CATIONES EN EL SUELO Lara Arias Urueña María Cristina Gil Fernández Gonzalo Barriguín García Roberto Calvo Sáenz

1. CONCEPTOS GENERALES 1.1 Importancia 1.2 Fenómenos de adsorción y de intercambio. 1.3 Capacidad de intercambio. 1.4 Métodos analíticos para determinar la CIC.

1.1 IMPORTANCIA. Propiedades físico-químicas del suelo Acidez del suelo Nutrición y crecimiento de las plantas Retención de nutrientes Fertilidad de los suelos

Los principales cambiadores de cationes son: Arcillas Materia orgánica Principales cationes de cambio son: Ca 2+ Mg 2+ K + Na+

1.2 FENOMENOS DE ADSORCION Y DE INTERCAMBIO Adsorción: fenómeno mediante el cual la sustancia es atraída por la superficie de otra sustancia por un periodo de tiempo corto. Tipos de adsorción: Intercambio iónico Adsorción física Adsorción química

Intercambio iónico Fenómeno en el cual los procesos reversibles por los cuales las partículas solidas del suelo adsorben iones del suelo adsorben iones de la fase acuosa liberando al mismo tiempo otros iones en cantidades equivalentes, estableciendo el equilibrio entre ambas fases. Según el tipo de iones que se intercambien: Cambio de cationes: Suelo-M   +   X+   ----->   Suelo-X   +   M+ Cambio de aniones: Suelo-N   +   Y-    ----->    Suelo-Y   +   N-

1.3 CAPACIDAD DE INTERCAMBIO (CIC) Indica el valor de la capacidad de retención de cationes intercambiables por unidad de peso del suelo. Se expresa en: cmoles+/kg de suelo

1.4 METODOS ANALITICOS PARA DETERMINAR LA CIC Método Metson: utiliza como solución saturante una disolución de acetato amónico a pH 7 Método del acetato sódico: 1M a pH 8.2 Método de Bascomb: usa cloruro bárico 0.5M a pH 8.1 para la saturación.

2. CONSTANTES CARACTERISTICAS DEL COMPLEJO ADSORBENTE Las constantes que permiten caracterizar el estado del complejo adsorbente en los suelos son:

La capacidad total de cambio de cationes corresponde a la cantidad máxima de cationes que el suelo puede retener. La suma de los cationes, significa la cantidad total de bases de cambio retenidos sobre el complejo adsorbente. La insaturación corresponde a la diferencia entre la capacidad total de cambio y suma de cationes, y representa la cantidad de H+ retenidos sobre el complejo. El porcentaje de saturación de bases, o grado de saturación en cationes metálicos, es el valor obtenido de la relación de la suma de los cationes de cambio entre la capacidad total de cambio de cationes, por cien.

Capacidad total de cambio de cationes 20-60 meq/100g 12-18 meq/100g CONSTANTES REGIONES ÁRIDAS REGIONES HÚMEDAS Capacidad total de cambio de cationes 20-60 meq/100g 12-18 meq/100g Suma de los cationes de cambio 19-24 meq/100g 8-12 meq/100g Insaturación 1-2 meq/100g 4-6 meq/100g Porcentaje de saturación de bases 92-95% 66-67% pH (aprox.) 7 5.5-6.0 Como puede observarse, existen notables diferencias. Los suelos de regiones de regiones áridas están prácticamente saturados de bases, mientras los de regiones húmedas aparecen, comparativamente pobres en cationes metálicos y más ricos en hidrógenos absorbidos.

3.INTERCAMBIO CATIONICO: FACTORES INFLUYENTES Diversos factores influyen notablemente en la dinámica de cambio de cationes del suelo. Entre ellos, merecen citarse:

PODER DE FIJACIÓN DE CATIONES DE CAMBIO Se puede establecer una energía de adsorción decreciente, según el orden siguiente: H+ >Ca2+ >Mg2+ >K+ >NH4+ >Na+ El que sea retenido uno u otro catión al cambiador depende de:   - Valencia y tamaño del ión, cuanto mayor sea el número de cargas que tenga el catión, mayor será su poder de retención. Densidad de carga, estructura y superficie específica del material de intercambio. Grado de hidratación, los más intensamente fijados son los menos hidratados.

