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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS

CARRERA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA

EFECTO DE FUENTES DE ENCALADO EN LAS PROPIEDADES QUÍMICAS

DE SUELOS ECUATORIANOS DE DIFERENTE MATERIAL PARENTAL

TESIS DE GRADO PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA AGRÓNOMA

RUTH INÉS CABEZAS TORRES

TUTOR: TUTOR: ING. AGR. JAIME HIDROBO LUNA

QUITO – DICIEMBRE 2016

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DEDICATORIA

Este trabajo de titulación lo dedico a mis padres Pedro Cabezas y Rosario Torres, que son el pilar fundamental en mi formación personal y profesional, que con su constante esfuerzo, sus sabios consejos, apoyo incondicional y su gran amor, han hecho de mí una mujer llena de virtudes y valores. Todo lo que hoy soy es gracias a ellos.

A mis hermanos y hermana, Diego, Alejandro y Sofía por brindarme su apoyo día a día, para llegar a cumplir cada uno de mis objetivos, y a un pequeño angelito que llego a mi vida llenándolo de alegría Ariana Scarlet.

A mis amigos por su amistad incondicional, que han hecho de este proceso una experiencia grata.

Ruth

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AGRADECIMIENTO Agradezco a Dios por darme la fortaleza y sabiduría para culminar una etapa más en mi vida. A la Universidad Central de Ecuador en especial a la Facultad de Ciencias Agrícolas, por haberme permitido realizar el trabajo de titulación, a la cual guardo una eterna gratitud Al doctor José Espinosa, por darme la

oportunidad de ser parte de su proyecto

de investigación que permitió la

realización de este trabajo.

Al Ing. Alberto Yandún por su colaboración

en la recolección y transporte de las

muestras de suelo, así como también en la

donación de los materiales de encalado.

A cada uno de los profesores, por haberme inculcado conocimientos, valores, enseñanzas para llegar a ser una gran profesional y desenvolverme de la mejor manera en el campo laboral.

A mi familia, por brindarme su apoyo incondicional, su paciencia, y darme fuerzas para lograr culminar con éxitos este trabajo. A mis amigos, que de cada experiencia han hecho una aventura llenando de alegría mi vida.

Ruth

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CONTENIDO

CAPÍTULO PÁGINAS

1. INTRODUCCIÓN 1

1. Objetivos 2

1.1 Objetivo general 2

1.1.1 Objetivos específicos 2

1.2 Hipótesis 2

2. REVISIÓN DE LITERATURA 3

2.1 Naturaleza de la acidez del suelo 3

2.1.1 Remoción de nutrientes 3

2.1.2 Utilización de fertilizantes nitrogenados 4

2.1.3 Aluminio Intercambiable 4

2.2 Clasificación de la acidez 5

2.2.1 Acidez activa 5

2.2.2 Acidez intercambiable 5

2.2.3 Acidez no intercambiable 5

2.2.4 Acidez potencial 5

2.3 Encalado 5

2.3.1 Calidad de los materiales de encalado 6

2.3.2 Reacciones de la cal en el suelo 7

2.3.3 Determinación de los requerimientos de cal 7

2.3.3.1 Requerimientos de cal en suelos dominados por arcillas de tipo 2:1 7

2.3.3.2 Requerimientos de cal en Ultisoles y Oxisoles 8

2.3.3.3 Requerimientos de cal en Andisoles 8

2.3.4 Método y época de aplicación 9

2.3.5 Efecto residual del encalado 9

2.3.6 Beneficios del encalado 10

2.3.6.1 Toxicidad de aluminio 10

2.3.6.2 Disponibilidad de fósforo 10

2.3.7 Efecto de la sobredosis de cal 11

2.4 Capacidad de intercambio catiónico (CIC) 11

2.4.1 Determinación de la CIC 12

2.5 Identificación de la carga en suelos con mezcla de minerales de carga permanente y carga variable 14

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3. MATERIALES Y MÉTODOS 15

3.1 Ubicación del sitio experimental 15

3.2 Materiales 17

3.2.1 Materiales de oficina 17

3.2.2 Materiales de invernadero 17

3.2.3 Materiales y reactivos de laboratorio 17

3.2.4 Equipos 18

3.3 Métodos 18

3.3.1 Factores en estudio 18

3.3.2 Tratamientos 19

3.3.3 Unidad experimental 20

3.3.4 Diseño estadístico de la investigación 20

3.3.5 Análisis funcional 20

3.3.6 Variables y métodos de evaluación 20

3.3.7 Definición de variables 21

4. RESULTADOS Y DISCUSION 24

4.2 Efecto de las enmiendas sobre el pH, acidez intercambiable y aluminio intercambiable 24

4.3 Determinación de ΔpH 35

4.4 Determinación de CIC 37

5. CONCLUSIONES 39

6. RECOMENDACIONES 40

7. RESUMEN 41

SUMMARY 42

8. REFERENCIAS 43

9. FOTOGRAFÍAS 47

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INDICE DE CUADROS

CUADRO PÁG.

1. CIC para diferentes tipos de arcilla, materia orgánica y texturas del suelo (Castellanos, Uvalle, et al., 2000) 12

2. Comparación de dos métodos de determinación de CIC en suelos de carga variable (Espinosa, 2010; datos no publicados). 13

3. Ubicación política y geográfica de las muestras de suelos utilizados en la investigación. 15

4. Resultado de análisis de textura y acidez de los suelos evaluados. 15

5. Clasificación taxonómica y características de los suelos evaluados (SIGTIERRAS, 2015, Swenson, Farley, et al., 1998). 16

6. Enmiendas utilizadas en la investigación. 18

7. Dosis de las enmiendas utilizadas en la investigación. 19

8. Tratamientos utilizados para evaluar el efecto de aplicación de fuentes y dosis de cal en cinco suelos ácidos de Ecuador. 19

9. ADEVA general de evaluación del efecto de la aplicación de dosis de materiales de encalado en el pH, acidez intercambiable y aluminio intercambiable en cinco suelos ácidos de Ecuador. 20

10. ADEVA del efecto de dosis de aplicación de materiales de encalado en pH en muestras de suelos incubados en el invernadero del CADET (Díaz, 2017). 24

11. ADEVA del efecto de dosis de aplicación de materiales de encalado en acidez intercambiable en muestras de suelos incubados en el invernadero del CADET (Díaz, 2017). 25

12. ADEVA del efecto de dosis de aplicación de materiales de encalado en aluminio intercambiable en muestras de suelos incubados en el invernadero del CADET (Díaz, 2017). 25

13. Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de San Lorenzo, Esmeraldas, incubado en el invernadero del CADET 29

14. Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de El Pangui, Zamora, incubado en el invernadero del CADET. 30

15. Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de Saraguro, Loja, incubado en el invernadero del CADET 31

16. Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de Paute, Azuay, incubado en el invernadero del CADET. 32

xi

17. Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de El Guabo, El Oro, incubado en el invernadero del CADET. 33

18. Cálculo de valores de ΔpH para cinco suelos de diferente material parental. 36

19. Efecto de la aplicación de dosis de carbonato de calcio en la CIC determinada utilizando cloruro de bario en los cinco suelos evaluados. 37

20. Efecto de la aplicación de carbonato de calcio en la CIC determinada utilizando acetato de amonio en los suelos de El Pangui y Saraguro. 38

INDICE DE FIGURAS FIGURA PAG.

1. Suelos utilizados en el estudio: 1-San Lorenzo, Esmeraldas;2-El Pangui,Zamora :3-Saraguro,Loja;4-El Paute,Azuay;5-El Guabo, El Oro 17

2. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de San Lorenzo, Esmeraldas, incubado en el invernadero del CADET.. 26

3. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de El Pangui, Zamora, incubado en el invernadero del CADET. 26

4. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de Saraguro, Loja, incubado en el invernadero del CADET. 26

5. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de Paute, Azuay,, incubado en el invernadero del CADET. 26

6. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de El Guabo, El Oro, incubado en el invernadero del CADET. 26

7. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en la acidez intercambiable en un suelo de San Lorenzo, incubado en el invernadero del CADET. 27

8. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en la acidez intercambiable en un suelo de El Pangui, Zamora, incubado en el invernadero del CADET. 27

9. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en la acidez intercambiable en un suelo de Saraguro, Loja, incubado en el invernadero del CADET. 27

10. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en la acidez intercambiable en un suelo de Paute, Azuay,, incubado en el invernadero del CADET. 27

11. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en la acidez intercambiable en un suelo de El Guabo, El Oro, incubado en el invernadero del CADET. 27

xii

12. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el aluminio intercambiable en un suelo de San Lorenzo, Esmeraldas, incubado en el invernadero del CADET. 28

13. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el aluminio intercambiable en un suelo de El Pangui, Zamora, incubado en el invernadero del CADET 28

14. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el aluminio intercambiable en un suelo de Saraguro, Loja, incubado en el invernadero del CADET. 28

15. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el aluminio intercambiable en un suelo de Paute, Azuay,, incubado en el invernadero del CADET. 28

16. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el aluminio intercambiable en un suelo de El Guabo, El Oro, incubado en el invernadero del CADET. 28

LISTA DE FOTOGRAFÍAS

FIGURA PAG.

1. Muestras de los cinco suelos en estudio 47

2. Preparación de las muestras para determinar ph en agua y ∆ph en KCl 47

3. Mezcla de las muestras 47

4. Medición del ph y ∆ph 47

5. Pesaje de los suelos para la determinación de cic. 47

6. Colocación del suelos en los tubos para la determinación de la cic. 47

7. Preparación de las muestras para la lectura de mg 48

8. Preparación de las curva de calibración para la lectura de mg 48

9. Pestilación de las muestras para determinar la cic por el método de acetato

de amonio 48

10. Cambio de color con la titulación de verde a rosado. 48

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EFECTO DE FUENTES DE ENCALADO EN LAS PROPIEDADES QUÍMICAS DE SUELOS

ECUATORIANOS DE DIFERENTE MATERIAL PARENTAL

Autor: Ruth Inés Cabezas Torres

Tutor: Ing. Agr. Jaime Hidrobo Luna

RESUMEN

El objetivo de la investigación fue determinar el efecto de la aplicación de cinco enmiendas

calcáreas en el control de acidez de cinco suelos ácidos de diferente material parental. Las dosis

de las diferentes enmiendas fueron 0; 1.5; 3.0; 4.5: 6.0: 7.5; 9.0 y 10.5 t ha-1. Los datos de pH a la

aplicación de las enmiendas agrupó a los suelos en dos categorías, la primera con los suelos de

San Lorenzo y Paute de carga variable y la segunda con los suelos de El Pangui, Saraguro y El

Guabo de carga permanente. La acidez y el aluminio intercambiable se reducen conforme

aumentan las dosis de las enmiendas. Por otro lado, el cálculo del ΔpH y el contenido de aluminio

intercambiable sugieren que los suelos de Paute y el Guabo serían suelos de carga variable y los

suelos de Saraguro, El Pangui y San Lorenzo serían de carga permanente, situación que no

concuerda con los datos del efecto del pH a la aplicación de dosis de materiales de encalado. Los

datos del efecto de la aplicación de dosis de enmiendas en la CIC no fueron consistentes.

PALABRAS CLAVE: ENCALADO, ALUMINIO, pH, ACIDEZ, CARGA PERMANENTE, CARGA VARIABLE

xiv

THE EFFECT OF WHITEWASH MATERIALS ON THE CHEMICAL PROPERTY OF ECUADORIAN

SOILS OF DIFFERENT PARENT MATERIAL

Author: Ruth Ines Cabezas Torres

Mentor: Mr. Jaime Hidrobo Luna, BEng.

SUMMARY

The purpose of this research was to determine the effect of applying five pH modifiers to control

the acidity of five types of acidic soils with different parent material. The modifier doses used

were 0; 1.5; 3.0; 4.5: 6.0: 7.5; 9.0 and 10.5 t ha-1. The pH data obtained from applying the

modifiers grouped the soils into two categories, the first group included soils from San Lorenzo

and Paute, and corresponded to a variable charge, while the second group included soils from El

Pangui, Saraguro and El Guabo, and corresponded to a permanent charge. The acidity and

exchangeable aluminum decrease as the dose of the modifiers increase. On the other hand, the

ΔpH calculation and the exchangeable aluminum content suggest that the soils from Paute and El

Guabo would have a variable charge and the soils from Saraguro, El Pangui and San Lorenzo

would have a permanent charge. However, this does not agree with the data obtained regarding

the effect on the pH following the application of a dose of pH amendment material. The data on

the effect of applying the modifier doses on the CEC was not consistent.

KEY WORDS: AMENDMENT, ALUMINUM, PH, ACIDITY, PERMANENT CHARGE, VARIABLE CHARGE

1

1. INTRODUCCIÓN

Ecuador tiene una diversidad de suelos que se han formado por de la presencia de diferente material

parental y por la influencia sobre ellos de la edad de meteorización y las condiciones ambientales

imperantes (Espinosa, 2008). Los suelos formados tienen arcillas características y su comportamiento

está controlado por la relación química entre los coloides (arcillas) y la solución del suelo. Una de las

propiedades más interesantes de los suelos es su capacidad de retener e intercambiar iones sobre la

superficie de los coloides con la participación de aniones y cationes (simples y complejos) y moléculas

de agua. Esta condición se encuentra íntimamente relacionada con los procesos que regulan la acidez,

la dinámica de los nutrientes, la formación de horizontes y el mantenimiento de la estructura de los

suelos (Fox, 1985). Por esta razón, es indispensable conocer la mineralogía de las arcillas para luego

determinar cómo éstas afectan la química del suelo (Espinosa y Molina, 1999).

La acidez del suelo afecta la producción agrícola debido a que reduce significativamente el

rendimiento de los cultivos, hace ineficiente la utilización de los insumos agrícolas y puede generar

condiciones que podrían conducir a situaciones que afecten considerablemente el ambiente. La

acidez se origina por la presencia de iones aluminio (Al+3) e hidrógeno (H+) en la solución del suelo. La

concentración de Al+3 e H+ se incrementa a medida que se reduce el pH y esto afecta las

características químicas, físicas y biológicas del suelo, reduce el crecimiento de las plantas y

disminuye la disponibilidad de nutrientes como calcio (Ca), magnesio (Mg), fósforo (P) y potasio (K)

(Batista, Moscheta, et al., 2012, Bertsch, 1998, Fageria and Baligar, 2008, Kamprath, 1984).

