9. Salinidad Del Suelo

Laboratorio de Edafología Salinidad del Suelo

Introducción En el presente informe se definirá que es la salinidad y su importancia en el estudio de suelos. La importancia de la cuantificación también se mencionará así como el fundamento del método realizado en la práctica. El principio del método así como el uso del medidor de conductividad eléctrica que nos permite obtener los resultados que se observarán luego en el informe. Los objetivos se aclaran al iniciar el trabajo, así como las conclusiones son mostradas al finalizar este trabajo. Se mencionarán los materiales utilizados así como el procedimiento técnico que se realizó al usar el método electrométrico. Los resultados son presentados en una tabla y los cálculos son diferenciados entre las muestras que se utilizaron en la práctica. Las discusiones y las conclusiones son presentadas al término siguiendo el orden lógico de lo expuesto anteriormente.

Objetivos   

Efectuar la determinación de la conductividad eléctrica de una muestra de suelo salino Observar el efecto del volumen de agua aplicado, en el lavado de suelos salinos Comparar la conductividad eléctrica de soluciones, en varios niveles de concentración, de diferentes sales solubles.


Marco Teórico Las sales presentes en la solución del suelo pueden reducir la evapotranspiración al hacer el agua del suelo menos “disponible” para su extracción por las raíces de las plantas. Las sales poseen afinidad por el agua, lo que se traduce en la necesidad del cultivo de aplicar mayor fuerza para la extracción del agua de un suelo salino. La presencia de sales en el agua del suelo reduce la energía potencial en la solución del agua del suelo. Por otra parte algunas sales generan efectos tóxicos en las plantas, lo que puede producir la reducción del metabolismo y del crecimiento de las plantas. (FAO, 2006)

Tolerancia relativa de varios cultivo a suelos salinos. [La Salinidad de los suelos y su efecto en la agricultura. Universidad Agraria del Ecuador]


La salinidad del suelo afecta la planta como resultado de la inhibición osmótica de la absorción del agua, como resultado de la acumulación de solutos necesaria para mantener la turgídez de la planta; la planta será tolerante a la salinidad en la medida que esa acumulación no disminuya el crecimiento. (Instituto Interamericano de Ciencias Agrícolas de la OEA, 1966) Debido a que la concentración de sales varía a medida que cambia el contenido de agua del suelo, la salinidad del suelo se mide y expresa normalmente en base de la conductividad eléctrica del extracto de saturación del suelo. (FAO, 2006)

Efecto de la salinidad en los suelos. [Edafología, Uso y Protección del Suelo. J. Porta]

El procedimiento para medir la CE de un suelo consiste en tomar una muestra de suelo, añadir agua destilada hasta su saturación y extraer el


agua de la pasta resultante mediante succión a través de un filtro que no deje pasara las partículas del suelo. El agua así obtenida se denomina extracto de saturación y el valor resultante se toma como índice de la salinidad del suelo. (Ministerio de agricultura, 2004)

Método Materiales        

Muestra de suelo Vasos de plástico de 100 ml Baguetas de vidrio Embudos de vidrio con papel de filtro Piseta con agua destilada Probeta graduada de 50 mL Salómetro Balanza

Procedimiento 1.- Pesar 4 muestras de suelo salino de 20g cada una. 2.- Colocar las muestras en los embudos y agregar agua: 20ml al embudo 1, 40ml al embudo2, 60ml al embudo3 y nada de agua al embudo 4 (testigo). 3.- Dejar que los embudos drenen y desechar el filtrado. 4.- Colocar las llaves de presión cerradas en el cuello de los embudos. 5.- Agregar 20ml de agua al embudo 4 y 10ml al resto. 6.- Dejar reposar por 5 minutos para que las sales solubilicen, luego abrir las llaves y medir la conductividad eléctrica de cada solución. 7.- Medir la eficiencia del lavado.


