REACCION
DEL SUELO
Una de las
características más importantes del suelo es su reacción o pH. El pH se refiere a la acidez o alcalinidad
del suelo. A valores de pH mayores de 7 el suelo se considera alcalino, cercano
a pH 7 es neutro, y por debajo de pH 7 es ácido.
El pH del suelo
, o más precisamente el pH de la solución del suelo, depende de y es indicador,
del contenido de bases intercambiables. Si el pH de un suelo es menor que
6, una porción de las bases intercambiables se ha lixiviado y la acidez se
debe a protones intercambiables en las superficies de los coloides. Los protones
adsorbidos están en equilibrio
dinámico con los protones en fase soluble. Si se eliminan
H+ de la solución se liberan otros tantos H+ adsorbidos:
arcilla
- H <=====> H+
Como consecuencia el suelo muestra una fuerte resistencia a
cualquier modificación de su pH (capacidad buffer), está fuertemente tamponado.
Es decir que cuanto mayor sea la capacidad de intercambio catiónico
del suelo mayor será su capacidad buffer, porque mayor será la capacidad del
suelo de tomar o ceder iones (H+) de/a la solución del suelo, respectivamente,
para así reestablecer el equilibrio. Este poder amortiguador frente a los cambios
de pH es una característica muy importante para el desarrollo de las plantas.
Cuanto mayor es la proporción de protones
en el complejo de intercambio (acidez de reserva) más alta será la concentración
de protones en solución (acidez activa).
Aunque, es importante tener en claro que las magnitudes de ambas son diferentes.
Cálculos aproximados indican que la acidez de reserva puede ser 1.000 veces
mayor que la acidez activa en suelos arenosos y 50.000-100.000 veces mayor
en un suelo arcilloso rico en materia orgánica.
Ahora bien, la acidez por protones se
utiliza sólo como una notación simplificada. La acidez de reserva se genera,
por los protones adsorbidos a las arcillas y por iones aluminio (Teoría del aluminio). Los suelos
minerales ácidos no son suelos-H+ sino
esencialmente suelos- Al+++ (se ha
comprobado que una arcilla saturada con H+ no es estable).
El Al en solución acuosa se hidroliza
rápidamente dando lugar a especies monoméricas de Al.
Un ión monomérico con seis moléculas de agua da
lugar, al hidrolizarse, a los siguientes productos:
[ Al (H2O)6]3+ + H2O Û
[ Al (OH) (H2O)5]2+ + H3O+
[Al (OH) (H2O)5]2+ + H2O Û [Al (OH)2(H2O)4]+1 + H3O+
La hidrólisis
continúa y genera iones H3O+. La doble capa y la solución del suelo
tienen en equilibrio iones Al+3 y [Al(OH)n]m+ que al
hidrolizarse, liberan protones provocando una disminución del pH.
Los
factores
que hacen que el suelo tenga un determinado valor de pH son diversos,
fundamentalmente:
Naturaleza del material original. Según que la
roca sea de reacción ácida o básica.
Factor
biótico. Los residuos de la actividad orgánica son de naturaleza ácida.
Precipitaciones. Tienden a acidificar al suelo
y desaturarlo al intercambiar los H+ del
agua de lluvia por los Ca++, Mg++, K+, Na+...
de los cambiadores.
Complejo adsorbente. Según el tipo de catión con que esté
saturado el mismo (Ca++, Mg++, H+ , Al+++ , entre otros).
Un pH de
suelo mayor de 6 indica suficiente cantidad de bases en el complejo de
capacidad de intercambio. A valores de
pH entre 6 y 8,5 Calcio y Magnesio
dominan las superficies coloidales, mientras que a pH mayor de 8,5 el sodio es
el catión dominante.
El pH del suelo
tiene influencia sobre el crecimiento vegetal porque afecta el metabolismo
radicular a valores muy extremos. Las membranas celulares se dañan y se hacen
más permeables a valores de pH < 3,0.
Pero su principal
efecto es a través de la disponibilidad
de los nutrientes minerales. A
valores de pH por debajo de 5, el calcio, magnesio, fósforo, molibdeno y boro
son muy poco disponibles. Otros elementos como aluminio, zinc, manganeso y níquel
pueden llegar a concentraciones tóxicas debido a que aumenta su solubilidad
a bajo pH. Un pH mayor que 8,5 indica presencia de carbonato de sodio y alta
cantidad de sodio intercambiable. A partir de pH 8 fósforo,
manganeso, cobre y zinc precipitan de la solución del suelo y no son disponibles.
La estructura
del suelo está relacionada con el valor de pH y el catión dominante. A pH muy ácidos hay una intensa alteración de minerales y la
estructura se vuelve inestable. Entre pH neutro y
8,5 domina el calcio. Este tiende a flocular los coloides. A pH
alcalino (> 8.5), la arcilla se dispersa, se destruye la estructura y
existen malas condiciones desde el punto de vista físico.
El pH óptimo
del suelo depende de su textura. En
suelos orgánicos el pH es relativamente bajo y en suelos minerales aumenta con
mayores contenidos de arcilla:
|
Tipo de suelo |
% arcilla |
pH óptimo |
|
arenoso |
< 5 |
5,3-5,7 |
|
arenoso |
5-10 |
5,8-6,2 |
|
franco-arenoso |
10-15 |
6,3-6,7 |
|
franco-limoso,
arcilloso |
>15 |
7,0-7,5 |
El pH del suelo
también influye sobre la cantidad y la actividad de los microorganismos. Generalmente a pH bajo (< 5,5) los hongos
dominan en el suelo y la rizosfera. A pH
más altos las bacterias aumentan su número.