Como se indicó anteriormente, en Ecuador es posible encontrar una diversidad de suelos producto de

la meteorización de diferentes materiales parentales y de la edad de formación. Es posible encontrar

grandes conjuntos de suelos independientes de las regiones naturales: Costa, Sierra y Oriente. Cada

conjunto tiene cierta homogeneidad con respecto al comportamiento del suelo y que se basa

fundamentalmente en las características de las arcillas dominantes en los horizontes superficiales

(Espinosa, 2007, Zebrowski y Sourdat, 1997).Según estas consideraciones, en Ecuador se pueden

agrupar los suelos en dos grandes grupos, los suelos dominados por arcillas de carga permanente y

los dominados por arcillas de carga variable.

Los suelos de carga permanente están dominados por arcillas cristalinas de tipo 2:1 como la

montmorillonita, vermiculita e illita que le dan al suelo un comportamiento particular desde el punto

de vista físico-químico. Estos suelos se denominan de carga permanente porque su capacidad de

intercambio catiónico (CIC) no cambia con las variaciones del pH. (Espinosa, 2007, Sumner and Pavan,

2005, Zebrowski y Sourdat, 1997). Por otro lado, los suelos dominados por arcillas de carga variable

están representados por los suelos rojos viejos de los trópicos (ultisoles y oxisoles) y los suelos

derivados de cenizas volcánicas. En los suelos dominados por arcillas de carga variable la CIC cambia

con el pH. Cuando el pH es inferior a este valor, las arcillas predominantes (óxidos, hidróxidos de Fe y

Al, caolinita, alofana) pierden estabilidad y se disuelven liberando Al+3 a la solución del suelo

(Dahlgren, Saigusa, et al., 2004, Fox, 1985, Sumner and Pavan, 2005).

La falta de un conocimiento adecuado del efecto del material parental y del manejo en los procesos

químicos que controlan la acidez del suelo no ha permitido desarrollar recomendaciones efectivas

para el control de acidez en los suelos de Ecuador.

2

Aun cuando es reconocido el efecto benéfico de la aplicación de enmiendas para controlar el

problema, las recomendaciones generales de control utilizadas al momento, sobreestiman las dosis

de cal en unos suelos y las subestiman en otros (Espinosa, 2007). Un conocimiento claro del efecto

del material parental en la dinámica de los procesos químicos del suelo y su relación con el control de

los problemas de acidez en los suelos de Ecuador será un aporte importante para lograr rendimientos

altos y rentables y ambientalmente amigables en zonas del país donde normalmente la acidez es el

mayor limitante para la de producción de cultivos.

Este proyecto busca evaluar en laboratorio de suelos, el efecto en las propiedades químicas en los

diferentes suelos ecuatorianos después del encalado mediante la determinación de pH, ∆pH, y

capacidad de intercambio catiónico empleando dos métodos, en cada una de las unidades

experimentales.

1. OBJETIVOS

1.1 Objetivo general

Determinar a nivel de laboratorio el efecto de cinco fuentes de encalado en las propiedades químicas

de cinco suelos ecuatorianos de diferente material parental.

1.1.1 Objetivos específicos

Determinar el efecto de la aplicación de cinco fuentes de encalado en los cambios de pH, ∆pH en

cinco suelos ecuatorianos afectados por la acidez de diferente material parental.

Comprar los dos métodos para determinar la CIC en un suelo de carga variable y carga permanente.

Comparar el comportamiento de los suelos ácidos en respuesta al encalado de acuerdo a su material

parental.

1.2 Hipótesis

Hi 1: al menos una de las enmiendas utilizadas cambian el pH, ∆pH y CIC de los suelos ácidos de

Ecuador utilizados en el experimento.

Hi 2: La respuesta a las enmiendas es diferente dependiendo del material parental de los suelos

ácidos.

3

2. REVISIÓN DE LITERATURA

El comportamiento de los suelos depende fundamentalmente de las características de las arcillas

dominantes en el perfil, particularmente la carga electrostática que determina las características de

los suelos dominados por arcillas de carga permanente y a los dominados por arcillas de carga

variable. El tipo de arcilla es entonces el que determina el comportamiento del suelo y controla varios

procesos, entre ellos la acidez (Fox, 1985).

Por su localización en la línea Ecuatorial, todos los suelos de Ecuador deberían ser suelos viejos,

altamente meteorizados, generalmente Oxisoles o Ultisoles, característicos de los trópicos. Estos

suelos se desarrollaron por efecto del clima en las áreas tropicales del continente Americano y son el

clásico ejemplo de suelos dominados por arcillas de carga variable. En general estos suelos tienen pH

ácido y alto contenido de aluminio intercambiable (Al+3) y requieren de la aplicación de enmiendas

para corregir el pH y eliminar el Al+3 tóxico (Sollins, Robertson, et al., 1988). En Ecuador, esto suelos se

encuentran ubicados al norte de la provincia de Esmeraldas, en sectores de la provincia de Loja y en

la Amazonía (Espinosa, 2008).

Sin embargo, en Ecuador también es posible encontrar suelos dominados por arcillas de tipo 2:1

(Vertisoles, o suelos con características vérticas) como ejemplo de suelos de carga permanente. Estos

suelos se formaron en los trópicos por la ausencia de lluvias generada por la corriente Humboldt en el

Pacífico o por los microclimas secos generados por la presencia de la cordillera de los Andes

(Espinosa, 2008).

Además de la modificación del clima, es importante indicar el efecto profundo que el aporte de ceniza

volcánica ha realizado en la formación del suelo en algunas áreas de Ecuador ubicadas en la zona de

actividad volcánica. Esto permitió el desarrollo de Andisoles promoviendo un gran contraste en las

condiciones de suelo que se refleja en el manejo, particularmente en el control de acidez.Las

deposiciones volcánicas son también suelos dominados por arcillas de carga variable (Espinosa y

Molina, 1999).

2.1 Naturaleza de la acidez del suelo

2.1.1 Remoción de nutrientes

Un suelo con pH neutro tiene saturada la fase de intercambio de cationes básicos como potasio (K+),

calcio (Ca+2), magnesio (Mg+2) y sodio (Na+). Estos cationes denominados contra-iones satisfacen la

carga eléctrica de la superficie de los coloides del suelo. La acidificación del suelo se inicia con la

perdida de cationes debido en parte a la acción de las raíces. La planta al absorber cationes, para

mantener equilibrio en la solución, libera H+ que contribuye a la reducción del pH del suelo (Espinosa

y Molina, 1999, Sollins, Robertson, et al., 1988).

Los suelos ácidos se generan por una pérdida de cationes básicos (Ca, Mg, K y Na) y una acumulación

de cationes ácidos como aluminio (Al+3) e hidrógeno (H+). La acidez de los suelos limita el crecimiento

de las plantas debido a una combinación de factores que incluyen la toxicidad de Al+3 y la deficiencia

de nutrientes esenciales, especialmente Ca, Mg, fosforo (P) y Molibdeno (Mo), pero, sin duda, el

factor limitante del crecimiento más importante en estos suelos ácidos es la toxicidad del Al+3 soluble

e intercambiable (Campillo y Sadzawka)

4

Otra fuente de acidez es la materia orgánica (MOS). El humus contiene grupos activos que se

comportan como ácidos débiles liberando iones H+. La descomposición de los residuos orgánicos

produce dióxido de carbono (CO2), el cual se combina con el agua para formar ácido carbónico. La

disociación de este acido débil proporciona otra fuente de acidificación del suelo. También las

leguminosas, mediante el mecanismo de fijación simbiótica de nitrógeno (N), liberan H+ a la solución

del suelo, contribuyendo así a la acidificación gradual de los suelos (Andrew, Johnson, et al., 1973)

El mismo autor acota que el laboreo de los suelos, propio de la agricultura de carácter intensivo,

agudiza el proceso de pérdida de bases puesto que, al dejar temporalmente el suelo sin una cubierta

vegetal protectora, se promueve la lixiviación de las bases de intercambio

2.1.2 Utilización de fertilizantes nitrogenados

Los fertilizantes nitrogenados que contienen o forman amonio (NH4+) incrementan la acidez del suelo

a menos que la planta absorba NH4+ directamente. Ejemplos de estos fertilizantes son el sulfato de

amonio (NH4)2SO4, nitrato de amonio (NH4NO3) y la urea CO(NH2)2. El (NH4)2SO4 y el NH4NO3 aplicados

al suelo se disocian liberando NH4+. Esta forma de N se convierte en nitrato (NO3

-) a través del

proceso de oxidación biológica denominado nitrificación. La nitrificación produce un exceso de H+ que

acidifica el suelo. Este es un proceso natural necesario para transformar el NH4+ en NO3

- debido a que

las plantas utilizan principalmente NO3- en su nutrición (Espinosa y Molina, 1999, Zapata, 2004).

Es importante indicar también que la mineralización de los fertilizantes orgánicos también produce

NH4+ como producto final del proceso de descomposición, este NH4

+ contribuye de igual forma a la

acidificación del suelo después de que forzosamente pasa por el proceso de nitrificación (Espinosa y

Molina, 1999).

2.1.3 Aluminio Intercambiable

Se ha reconocido ampliamente que uno de los principales factores en el desarrollo de la acidez del

suelo es la presencia de Al+3 en la solución del suelo. Los iones Al+3 desplazados de los minerales

arcillosos por otros cationes se hidrolizan (reaccionan con una molécula de agua) para formar

complejos monoméricos y poliméricos hidroxi-alumínicos (Bernier y Alfaro, 2006). Las reacciones de

hidrólisis del Al+3 son similares a la reacción de un ácido fuerte que libera iones H+. La constante de

disociación (pK) de estas reacciones es de 5.0 muy similar a la del ácido acético. Cada una de estas

reacciones libera H+ que contribuye a la acidez del suelo. Este incremento en acidez promueve la

presencia de más Al+3 listo para reaccionar nuevamente (Espinosa y Molina, 1999, Sollins, Robertson,

et al., 1998, Zapata, 2004).Este tipo de acidez es la más importante en suelos que tienen pH < 5.5, ya

que a partir de este valor empieza a aumentar la solubilidad del Al en forma exponencial (Ernani and

Gianello, 1983, Jaramillo J, 2002). Las reacciones de hidrólisis del Al+3 se describen a continuación

(Adams and Lund, 1966, Espinosa y Molina, 1999, Smyth, 2012):

Al3+ + H2O Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2+ + H2O Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2+ + H2O Al(OH)3 + H+

5

Concentraciones de Al+3 en la solución del suelo superiores a 1 ppm frecuentemente son causa

directa de reducción del rendimiento. El Al+3 tiende acumularse en las raíces, impidiendo la absorción

y traslado del Ca y P en la parte aérea de modo que la toxicidad por Al+3 puede producir o acentuar

deficiencias de Ca y P (Rengel, 2003, Zapata, 2004).

2.2 Clasificación de la acidez

2.2.1 Acidez activa

La acidez activa está representada por el H+ disociado presente en la solución del suelo y que

proviene de diferentes fuentes como se describe a continuación (Espinosa y Molina, 1999):

2.2.2 Acidez intercambiable

La acidez intercambiable es aquella producida por H+ retenido por enlaces iónicos en las moléculas

que aportan acidez al suelo por disociación de los grupos ácidos de la materia orgánica y por hidrolisis

causada por cationes metálicos y, además, está conformada por los iones H+, Al+3, Al(OH)+2 y Al (OH)2+

los que son retenidos por fuerzas electrostáticas en los coloides y pueden ser extraídos del complejo

de cambio con soluciones de sales neutras no tamponadas (KCl, CaCl2, NaCl, LaCl3 y CuCl2 ) (Zapata,

2004).

2.2.3 Acidez no intercambiable

La acidez no intercambiable es el H+ de los enlaces covalentes en la superficie de los minerales

arcillosos (Espinosa y Molina, 1999).

2.2.4 Acidez potencial

La acidez potencial es la suma de la acidez intercambiable + acidez no intercambiable (Espinosa y

Molina, 1999).

2.3 Encalado

El encalado es el método más común y efectivo para corregir la acidez del suelo y consiste en la

aplicación masiva de sales básicas con el objeto de neutralizar la acidez causada por H+ y Al+3. Los

materiales que se utilizan para controlar la acidez son carbonatos, óxidos, hidróxidos y silicatos de

calcio y/o magnesio (Molina, 1998). La cal aplicada al suelo causa una serie de reacciones químicas

que elevan el pH y disminuyen la acidez, reduciendo las concentraciones de H+ y Al+3 a niveles no

tóxicos para las plantas. El uso del encalado para la corrección de la acidez del suelo debe considerar

varios factores como la fuente de cal, calidad del material, dosis a aplicar y método de aplicación

(Meléndez y Molina, 2001).

Gran cantidad de esfuerzos se han hecho para encontrar los mejores métodos para estimar la

cantidad de cal necesaria para controlar la acidez en los suelos de los trópicos, muchos sin resultados

efectivos. Parte de la confusión surgió ciertamente de los intentos por encalar los suelos hasta su

neutralidad y el uso de acidez titulable como criterio de encalado (Espinosa y Molina, 1999, Zapata,

2004).

6

– Materiales de encalado

Existen varios materiales que son capaces de reaccionar en el suelo y elevar el pH. Los materiales más

comunes se describen a continuación (Bernier y Alfaro, 2006, Espinosa y Molina, 1999, Osorno, 2012,

Osorno y Osorno, 2010):

– Cal agrícola o calcita

Este es el material más utilizado para encalar los suelos y contiene principalmente carbonato de

calcio (CaCO3). Se obtiene a partir de roca caliza y roca calcárea o calcita que se muele y luego se

cierne en mallas de diferente tamaño. En su forma pura contiene 40 % de Ca.

– Magnesita

Es un producto a base de carbonato de magnesio (MgCO3) que en su forma pura posee un contenido

de Mg de 28.5 %. Además de ser un buen material de encalado, es una excelente fuente de Mg.

– Dolomita

El carbonato doble de calcio y magnesio (CaCO3MgCO3) se denomina dolomita. El material puro

contiene 21.6 % de Ca y 13.1 % de Mg. Aunque la dolomita reacciona más lentamente en el suelo que

la calcita, tiene la ventaja de que suministra Mg, elemento con frecuencia deficiente en suelos ácidos.

– Oxido de magnesio

El óxido de magnesio (MgO) es un material de encalado que contiene solamente Mg en una

concentración de 60 %. Su capacidad de neutralizar la acidez es mucho más elevada que la de otros

materiales, pero por su poca solubilidad en agua debe ser molido finamente para que controle

adecuadamente la acidez del suelo.