Resultados TESTIGO 32.3

CE ( dS/m) DEL SUELO LAVADO CON: 20 mL 40 mL 20.9 16

60 mL 5.6

Discusiones La salinidad en los suelos es un problema para la agricultura del mundo, siendo el factor que más limita la productividad de los cultivos. Las sales tienen efectos adversos sobre las propiedades físicas y químicas, y sobre los procesos microbiológicos del suelo. Los suelos afectados por sales representan cerca del 15% de las tierras áridas y semiáridas del mundo, y además representan 40% de las tierras irrigadas (Hoffman et al., 1980; Shannon, 1984; Serrano y Gaxiola, 1994). Los efectos de la salinidad sobre la relación del agua en la planta, el desbalance nutricional, y la toxicidad de los iones, son responsables de la inhibición de su crecimiento y como consecuencia de la disminución de la productividad (McKenzie y Leshen, 1994). Las sales reducen el crecimiento de las plantas, la fotosíntesis y la demanda de nitrógeno (Sprent y Zahran, 1988). Una tecnología para remover las sales del suelo es el lavado con agua de buena calidad (Zahran, 1991; Serrano y Gaxiola, 1994). La cantidad de lavado requerido se relaciona con la concentración inicial de salinidad del suelo, la concentración final deseada, y la profundidad del suelo a rehabilitar. La práctica del lavado disminuye los valores de conductividad eléctrica del extracto acuoso (Rhoades y Loveday, 1990).


Para el experimento se utilizó uno de los métodos indirectos el cual consiste en el uso del conductivímetro para estimar el contenido de sales, aprovechando la relación directa de la conductividad eléctrica (CE) y la cantidad de sales disueltas en el suelo. Richard, 1973 menciona que el contenido de sales de un suelo se puede estimar en forma estimada de una medición de la conductividad eléctrica en una pasta de suelo saturada o en una suspensión más diluida. Cuando se investiga la salinidad del suelo en relación al desarrollo de las plantas se recomienda utilizar la conductividad del extracto de saturación como un medio para evaluar la salinidad.

Este método es más tardado que el método que usa la resistencia de una pasta de suelo pero el resultado puede relacionarse más fácilmente con la respuesta de las plantas. Dicho autor también nombra que diferenciando los tratamientos en relación 1:1 y 1:5 se observa que el suelo 1:1 menor resistencia (es la inversa de la conductividad) y el suelo con 1:5 mayor resistencia esto debido a que las sales están disueltas en un contenido más amplio por lo que podemos decir que hay menos registro de sales por volumen; por lo tanto a mayor resistencia hay menor conductividad y viceversa. Por tanto, en nuestra muestra se observa claramente que CE disminuye a medida que le proporcionamos una cantidad cada vez mayor de agua destilada debido a que se van a encontrar más sales disueltas durante los primeros lavados. De acuerdo a nuestros resultados obtenidos, se observa que la CE es mayor a 16 hasta el segundo lavado, por lo que se infiere que nuestra muestra es un suelo extremadamente salino. El último lavado arrojó un CE de 5.6 que según los cuadros de interpretación resulta un suelo medianamente salino, esto se puede visualizar en la Tabla extraída del volumen N° 60 del Manual de Suelos del Departamento de Agricultura de EE.UU.

Tabla 1. Efecto de las sale comunes en función de la concentración de sales solubles CONDUCTIVI

EFECTO

CONCENTRAC

PRESIÓ

Clasificación


DAD (ms/cm)

SOBRE LA COSECHA

0-2

Comúnmente despreciable Cultivos muy sensibles afectados Muchos cultivos afectados Solo cultivos tolerantes crecen bien Solo crecen cultivos muy tolerantes

2–4

4–8 8 - 16

˃ 16

C. Eléctrica (dS/m) ˂ 0.75 0.75 – 1.15 10.10 – 2.00

IÓN DEL EXTRACTO (N) 0 – 0.02

N OSMÓTI CA 0–1

No salino

0.02 – 0.04

1–2

Poco salino

0.4 – 0.08

2-4

0.08 – 0.16

4-8

Medianamente salino Muy salino

˃ 0.16

˃8

CLASIFICACIÓN DE LA SALINIDAD Clasificación Efectos sobre la planta

2.00 – 4.00

Muy bajo en sales Muy ligeramente salino Ligeramente salino

4.00 – 8.00

Medianamente salino

8.00 12.00

Fuertemente salino

12.00 – 16.00

Muy fuertemente salino Extremadamente salino

˃ 16.00

Extremadamen te salino

No hay restricción para ningún cultivo No hay restricción para ningún cultivo Afecta el rendimiento a cultivos muy sensibles Afecta el rendimiento a cultivos sensibles Afecta el rendimiento de casi todos los cultivos Pueden crecer cultivos tolerantes a la salinidad Pueden crecer cultivos muy tolerantes a la salinidad Ningún cultivo agrícola crece rentablemente

Según una publicación de noviembre de 2010 del gobierno de México muestra otra tabla sobre la clasificación de los suelos en base a CE, es una versión un poco más diferenciada pues los intervalos son más cortos.


