrición de las plantas es obvia a partir del hecho de

que la solución del suelo contiene menos del 1% del potasio requerido para una cosecha, siendo suplido el resto por

compensación del potasio desde los coloides del suelo.

Suleiman and Ritchie (2005) reportaron que también el movimiento lateral de la solución del suelo, puede ser causa

de la variabilidad espacial de la respuesta de la producción del cultivo.

En suelos no salinos, los aniones dominantes en la solución del suelo, son normalmente nitratos y bicarbonatos,

mientras que en áreas áridas y semiáridas son importantes los cloruros y sulfatos. Estos iones tienden a ser

débilmente adsorbidos por la superficie de la arcilla y en la mayoría de las condiciones de suelo, donde la carga

superficial dominante es negativa, ellos pueden ser excluidos desde la capa de la superficie (negativamente

adsorbido). El fosfato y el silicato, los cuales están normalmente presentes a baja concentración, intercambian más

fácilmente con otros grupos aniónicos en la superficie. La asociación de un anión con la fase superficial después del

intercambio, puede provenir de precipitación de un complejo insoluble sobre la superficie, o por intercambio del

anión con el ligando de un catión en la superficie o en la superficie en sí.

Procesos de transición de las soluciones en los suelos afectados por salinidad.

Según los electrolitos se acumulan en los suelos, el equilibrio entre los cationes de la solución del suelo y aquellos

adsorbidos por los coloides, maniobran continuamente para acomodar cambios en la composición y concentración de

los cationes disueltos e intercambiables. Cuando el sodio se incrementa en la solución del suelo, la proporción de


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sodio adsorbido sobre los coloides, también se incrementa. Ya que el sodio tiene mas baja afinidad por la arcilla que

los otros cationes en el suelo, la proporción de sodio a otros cationes solubles sobre un equivalente base (designado

como porcentaje de sodio soluble), debe estar por encima del 50 %, para que una apreciable cantidad de sodio sea

adsorbida.

Algunas ecuaciones han sido desarrolladas para ilustrar la relación entre los cationes solubles en la solución del

suelo, y aquellos adsorbidos sobre la arcilla. Estas están asentadas en diferentes conceptos físico químicos,

resultando las formulas similares a las basadas en la ley de acción de masas. En los suelos salinos y sódicos se utiliza

la Ecuación de Gapón, que relaciona el porciento de sodio adsorbido (PSI) con la RAS obtenida de los iones

disueltos.

El cálculo de la RAS, es como sigue: Na+

[ ( Ca2+ + Mg2+) /2 ]0.5

ésta es altamente correlacionable con la proporción de sodio intercambiable del complejo adsorbente, por lo que

puede expresar el peligro de sodificación de los suelos. En esta relación, los cationes solubles están considerados en

me/l o mmo/l.

Estudio de la composición iónica de soluciones de suelos afectados por salinidad.

• Actividad de los iones.

Las actividades iónicas en soluciones diluidas de suelos no salinos son muy similares a las concentraciones totales,

puesto que su factor de actividad es aproximadamente la unidad; sin embargo en los suelos afectados por salinidad,

las concentraciones activas son menores que las concentraciones medidas; precisamente en estos suelos, las

actividades representan las concentraciones efectivas que definen las propiedades físico – químicas de los suelos y la

nutrición de las plantas, mejor que su contenido total.

(a ) = [c]. f -log f = AZ2(I)0.5 Ecuación extendida de Debye – Huckel

1+ Bd(I)0.5

A y B = constantes Z = carga d = diámetro del ión I = ½ Σ C.Z2 (Fuerza iónica en mol/l)

(http://www.bpx.cov.ac.uk)

El conocimiento de la concentración real, composición química y propiedades físico – químicas de la solución del

suelo, son importantes para la investigación de los procesos químicos que en él ocurren, así como para la nutrición de

los cultivos. Con el aumento de la salinización en la solución del suelo, aumenta la fuerza iónica y disminuye la

actividad de los iones, dado el efecto de la disminución del factor de actividad de los mismos ( f ). Se ha conocido por

investigaciones realizadas por Gorbunov et al. (1982), que dependiendo de las relaciones de los cationes, así será su

asimilación por las plantas. En suelos solonetz sódicos, la actividad del calcio es mucho menor que la actividad del

sodio en su horizonte iluvial y en los horizontes salinos. Kruspy et al 1983, indicaron que las actividades de los iones


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pueden ser parámetros para evaluar cuantitativamente los procesos químico físicos de los suelos, ya que establece

una nueva medición de los iones, en la que intervienen principios termodinámicos. Estos autores propusieron la

relación a Na/(aCa)0.5, como criterio para ser utilizado en el pronostico de la salinización y prevención del fenómeno.

• Interacciones iónicas en la solución.