– Silicato de magnesio

El silicato de magnesio o serpentina [Mg6Si4O10(OH)8] es una roca metamórfica compleja, ultra básica,

formada a partir de una dunita (olivino) (Mg, Fe)2 SiO4 y hazburguita (olivino y enstatita-Mg (SiO4). La

serpentina es una roca compleja en su composición mineralógica y química que contiene Mg y sílice

(Si) y sirve para tratar suelos ácidos. La adición de silicato de magnesio al suelo también corrige el pH

y disminuye el Al+3.

2.3.1 Calidad de los materiales de encalado

Cuando se selecciona un material de encalado se deben considerar dos factores que determinan el

grado de reactividad del material, éstos son la pureza química y la fineza. La reactividad se refiere a la

capacidad del material para neutralizar la acidez del suelo (Bernier y Alfaro, 2006, Molina, 2014). La

composición química determina la cantidad de acidez que puede neutralizar un material de encalado,

esta capacidad de neutralizar la acidez se denomina Equivalente Químico (EQ). Para determinar la

magnitud de neutralización se utiliza como estándar de comparación al carbonato de calcio (CaCO3) al

que se le ha asignado un valor de neutralización de 100 %. (Espinosa y Molina, 1999, Meléndez y

Molina, 2001). Los mismos autores acotan que el grado de fineza o tamaño de partículas controla la

velocidad con la cual el material de encalado puede neutralizar la acidez del suelo.

7

2.3.2 Reacciones de la cal en el suelo

Los mecanismos de reacción de los materiales encalantes en el suelo permiten la neutralización de los

iones H+ en la solución por medio de los iones OH- producidos al entrar la cal en contacto con el agua

del suelo. Es por esta razón que la cal es efectiva solamente cuando existe humedad en el suelo. Estas

reacciones se presentan a continuación (Espinosa y Molina, 1999):

( )

La tasa de las reacciones arriba indicadas y por lo tanto a disociación del CO32- está directamente

relacionada con la tasa a la cual los iones son removidos de la solución del suelo a través de la

neutralización del H+ y la formación de H2O. Mientras exista H+ en la solución del suelo el CO32-, HCO3

-

y H2CO3 continuarán apareciendo en la solución. En esta forma, el pH aumenta debido a que

disminuye la concentración de H+ en el suelo (Espinosa y Molina, 1999, Zapata, 2004).

El efecto final de las reacciones de la cal reduce la acidez del suelo (incrementa el pH) al convertir el

exceso de en . Sin embargo, es muy importante observar que el efecto del encalado va más

allá de estas reacciones. El incremento de pH permite la precipitación del como ( ) , que es

un compuesto insoluble, eliminando de esta forma el efecto toxico del en las plantas y la

principal fuente de iones H+ (Batista, Moscheta, et al., 2012).

2.3.3 Determinación de los requerimientos de cal

Aun cuando el pH es un excelente indicador de la acidez, este parámetro no determina el

requerimiento o cantidad de cal necesaria para llegar a determinado rango de pH en el sistema de

producción que se está utilizando. Cuando se mide el pH solamente se determina la acidez activa,

pero para determinar los requerimientos de cal es también necesario considerarla acidez potencial

retenida en los coloides minerales y orgánicos del suelo (Zapata, 2004).

Los suelos dominados por minerales arcillosos del tipo 2:1 (montmorillonita, vermiculita, illita) se

comportan de forma diferente de los típicos suelos tropicales rojos (Ultisoles y Oxisoles dominados

por óxidos e hidróxidos de Fe y Al y caolinita) y de los suelos derivados de cenizas volcánica

(Andisoles) (Qafoku, Van Ranst, et al., 2004, Sollins, Robertson, et al., 1988).

2.3.3.1 Requerimientos de cal en suelos dominados por arcillas de tipo 2:1

En los suelos dominados por arcillas 2:1, la reducción en saturación de bases (pérdida de K, Ca y Mg)

desarrolla acidez. Este incremento en acidez (reducción del pH) conduce a la ruptura de la estructura

de los cristales arcillosos y a la liberación del Al estructural. Estos suelos, por tener arcillas de

superficie de baja reactividad, se pueden fácilmente encalar hasta llegar a pH 7.0, valor alrededor del

cual se obtienen los mejores rendimientos de los cultivos. El incremento de pH logrado con el

encalado incrementa poco o nada la CIC del suelo (suelos de carga permanente) (Bolan, Naidu, et al.,

1999, Qafoku, Van Ranst, et al., 2004).

8

Un método común para determinar las necesidades de cal en suelos de carga permanente es utilizar

soluciones tampón (Shoemaker, McLean, et al., 1961). Esta solución está compuesta de p-nitrofenol,

trietanolamina, cromato de potasio, acetato de calcio y cloruro de calcio todo ajustado a pH 7.5. Los

valores de pH de equilibrio de la suspensión suelo – agua – solución tampón en una relación 5:5:10,

de varias muestras de suelo, se correlacionan con la cantidad de cal necesaria para elevar el pH a un

valor de 6.8 determinada por el método de incubación con CaCO3 de las mismas muestras de suelo.

De este modo se obtiene una curva de calibración con cuyos datos se puede construir una tabla de

recomendación que determina las cantidades de cal necesaria para lograr determinado pH. En suelos

de carga permanente estos métodos funcionan satisfactoriamente y serian recomendables para

suelos ácidos dominados por arcillas del tipo 2:1 en Ecuador como ciertos suelos de Azuay y Loja. En

suelos ácidos de carga variable (Oxisoles, Ultisoles y Andisoles) esta metodología recomienda

cantidades muy altas de cal que no son necesarias (Espinosa y Molina, 1999).

2.3.3.2 Requerimientos de cal en Ultisoles y Oxisoles

En suelos tropicales viejos (Ultisoles y Oxisoles) los métodos descritos anteriormente para determinar

los requerimientos de cal no funcionan satisfactoriamente. Los minerales arcillosos de estos suelos,

que han sufrido ya un proceso severo de meteorización, son estables hasta valores de pH tan bajos

como 5.0. En esta forma el Al se encuentra fijo en la partícula de arcilla y no amenaza el crecimiento

de la planta hasta que el pH del suelo llega a valores donde los óxidos, hidróxidos y caolinita se

disuelven y liberan Al a la solución del suelo. Generalmente esto ocurre a pH’s entre 5.0 a 5.3. Cuando

esto ocurre es aconsejable elevar el pH a valores alrededor de 5.5 lo que permite la precipitación del

Al+3 e incrementa apreciablemente la CIC (suelos de carga variable) (Qafoku, Van Ranst, et al., 2004,

Sollins, Robertson, et al., 1988). Siguiendo este concepto, se puede predecir los requerimientos de cal

para la mayoría de los suelos tropicales aplicando la siguiente ecuación (Espinosa y Molina, 1999,

Kamprath, 1984).

( )

El factor utilizado puede ser 1.5 o 2.0 de acuerdo con las características del cultivo y el tipo de suelo.

El valor del factor puede ser modificado y afinado de acuerdo a la experiencia alcanzada en el campo

en un área específica.

Los mismos autores acotan que el principal objetivo de este método es el utilizar solamente la cal

necesaria para neutralizar todo el Al y eliminar su efecto toxico. Este método de determinación de los

requerimientos de cal es muy difundido en áreas tropicales de suelos rojos, pero tiene como principal

desventaja el hecho de que la neutralización del Mn se produce a 0.5 unidades de pH por encima de

aquel necesario para la neutralización del Al. Cuando los suelos presentan también problemas de

toxicidad de Mn se debe tomar en cuenta esta condición en la determinación de los requerimientos

de cal.

2.3.3.3 Requerimientos de cal en Andisoles

Los Andisoles (suelos derivados de ceniza volcánica) tienen una alta capacidad tampón (resistencia al

cambio de pH) y una moderada CIC y estos factores hacen que la determinación de los

requerimientos de cal en estos suelos sea más complicada.

9

La intensidad de la capacidad tampón varía de un sitio a otro de acuerdo a los factores que controlan

la meteorización de la ceniza como la altitud, precipitación, temperatura y edad del material

(Dahlgren, Saigusa, et al., 2004). Por esta razón no existe una regla simple para evaluar los

requerimientos de cal en estos suelos.

El uso del criterio del Al intercambiable o la saturación de bases en ciertos casos subestiman y en

otros sobreestima la necesidad de cal (Espinosa y Molina, 1999).

La alta capacidad tampón de los Andisoles se debe a que las arcillas resultantes de la meteorización

de las cenizas volcánicas (alofana, imogolita y complejos humus-Al) tienen una superficie muy

reactiva. En este caso los, producidos por la hidrolisis del ion CO32- crean carga en la superficie

de las arcillas por desprotonización (perdida de ) y consecuentemente no incrementan el pH de la

solución del suelo, sin embargo, incrementan apreciablemente la CIC (carga variable), Estas

reacciones se describen a continuación (Espinosa y Molina, 1999, Qafoku, Van Ranst, et al., 2004):

] ]

Esta resistencia al cambio de pH de los suelos de carga variable obligaría a utilizar cantidades muy

altas de cal para llegar a pH 7.0. Obviamente, esto no es necesario y solamente es conveniente el

elevar el pH hasta valores un poco más arriba de lo necesario para precipitar el (5.3 - 5.5)

(Qafoku, Van Ranst, et al., 2004, Sollins, Robertson, et al., 1988). En Andisoles, la cantidad de cal

necesaria para precipitar el Al+3 o la magnitud de la capacidad tampón, varia con la edad y el estado

de meteorización de la ceniza volcánica, por esta razón, es necesario conducir experimentos simples

de incubación que determinen exactamente los requerimientos de cal de un sitio específico (Espinosa

y Molina, 1999).

2.3.4 Método y época de aplicación

La forma más efectiva de aplicación de cal es la incorporación del material en los primeros 15 a 20 cm

de suelo para asegurar un contacto máximo del producto con el suelo en la capa arable (Espinosa y

Molina, 1999). La mayoría de los materiales de encalado son poco solubles en agua, por lo tanto, la

completa incorporación en el suelo es muy importante para que la cal reaccione completamente. La

incorporación con arado o rastra permite la mezcla del material con la capa del suelo donde se

concentran las raíces de la mayoría de los cultivos. Se ha demostrado que las aplicaciones de cal

incorporadas son más eficientes, especialmente si el suelo es arcilloso (Meléndez y Molina, 2001)

2.3.5 Efecto residual del encalado

El efecto residual de las aplicaciones de cal puede variar por el efecto de varios factores, entre ellos,

el manejo del suelo (principalmente la utilización de fertilizantes nitrogenados) y la capacidad tampón

de los suelos. El análisis del suelo es una herramienta adecuada para determinar cuándo se debe

volver a encalar. Será necesario volver a aplicar cal si el pH de los suelos de carga variable se reducen

a valores menores que 5.2 y las concentraciones de Al+3 se empiezan a incrementar. En suelos de

carga permanente será necesario aplicar cal nuevamente si el pH es inferior a 6.5 (Eckert and Sims,

2009, Grove, Somner, et al., 1982, Kamprath, 1984, Smyth, 2012).

10

2.3.6 Beneficios del encalado

Un diagnóstico de los problemas de acidez y el correcto manejo de los materiales de encalado

permiten mejorar las condiciones químicas del suelo que restringen la absorción de nutrientes.

Los principales efectos benéficos del encalado se describen a continuación (Alvarado y Fallas, 2004,

Castro y Gómez, 2010):

2.3.6.1 Toxicidad de aluminio

El mayor efecto benéfico del encalado de suelos ácidos es la reducción en la solubilidad del Al+3 y

Mn+4. Estos dos elementos, aun cuando estén presentes en bajas concentraciones, son tóxicos para

mayoría de los cultivos. El exceso de Al+3 interfiere la división celular en las raíces de la planta y esta

es la razón por la cual el sistema radicular de plantas creciendo en suelos ácidos es atrofiado y

pobremente desarrollado (Batista, Moscheta, et al., 2012). Cuando se añade cal al suelo, el

incremento en pH induce la precipitación del Al y Mn como compuestos insolubles removiéndolos de

esta forma de la solución del suelo. Como se ha dicho, la presencia de altas concentraciones de Al en

la solución del suelo inhibe el crecimiento radicular y por esta razón la planta no puede absorber del

suelo otros nutrientes como P, Ca y Mg, pero particularmente la planta no logra absorber N en forma

de NO3. Esta situación preocupa porque mucho de este , proveniente de la aplicación de

fertilizantes, tiene un alto potencial de contaminar las aguas profundas.

2.3.6.2 Disponibilidad de fósforo

La relación entre el pH del suelo y el tipo de arcilla es importante para diferenciar los mecanismos

envueltos en la disponibilidad del P. Las arcillas de tipo 2:1 (esmectitas) no tienen una superficie

reactiva y retienen modestas cantidades de P en la superficie. La mayor causa de perdida de

disponibilidad de P (fijación) en estos suelos se debe a las reacciones del P con Al y Fe. La reducción

en pH (incremento de acidez) permite el rompimiento de la estructura de los minerales arcillosos y en

consecuencia libera Al y Fe. El P aplicado al suelo reacciona con estos elementos y se precipita como

fosfatos insolubles de Al y Fe haciendo que el P sea menos disponible. En este caso, las formas más

solubles o disponible de P existen dentro de un rango de pH que va de 6.0 a 7.0 y un adecuado

programa de encalado es esencial para reducir la fijación de P (Espinosa y Molina, 1999, Smyth,

2012).

El efecto del encalado en suelos tropicales típicos generalmente lleva a confusión con respecto a la

disponibilidad de P. La aplicación de cal en suelos tropicales corrige la toxicidad de Al y la deficiencia

de Ca y la corrección de estos factores permite un incremento en la absorción de P aun cuando el

encalado tiene muy poco efecto en la disponibilidad y fijación de P principalmente a pH mayores de

5.0 – 5.5 donde la retención de P ocurre principalmente por reacciones en las superficies de las

arcillas que tienen gran afinidad por este elemento (Qafoku, Van Ranst, et al., 2004, Sollins,

Robertson, et al., 1988). En la mayoría de los casos, una vez que se han controlado otras limitaciones

del crecimiento, el efecto de aplicación de cal en la reducción de la fijación de P es pequeño (Espinosa

y Molina, 1999).

11

2.3.7 Efecto de la sobredosis de cal

En la literatura antigua se encuentran abundantes informes que mencionan la falta de respuesta o la

respuesta negativa a la aplicación de cal en suelos tropicales, esto generalizó la idea de que el

encalado no resulta en los trópicos (Richardson, 1951). Sin embargo, el problema realmente era que

se intentaba encalar hasta llegar a pH neutro.

