Acidez del suelo y enmiendas.

Raul Zapata H. PhD. Ciencia del Suelo

Director Escuela Geociencias

Coordinador Postgrado Geomorfología y Suelos

Universidad Nacional, Medellín.

Para saber que y cuanta enmienda aplicar a los suelos es necesario identificar el problema de

acidez y/o nutrición que se desea resolver.

• Se desea aumentar el pH del suelo?

• Se desea eliminar la toxicidad de Aluminio?

• Se desea aumentar los contenidos de Ca y Mg intercambiables en el suelo?

El Al +3 en la solución del suelo y en soluciones nutritivas inhibe el desarrollo de las raíces de

las plantas e influye directamente en el rendimiento de los cultivos.

Magistrad (1925) observó que cuando el pH se aumenta ó cuando se adiciona sulfato al suelo o una la solución nutritiva que se le había aplicado

Al+3, la concentración de aluminio decrecía a menos de 1 ppm.

Con esta experiencia se pensó que con la adición de cal o de yeso al suelo, los problemas de la

toxicidad con Al desaparecerían.

De hecho, el encalamiento y la aplicación yeso son, actualmente, dos prácticas agrícolas de

uso común para corregir la toxicidad por Al en los suelos.

La pregunta es:Cual de los dos es mas adecuado?

O por qué no los dos?

Efecto de la actividad del aluminio sobre la longit ud de raíces de café(Pavan y Bingham, 1982a).

Altos niveles de saturación de aluminio en el suelo reducen el crecimiento de raíces,

inhibiendo su elongación y penetración en el suelo y consecuentemente, reducen la

absorción de agua y nutrientes, así como la incapacidad de las raíces de disponer de agua

y nutrientes en el subsuelo (lavado).

En una segunda fase del daño, el aluminio obstaculiza la translocación de nutrientes a la

parte área, los cuales se manifiestan como deficiencias de P, Ca y Mg.

Se han empleado tres estrategias para atenuar las limitaciones por toxicidad de Al +3 de los

suelos:

1. Uso de especies y variedades tolerantes.2. Aumentar el pH del suelo aplicando cal para

reducir a niveles no tóxicos o eliminarlo y aumentar los niveles de calcio y magnesio.

3. Adición de una sustancia complejante (base de Lewis) para eliminar la toxicidad en superficie y en profundidad.

La mejor forma de resolver este dilema es conociendo un poco la química de acidez del

suelos y las reacciones de las enmiendas.

Ácido (1) + H2O(2) ↔↔↔↔ Base (1) + H3O+(2)

K = (Base (1))(H3O+(2))/(Ácido (1))(H2O(2))

K(H2O(2)) = Ka = (Base (1))(H3O+(2))/(Ácido (1))

LogKa = Log(Base (1))+Log(H 3O+(2))-Log(Ácido (1))

-Log = p

pH = pKa + Log(Base (1)/Ácido (1))

El pH del suelo es una de las medidas que más informa sobre las propiedades químicas. Según el valor de pH del suelo se puede clasificar como ácido, neutro o básico.

El pH de un sistema está en función de la fuente acidez relacionada con su valor de pKa,

como se observa en la ecuación:

pH = pKa + Log(Base (1)/Ácido (1))

Una clasificación de la acidez del suelo se puede hacer con base a la fuente que aporta

los protones en unos rangos de pH asociados a las distintas especies químicas presentes.

Grupo 1. Suelos con pH ≤≤≤≤ 4.2Las fuentes responsables de la acidez son:

• Formación de H 2SO4 por oxidación de compuestos reducidos del azufre.

• Electrolitos minerales de hidrólisis ácida, aportados al suelo por contaminantes químicos.

• Grupos ácidos de la materia orgánica parcialmente descompuesta.

Grupo 2. Suelos con pH entre 4.2 y 5.2.

Las fuentes responsables de la acidez son:

• Aluminio intercambiable.

• Grupos ácidos de la materia orgánica, en un proceso mayor de humificación.

• Reacción de hidrólisis del CO 2 y produce HCO 3-

Grupo 3. Suelos con pH entre 5.5 y 6.5 - 7.0 Las fuentes responsables de la acidez son:

• Grupos orgánicos ácidos de la materia orgánica con mayor grado de humificación

• Protones de los grupos OH unidos a laminas de octaedros de Al.

