TECNOLOGIA DE SUELOS - T

Universidad Nacional de Salta

Facultad de Ciencias Naturales

Ctedra: Uso Sustentable del Suelo y Topografa

TRABAJO PRCTICO: MEJORAMIENTO DE SUELOS SALINOS Y SODICOS

Objetivos:

Comprender los principios que rigen el movimiento de las sales en el suelo.

Identificar los mtodos de evaluacin del agua de riego y lavado.

Actividades previas:

Estudiar la presente gua.

De las diapositivas que se encuentran en www.unsa.edu.ar/suelos el alumno deber revisarlas y analizarlas en base a lo estudiado en la teora y gua de Trabajos Prcticos.

De los ejercicios resueltos el alumno deber analizar:

La metodologa empleada.

Cmo se resuelve cada paso.

Cmo se obtienen los datos.Salinidad: En la solucin del suelo, se encuentran presente distintos compuestos ionizados, en mayor o menor grado, de acuerdo a su producto de solubilidad.

La concentracin de estos productos disueltos determina el grado de salinidad de un suelo.

La salinidad se determina en Laboratorio, por mtodos elctricos, a travs de la RESISTENCIA ELECTRICA (expresado en ohm.cm) o de la CONDUCTIVIDAD ELECTRICA (CE), expresado en mmhos/cm; cabe aclarar que esta unidad el alumno todava la encontrar en la bibliografa y en muchos trabajos, pero la unidad actual de medida es el decisiemens/m, que es igual a mmhos/cm.

La conductividad se indica generalmente en micromhos/cm (mho/cm). En el Sistema Internacional de Unidades (SI), el recproco del ohm es el siemens (S) y la conductividad se reporta en milisiemens/metro (mS/m).

Expresiones de conversin, para cambiar de un sistema de medidas al otro:

1 mS/m = 10 mhos/cm

1 S/cm = 1 mhos/cm

0.1 mS/m = 1 mhos/cm

Para convertir mhos/cm a mS/m divida por 10.

Los valores de resistencia sern menores cuanto mayores sean las concentraciones de sales en el suelo, o sea que decrece con un aumento en la concentracin inica; se considera que valores de resistencia menores a 300 ohms.cm indican contenidos salinos peligrosos para las plantas. La conductividad elctrica, es la inversa de la resistencia y sus valores aumentan al aumentar la concentracin inica en la solucin del suelo.DEFINICIONES:Capacidad de intercambio catinico (CIC): es una medida de la capacidad de los coloides del suelo para adsorber nutrientes. Estos coloides tienen la caracterstica de presentar cargas negativas, que le dan la facultad de adsorber igual cantidad de cargas positivas,(en equivalentes). La unidad de expresin es cmolc/kg (centimol de carga/kg) o miliequivalente/100 g de suelo.

1 meq/100 g = 1 cmolc/kg = 10 mmolc/kg

El esquema simplificado de la Figura 1 muestra las relaciones entre el enjambre de cationes (Como le llamaron algunos autores), y las partculas coloidales del suelo, en un caso de floculacin y otro de dispersin. Presenta claramente el desbalance de las cargas elctricas en el caso de la dispersin.

Como se desprende de las figuras, hay distintos cationes que se pueden adsorber para saturar la micela del suelo. Estos cationes se pueden dividir en dos grupos:

Figura 1

Esquema Elctrico de Coloides Floculados y Dispersos del Suelo

Ca Ca+2 Ca+2 Ca+2

Coloide descompensado elctricamente+2

Ca

Ca+2

Ca+2 Na+1

+2

Na+1

Na+1Coloide edfico

27 cargas negativas Na+1 Na+1

Na+1

Ca+2

Coloide edfico

Na+1

Ca+2 Na+1

27 cargas negativas

Ca+2

Na+1

Na+1Ca+2

Na+1Ca+2 Ca+2 Na+1

Na+1

Ca+2 Ca+2

Na+1Coloide compensado elctricamente

Na+1- Protones intercambiables: H+.

- Bases intercambiables: Ca, Mg, K, Na. (lo simbolizaremos como B+).

De esta divisin surge otro concepto importante, se trata del Porcentaje de Saturacin de Bases (PSB), que indica el grado de saturacin del complejo de intercambio con bases. El complemento del PSB, es el Porcentaje de Insaturacin de Bases (PIB).

PSB = ( B+ / CIC) . 100

PIB = 100 - PSB PIB = ( H+ /CIC) . 100

El PSB y el PIB estn relacionados con el pH. As, en suelos hmedos hay lixiviacin de las bases; stos sumado a que existen muchos H+, redunda en que se tengan PSB bajos, expresado de otra manera PIB alto. Por el contrario, en suelos de regiones ridas el PSB es alto.