Este concepto se originó en el medio oeste de Estados Unidos, en rotaciones del maíz y leguminosas,

en Mollisoles y Alfisoles desprovistos de arcillas de carga variable (Kamprath, 1984). Cuando se

aplicaron dosis muy altas de cal en suelos tropicales se observaron problemas como la reducción del

rendimiento, deterioro de la estructura del suelo y disminución en la disponibilidad del P, boro (B),

zinc (Zn) y Mg. Este proceso se denomina sobreencalado y es común en suelos tropicales a los que se

han añadido cantidades muy altas de enmienda, más allá de las necesarias para neutralizar el Al+3

(Espinosa y Molina, 1999, Osorno, 2012, Sánchez, 1981, Smyth, 2012)

2.4 Capacidad de intercambio catiónico (CIC)

Los coloides minerales (arcillas) y los coloides orgánicos del suelo tienen carga negativa en la

superficie donde se retienen electrostáticamente los cationes presentes en la solución del suelo,

desarrollando un sistema dinámico de intercambio que retiene los cationes en el suelo y que también

los hace disponibles para la absorción por las raíces de las plantas (Brady and Weil, 2008, Havlin,

Beaton, et al., 2014). Sin embargo, la carga de la superficie depende del tipo de arcilla dominante en

el suelo. En los suelos dominados por arcillas de tipo 2:1 (montmorillonita, vermiculita) la carga

superficial se desarrolla por substitución isomórfica de un metal por otro de menor valencia en los

látices de la arcilla, generando un desbalance de electrones que genera carga negativa en la

superficie. La carga o CIC es permanente y no cambia con el pH del suelo (suelos de carga

permanente). Por otro lado, la carga en los filos de las arcillas 1:1 (caolinita), los óxidos e hidróxidos

de Fe y Al en los suelos tropicales y la alofana, imogolita y complejos humus-Al de los suelos

volcánicos se desarrolla por reacciones de iones determinantes, particularmente H+ y OH- de la

solución, con la superficie reactiva de los coloides. En este caso, la CIC se incrementa con el

incremento del pH (suelos de carga variable (Espinosa y Molina, 1999, Gillman and Uehara, 1980,

Qafoku, Van Ranst, et al., 2004, Uehara and Gillman,1980)

El intercambio de aniones y cationes ocurre en la superficie de las arcillas y la materia orgánica (MO)

como un proceso reversible mediante el cual un anión o catión adsorbido en la superficie de los

colides es intercambiado por otros aniones o cationes en la solución del suelo (Havlin, Beaton, et al.,

2014, Van Raij, 2011). La medida de este intercambio de iones se denomina capacidad de intercambio

catiónico (CIC) que expresa el número de centimoles (cmol) que pueden ser adsorbidas por unidad de

masa. Por ejemplo, una CIC de 12 cmol(+) kg-1 indica que un kg de suelo puede retener 12 cmol de

iones H+ y que puede intercambiar esta cantidad de cargas de los iones H+ adsorbidos por la misma

cantidad de cargas de cualquier otro catión. La CIC representa las reacciones de intercambio que se

producen carga por carga, no ion por ion (Brady and Weil, 2014).

Los cationes más importantes en los procesos de intercambio, por las cantidades que participan en

dichos procesos, son Ca2+, Mg2+, K+ y Na+ (las bases del suelo) y NH4+. En suelos ácidos de carga

variable, a partir de valores de pH menores a 5.3, el Al3+ juega un papel muy importante en el

complejo de intercambio catiónico del suelo constituyendo, junto con el H+, la acidez intercambiable

12

del mismo. En suelos de carga permanente, el Al+3 aparece inmediatamente después que el pH baja

de 7.0 y pasa a ser atrapado en la fase de intercambio (Gillman, 1984, Grove, Somner, et al., 1982,

Jaramillo, 2002, Sollins, Robertson, et al., 1988).

Como se indicó anteriormente, la CIC está influenciada principalmente por las arcillas dominantes del suelo y de la MO. En general, las arcillas tienen una CIC que varía entre 10-150 cmol(+) kg-1, mientras que la MO tiene una capacidad de 200-400 cmol(+) kg-1 (Flores Fuentes, 1971, Intagri). En el Cuadro 1 se puede apreciar la CIC para diferentes arcillas y suelos de diferente textura en comparación con la MO (Castellanos, Uvalle, et al., 2000, Gascó, Pérez, et al., 2005).

Cuadro 1. CIC para diferentes tipos de arcilla, materia orgánica y texturas del suelo (Castellanos, Uvalle, et al., 2000)

Material CIC, cmol(+) kg-1

Tipo de arcilla

Montmorillonita 80-100

Caolinita 3-15

Lllita 15-40

Materia Orgánica 200-400

Texturas del suelo

Arena 1-5

Franco arenoso 5-10

Franco 5-15

Franco arcilloso 15-30

Arcilloso >30

2.4.1 Determinación de la CIC

La determinación de la CIC de los suelos y la cantidad de cationes cambiables depende del método

utilizado para su determinación. La CIC no es una propiedad del suelo independiente de

las condiciones bajo las cuales se mide, por esta razón, se obtienen resultados diferentes con

métodos diferentes. Idealmente, la solución que se utiliza para medir la capacidad de los suelos de

adsorber cationes de una solución acuosa debe tener el mismo pH, fuerza iónica, constante

dieléctrica y composición como la que presentan los suelos en el campo, debido a que cambios en

estos parámetros modifican la CIC varía en los suelos de carga variable (Qafoku, Van Ranst, et al.,

2004, Uehara and Gillman, 1980, Zapata, 2004).

Los métodos tradicionales de determinación de CIC se desarrollaron buscando caracterizar este

parámetro en suelos dominados por arcillas de carga permanente. Estos métodos determinan la CIC

usando soluciones estandarizadas a pH 7.0 u 8.2. El procedimiento, además llevar a la muestra a un

pH alto, cambia la fuerza iónica de la solución de electrolitos cuando se lava el suelo con alcohol. Uno

de estos métodos pone en contacto una muestra de suelo con acetato de amonio (NH4OAc) 1M a pH

7.0 que satura los sitios de intercambio con NH4+ y saca a la solución los cationes intercambiables. El

exceso de acetato se remueve con etanol y el NH4+ adsorbido se determina por destilación directa o

13

se determina después de una extracción con NaCl. Existen otros métodos de este tipo que utilizan

soluciones tamponadas a pH 7.0 y 8.2. Estos métodos funcionan bien en suelos dominados por

arcillas de tipo permanente y caracterizan adecuadamente la CIC (Espinosa y Molina, 1999, Fox, 1985,

Gillman and Sumner, 1987, Gillman and Uehara, 1980, Uehara and Gillman, 1980).

Por otro lado, los mismos autores indican que cuando se utilizan estos métodos en suelos dominados

por arcillas de carga variable los resultados no son aceptables debido a la influencia de la solución

utilizada en las propiedades del suelo. Si el pH del suelo en el cual se determina la CIC es menor que

7.0, el incremento de pH que se logra al poner en contacto el suelo con una solución tamponada a pH

7.0 u 8.2 crea artificialmente carga adicional en la superficie, por el efecto del pH en la carga de los

suelos de carga variable. El uso de un catión monovalente como el NH4+

reduce la carga ya que los

cationes divalentes generalmente dominan el complejo de intercambio en suelos. El uso de alcohol

baja la concentración de electrolitos y reduce la constante dieléctrica de la solución reduciendo

artificialmente la carga. Como se observa, estos métodos de determinación de CIC alteran la mayoría

de los parámetros que controlan la densidad de carga superficial en suelos de carga. En realidad, el

factor que más afecta la determinación la CIC en suelos de carga variable, cuando se utilizan estos

métodos, es el pH de la solución extractora. Por un artificio de laboratorio el alto pH de la solución

incrementa apreciablemente la carga negativa de los coloides produciendo datos que no representan

la CIC real del suelo en condiciones de campo.

Se han evaluado métodos diferentes para la determinación de la CIC en suelos de carga variable.

Estos métodos miden la capacidad del suelo de adsorber cationes divalentes de una solución acuosa a

un pH y fuerza iónica similares a aquellos que el suelo tiene en sus condiciones naturales en el campo.

Esto se logra saturando el suelo con una solución no buferizada (no cambia el pH del medio) de un

catión divalente como el Ba (BaCl2). Estos métodos son en cierta forma tediosos, pero logran

determinar la real CIC del suelo (Espinosa y Molina, 1999, Hendershot and Duquette, 1986, Qafoku,

Van Ranst, et al., 2004). Sin embargo, se ha demostrado que la capacidad de intercambio catiónico

efectiva (CICE) es una aproximación aceptable que indica bastante bien la CIC de un suelo de carga

variable. La CICE se calcula sumando las bases intercambiables con el contenido de H+ y Al3+ extraídos

con KCl 1N. En el Cuadro 2 se presentan los resultados de la determinación de la CIC con diferentes

métodos en suelos de Ecuador. El efecto del método de determinación en los valores reportados de

CIC es evidente.

Cuadro 2. Comparación de dos métodos de determinación de CIC en suelos de carga variable

(Espinosa, 2010; datos no publicados).

Localidad pH

(H2O)

(Al+3+H+)

(KCl)

CICE CIC (BaCl2) CIC

(NH4OAc)

----------------------- cmol(+) kg-1 -------------------------

Ultisol (Napo - Ecuador) 5.1 2.0 5.3 22.0

Ultisol (Quinindé - Ecuador) 4.9 9.9 26.5 53.0

Andisol (S. Catalina - Ecuador) 5.0 2.1 5.31 5.9 26.5

Andisol (La Rita - C. Rica) 4.0 2.6 4.71 18.9

14

2.5 Identificación de la carga en suelos con mezcla de minerales de carga permanente y

carga variable

Suelos que tengan solamente minerales de carga permanente o carga variable son raros en el mundo,

generalmente se encuentran suelos que tienen una mezcla de minerales de diferente carga. En los

trópicos, dominan los minerales de carga variable, mientras que en la zona temperada dominan las

arcillas de carga permanente (Gillman, 2007). Se puede determinar si un suelo tiene dominancia de

arcillas de carga variable o permanente usando métodos sencillos. Esta determinación ayuda en

mucho a caracterizar estrategias de manejo. Obviamente, el conocimiento de la mineralogía del suelo

ayuda mucho en la determinación del tipo de carga. Si no se conociera la mineralogía, se pueden

observar ciertas tendencias que provienen de la comparación de la determinación del pH en agua

(pHH2O) y el pH en KCl (pHKCl). Esta relación se conoce como pH y se define como sigue (Bolan, Naidu,

et al., 1999, Qafoku, Van Ranst, et al., 2004, Uehara and Gillman, 1980):

pH = pHKCl pHH2O

El signo y magnitud de pH corresponde al signo y magnitud de la carga superficial. Un valor de pH

positivo, cero o ligeramente negativo ( 0.5) generalmente indica que el suelo está dominado por

arcillas de carga variable. Suelos ácidos con valores de pH alrededor de cero generalmente tienen

un contenido bajo de Al intercambiable. Por otro lado, un valor negativo alto de pH no indica si la

carga es variable o permanente, pero si indica que existe una alta densidad de carga en la superficie,

sin embargo, un valor negativo alto de pH asociado con niveles altos de Al extractable es un

indicativo seguro de que el suelo está dominado por arcillas de carga permanente.

El conocer el tipo de carga dominante en el suelo tiene muchas implicaciones desde el punto de vista

de manejo. Si los suelos presentan acidez, ésta debe controlarse de diferente forma si el suelo tiene

carga permanente o si es de carga variable (de Moraes Sa, Cerri, et al., 2009, Fiantis, Van Ranst, et al.,

2002).

15

3. MATERIALES Y MÉTODOS

3.1 Ubicación del sitio experimental

La presente investigación se realizó en dos fases que se describen a continuación:

3.1.1 Fase de campo

Esta fase se condujo en un invernadero del Campo Académico Docente Experimental “La Tola”

(CADET) de la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad Central del Ecuador ubicado en el

barrio La Morita, parroquia Tumbaco, Cantón Quito, provincia de Pichincha. El predio está localizado

a 0°13’46’’ de latitud sur y a 78°22’00’’ de longitud oeste. El invernadero es un ambiente protegido

que posee riego controlado.

3.1.2 Fase de Laboratorio

Esta fase se la realizó en el laboratorio de suelos de la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad

Central del Ecuador ubicado en la Ciudadela Universitaria Cantón Quito, Parroquia Santa Prisca,

Barrio la Gasca. Este predio está localizado a 00° 11´ 92´´ de latitud sur y a de longitud oeste78° 30´

41, con una temperatura promedio anual 17 ºC.

Se utilizaron cinco muestras de suelos ácidos del Ecuador cuyas ubicaciones se detallan a

continuación en el Cuadro 3, las características de textura y acidez se presentan en el Cuadro 4 y la

clasificación taxonómica y características de los suelos evaluados se presentan en el Cuadro 5. En la

Figura 1 se presenta la fotografía de estos suelos.

Cuadro 3. Ubicación política y geográfica de las muestras de suelos utilizados en la investigación.

Suelo Provincia Cantón Altitud (msnm) Latitud Longitud

1 Esmeraldas San Lorenzo 100 1º15’56.88” 78º50’29.04”

2 Zamora Chinchipe El Pangui 815 3º37’38.56” 78º35’09.44”

3 Loja Saraguro 2520 3º37’20.43” 79º14’22.41”

4 Azuay Paute 2100 2º46’54.48” 78º45’36.00”

5 El Oro El Guabo 1200 3º14’19.68” 79º49’45.12”

Cuadro 4. Resultado de análisis de textura y acidez de los suelos evaluados.

Provincia Textura pH

Esmeraldas Franco Arcilloso 4.8

Zamora Chinchipe Franco arenoso 4.2

Loja Franco 4.8

Azuay Franco Arcilloso 4.9

El Oro Franco Arcilloso 5.0

16

Cuadro 5. Clasificación taxonómica y características de los suelos evaluados (SIGTIERRAS, 2015, Swenson, Farley, et al., 1998).

Provincia Clasificación Características

San Lorenzo,

Esmeraldas Oxic Eutrudepts

De color pardo a rojizo amarillentos, arcillosos a arcillo

limosos, profundos, presencia de aluminio tóxico,

profundos. Suelo de la formación Cachabí cuyo

material parental fueron gravas, arenas y arcillas

diluviales.