La concentración iónica total de la solución del suelo, tiene un amplio rango. La solución del suelo con problemas de

salinidad puede ser considerada como una disolución de sales mezcladas. En la solución conteniendo sales

disociadas, la interacción electrostática de iones resulta en una adaptación especial en los iones. La interacción

decrece la concentración de iones con valencias libres e influye en algunas propiedades de la solución incluyendo la

conductividad equivalente de los electrolitos, la solubilidad de sales difícilmente solubles en agua, el grado de

disociación de las sales disueltas y la relación de las actividades de los iones en la solución. (Thien Ngo, 2003;

www. monograf i as. com/ t r abaj os14/ sol uci ones/ sol uci ones. sht ml ) . La conducta descrita, influye en la formación y propiedades de los suelos afectados por sales (Otero et al., 2002).

Acorde a Sposito, 1981 (citado por Csillag and Kapoor, 1987), varios componentes pueden ser encontrados a

concentraciones significativas, y de aquí un gran número de especies de variada composición química estar presentes

en la solución. Además de este número de especies influir en las propiedades antes mencionadas, también

determinan su bioabilidad y toxicidad para organismos acuáticos; así como la interacción con otras partículas

suspendidas presentes en el sistema.

• Naturaleza de las especies iónicas.

En las soluciones de los suelos afectados por salinidad, las especies iónicas pueden encontrarse en forma de iones

libres hidratados e iones pares; en otros sistemas puede haber además complejos de coordinación. Por lo cual se

puede asumir que por ser un medio altamente concentrado, la concentración total de cada uno de los iones disueltos

está constituida por la suma de iones libres e iones pares (Drever and Langmuir, 1997). Estas especies pueden o no

estar en equilibrio con otras.

Iones Libres.

Son los iones que mantienen sus propiedades como iones independientes en la solución (Otero et al., 2003).

Ej: aniones carbonatos (CO32-), bicarbonatos (HCO3

-), cloruros (Cl-), sulfatos (SO42-) y los cationes calcio (Ca2+),

magnesio (Mg2+), sodio (Na+) y potasio (K +).

Iones Pares.

Iones cuya concentración está determinada por la unión de un catión y de un anión que son atraídos tan fuertemente

el uno por el otro, que se comportan en la solución como iones asociados, pudiendo presentar o no cargas eléctrica

en dependencia de la especie formada (Otero et al., 2003).

Ejs: [ Ca CO30]; [ Ca CO3H

+ ]; [ Mg Cl + ]; etc.


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La asociación en pares iónicos en las aguas es prácticamente despreciable para electrolitos 1:1, pero puede ser

significativa en electrolitos con cargas superiores o incluso en electrolitos 1:1 a concentraciones altas.

(www. uv. es/ ~baeza/ equi l i . ht ml ) .

• Indicadores provenientes de la composición de los iones solubles en suelos con salinidad.

Las interacciones electrostáticas que se producen con el aumento de la concentración de los electrolitos solubles,

juegan un papel tan importante en el comportamiento de los suelos en general y en particular en los afectados por

salinidad, que es necesario considerarlos en el estudio, evaluación y manejo de los mismos (Curbelo y Otero, 2003;.

Cintra y Otero, 2003). Por tal razón se recomienda incluir en la valoración de la salinidad de los suelos, además de

los indicadores tradicionales de salinización (CE extracto) y de sodicidad (PSI), a los siguientes indicadores

obtenidos del procesamiento y la cuantificación de las especies ionicas disueltas:

• Porciento de iones libres inactivos: Expresa la disminución relativa de la concentración activa de los iones

o inactividad de los mismos, lo cual se incrementa con el aumento de los iones disueltos. Puede medirse

para cada ión en particular, o el general de la disolución.

• Relación de Sodio Adsorbido total activo (RAS ta): Enuncia el peligro de sodificación de los suelos.

Cuantifica en (me/l)0.5 o en (mmol/l)0.5 , la relación entre las concentraciones activas del sodio soluble

respecto a los contenidos activos totales disueltos de calcio y magnesio.

• La formación particular de pares iónicos o la totalidad de iones pares en la solución: Indica la formación

de especies apareadas producto del gran aumento de las interacciones, por lo cual se considera una

propiedad característica de medios con alta concentración de electrolitos.

• Relaciones de actividades aNa/(aCa)0.5 l y aNa/aK l: La primera manifiesta peligro de sodificación a partir

de especies iónicas libres (mmol/l)0.5, la segunda expone la desproporción entre los iones libres activos

sodio y potasio, distintivo de las soluciones edáficas afectadas por la salinidad.

• Fuerzas iónicas (total y libre): Cuantifica la intensidad del campo eléctrico de la disolución. Expresan la

potencia en mol/l, que ejercen los electrolitos (totales o disociados), sobre la superficie coloidal.

Los niveles de evaluación de estos nuevos indicadores aparecerán publicados en una Nueva Norma Cubana de

Calidad del Suelo concerniente a la valoración de la salinidad.


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