Otro concepto importante es el Porcentaje de sodio intercambiable (PSI), que indica el grado de saturacin del complejo de intercambio con iones sodio.

PSI = (Na intercambiable / CIC ) . 100

pH: se define como el logaritmo de la inversa de la concentracin de hidrogeniones. Indica la acidez actual del suelo, que esta dada por la concentracin de iones H en la solucin del suelo. A mayor pH, menor es la concentracin de hidrogeniones y mayor el porcentaje de saturacin de bases (Ca, Mg, Na, K).

Resistencia Elctrica: es la oposicin que ofrece un determinado medio al paso de una corriente elctrica. Matemticamente:

R = V / I

R: resistencia (unidad: ohm.cm).

V: diferencia de potencial entre los extremos del medio.

I: corriente.

Conductividad elctrica: se define como la inversa de la resistencia elctrica.

CE = 1 / R ; en mmhos/cm o decisiemens/m

2) CLASIFICACIN DE LOS SUELOS

De acuerdo a la CE, PSI y el pH:

Suelo salino: ((Solonchack): suelo con conductividad elctrica (CE) del extracto de saturacin mayor de 4 decisiemens/m (mmhos/cm) a 25(C; porcentaje de sodio intercambiable (PSI) menor de 15 y pH del extracto de saturacin generalmente menor a 8,5.

Suelo sdico: (Solonetz): CE menor a 4; PSI mayor de 15 y pH entre 8,5 y 10.

Suelo salino-sdico: CE mayor a 4; PSI mayor a 15 y pH aproximadamente 8,5.

3) ORIGEN DE LOS SUELOS SALINOS Y SODICOSNATURAL O PRIMARIA: La salinidad primaria, es aquella producida naturalmente por intemperizacin qumica (hidrlisis, hidratacin, oxidacin, etc.) de la corteza terrestre, liberando paulatinamente y adquiriendo mayor solubilidad los distintos aniones (sulfatos, cloruros, carbonatos y bicarbonatos) y cationes (Na, K, Ca, Mg), que comnmente se encuentran en la solucin del suelo y en el complejo de intercambio.

ANTROPOGENICA O SECUNDARIA: es producida por la introduccin del riego en condiciones de drenaje, riego, suelo o topografa inadecuados, que provoca el rpido enriquecimiento del suelo en sales. La velocidad con que se cumple este proceso es directamente proporcional a la concentracin salina del agua de riego (Cr) y al consumo evapotranspiratorio o necesidad de riego (NR) o sea al peso de sales por hectrea y por ao e inversamente proporcional al espesor del suelo considerado (DS) y al peso especfico aparente (PEAs) o sea al peso del suelo.

Peso sales ha.ao-1 Cr (kg/m3) . NR (m3/ha . ao)

Incremento Salino =

=

Peso del suelo

DS (m) . PEAs (Mg/m3) . 10.000 m2

El resultado obtenido con la frmula anterior, se expresa en por mil gramos de sales por hectrea por ao.Se desea conocer qu cantidad de sales se incorporan al suelo en un ao, en un espesor de 0,5 m, con el riego de 7.000 m3 de agua que contiene 0,80 g.l-1 (En condiciones de 100 por ciento de eficiencia de aplicacin). El P.E.A. del suelo es de 1,25 g.cm.3.

Peso sales ha.ao-1 0,8 kg m-3 x 7000 m3

Concentracin =

=

Peso del suelo

0,5 m x 1,25 Mg m-3 x 10.000 m2

5600 kg

=

= 0,000895 kg. kg-1 = 0,895 g. kg-1,

6250 x 103 kg

Es decir = 0,895 por mil, gramos de sales.ha-1.ao-1

Por lo tanto, en dos aos se llega al lmite crtico de salinizacin para un suelo originalmente libre de sales, pues el 0,2 por ciento ( 2 por mil) en el suelo ya ocasiona perjuicios a los cultivos.

4) PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS FISICAS Y QUIMICASLas sales de los suelos salinos, elevan significativamente la presin osmtica de la solucin del suelo, produciendo falta de agua a las plantas y algunos elementos ocasionan intoxicaciones, debido a su alta concentracin (intoxicaciones con Cl, B, Li, F, etc).

Relaciones hdricas. La concentracin de sales solubles eleva la presin osmtica de la solucin del suelo. Si tenemos en cuenta que el agua tiende a pasar de las soluciones menos concentradas a las ms concentradas, con objeto de diluir stas ltimas e igualar las presiones osmticas de ambas, se comprende que cuando la concentracin salina de la solucin del suelo es superior a la del jugo celular de las plantas, el agua tender a salir de stas ltimas hacia la solucin del suelo. O sea la teora de la sequedad fisiolgica, postula que en medios salinos, aunque exista una humedad elevada, las plantas sufren estrs hdrico, se secan y acaban muriendo.