El Pangui, Zamora Oxic Dystrudepts

Suelos poco desarrollados, arcillosos en superficie y

arcillosos a profundidad, con drenaje bueno,

moderadamente profundos, pH ácido y fertilidad

natural baja. Suelos formados de glacis de

esparcimiento.

Saraguro, Loja Typic Haplustepts

Suelos poco desarrollados, arcillosos en superficie y

arcillosos a profundidad, con drenaje bueno, poco

profundos, pH ligeramente ácido, fertilidad natural

baja. Suelos de la formación Saraguro de piroclastos y

lavas alternantes.

Paute, Azuay Vertic Haplustolls

Suelos mullidos, oscuros, arcillosos en superficie y

arcillosos a profundidad, con drenaje bueno, poco

profundos, pH ligeramente ácido, fertilidad natural

mediana. Suelos de valle formado de depósitos

aluviales.

El Guabo, El Oro Oxyaquic Haplustepts

Suelos poco desarrollados, arcillo-limosos en

superficie y franco limosos a profundidad, con drenaje

moderado, profundos, pH ligeramente ácido,

fertilidad natural alta. Llanura aluvial reciente

inundable formada de depósitos aluviales.

17

3.2 Materiales

3.2.1 Materiales de oficina

Computadora

Impresora

Flash memory

Cuaderno

Esfero

Cámara fotográfica

3.2.2 Materiales de invernadero

Macetas plásticas

Papel filtro

Zaran plástico

Marcadores

Regadera

3.2.3 Materiales y reactivos de laboratorio

Materiales

Tubos Kjeldahl para destilador – Pera

Vasos de precipitación 100, 200, 500 ml – Balón de destilación

Probeta 100 ml – Matraz Erlenmeyer 50 ml, 25 ml

Piceta – Papel filtro Whatman, cualitativo Nº1

Pipetas normal y volumétrica de 10 ml – Porta tubos

Vasos plásticos 100 ml – Fiola 2000 ml

Porta vasos – Tubos de ensayo de 50 ml

Tubos de centrifuga – Embudo

Figura 1. Suelos utilizados en el estudio: 1- San Lorenzo, Esmeraldas; 2- El Pangui,

Zamora; 3- Saraguro, Loja; 4- El Paute, Azuay; 5- El Guabo, El Oro.

18

Reactivos

Agua destilada

Solución buffer conocida

Cloruro de bario (BaCl2) 0.1 M

Cloruro de bario (BaCl2) 0.002 M

Sulfato de magnesio (MgSo4) 1 M

Etanol 96 %

Acetato de amonio (CH3COONH4) 1N pH 7

Ácido bórico con indicador (H3BO3) 2 %

Cloruro de sodio (NaCl) 10 %

Ácido sulfúrico (H2SO4) 0.02N

Hidróxido de sodio (NaOH) al 10 %

Ácido clorhídrico (HCl) 0,09852 N

Oxido de lantano (La2O3)

3.2.4 Equipos

Potenciómetro marca: Corni

espectrofotómetro de absorción atómica marca: Perkin Elmer

centrifuga refrigerada marca: Thermo Scientific

dispensador marca: Hamilton

destilador Kjeldalh

bureta digital

3.3 Métodos

3.3.1 Factores en estudio

En el experimento de invernadero se utilizaron dos factores: Factor A: cinco suelos ecuatorianos de

diferente material parental y provenientes de diferentes localidades (Cuadros 3, 4 y 5). Factor B:

cinco fuentes de enmiendas para corregir la acidez del suelo (Cuadro 6). Se aplicaron el equivalente

de ocho dosis de cada una de las fuentes a las macetas: 0; 1,5; 3,0; 4,5; 6,0; 7,5; 9,0 y 10,5 t ha-1.

Cuadro 6. Enmiendas utilizadas en la investigación.

Codificación Descripción

A1 Carbonato de calcio (CaCO3)

A2 Carbonato de magnesio (MgCO3)

A4 Dolomita (CaMg(CO3)2)

A6 Oxido de magnesio MgO

A9 Silicato de magnesio(Mg2SiO4)

19

Cuadro 7. Dosis de las enmiendas utilizadas en la investigación.

Codificación Dosis t ha-1 Dosis g maceta-1

B1 0 0

B2 1.5 0.75

B3 3.0 1.50

B4 4.5 2.25

B5 6.0 3.00

B6 7.5 3.75

B7 9.0 4.50

B8 10.5 5.25

3.3.2 Tratamientos

Los tratamientos resultantes de la combinación de las cinco fuentes de enmiendas y sus ocho dosis se

muestran en el Cuadro 8. La combinación de fuentes y dosis dio un total de 40 tratamientos, además

se utilizaron tres repeticiones haciendo un total de 120 unidades experimentales.

Cuadro 8. Tratamientos utilizados para evaluar el efecto de aplicación de fuentes y dosis de cal en cinco suelos ácidos de Ecuador.

Dosis (B )

t ha-1

Enmienda (A) Código Enmienda (A) Código Enmienda (A) Código

0.0 CaCO3 A1B1 MgCO3 A2B1 CaMg(CO3)2 A3B1








0.0 MgO A4B1 Mg2SiO4 A5B1








20

3.3.3 Unidad experimental

La unidad experimental estuvo constituida por macetas pláticas de 1 kg de capacidad que se llenaron

con suelo al cual se había añadido la dosis respectiva de la enmienda, para luego proceder a la

incubación por 45 días manteniendo el suelo a condiciones cercanas a la capacidad de campo.

3.3.4 Diseño estadístico de la investigación

En la presente investigación se utilizó un diseño bloques completamente al azar (DBCA).

– Esquema del análisis de la varianza (adeva)

La evaluación estadística de los efectos de los tratamientos se realizó utilizando el análisis de la

varianza que se presenta en el Cuadro 9.

Cuadro 9. ADEVA general de evaluación del efecto de la aplicación de dosis de materiales de encalado en el pH, acidez intercambiable y aluminio intercambiable en cinco suelos ácidos de Ecuador.

Fuente de Variación Grados de Libertad

Total Tratamientos Enmiendas (A) Dosis (B) AxB Repeticiones Error

120 39

4 7

27 2

69

Promedio Coeficiente de variación

3.3.5 Análisis funcional

Cuando el ADEVA detectó diferencias significativas o altamente significativas para los tratamientos y

sus interacciones se analizaron los datos utilizando la prueba de medias de SCHEFFÉ al 5 %.

3.3.6 Variables y métodos de evaluación

– Recolección de muestras

Se ubicaron los sitios donde existen suelos ácidos, se comprobó que en efecto esos suelos eran ácidos

usando un potenciómetro manual y se recolectó suficiente suelo húmedo para asegurarse una

cantidad de 350 kg por suelo luego del secado.

– Análisis de laboratorio

Se determinó el pH y la textura en cada uno de los suelos antes de iniciar el trabajo de invernadero

para comprobar nuevamente que los suelos sean ácidos.

21

– Preparación de la muestras de suelo

Se procedió a secar y tamizar los suelos para dejarlos listos para iniciar las pruebas de invernadero.

– Prueba de incubación

Se colocó 1000 g de suelo en cada maceta y se procedió a la aplicación de las dosis de las diferentes

fuentes de encalado. Luego se procedió a mezclar completamente el suelo con la enmienda y se mojó

el suelo hasta llegar a capacidad de campo. Se dejó reaccionar la cal con el suelo por un periodo de 45

días teniendo cuidado de mantener el suelo húmedo durante todo el periodo de incubación.

– Análisis finales de laboratorio de los suelos

Se procedió a tomar muestras de suelos de cada maceta, se las secaron en el invernadero y se

llevaron al laboratorio para de determinación de los cambios químicos ocurridos como efecto de la

aplicación de las enmiendas.

3.3.7 Definición de variables

– Determinación de pH en H2O (pHH2O)

Se tomaron muestras de suelo de cada una de las macetas y se procedió a determinar el pH en agua

al final del periodo de reacción de la cal. Se procedió a pesar 30 g de suelo seco tamizado se los

colocó en vasos de vidrio y se agregó 60 cc de agua destilada. Se agitó la suspensión y se la dejó en

reposo en un periodo de 30 minutos. Una vez culminado este periodo se volvió agitar la suspensión

por 20 segundos y procedió a la lectura en el potenciómetro (Alvarado, 1999).

– Determinación de acidez intercambiable (Al+3+H+)

Principio: La extracción de la acidez intercambiable se logra poniendo en contacto al suelo con una

solución de cloruro de potasio (KCl) 1N no tamponada para que el K desplace al Al+3 y al H+

intercambiables de la fase de intercambio. El Al+3 en solución se hidroliza liberando más H+ y la

solución ácida resultante se titula con NaOH, la cantidad de base utilizada en la titulación es

equivalente a la concentración de acidez intercambiable del suelo (Alvarado, 1999).

Procedimiento: Se colocó 2.5 ml de la muestra de suelo seco tamizado y se agregó 25 ml de solución

de KCl 1N y se colocó la suspensión en un agitador de 400 rpm por 10 minutos. Se filtró la solución y

se tomó 10 ml de filtrado y se añadieron 10 ml de agua destilada y 2 a 4 gotas de fenolftaleína. Se

procedió a titular con solución de NaOH 0.01 N hasta cuando aparezca un color violeta permanente

(Alvarado, 1999).

Cálculos

Al+3+H+(meq/100 ml suelo) = V1*N*100

V1= Volumen de NaOH utilizado al titular con la fenolftaleína

N= Normalidad de NaOH.

22

– Determinación de Al+3 intercambiable

Procedimiento: Se tomaron 10 ml de filtrado y se añadieron 10 ml de agua destilada y 2 a 4 gotas de

rojo de metilo al 0.02 %. Se tituló con la solución de NaOH 0.01 N hasta cuando aparezca un color

amarillo permanente (Alvarado, 1999).

Cálculos

H+ intercambiable (meq/100 ml suelo) = V2*N*100

V2= Volumen de NaOH utilizados al titular con el rojo de metilo

N= Normalidad de NaOH.

Al+3 intercambiable (meq/100 ml suelo) =( Al+3+H+)intercambiable - H+ intercambiable.

– Determinación del pH en KCl (pHKCl)

Para la determinación del pHKCl se utilizó como solución KCl 1N en lugar de agua destilada y se

procedió a medir el pH en el potenciómetro.

– Cálculo del ∆pH

Para el calculó del ∆pH se utilizó la siguiente fórmula: ∆pH = pHKCl – pHH2O

– Determinación de la Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC)

La CIC de los cinco suelos tratados con CaCO3 se determinó utilizando cloruro de bario como

extractante. También se determinó la CIC de los El Panguil, Zamora y Saraguro, Loja utilizando acetato

de amonio como extractante. La descripción de los métodos utilizados se presenta a continuación:

Metodología del cloruro de Bario: este método utiliza una solución de BaCl2 0.01 M y una de

MgSO4 0,1 M (Hendershot and Duquette, 1986). Este método pone en contacto el suelo con el BaCl2,

de esta forma los iones adsorbidos en el complejo de intercambio son reemplazados por Ba.

Posteriormente se lava la muestra con MgSO4 para substituir el Ba por Mg. La determinación del Mg

utilizado para reemplazar el Ba por valoración del Mg permite calcular la CIC del suelo. El

procedimiento detallado es el siguiente (Espinosa, Sosa, et al., 2014):

Pesar en un tubo de centrifuga, 2 g de suelo seco y molido a 2 mm

Añadir 20 ml de cloruro bario 0,1M y agitar por dos horas

Centrifugar por 10 minutos a 3 500 rpm, sacar el sobrenadante y filtrar utilizando papel filtro

Whatman cualitativo #1 o equivalente, analizar calcio, magnesio, potasio y sodio; expresar estos

resultados en meq/100g de suelo.

Añadir 20 ml de cloruro de bario 0.002 M (lavado de suelo), agitar por 1 hora y centrifugar por 10

minutos. Descartar el sobrenadante.

Repetir desde el paso 4, dos veces más (agitación y centrifugación con cloruro de bario 0.002 M

son en total 3 veces)

Añadir 20 ml de sulfato de magnesio 0.01M, agitar toda la noche y centrifugar por 5 minutos.

23

Metodología del acetato de amonio: Este método utiliza CH3COONH4 1N buferizado a pH 7.0

(Chapman, 1965) y consiste en saturar el suelo con la solución CH3COONH4, para reemplazar con NH4+

todos los cationes presentes en el complejo coloidal. Luego se lava la muestra con alcohol para

eliminar el exceso de acetato reduciendo al mínimo la hidrólisis. Luego se lava la muestra con NaCl

para desplazar el NH4+ de las posiciones de intercambio y se titula en la solución para determinar el

contenido de NH4* y calcular la CIC. El procedimiento detallado es el siguiente (Espinosa, Sosa, et al.,

2014):

Paso 1: primera extracción

En un tubo de centrifuga pesar 6 g de suelo seco al aire, molido y tamizado a 2 mm

Agregar 20 ml de acetato de amonio y agitar 30 minutos

Centrifugar a 3 500 rpm durante 10 minutos y filtrar utilizando papel filtro whatman cualitativo # 1

Repetir los procedimientos de extracción 2, 3,4 dos veces más (total 3) sumando 60 ml

Paso 2: lavado

Añadir 20 ml de etanol y agitar manualmente hasta que se mezcle bien el suelo con el etanol por

un minuto aproximadamente, Centrifugar el tubo por 10 minutos a 3500 rpm

Desechar la alícuota, repetir 3 veces en total (tiempo total 40 minutos, 30 ml de etanol utilizados)

Nota: en el último lavado medir la CE, si esta es mayor (0.040) ms/cm realizar un nuevo lavado

Paso 3 segunda extracción

Agregar 20 ml de cloruro de sodio al 10 % y agitar por 30 minutos

Centrifugar por 10 minutos a 3 500 rpm

Recoger el sobrenadante en un frasco, para la determinación de CIC por el método de destilación.