• Reacción del H 2CO3

• Sales básicas de sulfato de aluminio

Grupo 4. Suelos con pH entre 6.5 a 7.0 - 8.5.Las fuentes responsables de la acidez son:

• Grupos fenólicos de la materia orgánica humificada.

• Protones de los grupos OH unidos a láminas de tetraedros de Si

• Bicarbonatos de calcio (Ca(HCO 3)2)

Grupo 5. Suelos con pH > 8.5Las fuentes responsables de la acidez son:

• Grupos alcohólicos de la materia orgánica humificada

• Protones de grupos OH unidos a láminas de tetraedros de Si

• Bicarbonatos de sodio (NaHCO 3)

El grupo 1 de acidez es de poco interés agrícola.

Se presenta cuando se drenan suelos inundados que contienen compuestos

reducidos de azufre como la pirita.La oxidación de este mineral forma ácido

sulfúrico en ellos; este ácido es muy fuerte y es capaz de destruir las arcillas, con lo cual el Al+3 liberado, convierte la arcilla en una arcilla

saturada con aluminio.

Los suelos con acidez del Grupo 2, causan problemas a los cultivos cuando la acidez es derivada del Al +3 intercambiable; la manera

más común de manejar este problema es llevar el suelo a la acidez del Grupo 3, por

encalamiento, adición de yeso a materia orgánica.

Los suelos con acidez del Grupo 3 son los que se considera agrícolamente adecuados.

Los suelos con acidez de los grupos 4 y 5 son suelos con dificultades para su manejo por su

reacción alcalina, siendo una de ellas la precipitación de microelementos.

En el caso de suelos con acidez grupo 5, estos han perdido su estructura por dispersión de

sus coloides arcillosos.

ELIMINACIÓN DE LA TOXICIDAD DE ALUMINIO.

1- Por aumento del pH.

2- Por adición de complejantes.

Por aumento de pH

Los materiales encaladores.

Con el nombre de cal se ha identificado el carbonato de calcio (CaCO 3), el cual es la fuente

natural más económica usada para encalar.

Los mecanismos de reacción del CaCO 3 en el suelo y los productos y velocidades de

reacción son complejos, aunque sobre ellos influyen:

•El pH del suelo,•El tamaño de partícula del carbonato,

•La humedad del suelo,•La presión de CO 2.

Reacciones de la cal:

• CaCO3 + 2H+ ↔↔↔↔ Ca+2 + CO2 + H2O• CaCO3 + H2O ↔↔↔↔ Ca+2 + HCO3

- + OH-

• HCO3- + H+ ↔↔↔↔ CO2 + H2O

• CaCO3 + CO2 + H2O ↔↔↔↔ Ca+2 + 2HCO3-

• 2HCO3- + 2H+ ↔↔↔↔ 2CO2 + 2H2O

Reacción del carbonato de magnesio:

MgCO3 + CO2 + H2O ↔↔↔↔ Mg+2 + 2HCO3-

2HCO3- + 2H+ ↔↔↔↔ 2CO2 + 2H2O

Reacción de la dolomita:

CaMg(CO3)2+ 2CO2 + 2H2O ↔↔↔↔ Ca+2 + Mg+2 + 4HCO3-

4HCO3- + 4H+ ↔↔↔↔ 4CO2 + 4H2O

Reacción de la Cal viva y apagada:

CaO + H2O + 2H+ ↔↔↔↔ Ca+2 + 2H2O

Ca(OH)2 + 2H+ ↔↔↔↔ Ca+2 + 2H2O

Los óxidos de las cenizas, al entrar en contacto con agua, forman las respectivas bases, alcanzando un alto poder neutralizador:

CaO + H2O ↔↔↔↔ Ca(OH)2

K2O + H2O ↔↔↔↔ 2KOH

MgO + H2O ↔↔↔↔ Mg(OH)2

Na2O + H2O ↔↔↔↔ 2NaOH

En las reacciones se observa que una mol de base consume 2 moles de H +, aumentando el

pH del suelo.El Ca+2 al quedar en solución puede reaccionar

con los coloides del suelo y aumentar la saturación de este catión en el complejo de

intercambio (X):

XM + Ca+2 ↔↔↔↔ XCa + M

M representa a los cationes ácidos (Al +3, H+).

La reacción generalizada para la neutralización de Al+3 con CaCO 3 y Ca(OH)2 se podría escribir como

sigue:

2AlX + 3CaCO3 + 3H2O ↔↔↔↔ 3CaX + 2Al(OH)3 +3CO2

2AlX + 3Ca+2 + 6OH- ↔↔↔↔ 3CaX + 2Al(OH)3

Por Complejación:

El efecto tóxico del aluminio es removido del suelo cuando se le adicionan bases fuertes de

Lewis (SO 4-2, PO4

-3, Si(OH)4, -RCOO-).

