PRÁCTICA 6: ph Y CE EN EL SUELO

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PRÁCTICA 6: pH Y CE EN EL SUELO

TRA504- LABORATORIO DE RECURSO SUELO

TECNOLOGÍA EN MANEJO DE RECURSOS AMBIENTALES

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE

SANTANDER

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TECNOLOGÍA EN MANEJO DE RECURSOS AMBIENTALES 1

COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Aplicar procedimientos para

determinar el pH y Conductividad Eléctrica CE en el suelo.

Identifica y aprende la manipulación de los materiales, equipos y reactivos del laboratorio de suelo.

Determina el pH del suelo e interpreta los resultados obtenidos.

Determina la conductividad eléctrica y analiza cómo influye en el suelo.

pH -CE FUNDAMENTOS TEÓRICOS

El pH es la unidad potenciométrica de medición, que indica el grado de acidez o alcalinidad en soluciones acuosas y se define como: pH = - log [H+]. Mide la actividad de los H+ libres en la solución del suelo (acidez actual) y de los H+ fijados sobre el complejo de cambio (acidez potencial). La acidez total del suelo es la suma de las dos, porque cuando se produce la neutralización de los H+ libres se van liberando H+ retenidos, que van pasando a la solución del suelo.

En los suelos el pH puede tener una reacción ácida o alcalina y algunas veces neutral, el cual es considerado como una de las principales variables en los suelos ya que modifica el grado de solubilidad de los minerales, afectando específicamente la disponibilidad de los nutrientes de las plantas. El pH también es un indicador de múltiples propiedades químicas, físicas y biológicas del suelo que influyen fuertemente sobre la disponibilidad de los nutrimentos esenciales para las plantas. El pH dentro de un rango específico permite que la mayoría de los nutrientes mantengan su máxima disponibilidad. Por debajo de dicho rango se pueden presentar problemas de deficiencias de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, azufre o magnesio; mientras que por encima de este mismo rango la disponibilidad de micronutrimentos (hierro, manganeso, cobre o zinc) se reduce. La adaptabilidad de cada especie a un rango determinado de pH, hacen que este sea el principal criterio con respecto a la dinámica de los nutrimentos que serán absorbidos por sus raíces y que influyen en su productividad.

Los suelos tienen tendencia a acidificarse. Primero se descalcifican, ya que el calcio es absorbido por los cultivos o desplazado del complejo de cambio por otros cationes y emigra a capas más profundas con el agua de lluvia o riego. Después, lo normal, es que los iones H+ ocupen los huecos que dejan el Ca 2+ y el Mg 2+ en el complejo. Los abonos nitrogenados, en su mayoría, ejercen una acción acidificante sobre el suelo. También acidifican el suelo los ácidos orgánicos excretados por las raíces de las plantas.

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Desde el punto de vista ambiental un suelo con fuerte acidez es pobre en bases (calcio, magnesio, potasio), la actividad de los microorganismos se reduce y el fósforo disponible disminuye, al precipitarse con el hierro y el aluminio. Los micronutrientes, excepto el molibdeno se absorbe mejor en este tipo de suelos, en casos resulta ser un factor limitante para el desarrollo de los cultivos el cual puede corregirse mediante el uso de enmiendas como la cal. Teniendo en cuenta que las condiciones de acidez se dan con mayor frecuencia en regiones de alta pluviometría. Un suelo con fuerte basicidad presenta un alto contenido de bases de cambio, pero la presencia de un elevado contenido de carbonato de calcio bloquea la posible absorción de fósforo y de la mayor parte de los micronutrientes. La neutralidad en su sentido más amplio (6,6 ≤pH ≤7,5) es una condición adecuada para la asimilación de los nutrientes y para el desarrollo de las plantas.

El valor de pH oscila de O a 14, y el pH = 7 es el que indica que el suelo tiene una reacción neutra.