CAPACIDAD DE SATURACIÓN DEL SUELO Y NATURALEZA DE LOS CATIONES FIJADOS Complejo Disolución Concentración relativa de los cationes presentes, cuando un catión se encuentra en menor proporción, tiende menos a salir del complejo. -Una excepción es el Na+, aunque se encuentre en menor proporción, sale muy fácilmente del complejo.

SITUACIÓN DE EQUILIBRIO Complejo Disolución Al aumentar la concentración relativa de cationes en el complejo tiene que ser compensado con el aumento de la concentración relativa de cationes en la disolución. Tiene que ser constante.

COMPOMENTES COLOIDALES DEL SUELO Cada 1% de arcilla puede repercutir en 0,5 cmol (+)Kg-1) en la capacidad de cambio de cationes del suelo. La materia orgánica, cada 1% puede repercutir en 2 cmol (+)Kg-1). La CIC de un suelo variara de horizonte a horizonte y en cada uno de ellos dependerá del contenido y tipo de minerales de arcillas y de compuestos orgánicos NATURALEZA DE LA PARTÍCULA CCC, mEq/100g cuarzo y feldespatos 1-2 óxidos e hidróxidos de Fe y Al 4 caolinita 3-15 ilita y clorita 10-40 montmorillonita 80-150 vermiculita 100-160 materia orgánica 300-500

TEXTURA TEXTURA CONCENTRACIÓN ARENOSO BAJA FRANCO MEDIA ARCILLOSO ELEVADA

TEMPERATURA Cuando un suelo se trata con una disolución diluida y se deja hasta que se alcance el equilibrio: Complejo Disolución Al aumentar la temperatura el equilibrio se desplaza y el complejo cede cationes a la disolución. - El poder adsorbente del suelo disminuye de intensidad al aumentar la temperatura. - Tiene una gran importancia forestal, puesto que contribuye a incrementar la concentración de la disolución del suelo durante la estación cálida, que corresponde al periodo de máxima actividad de la planta

4. ACIDEZ Y ALCALINIDAD DEL SUELO 4.1 Relación entre pH y % de saturación de bases 4.2 Factores que regulan la acidez del suelo 4.4 Influencia del pH

4.1 RELACION ENTRE pH Y % DE SATURACION DE BASES Cuanto mayor es el porcentaje de saturación de bases (V), la cantidad de iones H+ en el coloide de cambio es menor, lo que implica una menor concentración de los mismos en la disolución del suelo. La relación varía para cada suelo según sus propiedades y composición (tipo de arcillas, textura, materia orgánica, etc.). En la siguiente tabla se muestran las relaciones medias entre pH y V: pH: <3 4 5 6 7 ó mayor V: <10% 10% 30% 80% 95%

4.2 FACTORES QUE REGULAN LA ACIDEZ DEL SUELO Clima Material generador Actividad de microorganismos (producen CO2) Producción de H+ por las raíces Humificación de materia orgánica Oxidación de N y S (Nitrificación) Fertilización Pérdida de cationes básicos por absorción de plantas y percolación Hidrólisis de bases Sales de CaCO3 Hidrólisis de aluminio Lluvia ácida

5. DATOS DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS PRINCIPALES CATIONES DE CAMBIO

Ca2+ 60-80% Mg2+ 10-20% K+ 2-6% Na+ 0-3% CATIÓN DE CAMBIO CONCENTRACIÓN Ca2+ 60-80% Mg2+ 10-20% K+ 2-6% Na+ 0-3%

Tabla de disponibilidad de nutrientes en función del pH