La aplicación de yeso a los suelos no cambia su pH en un rango mayor de 0.3 unidades,

aunque se consigue una disminución drástica de la toxicidad con Al.

El mecanismo por el cual disminuye la toxicidad del Al, se debe a que es complejado

como: AlSO 4+ o precipitado como tres posibles

compuestos: jurbanita, basaluminita y alunita:

Formación del complejo:Al+3 + SO4

-2 ↔↔↔↔ AlSO4+

Formación de jurbanita:Al+3 + SO4

-2 + 6H2O ↔↔↔↔ AlOHSO 4 + H+

Formación de basaluminita:4Al+3 + SO4

-2 + 15H2O ↔↔↔↔ Al4(OH)10SO4.5H2O + 5H+

Formación de alunita:K+ + 3Al+3 + 2SO4

-2 + 6H2O ↔↔↔↔ KAl 3(OH)6(SO4)2 + 2H+

Complejación con materia orgánica:

En el proceso de complejación se requiere que los grupos ácidos estén disociados:

R-(COOH)n ↔↔↔↔ R-(COO-n) + nH+

Al+3 + R-(COO-n) ↔↔↔↔ Al-R-(COO) (3-n)+

Al+3 + R-(COOH)n ↔↔↔↔ Al-R-(COO) (3-n)+ + nH+

Hay una marcada evidencia que la presencia de ligandos, tanto orgánicos como

inorgánicos, bases de Lewis, reducen la toxicidad de aluminio.

Esta disminución de la toxicidad es debida a la acción que estos ligandos ejercen sobre la

actividad el Al +3

Estructura del quelato de Al +3 con un compuesto orgánico .

Crecimiento relativo de raíces de algodón en soluciones con diferentes concentraciones de aluminio y ácidos orgánicos según la clasificación de Hue et al (1986).

Conc. Ácidos orgánicos Crecimiento de raíces (%)* Concentración Al µµµµmol/L 3.70 9.25

µµµµmol/L Cítrico (fuerte) 5 90c 57b 10 102c 87b 25 105a 96a 50 97a 100a Málico (moderado)

10 72c 60b 25 98c 75b 50 103c 85b Succínico (débil)

10 55c 46b 25 60b 44a 50 64c 44b

*El (%) es calculado con relación al blanco sin aluminio.

Movilidad de especies químicas del Al+3 y Ca+2 totales, como iones libres y pares iónicos en suelos que han recibido cal y yeso (Pavan y Bingham. 1982). Prof. Al t

+3t Al+3 AlSO4+ AlOH +2 Al(OH) 2

+ Al(OH) o Cat+2 Ca+2 CaSO4

o (cm) µµµµM % de Alt

+3 mM % de Cat+2

Cal 0-5 0 0 0 0 0 0 5.16 95 0

5–10 0 0 0 0 0 0 3.61 98 0 10–20 15 50 0 28 12 10 0.41 100 0 20–40 23 70 2 21 5 2 0.04 100 0 40-60 31 76 2 18 4 0 0.05 100 0 60-80 50 80 1 16 3 0 0.06 100 0

80-100 53 80 1 16 3 0 0.06 100 0 Yeso

0-5 90 42 37 15 4 2 7.50 68 29 5–10 70 40 44 13 3 0 3.90 60 34

10–20 60 42 44 12 2 0 2.10 64 31 20–40 53 48 40 10 2 0 1.80 68 28 40-60 45 60 29 10 2 0 1.30 72 26 60-80 60 60 29 10 2 0 1.00 72 25

80-100 68 64 26 9 1 0 0.60 75 21

Con base a la Química de la Acidez del suelo la adición de yeso o cal se puede resumir en:

Si el suelo tiene un pH menor de 5.0 (acidez de los Grupos 1 y 2) se debe agregar cal o

dolomita.

Si el suelo tiene un pH mayor de 5.0 (Grupos 2 y 3) y tiene bajos contenidos de S y de Ca y Mg

intercambiables se debe adicionar yeso y/o sulfato de magnesio.

Es posible adicionar una mezcla con yeso y un bajo contenido de cal si no se desea aumentar demasiado el pH, pero si aumentar los niveles

de Ca y Mg intercambiables.