Los valores inferiores a 7 indican acidez y los superiores a 7 alcalinidad. Mientras más distante esté la medida del punto neutro, mayor será la acidez o la alcalinidad. Ver figura 14. De acuerdo con esta escala los suelos se clasifican en:

pH = - log ([H⁺])

Fuerza de los Ácidos Fuerza de las Bases

--- ---→

H+ (CH3 COOH) (NH4OH) OH^- Acidez débil Alcalinidad débil

0----1---- 2 ---- 3 ---- 4 ---- 5 ---- 6 ---7--- 8 ---- 9 ----10 ---11--- 12 --- 13---14 pH

(HCl) Neutro (KOH)

Acidez Fuerte Alcalinidad Fuerte ---→--- Acidez Disminuye ----→---- y ----→---- alcalinidad Aumenta ---→ ---

------- pOH Disminuye ------- y ----→--- pH Aumenta ---→---

Figura 14. Escala del pH

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El pH es muy importante en las propiedades del suelo porque:

Regula las propiedades químicas del suelo:

Determina la disponibilidad del resto de los cationes para las plantas.

Influye sobre la CIC, que es menor en suelos ácidos que en los básicos.

Influye sobre las propiedades biológicas del suelo: tanto las plantas como los microorganismos del suelo presentan un determinado intervalo de pH óptimo para su crecimiento, generalmente próximo a la neutralidad.

Los suelos ácidos y muy ácidos no son adecuados para el correcto desarrollo de los cultivos ya que provocan:

Carencia de Ca para plantas y microorganismos.

Exceso de Al y Mn en la solución del suelo, tóxico para la vegetación.

El control de la acidez exige neutralizar los H⁺ de la solución del suelo (corrección de la acidez activa) y desplazar hidrogeniones del complejo de cambio que deberán ser sustituidos por bases (corrección de la acidez potencial), originando con ello una subida del pH. Se emplean habitualmente compuestos cálcicos y magnésicos (carbonatos, óxidos e hidróxidos). Debido a que es más frecuente el uso de productos cálcicos, la operación destinada a corregir la acidez del suelo, se denomina encalado.

No debe aportarse en una vez una cantidad de enmienda que suponga una modificación de pH superior a una unidad. En los suelos muy ácidos se efectuará la corrección en varios años.

La cal viva necesaria (kg CaO/ha) para elevar una unidad de pH en diferentes tipos de suelos, de forma aproximada es:

Figura 15. Escala del pH

Se emplearán cantidades proporcionales cuando el valor del pH a modificar sea diferente de 1 unidad y la profundidad del suelo que se trata de encalar sea diferente de 15 cm. Estas serían dosis teóricas que habría que corregir en función de la pureza del producto empleado y de la eficiencia del tratamiento.

RANGOS DE pH EN EL SUELO

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TECNOLOGÍA EN MANEJO DE RECURSOS AMBIENTALES 4 Figura 16. Escala del pH

Por otra parte, un suelo con fuerte basicidad presenta un alto contenido de bases de cambio, pero la presencia de un elevado contenido de carbonato de calcio bloquea la posible absorción de fósforo y de la mayor parte de los micronutrientes, presentándose con mayor frecuencia regiones con escasez de aguas. La neutralidad en su sentido más amplio (6,6 ≤pH ≤7,5) es una condición adecuada para la asimilación de los nutrientes y para el desarrollo de las plantas, figura 16.

Para iniciar la medición de pH es muy importante realizar los pasos de ajuste del equipo. El pH- metro debe ser calibrado con soluciones estándar de pH conocido. Cabe mencionar que algunos suelos tienen contenidos significativos de sales solubles, las cuales pueden afectar la medición del pH. La concentración de estas sales en el suelo varía de acuerdo al período climático, resultando valores de pH más bajos en períodos secos que en los húmedos, esto es porque las sales tales como sulfatos y nitratos se acumulan en períodos secos y son lixiviados en épocas lluviosas.

CALIBRACION DEL pH-metro

Importante revisar la carta de vida útil del electrodo, la cual no debe ser mayor a un año o 1.500 lecturas; mantener inmerso y tapado el orificio del electrodo en agua destilada o (KCl 3.0 N), para su protección.

<5.0 MUY ACIDO

-Necesidad de encalar para la mayoría de los cultivos.

-Posible toxicidad de: Al y Mn.

-Deficiencia de: P, Ca, Mg, Mo y N.

5.1 – 6.0 MODERADAMENTE ACIDO

-Baja solubilidad del P y regular disponibilidad de: Ca y Mg.

-Algunos cultivos como las leguminosas requieren encalamiento.

6.1 – 6.5 LIGERAMENTE ACIDO

-Condición adecuada para el crecimiento de la mayoría de los cultivos.