Los suelos sdicos por su elevado pH inmovilizan gran variedad de nutrientes (Fe, Mn, Zn, Cu; Mg, etc.) y por su baja permeabilidad producen escasez de agua y dificultan el intercambio gaseoso con el consiguiente empobrecimiento en oxgeno y enriquecimiento de gases nocivos, sobre todo CO2.

En los suelos sdicos, las caractersticas fsico-qumicas, estn dominadas por los efectos de la alta proporcin de sodio intercambiable. Es as que en general, la fraccin coloidal, tiene adsorbidos en su complejo de intercambio cantidades altas de sodio, que cuando pasa del 15% del total de cationes de intercambio, provoca un pH alto (que baja la disponibilidad de nutrientes) y la dispersin de la fraccin coloidal del suelo, haciendo a ste impermeable al agua y aire.

Las arcillas saturadas en Na tienen propiedades particulares, en presencia de agua de lluvia por tanto con CO2 disuelto, se hidrolizan, liberando Na+ y OH- segn la siguiente ecuacin:

Arcilla-Na + H2O + CO2 Arcilla-H + Na2CO3Na2CO3 + H2O 2Na+ + 2OH- + H2CO3Como consecuencia el medio se alcaliniza rpidamente, alcanzndose valores de pH progresivamente cada vez ms altos; 9, 10 o incluso ms.

Las ecuaciones anteriores se pueden simplificar en una:

Arcilla-Na + H2O Arcilla-H + Na+ + OH- Los valores de CE del extracto de saturacin del suelo, que generalmente se utilizan para clasificar los suelos por su salinidad son: (expresados en decisiemens/m o mmhos/cm):

0 - 2 No hay efectos sobre plantas sensibles.

2 - 4 Efectos perjudiciales en plantas sensibles.

4 - 8 Muchos cultivos restringen los rendimientos.

8 - 16 Slo cultivos tolerantes rinden moderadamente.

+ 16 No existe produccin de ningn cultivo.

Equivalencia aproximada entre CE y % de sales:Tabla N 1

% salesCE

0,23

0,46

0,69,5

0,812,5

1,015,5

5) INTERPRETACION DE CE Y PSI EN EL PERFIL DEL SUELO5.1. SALINIDAD:- Si la CE del suelo y subsuelo (referido a un perfil de 100 cm), son similares, no hay problemas para caracterizar el suelo.

- Si la CE del subsuelo es mayor que la de los primeros centmetros, se caracterizar el perfil por el valor que corresponde al promedio de los 100 cm, ya que la distribucin de sales es un proceso dinmico cuando se incorpora al riego.

- Si la CE de los primeros centmetros es mayor que la del subsuelo, no corresponde castigar a todo el perfil. Se lo caracterizar por el valor menor, recomendando la necesidad de lavar los primeros centmetros del perfil, previo a la instalacin de algn cultivo.

5.2. SODICIDAD:Esta propiedad puede caracterizarse a travs de la "necesidad de yeso" o "necesidad de calcio", que es la cantidad de sulfato de calcio, que es necesario aplicar al suelo para llevar el PSI a valores del 15% o menos.

- Si el suelo y subsuelo presentan valores similares, no hay problemas en caracterizar el perfil.

- Si el suelo presenta el problema en los primeros centmetros, se lo caracterizar por el valor que le corresponde, indicando la cantidad necesaria de mejorador a agregar previo a la implantacin de un cultivo.

- Si el problema se presenta en el subsuelo, se caracterizar el perfil por el valor correspondiente a los primeros centmetros, indicando la necesidad de proyectar obras de drenaje para mejorar esa condicin de sodicidad.

6) EVALUACION DE LAS CARACTERISTICAS DEL AGUA PARA RIEGO Y LAVADOPara eliminar del suelo las limitaciones por exceso de sales solubles o sodio de intercambio, se debe contar con una fuente de agua. Por lo tanto, es necesario determinar sus caractersticas y es lo que el alumno conocer a continuacin.

La disponibilidad de agua para riego y lavado, debe ser evaluada tanto por la cantidad como por su calidad. La mala calidad puede provocar los siguientes problemas:

Salinidad: las plantas tendrn dificultad para extraer suficiente agua y nutrientes de la solucin del suelo.

Permeabilidad: sobre todo por la presencia de Na (RAS), que se debe relacionar con el Ca y Mg, (como ocurre en la Clasificacin de Riverside), aunque tambin es conveniente relacionarlo con el contenido de CO3= y CO3H- y con la concentracin total de sales en el suelo (como ocurre en la Clasificacin de Ayers y Wescot).