Conclusiones La salinidad suele ser una de las limitantes productivas más serias y puede ser mitigada efectuando un control y manejo de riego correcto, utilizando agua de mejor calidad, aplicando materia orgánica para

Distribución de sales en un cultivo en caballones. [AgroSal. IVIA]

mejorar la estructura del suelo, entre otras acciones que nos permitan proteger el cultivo. Es importante como ingenieros decidir si conviene invertir en un suelo para disminuir su salinidad o encontrar un cultivo adecuado para ese suelo salino.


Cuestionario 1 Explique brevemente el origen de la salinidad del suelo. Las sales presentes en los suelos salinos proceden de la meteorización de los minerales y rocas que constituyen la corteza terrestre. De estos elementos, los que participan en las sales de los suelos salinos son: Ca, Mg, Na, K, Cl, S y C, con menor frecuencia, N, B e I. La meteorización de las rocas por si sola rara vez ha ocasionado que se acumulen grandes cantidades de sal en un lugar. (Universidad Agraria – Promsa Mag, 2004) Los suelos salinos litorales se producen por una intrusión del agua de mar y la composición química de las sales presentes corresponde a la del agua de mar. Los suelos salinos o sódicos continentales se producen, en cambio, por el ascenso de tablas


superficiales de aguas ricas en sales o por lavado deficiente de la zona radical en donde se han acumulado las sales provenientes de las aguas de riego. (Fassbender, 1975)

2 ¿Cuáles son las sales más frecuentes en los suelos afectados por salinidad? El cloruro sódico y el sulfato sódico son las sales más comunes en los suelos salinos. Un exceso de minerales en el suelo puede llegar a ser un grave problema para una región árida o semiárida, ya que las precipitaciones son insuficientes para lixiviar los iones minerales de las capas superiores del suelo, cerca de la superficie. (Taiz y Zeiger, 2006)

3 Coloque los valores correspondientes en el siguiente cuadro. De acuerdo a Badia (2015) PARÁMETRO SALINO pH C.E (dS/m) PSI (%)

˂ 4 dSm-1 ˃ 15

TIPO DE SUELO SÓDICO 8,5˂x˂10 ˃ 4 dSm-1 ˂ 15

SALINO-SÓDICO ˂ 4 dSm-1 ˂ 15

4. Esquematice la distribución de cationes cambiables en la solución interna y la composición de la solución suelo (tipo de aniones y cationes) en un suelo salino y uno sódico.

Suelo salino Ca Ca Ca Mg SO4

P.O.

Na Cl Ca


K Na

Si el catión predominante es el Ca, y las sales solubles son muy abundantes en el suelo, es probable que el perfil se encuentre muy poco diferenciado, pero su estructura tiende a ser estable, como resultado de la acción floculante del Ca, por lo que la alta presión osmótica de la solución del suelo es la responsable de la baja productividad. A estos suelos se les denomina suelos salinos o halomorfos, siendo el suelo representativo el Solonchak que son suelos que tienen alta concentración de sales solubles en algún momento del año. Asimismo los Solonchaks, están ampliamente confinados a zonas climáticas áridas y semiáridas y regiones costeras en todos los climas (IUSS 2007).

Suelo sódico

La salinidad es un proceso de enriquecimiento del suelo con sales más solubles que el sulfato de calcio; por lo general se trata de cloruros y sulfatos de sodio y de magnesio, su conductividad eléctrica en el extracto de saturación es mayor a 4 dSm a 25°C con un porcentaje de sodio intercambiable menor de 15 (Richards et al. 1985) Estos valores, influyen en la presión osmótica, con evidentes repercusiones sobre la vegetación, interfiriendo en el crecimiento de la mayoría de los cultivos y otras plantas no

(En la solución interna hay mucho Na; en la solución

externa hay mucho Na, carbonato y bicarbonato). Ca Ca Na Na CO3 Na CO3

PSI

H


Na Na

Sin embargo cuando el Na+ es el catión dominante se produce la dispersión de las arcillas lo que lleva a una destrucción de la estructura. Además de que la hidrólisis de las arcillas sódicas conduce a la alcalinización del perfil, y estas provocan una intensa alteración mineral reflejándose en un perfil bien diferenciado desde el punto de vista morfológico. A estos suelos se les llama suelos sódicos o en ocasiones alcalinos y su clase representativa es el Solonetz, que son suelos con un horizonte sub superficial arcilloso denso, fuertemente estructurado, que tiene una proporción elevada de iones Na+ y/o Mg 2+ adsorbidos (IUSS2007).