6.6 – 7.3 NEUTRO -Buena disponibilidad de: Ca y Mg.

-Moderada disponibilidad de: P.

-Baja disponibilidad de los micro elementos con excepción del Mo.

7.4 – 7.8 LIGERAMENTE ALCALINO

-Posible exceso de: Ca, Mg y Carbonatos.

-Baja solubilidad del P y micro elementos con excepción del Mo.

-Posible necesidad de tratar el suelo con enmiendas como por ejemplo el Yeso. Se inhibe el desarrollo de varios cultivos.

> 7.8 MEDIANAMENTE ALCALINO A FUERTEMENTE

ALCALINO

-Posible exceso de sodio intercambiable.

-Se inhibe el crecimiento de la mayoría de los cultivos.

-Hay necesidad de tratar el suelo con enmiendas.

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Procedimiento:

Consultar el Manual de Procedimiento del Potenciómetro y del Electrodo(s).

Encienda el equipo y permita su calentamiento durante 10 minutos.

Saque el electrodo que debe estar tapado el orificio de llenado, inmerso en agua destilada Lave el electrodo con suficiente agua destilada y séquelos cuidadosamente con papel de arroz.

Destape el orificio de llenado del electrodo y complete con KCl 3,0 N si está bajo el nivel.

Calibración con las Soluciones Buffer o Tampón en Medio Ácido o Básico:

• Introduzca el electrodo PRIMERO en un vaso de precipitado plástico con Buffer pH 7.0 y agite suavemente para evitar entrada de CO2 del ambiente y accione el botón de lectura de pH.

• Mida la temperatura de la solución y ajuste el equipo a ese valor.

• Ajuste la lectura del pH si el equipo no marca 7,0 antes de 5 minutos de contacto del electrodo con la solución.

• Saque el electrodo de la solución, lávelo rápidamente con agua destilada y séquelo bien suave.

• Sumerja el electrodo en la solución reguladora con pH: 4.0 si las mediciones van a ser en medio ácido o pH: 10,0 si va a ser en medio alcalino. Deje en contacto durante cinco minutos, accione el selector de pH y compruebe la lectura; esta no debe presentar una desviación superior a +/- 0,1 unidad de pH.

• Lave nuevamente muy bien el electrodo con abundante agua destilada, séquelos con papel suave e introdúzcanlo en la muestra problema.

• Repita el proceso de agitación, tiempo de contacto y lectura.

• Saque el electrodo de la muestra, lávelo con abundante agua destilada y séquelos con papel de arroz antes de proceder a las lecturas de las muestras siguientes.

• Lave escrupulosamente los electrodos y cierre el orificio de llenado al terminar las mediciones de las muestras.

MATERIALES

Vidrio reloj Espátula

Vaso de precipitado de 100ml Agitador

Probetas de 50ml Frasco lavador

Balanza granataria o analítica pH-Metro

Muestra (suelo)

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REACTIVOS Agua destilada

Solución Buffer o Tampón acida pH: 4.0 Solución Buffer o Tampón neutra pH: 7.0 Solución Buffer o Tampón básica pH: 10

Solución de KCl 3.0 normal (cloruro de Potasio)

PROCEDIMIENTO

Llevar la balanza a ceros y pesar 30 gramos de la muestra de suelo tamizada en malla # 10 (discriminar el peso del vidrio reloj) y adicionar al vaso de precipitado.

Medir 30 ml de agua destilada y adicionar al vaso de precipitado que contiene el suelo, para controlar el exceso de CO2 tapar el vaso de reacción y agitar durante 10 minutos para homogenizar.

Dejar en reposo durante 1 hora, tiempo necesario para la liberación de los hidrogeniones: H⁺del suelo. Luego agitar suave para homogenizar completamente lo iones de H⁺ y realizar la lectura en el pH-metro. Figura 17.

Figura17. pH-metro

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CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA FUNDAMENTOS TEÓRICOS

La salinidad de un suelo o agua se refiere a la cantidad de sales presentes en solución, y puede ser estimada indirectamente mediante la medición de la conductividad eléctrica (CE). El valor de CE es influenciado por la concentración y composición de las sales disueltas. A mayor valor de CE, mayor es la salinidad presente. Es importante considerar que todos los fertilizantes inorgánicos son sales y por lo mismo tienen un efecto directo sobre la CE.