Repetir los procedimientos del 1 al 5 dos veces más (total 3 veces), la extracción suma 60 ml de la

solución de cloruro de sodio a destilar

Paso 4: destilación

Tomar 10 ml del extracto 2 (NaCl) en un balón de destilación añadir 5 ml hidróxido de sodio al 10

% y agua

Recibir el destilado en 10 ml de ácido bórico al 2 % colocado en un Erlenmeyer hasta recoger 50ml

Titular el destilado con ácido clorhídrico 0.09852 (cambio de color de verde a rojo)

Cálculos

(

)

( )

; Donde

CIC=capacidad de intercambio catiónico

N=normalidad exacta del HCL

B=volumen de ácido gastado en la titulación del blanco

S=volumen del ácido gastado en la muestra

a=peso de muestra en gramos

b=volumen del extracto 2 colocado en balón de (10 ml)

100= factor de porcentaje; 60=volumen total del extracto

24

4. RESULTADOS Y DISCUSION

4.2 Efecto de las enmiendas sobre el pH, acidez intercambiable y aluminio intercambiable

El análisis estadístico del efecto de aplicación de enmiendas sobre el pH, acidez intercambiable

(Al+3+H+) y aluminio intercambiable (Al+3) de los suelos evaluados se presenta en los Cuadros 10, 11 y

12. Estos datos fueron obtenido en el trabajo conjunto en el proyecto de acidez y fueron reportados

por Díaz (2017).

Los datos estadísticos de pH indican que se presentaron diferencias estadísticas altamente

significativas para tratamientos, para las enmiendas en los suelos de Zamora, Loja y El Oro y para

dosis e interacciones en todos los suelos. Los datos de acidez intercambiable indican efectos

altamente significativos para tratamientos, enmiendas dosis y sus interacciones. Por otro lado, los

datos de aluminio intercambiable muestran el mismo comportamiento de la acidez intercambiable,

exceptuando el suelo de Paute donde no se observó significancia.

Fuente de

Variación

Grados de

libertad ---------------------------------------------------- Cuadrados Medios ----------------------------------------------------

San Lorenzo

Esmeraldas

El Pangui

Zamora

Saraguro

Loja

Paute

Azuay

El Guabo

El Oro

Total 215 0.30 0.57 0.25 0.03 0.35

Tratamientos 71 0.88** 1.69** 0.73** 0.09** 10.40**

Enmiendas (A) 8 0.46ns 4.84** 2.26** 0.02ns 3.03**

Dosis(B) 7 8.33** 11.07** 4.62** 0.89** 6.70**

A*B 56 0.04** 0.12** 0.05** 0.01** 0.08**

Repetición 2 0.02ns 0.03ns 0.02ns 0.00ns 0.01ns

Error 142 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Promedio 6.21 5.90 5.89 5.19 6.54

CV (%) 0.08 0.12 0.08 0.03 0.09

Cuadro 10. ADEVA del efecto de dosis de aplicación de materiales de encalado en pH en muestras de suelos incubados en el invernadero del CADET (Díaz, 2017).

25

Las tendencias del comportamiento del pH, acidez intercambiable y aluminio intercambiable en la

respuesta a la aplicación de dosis crecientes de las enmiendas en los cinco suelos evaluados se

presenta en las Figuras 2 a 16 y en los Cuadros 13 a 17.

Fuente de

Variación

Grados de


San Lorenzo

Esmeraldas

El Pangui

Zamora

Saraguro

Loja

Paute

Azuay

El Guabo

El Oro

Total 215 0.53 0.13 0.10 3.42 0.00

Tratamientos 71 1.57** 0.39** 0.29** 10.04* 0.01**

Enmiendas (A) 8 1.68** 0.89** 0.40** 6.99ns 0.01ns

Dosis(B) 7 13.79** 2.49** 2.42** 90.72** 0.12**

A*B 56 0.08** 0.07** 0.01** 0.76** 0.00**

Repetición 2 0.00ns 0.00ns 0.00ns 0.01ns 0.00ns

Error 142 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00

Promedio (cmolc kg suelo-1) 1.32 1.14 0.85 5.97 0.28

CV (%) 0.06 0.32 0.36 0.31 0.23

Fuente de

Variación

Grados de


San Lorenzo

Esmeraldas

El Pangui

Zamora

Saraguro

Loja

Paute

Azuay

El Guabo

El Oro

Total 215 19.33 0.06 0.04 0.47 0.00

Tratamientos 71 10.29** 0.18** 0.13** 1.39** 0.01**

Enmiendas (A) 8 2.15** 0.48** 0.13ns 1.41ns 0.03**

Dosis(B) 7 16.39** 1.03** 1.10** 12.43** 0.09**

A*B 56 0.75** 0.03** 0.01** 0.06** 0.00**

Repetición 2 0.00ns 0.00ns 0.00ns 0.05 ns 0.00 ns

Error 142 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00

Promedio (cmolc kg suelo-1) 0.61 0.67 0.52 2.00 0.13

CV (%) 0.49 0.37 0.4 0.34 0.54

Cuadro 11. ADEVA del efecto de dosis de aplicación de materiales de encalado en acidez intercambiable en muestras de suelos incubados en el invernadero del CADET (Díaz, 2017).

Cuadro 12.ADEVA del efecto de dosis de aplicación de materiales de encalado en aluminio intercambiable en muestras de suelos incubados en el invernadero del CADET (Díaz, 2017).

26

Figura 6. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de El Guabo, El Oro, incubado en el invernadero del CADET.

Figura 2. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de San Lorenzo, Esmeraldas, incubado en el invernadero del CADET.

.

Figura 3. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de El Pangui, Zamora, incubado en el invernadero del CADET.

Figura 4. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de Saraguro, Loja, incubado en el invernadero del CADET.

Figura 5. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de Paute, Azuay,, incubado en el invernadero del CADET.

27

Figura 7. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en acidez intercambiable en un suelo de San Lorenzo, Esmeraldas, incubado en el invernadero del CADET.

Figura 8. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en la acidez intercambiable en un suelo de El Pangui, Zamora, incubado en el invernadero del CADET.

Figura 9. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el la acidez intercambiable en un suelo de Saraguro, Loja, incubado en el invernadero del CADET.

Figura 10. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en la acidez intercambiable en un suelo de Paute, Azuay, incubado en el invernadero del CADET.

Figura 11. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en la acidez intercambiable en un suelo de El Guabo, El Oro, incubado en el invernadero del CADET.

28

Figura 12. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el Al intercambiable en un suelo de San Lorenzo, Esmeraldas, incubado en el invernadero del CADET.

Figura 13. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el Al intercambiable en un suelo de El Pangui, Zamora, incubado en el invernadero del CADET.

Figura14. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el Al intercambiable en un suelo de Saraguro, Loja, incubado en el invernadero del CADET.

Figura 15. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el Al intercambiable en un suelo de Paute, Azuay, incubado en el invernadero del CADET.

Figura 16. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el Al intercambiable en un suelo de El Guabo, El Oro, incubado en el invernadero del CADET.

29

Cuadro 13.Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de San Lorenzo, Esmeraldas, incubado en el invernadero del CADET

Dosis, t ha-1 CaCO3 MgCO3 CaMg(CO3)2 MgO Mg2SiO4

------------------------------------------------------------------------------------------------ pH -----------------------------------------------------------------------------------------------

0.0 5.40 i * 5.40 i 5.40 i 5.40 i 5.40 i

1.5 5.50 i 5.60 i 6.00 i 6.70 i 5.50 i

3.0 5.80 i 5.70 i 6.30 i 6.90 i 5.50 i

4.5 6.10 i 5.90i 6.60 i 7.40 i 5.60 i

6.0 6.70 hi 6.20 i 7.00 i 7.80 i 5.60 i

7.5 6.70 bcde 6.40 efghi 7.20 ghi 8.00 i 5.70 i

9.0 6.80 ab 6.30 bcdef 7.20 cdefgh 8.20 hi 5.70 cdefgh

10.5 6.90 a 6.60 abc 7.40 abc 8.30 defghi 5.70 bcde

------------------------------------------------------------ Acidez intercambiable cmolc kg suelo-1 --------------------------------------------------------------------

0.0 2.72 i 2.72 i 2.72 i 2.72 i 2.72 i

1.5 1.33 i 1.72 i 1.52 i 1.86 i 1.76 i

3.0 1.16 i 1.63 i 1.41 i 1.73 i 1.53 i

4.5 0.64 cde 1.33 i 1.15 i 1.53 i 1.26 i

6.0 0.17 a 1.04 hi 0.83 efgh 1.31 i 0.95 ghi

7.5 0.08 abc 0.72 def 0.54 cd 1.09 i 0.95 ghi

9.0 0.05 a 0.44 c 0.22 ab 0.91 fghi 0.95 ghi

10.5 0.05 a 0.12 a 0.18 ab 0.91 fghi 0.95 ghi

--------------------------------------------------------------- Aluminio intercambiable, cmolc kg suelo-1 --------------------------------------------------------------

0.0 1.08 i 1.08 i 1.08 i 1.08 i 1.08 i

1.5 0.78 i 0.88 i 0.76 i 0.87 i 0.87 i

3.0 0.63 i 0.75 i 0.68 i 0.74 i 0.74 i

4.5 0.53 i 0.65 i 0.52 i 0.64 i 0.67 i

6.0 0.15 bcd 0.56 i 0.41 ghi 0.50 i 0.55 i

7.5 0.08 abc 0.41 ghi 0.33 fgh 0.46 hi 0.44 ghi

9.0 0.001 ab 0.31 efg 0.20 cdef 0.31 fg 0.33 fgh

10.5 0.00 a 0.12 abcd 0.16 bcd 0.00 a 0.26 def

* Valores con una misma letra en cada columna no difieren estadísticamente según la prueba de Sheffe al 5%.

30

Cuadro 14.Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de El Pangui, Zamora, incubado en el invernadero del CADET.


------------------------------------------------------------------------------------------------ pH -----------------------------------------------------------------------------------------------

0.0 5.00 i * 5.00 i 5.00 i 5.00 i 5.00 i

1.5 5.30 i 5.20 i 5.60 i 6.40 i 5.90 i

3.0 5.40 ghi 5.30 i 6.10 i 6.40 i 6.10 i

4.5 5.60 efg 5.60 i 6.20 i 6.60 ghi 6.30 i

6.0 5.90 bcd 5.90 i 6.30 i 6.90 efgh 6.40 i

7.5 6.00 abc 5.70 i 6.40 fghi 7.20 cde 6.50 i

9.0 6.20 a 5.90 i 6.60 efg 7.50 abc 6.80 ghi

10.5 6.50 a 6.00 i 6.60 cdef 7.50 ab 6.90 fghi


0.0 1.83 i 1.83 i 1.83 i 1.83 i 1.83 i

1.5 1.27 i 1.00 defg 1.22 hi 1.23 hi 1.58 i

3.0 1.02 defgh 0.85 de 0.92 def 1.05 efghi 1.43 i

4.5 0.81 d 0.85 de 0.92 def 1.05 efghi 1.32 i

6.0 0.58 bc 0.85 de 0.92 def 1.05 efghi 1.24 hi

7.5 0.41 ab 0.85 de 0.92 def 1.05 efghi 1.08 fghi

9.0 0.25 a 0.85 de 0.92 def 1.05 efghi 0.93 def

10.5 0.19 a 0.85 de 0.92 def 1.05 efghi 0.81 d


0.0 1.12 i 1.12 i 1.12 i 1.12 i 1.12 i

1.5 0.67 ghi 0.65 ghi 0.66 ghi 0.61 efghi 0.97 i

3.0 0.54 efghi 0.51 cdefgh 0.44 bcdef 0.57 efghi 0.92 i

4.5 0.42 bcde 0.47 bcdef 0.44 bcdef 0.57 efghi 0.82 i

6.0 0.33 bcd 0.46 bcdef 0.44 bcdef 0.57 efghi 0.73 i

7.5 0.31 bc 0.45 bcdef 0.44 bcdef 0.57 efghi 0.57 efghi

9.0 0.15 a 0.44 bcdef 0.44 bcdef 0.57 efghi 0.42 bcde

10.5 0.08 a 0.44 bcdef 0.44 bcdef 0.57 efghi 0.30 b


31

Cuadro 15.Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de Saraguro, Loja, incubado en el invernadero del CADET


------------------------------------------------------------------------------------------------ pH -----------------------------------------------------------------------------------------------

0.0 5.30 i * 5.30 i 5.30 i 5.30 i 5.30 i

1.5 6.10 i 6.00 i 5.70 i 6.60 i 5.20 i

3.0 6.30 i 6.10 i 6.20 i 6.50 i 5.10 i

4.5 6.90 i 6.40 i 7.20 i 6.70 i 5.20 i

6.0 7.50 f 6.30 i 7.50 i 7.00 i 5.90 i

7.5 7.70 ab 6.80 g 7.70 h 7.80 i 5.90 i

9.0 7.70 ab 6.0 e 7.70 f 7.80 i 6.00 i

10.5 7.80 a 7.00 c 7.90 d 8.10 i 6.10 i


0.0 1.32 i 1.32 i 1.32 i 1.32 i 1.32 i

1.5 0.95 i 1.22 i 1.09 i 1.22 i 1.15 i

3.0 0.82 i 1.18 i 0.98 i 1.14 i 1.05 i

4.5 0.62 hi 1.06 i 0.86 i 0.98 i 0.94 i

6.0 0.46 ef 0.96 i 0.72 i 0.82 i 0.83 i

7.5 0.24 bc 0.85 i 0.63 hi 0.71 i 0.79 i

9.0 0.14 ab 0.75 i 0.52 efgh 0.62 hi 0.65 i

10.5 0.06 a 0.64 i 0.41 de 0.54 fghi 0.54 fghi


0.0 0.83 i 0.83 i 0.83 i 0.83 i 0.83 i

1.5 0.68 i 0.68 i 0.79 i 0.68 i 0.73 i

3.0 0.63 i 0.61 i 0.67 i 0.55 i 0.62 i

4.5 0.51 i 0.56 i 0.54 i 0.45 i 0.57 i

6.0 0.34 fghi 0.47 i 0.47 i 0.38 ghi 0.50 i

7.5 0.24 cdef 0.38 ghi 0.38 ghi 0.30 fgh 0.46 i

9.0 0.14 bcd 0.24 cdef 0.33 fghi 0.27 efg 0.40 hi

10.5 0.01 a 0.13 abc 0.30 fgh 0.26 def 0.33 fghi


32

Cuadro 16. Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de Paute, Azuay, incubado en el invernadero del CADET.