A diferencia de la salinidad, la sodicidad en los suelos ocurre cuando el complejo coloidal está ocupado principalmente con sodio (Na), provocando una dispersión de los coloides del suelo, que lo hacen mucho menos permeable y se determina, cuando el porcentaje de sodio intercambiable es mayor de 15 y la conductividad del extracto de saturación es menor de 4 dSm a 25°C (Richards 1985). Los suelos sódicos tienen un porcentaje de sodio intercambiable (PSI) mayor a 1.2 este sodio no es dañino para las plantas, pero causa que los suelos de textura fina sean extremadamente impermeables al agua y dificulta la penetración de las raíces Además los suelos son muy compactos, húmedos y pegajosos; formando columnas de suelo con recomendadas para la corrección de un capas redondeadas.

5. ¿Qué prácticas son suelo salino y uno sódico? 

Los suelos salinos son los que se recuperan más fácilmente. Los agricultores inundan la superficie del suelo para que la percolación lixivie las sales fuera del perfil del suelo. El agua de alta calidad funciona mejor, pero grandes cantidades de agua moderadamente salina también funcionarán. Sin embargo el tratamiento de agua debe tener un bajo contenido de sodio. El encharcamiento es una forma de aplicar agua de lixiviación. En el encharcamiento, equipos pesados construyen diques de tierra bajos para dividir la parte afectada en estanques, que son entonces inundados. El






campo puede encharcarse varias veces, dando tiempo para el drenaje entre inundaciones. (Plaster, 2000, p. 185). - Preparar adecuadamente un campo para el riego, los niveles adecuados evitan manchas bajas que recolectan sal. El agricultor debe instalar también un drenaje durante la preparación del campo. - Si es posible, usar agua de riego de alta calidad. Mantener el suelo húmedo. El agua diluye las sales del suelo, bajando el efecto del potencial osmótico. - Regar por encima de lo suficiente para que las sales se lixivien fuera de las zonas de raíz de las plantas. - Devolver tanta materia orgánica al suelo como sea práctico, incluyendo abonos, residuos de cosechas y abonos verdes. - Evitar la sobre-fertilización. La mayoría de fertilizantes son sales y pueden componer problemas de salinidad. - Mantener un buen programa de pruebas del suelo para supervisar la salinidad y evitar la sobre-fertilización. - Sembrar cosechas de plantas en los lomos de los campos regados por surcos. Las sales suelen concentrarse en la parte superior del lomo. - Usar el riego por goteo; éste tiende a reducir el estrés de la sal porque mantiene uniforme la humedad del suelo y mueve las sales fuera de la zona de raíz de las plantas de cosecha y en el suelo, entre las plantas y las filas. (Plaster, 2000, p. 186). A) Estrategias de manejo: buenas practicas - 1era: implantar cultivos cuyo umbral de tolerancia a la salinidad esté por encima del valor máximo que puede presentar el suelo a lo largo del período de cultivo. - 2da: Acondicionar la cama de siembra de manera que tenga un menor contenido salino en el momento de la siembra. - 3era: Situar las semillas o las plántulas en aquellas partes de los surcos con menos riesgo de acumulación de sales, o localizar las especies más tolerantes en posiciones del paisaje con mayor riesgo de recibir aguas salinas de partes superiores de la ladera. - 4ta: utilizar el valor del índice salino relativo de cada fertilizante, como criterio a la hora de decidir entre diferentes productos.


B) Estrategias ligadas al manejo del riego: requerimientos de lavado Se debe conocer la calidad de agua de riego y aportar una cantidad de agua que, además de satisfacer la demanda hídrica de las plantas y la demanda evaporativa de la atmósfera en las distintas épocas del año, asegure que habrá un excedente (fracción de lavado) que permita transferir sales fuera de la zona de enraizamiento gracias a un sistema de drenaje. Con este lavado de sales se debe conseguir que la salinidad del agua del suelo sea, como máxima, igual a la del agua de riego utilizada. (Porta, López y Poch, 2010, p.287). 

Normalmente los suelos sódicos no pueden ser recuperados por una simple lixiviación porque la superficie del suelo sellada impide el drenaje. Es normalmente necesario eliminar primero el sodio. Esto se hace normalmente tratando el suelo con yeso. El yeso granular puede diseminarse en la superficie del suelo, o el yeso molido finamente puede ser aplicado a través de un sistema de riego. Cuando el yeso se introduce en el suelo, se disuelve y el calcio reemplaza al sodio en los sitios de intercambio de catión. El sulfato de sodio se lixivia fuera del suelo: Na+

Micela

+

NaSO4

CaSO4

Micela

Ca2+ +

Na (se lixivia) El yeso es el remedio más barato pero se pueden usar también otras sustancias químicas. Si el suelo contiene algo de cal (CaCO3), el azufre molido finamente añadirá calcio de una forma indirecta. El azufre se convierte en ácido sulfúrico por medio de las bacterias. Los iones de hidrógeno del ácido sulfúrico, pueden reemplazar al sodio en los sitios de intercambio. Más importante es el hecho de que el ácido reacciona con la cal del suelo para hacer yeso: CaCO3 + H2SO4

CaSO4 + H2O + CO2 (gas)

La conversión del azufre a ácido sulfúrico lleva algo de tiempo, por lo que el tratamiento de azufre es relativamente lento. (Plaster, 2000, p. 186).