Toxicidad: producida cuando el cultivo absorbe y acumula ciertos elementos como Cl, B y Na, que se encuentran en el agua y que reducen el rendimiento.

6.1. Clasificacin del agua para riego y lavados: hay distintos mtodos:

A)Riverside

B)Carbonato de Sodio Residual

C)Ayers y Wescot

A)Clasificacin de Agua para Riego del Laboratorio de Riverside , modificado por Thorne y Petersen: Esta clasificacin tiene en cuenta la CE y el RAS.

a) Contenido salino:Tabla N 2

Peligrosidad salinamicromhos/cm

C1bajahasta 250

C2moderada250 750

C3mediana750 2.250

C4alta2.250 4.000

C5muy alta4.000 6.000

C6excesiva ms de 6.000

C1 = Se usan en casi todos los suelos y cultivos sin peligro de salinizacin. En suelos poco permeables se requerir una cierta lmina de agua para lixiviar sales.

C2 = Slo con los cultivos muy sensibles a sales, implantados en suelos de baja retencin, se adoptan precauciones especiales. Los suelos pesados requieren lavados peridicos. Se recomienda elegir cultivos de moderada tolerancia. Sin embargo, las prcticas normales de riego en suelos de texturas medias, resultan suficientes para la lixiviacin de las sales en exceso.

C3 = Se deben emplear en suelos de mediana a alta permeabilidad y con riegos de lavado peridicos. Los cultivos tendrn moderada o buena tolerancia a las sales.

C4 = Ser usadas en suelos de buena permeabilidad y con drenaje apropiado para eliminar regularmente las sales. nicamente son regados con estas aguas cultivos de buena tolerancia.

C5 = En general son inaptas para riego, excepto para una combinacin de suelos muy permeables, de drenaje asegurado y cultivos muy resistentes a sales.

C6 = No aptas para riego.

b) Contenido de Sodio

Relacin de absorcin de sodio: RAS

Na

RAS =

( (Ca + Mg)/2

La RAS puede utilizarse como "ndice de Sodio" o del peligro de sodificacin que tiene dicha agua.

S1 = Puede utilizarse sin problemas. Algunos cultivos sensibles pueden requerir algn cuidado.

S2 = Se presentan riesgos considerables en suelos finos de alta capacidad de intercambio, cuando no hay yeso y lavado es mediocre. En suelos gruesos u orgnicos no ocurren problemas.

S3 =Se necesitan generalmente prcticas especiales de manejo (buen drenaje, adicin de materia orgnica, lavados con yeso, etc.) Los suelos yesferos pueden ser cultivados sin que casi se, manifiesten problemas.

S4 = Inapta para riego. Si es de baja salinidad puede emplearse en suelos yesferos y mas o menos gruesos.

Una vez obtenidos los datos de laboratorio con el diagrama de la . Figura N 2 se determina la calidad del agua.

Una vez determinada RAS del agua para riego, usando el monograma de la Figura N 3, se puede determinar en la escala central el valor de PSI de un suelo que este en equilibrio con el agua para riego.

B) CARBONATO DE SODIO RESIDUAL

Se denomina C.S.R. de un agua a la diferencia entre el bicarbonato y la suma de Calcio ms Magnesio (en me.l-1). Cuando el contenido se encuentra entre 1,25 y 2,5 me.l-1 el agua es marginal, cuando supera a 2,5 me.l-1 resulta no apta.

Lo anterior significa que cuando el bicarbonato supera la concentracin de esos cationes bivalentes, ellos se precipitarn como carbonatos, quedando en solucin slo bicarbonato de sodio.

Con este mtodo se est evaluando el problema que puede ocasionar el Na+ en esa agua de riego, teniendo en cuenta la interaccin del CO3= y CO3H- con el Ca+2 y Mg+2.

C)CLASIFICACION DE AYERS Y WESCOT

La presente clasificacin ha sido extrada de la publicacin "Calidad del agua para la Agricultura" Estudio: FAO: Riego y Drenaje NO 29. Roma. 1.976.

El objetivo de esta clasificacin, es interpretar la calidad del agua para riego mediante DIRECTRICES practicas, que permiten determinar las limitaciones de una cierta fuente de agua. En la tabla N 3 se encuentra las DIRECTRICES a utilizar.

Tabla N 3

Directrices para la Evaluacin de las Aguas de Riego, segn FAO (1985)Problema PotencialCaractersticaRestriccin en el uso

Salinidad:UnidadesNingunaModeradaSevera

CEidS m-13,0

Slidos disueltos totales SDTmg l-12000

Infiltracin:

RAS = 0-3 CEi =>0,70,7-0,21,21,2-0,31,91,9-0,52,92,9-1,35,05,0-2,9