El proceso de
nitrificación depende considerablemente del pH, porque los organismos que lo
llevan a cabo poseen mayor actividad a pH neutro. Asimismo, la fijación
simbiótica o libre de N es óptima a pH cercanos al neutro.
A través de su
evolución los suelos tienden a acidificarse. Los numerosos procesos que
producen acidez se resumen en el siguiente esquema:
NO2 SO2 Atmósfera
Superficie Del Suelo
SO2
+ H2O + 1/2 O2 2 H+ + SO42-
2 NO2 + H2O + 1/2 O2
2 H+ + 2 NO3-
Corg CO2 + H2O
H+
+ HCO3-
Norg NH3
+ 2 O2 H+ + H2O + NO3-
Sorg H2S
+ 2 O2 H+
+ SO42-
DETERMINACION DE pH
Los métodos
analíticos para determinar la reacción del suelo se suelen dividir en dos
clases: * Colorimétricos
*
Potenciométricos
Los primeros
sólo se usan en campaña.
Existen
numerosos métodos para efectuar la determinación potenciométrica
en laboratorio, debido a los diferentes criterios en cuanto al verdadero valor
de pH del suelo.
Por convención
se establecieron tres valoraciones: 1.- pH actual, 2.- pH en KCl
1N (pH potencial) y 3.- pH hidrolítico.
La combinación del pH actual, pH
potencial y pH hidrolítico permite inferir algunas
propiedades de los suelos.
Se determina pH actual y potencial simultáneamente y
si existe una diferencia de 1 o 2 unidades se trata de suelos con mucha acidez potencial que podrían requerir encalado.
El fundamento
de esta inferencia es que el K+ de la solución se intercambia con
los iones adsorbidos, si de estos la proporción de protones y Al3+
es alta el pH de la suspensión baja.
Cuando se
supone estar en presencia de suelos
alcalinos se determina pH actual y
luego pH hidrolítico. El Na+
intercambiable se hidroliza produciendo
un incremento del pH del suelo:
Na+
+ H2O NaOH + H+
coloide
H+ Na+
+ OH-
Para análisis de rutina se está
imponiendo el pH en solución 0,01 M de Cl2Ca, porque posee las
siguientes ventajas:
a) El pH medido es independiente de la dilución en un amplio rango de
relación suelo/solución.
b) El pH medido es prácticamente independiente de la cantidad inicial de
sales presentes en el suelo.
c) Se considera que en suelos no salinos representa más fielmente el pH
de la solución del suelo a capacidad de campo.
d) Como la solución del suelo flocula, se minimizan los errores de medición
de pH.
En el caso de suelos afectados por sales se prefiere el pH en pasta.
DETERMINACION DEL pH DEL SUELO
*pH ACTUAL:
Se pesan 20 g de suelo seco al aire y
tamizado por malla de 2 mm, se agregan a un vaso de precipitación y se
incorporan 50 ml de agua destilada hervida, se agita intermitentemente durante
30 minutos y se determina el pH introduciendo en la suspensión sobrenadante, los electrodos de un potenciómetro.
*pH POTENCIAL:
Se procede de la misma forma que en pH actual pero se utiliza solución
de ClK 1 M en lugar de agua destilada.
*pH HIDROLITICO:
Se toma el vaso de precipitación al que se le determinó pH actual, se le
agregan 150 ml más de agua destilada y se agita durante 30 min. Luego se
determina pH con potenciómetro.
*pH EN SOLUCION 0,01 M DE CaCl2:
En un vaso de
precipitación de 50 ml se agregan 10 g de suelo seco al aire, luego se agregan
20 ml de sol. 0,01 M de Cl2Ca (cuyo pH debe oscilar entre 6,5 y 5).
Se agita unos
minutos y se deja reposar, totalizando 30 min., se introducen los electrodos en
la suspensión sobrenadante y se lee el valor de pH.
Potencial de oxidación - reducción
Las condiciones de oxidación-reducción
del suelo son de gran importancia para procesos de meteorización, formación de
diversos suelos y procesos biológicos, también están relacionadas con la
disponibilidad de ciertos elementos nutritivos.
La formulación química de las
reacciones de oxidación-reducción es la siguiente:
ESTADO OXIDADO + ELECTRONES <=> ESTADO REDUCIDO
En el suelo existe un equilibrio entre
los agentes oxidantes y reductores. La materia orgánica se encuentra reducida y
tiende a oxidarse, es reductora, ya que al oxidarse tiene que reducir a otro de
los materiales del suelo. Por el contrario el oxígeno es oxidante. Por otra
parte hay muchos elementos químicos que funcionan con valencias variables,
pudiendo oxidarse o reducirse según el ambiente que predomine.
Los procesos de oxidación reducción
envuelven a elementos que pueden actuar con diferentes valencias y entre ellos
tenemos: Fe, Mn, S, N. Algunos ejemplos de procesos
de oxidación en el suelo son:
Oxidación: del Fe+2 de
minerales primarios en Fe+3 formando óxidos e hidróxidos; la
transformación de Mn+2 en Mn+4, la oxidación de S=,
por ejemplo de pirita, en sulfatos; la nitrificación o sea la transformación de
NH4 en nitritos y nitratos.
Por el contrario muchos procesos
suceden bajo condiciones reductoras como la desnitrificación, la desulfuricación, la formación de compuestos Fe+2
y Mn+2.
En los suelos normales el ambiente es
aireado y por tanto la tendencia general es oxidante. En los suelos hidromorfos la saturación en agua tiende a provocar un
ambiente reductor.
Los valores de pH y potencial redox (medidas Eh) delimitan los campos de estabilidad de
los materiales del suelo. Los compuestos de Fe y Mn
son muy sensibles a cambios de pH y Eh.