6. Un agua de riego contiene 500 ppm de sal. Si se aplica una lámina de riego de 25 cm, ¿Cuál será la cantidad de sal añadida a una hectárea de suelo? Asumiendo que no haya buen drenaje y sólo evapotranspiración.

Agua  500 ppm sal Lámina de agua = 25 cm 1 ha = (100)(100)(0.25) = 2500 m³ 1000000 ----------- 500 TM de sal 250-------------- x x = 1.25 TM de sal

7. Un suelo franco arenoso (d.a = 1.5 g/cm 3) presenta una CIC de 20 meq/100 g y 6 meq/100 g de sodio intercambiable. La conductividad eléctrica de la solución suelo en capacidad de campo (20% de humedad gravimétrica) es 6 dS/m. Caracterice dicho suelo en función a su salinidad.

PSI = [Na] x 100% = 6 meq/100 g. Sevelo x 100 CIC

12 meq/100 g suelo

PSI = 30% PSI > 12% El suelo analizado es un suelo sódico


8. ¿Cuál será la cantidad de yeso (CaSO4.2H2O) de 90% de pureza necesario para reducir el PSI del suelo anterior a 10% en 2 hectáreas del suelo anterior? (Prof.= 20 cm)

6 meq Na ---- 30% PSI

0.08g Ca+2------100 g

2 meq Na ---- 10% PSI

0.08g Ca+2------100 g

4 meq Na ---- 20% PSI (eliminar) 1 meq Ca2+ ---- 0.02 2g

x = 4.8 TMCa2+ Ca+2

yeso

4 meq Ca2+ ---- 0.08g/100 g suelo 40 -------- 172 4.8 TM ---- X X = 20.64 TM VT = (2000) (0.2) = 4000 m² MSS = (VT) (da) = 6000 TM

Yeso 90% pureza 20.64 TM ----- 90% X----------- 100%

X = 22.93 TM yeso


Anexos Evaluación: Conductividad Eléctrica en la Coca Cola La conductividad eléctrica es la capacidad de un material que deja pasar la corriente eléctrica, su aptitud para dejar circular libremente las cargas eléctricas. La conductividad de la estructura molecular y atómica depende de algunos otros factores físicos como por ejemplo la temperatura. La conductividad eléctrica del agua pura es baja y no es afectada prácticamente por la adición de no-electrolitos, tales como el metanol, etanol, la acetona o la sacarosa. Las disoluciones de ácidos, bases y sales son mejores conductoras que el agua pura, ya que estos solutos suministran iones que pueden actuar como agentes de transporte de la corriente. La conductividad de una disolución electrolítica depende de la naturaleza y la concentración de las especies que aparecen como solutos de la disolución. La conductividad eléctrica depende de la concentración de los electrolitos, en gran parte porque la concentración de electrólito determina el número de iones en un volumen determinado de la disolución contenida en los electrodos. La conductividad depende también de la concentración, porque los iones ejercen interacciones unos sobre otros. De acuerdo a la ley de Coulomb, la interacción eléctrica entre los iones es grande cuando los iones son portadores de cargas altas, cuando se encuentran cerca y cuando el disolvente tiene una constante dieléctrica baja. Como la conductividad de una disolución depende del número de iones presentes en una determinada cantidad en dicha disolución, las constantes de equilibrio correspondientes a la ionización de los ácidos débiles pueden ser evaluadas a partir de los resultados de la conductividad.


La Coca cola y las bebidas gasificadas en general, contienen entre sus componentes varios compuestos salinos y los ácidos que definen su acidez, por lo tanto conduce la electricidad; aunque la gran cantidad de sustancias endulzantes que contienen no colaboran en el proceso. Las soluciones acuosas conducen la electricidad cuando hay solutos que se disocian produciendo iones. Como la coca cola tiene disuelto ácido fosfórico en su composición, este se ioniza en 3 cationes de H + y 1 sólo anión de ión fosfato PO4 Los cationes y los aniones son responsables de la conducción eléctrica. Las otras sustancias que tiene la coca no se ionizan, por lo tanto no conducen la electricidad.

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9. Salinidad Del Suelo

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