La salinidad es un fenómeno indeseable ya que afecta el crecimiento de las plantas de varias maneras y por lo mismo, un aumento en la CE traerá como consecuencia una disminución de rendimiento. Sin duda, algo que determina la calidad y fertilidad de un suelo agrícola es el contenido de sales presentes. Estas sales reducen el potencial osmótico de la solución del suelo, reduciendo al mismo tiempo la disponibilidad de agua para las plantas, a pesar de que el suelo muestre niveles razonables de humedad. Los problemas de salinidad son más acentuados en regiones áridas y semiáridas. La manera en la que se mide dicha salinidad en los suelos es mediante la conductividad eléctrica (CE).

Un suelo salino es aquel que presenta una elevada concentración de sales en solución y que muestra las siguientes características:

Elevada presión osmótica, por lo que disminuye la disponibilidad de agua para las plantas.

Si las sales son de Na además destruyen la estructura del suelo.

Toxicidad al sobrepasar una concentración determinada (toxicidades específicas a Na, Cl, B).

La Conductividad es una expresión numérica de la capacidad de un suelo ligado a una solución acuosa para conducir corriente eléctrica. Esta capacidad depende de la presencia de iones, su concentración total, movilidad, valencia, concentraciones relativas y temperatura de medición;

esencialmente es un índice de la SALINIDAD, lo cual se refiere a la cantidad de sales presentes en solución, y puede ser estimada indirectamente mediante la medición de la conductividad eléctrica (CE), teniendo en cuenta que el valor de CE es influenciado por la concentración y composición de las sales disueltas, la unidad de medida empleada en los suelos es mmhos/cm (micromhos/cm). También, las unidades utilizadas para medir la CE son dS/m (decisiemens por metro). Esta medida es equivalente a la que con mayor frecuencia se ha utilizado: mmhos/cm.

Todos los suelos fértiles contienen por lo menos pequeñas cantidades de sales solubles. La acumulación de sales solubles en el suelo se atribuye principalmente a problemas de drenaje y a la acción de riegos continuados, seguidos de evaporación y sequía.

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El análisis de la CE en suelos se hace para establecer si las sales solubles se encuentran en cantidades suficientes como para afectar la germinación normal de las semillas, el crecimiento de las plantas o la absorción de agua por parte de las mismas. Las sales solubles que se encuentran en los suelos en cantidades superiores al 0.1 % están formadas principalmente por los cationes Na⁺, Ca²⁺ y Mg²⁺ asociados con los aniones Cl^-, SO42-, NO3- y HCO3-. Por otra parte, se restringe el rendimiento en la mayoría de los cultivos cuando están por encima de 4 mmhos/cm y se debe tratar de recuperar el suelo lavándolo.

Valores de Referencia

mmhos/cm 0.0 a 2.0 2.0 a 4.0 4.0 a 8.0 8.0 a 16.0 > a 16.0

NIVELES No salino Ligeramente salino

Moderadamente salino

Fuertemente salino

Extremadamente salino

Si la conductividad eléctrica de la disolución o de las raíces se encuentra por encima del óptimo para el cultivo y variedad en cuestión, la planta tendrá que esforzarse más para poder absorber nutrientes. Esta situación conduce a la realización de un gasto de energía adicional por parte de la planta y, en consecuencia, a la reducción del rendimiento productivo. Por el contrario, si la conductividad eléctrica se encuentra en su valor óptimo, la planta podrá nutrirse sin gastar apenas energía.

El gasto de energía realizado por la planta a la hora de absorber nutrientes es importante. Si se ahorra energía en la nutrición, la planta dispondrá de una mayor cantidad de ésta para realizar otros procesos fisiológicos tales como “engorde del fruto”. En definitiva, nuestro cultivo será más productivo y la rentabilidad de nuestra explotación aumentará.

BIBLIOGRAFÍA

• MANUAL DE LABORATORIO DE SUELOS, 2013, BENJAMÍN MANCERA BRAVO

• MANUAL DE SEGURIDAD PARA LABORATORIOS UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

• MANUAL DE PROCEDIMIENTOS ANALÍTICOS

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LABORATORIO DE SUELOS UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA

• SISTEMA DE GESTIÓN DE CALIDAD

INSTRUCTIVO DE ANALISIS DE MUESTRAS DE SUELOS LABORATORIO LASEREX