------------------------------------------------------------ pH --------------------------------------------------------------------

0.0 3.90 i * 3.90 i 3.90 i 3.90 i 3.90 i

1.5 4.10 efghi 4.10 ghi 4.20 ghi 4.10 ghi 4.10 fghi

3.0 4.20 defg 4.10 efghi 4.20 efghi 4.20 efghi 4.20 efghi

4.5 4.20 bcdef 4.0 cdef 4.20 def 4.50 defgh 4.20 def

6.0 4.20 bcdef 4.20 cdef 4.20 def 4.70 def 4.20 def

7.5 4.40 bcd 4.30 bcd 4.30 bcd 5.00 bcd 4.80 bcde

9.0 4.60 ab 4.30 ab 4.50 ab 5.00 ab 4.50 ab

10.5 4.70 a 4.50 ab 4.50 ab 5.10 ab 4.60 ab


0.0 9.41 i 9.41 i 9.41 i 9.41 i 9.41 i

1.5 7.42 i 7.42 i 6.75 i 7.02 i 7.33 i

3.0 5.96 i 7.23 i 6.58 i 6.66 i 7.14 i

4.5 4.35 fghi 7.05 i 5.63 i 6.57 i 6.93 i

6.0 4.14 defghi 5.18 i 4.78 hi 5.94 i 6.18 i

7.5 3.92 cdefgh 4.26 efghi 4.64 ghi 5.64 i 5.44 i

9.0 2.75 ab 4.13 cdefghi 3.36 bcd 5.45 i 5.07 i

10.5 1.93 a 3.35 bc 2.73 ab 4.33 efghi 3.64 bcde


0.0 3.07 i 3.07 i 3.07 i 3.07 i 3.07 i

1.5 2.21 i 2.63 i 2.77 i 2.95 i 2.53 i

3.0 1.96 i 2.32 i 2.35 i 2.66 i 2.43 i

4.5 1.63 i 2.16 i 2.12 i 2.34 i 2.32 i

6.0 1.34 fgh 2.01 i 1.96 i 2.07 i 2.17 i

7.5 1.01 cd 1.88 i 1.63 i 1.95 i 2.04 i

9.0 0.73 b 1.44 ghi 1.30 fg 1.67 i 1.77 i

10.5 0.40 a 1.14 def 1.03 cde 1.36 fghi 1.45 ghi


33

Cuadro 17. Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de El Guabo, El Oro, incubado en el invernadero del CADET.


------------------------------------------------------------ pH --------------------------------------------------------------------

0.0 5.80 i * 5.80 i 5.80 i 5.80 i 5.80 i

1.5 6.20 efghi 6.00 i 6.70 hi 6.90 i 6.10 i

3.0 6.60 defghi 6.00 i 6.90 fghi 7.00 i 6.20 i

4.5 6.70 bcdefg 6.10 i 7.00 defghi 7.30 hi 6.20 i

6.0 6.90 bcdef 6.20 i 7.10 cdefghi 7.40 efghi 6.30 i

7.5 6.90 abc 6.30 i 7.10 bcdefgh 7.70 cdefghi 6.40 i

9.0 7.11 ab 6.30 i 7.20 bcdef 7.90 bcdefgh 6.40 i

10.5 7.20 a 6.50 i 7.40 i 8.20 bcde 6.50 i


0.0 0.39 i 0.39 i 0.39 i 0.39 i 0.39 i

1.5 0.31 i 0.35 i 0.35 i 0.36 i 0.32 i

3.0 0.28 hi 0.32 i 0.32 i 0.33 i 0.29 i

4.5 0.25 efghi 0.29 i 0.32 i 0.30 i 0.27 ghi

6.0 0.22 def 0.26 efghi 0.27 ghi 0.26 fghi 0.25 efghi

7.5 0.19 bcd 0.23 defg 0.27 ghi 0.23 defgh 0.23 defgh

9.0 0.15 ab 0.19 bcd 0.26 fghi 0.20 bcd 0.22 defg

10.5 0.12 a 0.17 abc 0.24 defghi 0.15 ab 0.21 cdef


0.0 0.25 i 0.25 i 0.25 i 0.25 i 0.25 i

1.5 0.05 abcde 0.14 i 0.13 i 0.19 i 0.18 i

3.0 0.05 abcde 0.12 i 0.12 i 0.18 i 0.12 i

4.5 0.03 abc 0.11 fghi 0.11 fghi 0.17 i 0.10 efghi

6.0 0.01 ab 0.10 efghi 0.09 defghi 0.15 i 0.08 cdefghi

7.5 0.00 a 0.08 cdeghi 0.07 cdefgh 0.13 i 0.06 bcdef

9.0 0.00 a 0.08 cdeghi 0.07 cdefghi 0.12 i 0.05 abcde

10.5 0.00 a 0.06 bcdefg 0.06 bcdefg 0.09 defghi 0.03 abc


34

Los datos de las Figuras 2 a la 6 demuestran el efecto claro de la aplicación de dosis de las enmiendas

probadas (carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, óxido de magnesio y silicato de

magnesio) que se hace evidente con el incremento progresivo del pH en los cinco suelos ácidos

evaluados. Además, se observa que la respuesta del pH a la aplicación de las enmiendas agrupó a los

suelos en dos categorías, la primera con los suelos de San Lorenzo y Paute y la segunda con los suelos

de El Pangui, Saraguro y El Guabo. El comportamiento del pH en los suelos de la primera categoría

sugiere que estos suelos son de carga variable debido a que las reacciones de las enmiendas con el

suelo no incrementan apreciablemente el pH (Grove, Somner, et al., 1982, Qafoku, Van Ranst, et al.,

2004, van Raij, 1986). Aparentemente, el suelo del Paute sería de carga permanente como gran parte

de los suelos de la Sierra sur de Ecuador, pero su comportamiento podría estar influenciado por el

alto contenido de MO que aporta con un alto porcentaje de variabilidad a la carga del suelo (Sumner

and Pavan, 2005). Los nombres taxonómicos de la clasificación de suelos permiten, en cierta forma,

deducir cual sería el comportamiento de la química de superficie de los suelos clasificados (Sollins,

Robertson, et al., 1988), pero, aun en los trópicos, es difícil encontrar suelos que tengan solamente

minerales de carga variable y generalmente se encuentran suelos que tienen una mezcla de minerales

de carga variable y de carga permanente (Uehara and Gillman, 1980). Esta situación indica que,

además del pH, es necesario determinar la mineralogía para poder determinar correctamente cual

sería la carga eléctrica de la superficie de los suelos, particularmente los suelos de Ecuador que han

pasado por intensa actividad geológica que ha promovido la mezcla de materiales parentales. La

descripción de los suelos se encuentra en el Cuadro 5 y en la Figura 1 se presenta la foto de los suelos

estudiados.

La respuesta a la aplicación de dosis las enmiendas utilizadas en el comportamiento del pH de los

suelos del segundo grupo (El Pangui, Saraguro y El Guabo) indica que estos suelos son de carga

permanente. La aplicación de las dosis de cal incrementa rápidamente el pH a valores superiores a 6.0

como se espera ocurra en suelos de estas características, indicando que la superficie de las arcillas no

es muy reactiva y los OH- producidos por las reacciones de la cal incrementa el pH, pero no crea carga

en la superficie de las arcillas (Espinosa y Molina, 1999, Uehara and Gillman, 1980). La determinación

de la mineralogía de estos suelos ayudaría mucho definir si en realidad esto suelos están dominados

por minerales de carga permanente

Por otro lado, los datos de los Cuadros 13 al 17 y las Figuras 2 a la 16 evidencian la acidez

intercambiable (Al+3+H+) y el aluminio intercambiable (Al+3) se reducen conforme aumentan las dosis

de las enmiendas, condición que ha sido ampliamente reportada en la literatura (Adams and Lund,

1966; Kamprath, 1984; Mite, et al., 2010; Mossor, 2001; Osorno y Osorno, 2010; Rengel, 2003; Smyth,

2012; Vásquez , et al., 2012). Los resultados de acidez intercambiable y aluminio intercambiable

podrían ayudar a definir qué tipo de carga domina en el suelo, al determinar el comportamiento del

ΔpH (Ahmed, et al., 2006; Appel, et al., 2003; Badole, et al., 2015; Barrow, 1987; Gillman and Sumner,

1987).

35

4.3 Determinación de ΔpH

La superficie de los materiales coloidales, sean éstos minerales u orgánicos, se encuentran cargados

eléctricamente o en otras palabras, la superficie tiene un exceso o déficit de electrones. Los

minerales arcillosos del suelo se pueden dividir en dos grupos con respecto al origen de su carga

superficial: arcillas de carga permanente y arcillas de carga variable. Esta separación no es rígida

porque por un lado un mismo coloide puede tener los dos tipos de carga, y por otro lado los coloides

son una mezcla íntima de varios minerales. En general los suelos están dominados por cierto tipo de

coloides, es decir, tienen un porcentaje más alto de un tipo de arcillas que son las que imparten las

características de comportamiento de un determinado suelo (Uehara and Gillman, 1980).

Una arcilla cristalina perfectamente formada no posee exceso de carga en la superficie porque todos

los átomos en el cristal están perfectamente balanceados. Con el tiempo se desarrollan

imperfecciones en la estructura de las láminas que producen un exceso de carga positiva o negativa

que debe ser compensada por iones de carga opuesta. Esta imperfección puede ser por ejemplo la

substitución de un átomo de si tetravalente (Si+4) por un átomo de al trivalente (Al+3) en el tetraedro

de la lámina de silicio, o la substitución de Fe y Mg divalentes (Fe+2, Mg+2) por Al en el octaedro de la

lámina de aluminio. Este proceso es conocido como substitución isomórfica y provoca un exceso de

carga negativa permanente en la superficie de las arcillas formadas por cristales definidos (Havlin, et

al., 2014; Uehara and Gillman, 1980; van Raij, 1986). Las esmectitas, representadas por la

montmorillonita y la vermiculita, son un típico ejemplo de los minerales arcillosos de carga

permanente que comúnmente están presentes en las regiones temperadas del mundo, pero también

aparecen en los trópicos. En ecuador existen suelos dominados por estas arcillas en las provincias de

Guayas, Santa Elena, Manabí, Azuay y Loja (Espinosa, 2008; Espinosa Y Molina, 1999).

Por otro lado, en los suelos altamente meteorizados de los trópicos, las arcillas de carga permanente

han sido severa o completamente alteradas dando lugar a la formación de otros minerales arcillosos

con diferentes propiedades produciendo un cambio fundamental en la carga eléctrica de la superficie

de estas arcillas. En este caso la carga eléctrica es creada por la adsorción de iones en la superficie de

las arcillas y la carga neta está determinada por el ion que es adsorbido en exceso. Los procesos de

creación de carga requieren de la presencia de estos iones, denominados iones determinantes

(principalmente H+ y OH-) en la solución del suelo en cantidades suficientes para que ocurra

adsorción. En el pasado, estos minerales se conocían como arcillas dependientes del pH porque la

carga eléctrica está gobernada en gran parte por el pH de la solución del suelo, pero se ha

demostrado que la carga neta también está influenciada por otras condiciones como la valencia y la

concentración de los iones en la solución, la temperatura y la constante dieléctrica del medio (Uehara

and Gillman, 1980; van Raij, 1986). Por esta razón, estos minerales se conocen ahora como arcillas de

carga variable. A diferencia de los que ocurre con las arcillas de carga permanente, en las arcillas de

carga variable se puede manipular la carga y crear condiciones diferentes través de manejo como el

encalando el suelo, por ejemplo. Dentro de las arcillas de carga variable se encuentran los óxidos e

hidróxidos de Fe y Al, los arcillas presentes en los suelos derivados de cenizas volcánicas (alofana,

imogolita y complejos humus-Al) y la caolinita en cuyos bordes se desarrolla también carga variable.

En Ecuador, estos suelos se encuentran ubicados al norte de la provincia de Esmeraldas, en la llanura

Amazónica, en parches de la provincia de Loja y en los Andisoles de la Sierra norte (Espinosa, 2008;

Espinosa y Molina, 1999; Zebrowski y Sourdat, 1997).

36

En suelos de carga variable, el denominado pHo es un parámetro importante para conocer el

comportamiento de la carga. El pHo es aquel valor de pH en el cual se han adsorbido en la superficie

de las arcillas la misma cantidad de H+ y OH- de modo que la carga neta superficial es cero. Este es un

parámetro que determina el signo de la carga neta superficial. De esta forma, si el pH actual del suelo

es menor que el pHo (más ácido), la carga neta en la superficie es positiva y por el contrario, la carga

neta es negativa cuando el pH mayor que el pHo. Los horizontes superficiales de los suelos de carga

variable tienen valores más bajos de pHo que los horizontes más profundos debido a su mayor

contenido de MO. Esto es afortunado porque permite que el suelo retenga más cationes en los sitios

donde son más necesarios. En horizontes subsuperficiales, que todavía están al alcance del sistema

radicular de las plantas, cierta capacidad de intercambio aniónico sería beneficiosa por su efecto al

retener aniones como nitrato (NO3-) y sulfato (SO4

2-) (Gillman, 1984; Qafoku, et al., 2004).

Como se indicó anteriormente, suelos que tengan solamente minerales de carga variable son raros

aun en los trópicos y generalmente se encuentran suelos que tienen una mezcla de minerales de

carga permanente y carga variable. En los trópicos los minerales de carga variable dominan mientras

que en la zona temperada dominan las arcillas de carga permanente. Se puede inferir si un suelo

tiene dominancia de arcillas de carga variable o permanente usando el ΔpH, que no es más que la

diferencia entre los valores de pH obtenidos con KCl (pHKCl) y el pH obtenido con agua (pHH2O). El signo

y magnitud del ΔpH corresponden al signo y magnitud de la carga superficial de los colides (Gillman,

1984; Gillman, 2007; Uehara and Gillman, 1980). En el Cuadro 18 se presentan los datos de ΔpH de

los suelos evaluados.

Cuadro 18.Cálculo de valores de ΔpH para cinco suelos de diferente material parental.

Ubicación Clasificación pHH2O pHKCl Al+3

cmolc kg-1 suelo

∆pH

San Lorenzo, Esmeraldas Oxic Eutrudepts 5.4 4.4 1.08 -1.00

El Pangui, Zamora Oxic Dystrudepts 5.0 4.4 1.12 -0.60

Saraguro, Loja Typic Haplustepts 5.3 4.5 0.83 -0.80

Paute, Azuay Vertic Haplustolls 3.9 3.6 3.07 -0.30

El Guabo, El Oro Oxyaquic Haplustepts 5.5 5.4 0.25 -0.10

Uehara and Gillman (1980) y Gillman and Uehara (1980) sugieren que un valor de pH positivo cero o

ligeramente negativo ( 0.5), generalmente, indica que el suelo está dominado por arcillas de carga

variable. Suelos ácidos con valores de pH alrededor de cero generalmente tienen un contenido bajo

de Al intercambiable. Un valor negativo alto de pH no indica si la carga es variable o permanente,

pero si indica que existe una alta densidad de carga en la superficie, pero un valor negativo alto de

pH asociado con niveles altos de Al extractable es un indicativo seguro de que el suelo está

dominado por arcillas de carga permanente.

De acuerdo con estas premisas, los suelos de El Paute y el Guabo serían suelos de carga variable y los

suelos de Saraguro, El Pangui y San Lorenzo serían de carga permanente. Esto no concuerda con los

37

datos del efecto del pH a la aplicación de dosis de materiales de encalado que sugieren que los suelos

de San Lorenzo y Paute serían de carga variable, debido a que las reacciones de las enmiendas con el

suelo no incrementan apreciablemente el pH, mientras que en los suelos de El Pangui, Saraguro y El

Guabo la aplicación de las dosis de cal incrementa rápidamente el pH a valores superiores a 6,

haciendo presumir que estos suelos sería de carga permanente. Del conocimiento actual de las

características de los suelos Ecuador (Espinosa, et al., 2017), se podría predecir con cierta seguridad

que los suelos de San Lorenzo y El Pangui son suelos de carga variable y que el suelo de Saraguro es

un suelo de carga permanente. Es notorio que es importante conocer la mineralogía de los suelos

para, conjuntamente con los valores de pH, aluminio intercambiable y ΔpH, conocer con precisión la

carga dominante es los suelos y con esto poder tomar decisiones de manejo.

4.4 Determinación de CIC

La determinación del efecto de la aplicación de dosis de carbonato de calcio en la CIC usando cloruro

de bario como extractante en los cinco suelos evaluados se presenta en el Cuadro 19. La

determinación de la CIC usando acetato de amonio solo se condujo en los suelos El Pangui y Saraguro

(Cuadro 20).

Cuadro 19. Efecto de la aplicación de dosis de carbonato de calcio en la CIC determinada utilizando

cloruro de bario en los cinco suelos evaluados.

Dosis, t ha-1 San Lorenzo El Pangui Saraguro Lo Cum El Guabo

------------------------------------- CIC (Cloruro de bario, Ba2Cl), cmol kg-1

de suelo -------------------------------------

0.0 12.03 11.78 19.56 16.96 17.94

1.5 11.99 11.32 19.57 15.07 18.08

3.0 11.90 11.46 19.32 15.21 18.27

4.5 12.11 11.52 19.19 15.63 18.13

6.0 12.43 11.54 19.08 15.65 18.17

7.5 12.44 11.41 19.10 16.13 18.17

9.0 11.95 11.59 19.09 16.26 18.36

10.5 8.05 9.29 19.07 16.64 18.46

38

Cuadro 20. Efecto de la aplicación de carbonato de calcio en la CIC determinada utilizando acetato de amonio en los suelos de El Pangui y Saraguro.

Los datos del efecto de la aplicación de dosis de enmiendas en la CIC (Cuadros 19 y 20) no fueron

consistentes y no aportaron con información para poder dilucidar cuál es la naturaleza de la carga

dominante de los suelos evaluados. Se esperaba un incremento contante en la carga en los suelos de

carga variable con el incremento de las dosis de cal, mientras que en los suelos de carga permanente

no debieron mostrar incremento en CIC con el incremento de las dosis de cal. Se ha demostrado el

efecto de la aplicación de cal en la CIC de los suelos de carga variable (Espinosa and Molina, 1999) y

en suelos de carga permanente (Gambaudo and Fontanetto, 1997). Aparentemente, la metodología

de determinación de CIC utilizada en el laboratorio de Suelos de la FCA-UCE no tiene la sensibilidad

para captar estos cambios y necesita revisión.

Dosis, t ha-1 El Pangui Saraguro

------------------------- CIC (Acetato de amonio, CH3COONH4), cmol kg-1

de suelo ------------------------

0.0 6.40 31.14

1.5 6.45i 30.94

3.0 6.21i 31.44

4.5 7.20 31.47

6.0 7.22 33.49

7.5 6.99 32.77

9.0 6.79 32.12

10.5 6.79 31.10

39

5. CONCLUSIONES

Considerando los objetivos planteados en ésta investigación se pueden plantear las siguientes

conclusiones:

El efecto de la aplicación de las dosis de las enmiendas probadas (carbonato de calcio, carbonato

de magnesio, dolomita, óxido de magnesio y silicato de magnesio) se hace evidente con el

incremento progresivo del pH en los cinco suelos ácidos evaluados.

Se observa que la respuesta del pH a la aplicación de las enmiendas agrupó a los suelos en dos

categorías, la primera con los suelos de San Lorenzo y Paute y la segunda con los suelos de El

Pangui, Saraguro y El Guabo. El comportamiento del pH en los suelos de la primera categoría

sugiere que estos suelos son de carga variable debido a que las reacciones de las enmiendas con el

suelo no incrementan apreciablemente el pH. El comportamiento del pH de los suelos del segundo

grupo (El Pangui, Saraguro y El Guabo) indica que estos suelos son de carga permanente. La

aplicación de las dosis de cal incrementa rápidamente el pH a valores superiores a 6.0 como se

espera ocurra en suelos de estas características, indicando que la superficie de las arcillas no es

muy reactiva.

La acidez intercambiable (Al+3+H+) y el aluminio intercambiable (Al+3) se reducen conforme

aumentan las dosis de las enmiendas, condición normal como respuesta a la aplicación de

enmiendas calcáreas en suelos ácidos.

El cálculo del ΔpH y el contenido de aluminio intercambiable sugieren que los suelos de El Paute y

el Guabo serían suelos de carga variable y los suelos de Saraguro, El Pangui y San Lorenzo serían

de carga permanente. Esto no concuerda con los datos del efecto del pH a la aplicación de dosis de

materiales de encalado que sugieren que los suelos de San Lorenzo y Paute serían de carga

variable, mientras que en los suelos de El Pangui, Saraguro y El Guabo la aplicación de las dosis de

cal incrementa rápidamente el pH a valores superiores a 6, haciendo presumir que estos suelos

serían de carga permanente. Del conocimiento actual de las características publicadas de los

suelos Ecuador se podría predecir con cierta seguridad que los suelos de San Lorenzo y El Pangui

son suelos de carga variable y que el suelo de Saraguro es un suelo de carga permanente.

Los datos del efecto de la aplicación de dosis de enmiendas en la CIC no fueron consistentes y no

aportaron con información para poder dilucidar cuál es la naturaleza de la carga dominante de los

suelos evaluados. Se esperaba un incremento contante en la carga en los suelos de carga variable

con el incremento de las dosis de cal, mientras que en los suelos de carga permanente no

debieron mostrar incremento en CIC con el incremento de las dosis de cal. la metodología de

determinación de CIC utilizada en el laboratorio de Suelos de la FCA-UCE no tiene la sensibilidad

para captar estos cambios y necesita revisión.

Es importante conocer la mineralogía de los suelos para, conjuntamente con los valores de pH,

aluminio intercambiable, ΔpH y CIC, determinar con precisión la carga dominante en los suelos y

con esto poder tomar decisiones de manejo.

40

6. RECOMENDACIONES

Completar el estudio de química de superficie de suelos representativos de los diferentes suelos

de Ecuador, incluyendo suelos derivados de ceniza volcánica (Andisoles de carga variable) y más

suelos ácidos de presunta carga permanente.

Afinar los métodos de determinación de CIC utilizados en el Laboratorio de Suelos de la FCA-UCE

para que puedan detectar los cambios en CIC provocados por la aplicación de enmiendas

calcáreas.

Buscar formas de determinar detalladamente la mineralogía de suelos representativos de carga

variable y permanente de Ecuador.

Considerar la posibilidad de desarrollar investigación de campo que provea de datos consistentes

con respecto a los parámetros necesarios para determinar la carga dominante en los suelos de

Ecuador para que sirvan de apoyo en la toma de decisiones de manejo de suelos ácidos.

41

7. RESUMEN

La presente investigación se condujo en dos fases, la primera en el invernadero del Campo

Académico Docente Experimental La Tola (CADET) y la segunda en el Laboratorio de Suelos, ambos

pertenecientes a la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad Central. El objetivo de la

investigación fue determinar el efecto de la aplicación de enmiendas calcáreas (carbonato de calcio,

carbonato de magnesio, dolomita, oxido de magnesio y silicato de magnesio) en el control de acidez

de cinco suelos ácidos de diferente material parental (San Lorenzo, Esmeraldas; El Pangui, Zamora

Chinchipe; Saraguro, Loja; Paute, Azuay y El Guabo, El Oro). Las dosis de las diferentes enmiendas

fueron 0; 1.5; 3.0; 4.5: 6.0: 7.5; 9.0 y 10.5 t ha-1. Los tratamientos se replicaron tres veces dando un

total de 24 unidades experimentales por enmienda. La prueba de invernadero se inició mezclando

completamente las dosis de las enmiendas en el suelo que luego se colocó en macetas de 1 kg que se

mantuvieron cerca de capacidad de campo por 45 para permitir la completa reacción del suelo con

los materiales. Para los análisis de laboratorio se usaron los suelos de las macetas luego de la prueba

de incubación para determinar pH, contenido de acidez intercambiable (Al+3+H+), aluminio

intercambiable (Al+3), ΔpH and CIC. Para el análisis estadístico se utilizó un diseño completamente al

azar (DCA) para cada enmienda con un diseño de bloques completamente al azar. El efecto de la

aplicación de las dosis de las enmiendas se hace evidente con el incremento progresivo del pH en los

cinco suelos ácidos evaluados. Se observa que la respuesta del pH a la aplicación de las enmiendas

agrupó a los suelos en dos categorías, la primera con los suelos de San Lorenzo y Paute y la segunda

con los suelos de El Pangui, Saraguro y El Guabo. El comportamiento del pH en los suelos de la

primera categoría sugiere que estos suelos son de carga variable y que los suelos del segundo grupo

(El Pangui, Saraguro y El Guabo) son de carga permanente. La acidez intercambiable y el aluminio

intercambiable se reducen conforme aumentan las dosis de las enmiendas, condición normal como

respuesta a la aplicación de enmiendas calcáreas en suelos ácidos. Por otro lado, el cálculo del ΔpH y

el contenido de aluminio intercambiable sugieren que los suelos de Paute y el Guabo serían suelos de

carga variable y los suelos de Saraguro, El Pangui y San Lorenzo serían de carga permanente. Esto no

concuerda con los datos del efecto del pH a la aplicación de dosis de materiales de encalado que

sugieren que los suelos de San Lorenzo y Paute serían de carga variable, mientras que en los suelos de

El Pangui, Saraguro y El Guabo serían de carga permanente. Del conocimiento actual de las

características publicadas de los suelos Ecuador se podría predecir con cierta seguridad que los suelos

de San Lorenzo y El Pangui son suelos de carga variable y que el suelo de Saraguro es un suelo de

carga permanente. Los datos del efecto de la aplicación de dosis de enmiendas en la CIC no fueron

consistentes y no aportaron con información para poder dilucidar cuál es la naturaleza de la carga

dominante de los suelos evaluados. La metodología de determinación de CIC utilizada en el

laboratorio de Suelos de la FCA-UCE no tiene la sensibilidad para captar estos cambios y necesita

revisión. Es importante conocer la mineralogía de los suelos para, conjuntamente con los valores de

pH, aluminio intercambiable, ΔpH y CIC, determinar con precisión la carga dominante en los suelos y

con esto poder tomar decisiones de manejo.

42

SUMMARY

This study was conducted in two phases, one at the Experimental Station greenhouse and other at

the Soil Testing Lab, both belonging to the College of Agriculture, Central University. The objective

was to evaluate the effect lime amendments (calcium carbonate, magnesium carbonate, dolomite,

magnesium oxide, magnesium oxide and magnesium silicate) to control soil acidity of five acid soils of

different parent material (San Lorenzo, Esmeraldas; El Pangui, Zamora Chinchipe; Saraguro, Loja;

Paute, Azuay; y El Guabo, El Oro). Rates of the different amendments were 0; 1.5; 3.0; 4.5: 6.0; 7.5;

9.0 y 10.5 t ha-1. Treatments were replicated 3 times giving a total of 24 experimental units per

amendment. The greenhouse experiment was started mixing the lime rates with 1 kg of soil and

placing them in plastic pots which were kept at near field capacity for 45 days to allow complete

reaction of the liming materials. Soils samples from the pots after incubation were used for the lab

analysis determination of pH, exchangeable acidity (H+ + Al+3), exchangeable aluminum (Al+3), ΔpH and

CEC. The effect of amendment rate application was evident in the progressive increment of pH of the

evaluated five acid soils. It was observed that the pH response to amendment application grouped

the soils in two categories, the first one with the soils from San Lorenzo and Paute and the second

with the soils from El Pangui, Saraguro and El Guabo. Behavior of the soil from the first category

suggests that they are of variable charge and that behavior of the second category indicates that they

are of permanent charge. Exchangeable acidity and exchangeable aluminum decrease as liming rate

increases, normal condition in acid soils. On the other hand, ΔpH calculation and exchangeable

aluminum content suggest that that the soils from Paute and El Guabo would be of variable charge,

while soil from Saraguro, El Pangui y San Lorenzo would be of permanent charge. This doesn’t agree

with what pH data suggests. From the actual publish knowledge of the Ecuadorian soils it would be

safe to indicate with certain accuracy that soils from San Lorenzo and El Pangui are of variable charge

and that the soils from Saraguro are of permanent charge. Data from the effect of lime rate

application weren’t consistent and didn’t make any contribution to the elucidation of the nature of

the dominate charge in the evaluated soils. The CEC methodology utilized by the soil testing lab of the

FCA-UCE is not sensible enough to pick changes due to liming and needs revision. It’s important to

know soil mineralogical content, along with the values of pH, exchangeable acidity, exchangeable

aluminum, ΔpH, and CEC, to determine accurately the dominant charge in Ecuadorian soils, and to

use this information to take management decision on acid soils.

43

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9. FOTOGRAFÍAS

1: muestras de los cinco suelos en estudio; 2: preparación de las muestras para determinar pH

en agua y ∆Ph en KCl ; 3: mezcla de las muestras ; 4:medición del pH y ∆Ph ; 5: Pesaje de los

suelos para la determinación de CIC; 6: Colocación del suelos en los tubos para la determinación

de la CIC.

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7: Preparación de las muestras para la lectura de Mg; 8: preparación de las curva de calibración

para la lectura de Mg ; 9:destilación de las muestras para determinar la CIC por el método de

acetato de amonio ; 10: cambio de color con la titulación de verde a rosado.

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