CATIONES EN EL SUELO Autores: Javier Rodríguez Ana Gallego Rosi Bellido Carolina Rebolledo Aritz Mg2+ Ca2+ K+ Mg2+ K+ K+ Cl- H+ Na+ Na+ Na+ H+ SO42- Ca2+ Ca2+ Ca2+

Introducción Adsorción de cationes. El complejo arcilloso-húmico tiene carga negativa, por lo que atrae y retiene cationes (carga +) sobre su superficie. Los cationes adsorbidos se encuentran en un intercambio continuo y rápido con los cationes libres de la solución del suelo. Mg2+ Ca2+ K+ Mg2+ K+ K+ Cl- H+ Na+ Na+ Na+ H+ SO42- Ca2+ Ca2+ Ca2+

Los cationes que frecuentemente ocupan las posiciones de cambio en los suelos son: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, H +, Al+3, Fe3+, Fe2+, NH4+, Mn2+, Cu2+ y Zn2+. En los suelo ácidos predominan H+ y Al3+, en los suelos alcalinos predominan las bases fundamentalmente el Na + y en los neutros o básicos el Ca2+.

CATIONES DE LA SOLUCION ACUOSA DEL SUELO Los cationes asimilables del suelo CATIONES DE LA SOLUCION ACUOSA DEL SUELO CATIONES DEL COMPLEJO DE CAMBIO

Tasa de saturación del complejo de cambio. El complejo de cambio está saturado cuando el conjunto formado por el C2+ a , el Mg2+ y el K+ representa más del 80% de la carga catiónica que puede retener el complejo de cambio. Tasa de saturación Calificativo < 40% desaturado 40-50% ligeramente saturado 50-80% medianamente saturado > 80% saturado

Estimación de la CIC según el grupo textural del suelo Tipo de suelo % arcilla CIC(meq/100g) Arenoso <15 <12 Medio 15-25 12-20 Arcilloso >25 >20

Capacidad de cambio de cationes En el suelo son varios los materiales que pueden cambiar cationes, los principales cambiadores son las arcillas y la materia orgánica. En las arcillas, además de en su superficie, los iones pueden entrar entre las láminas.

CCC de algunos de los materiales más comunes en los suelos:  Naturaleza de la partícula  CCC, meq/100g  Cuarzo y feldespatos  1-2  Óxidos e hidróx. Fe y Al  4  Caolinita  3-15  ilita y clorita  10-40  Montmorillonita  80-150  Vermiculita  100-160  Materia orgánica  300-500 Como vemos, la naturaleza del cambiador confiere mayor o menor capacidad de cambio.  

Métodos analíticos 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. Muestra Acetato amónico Acetato sódico Cloruro bárico Po 17.71 22.26 31.80 B 11.76 15.27 13.67 Ma 6.76 10.82 7.46 Z 9.12 12.66 9.75 Gr 5.78 9.57 11.91 se 35.69 39.32 40.74 Tf 50.13 49.92 49.07 Mu-10 4.04 7.99 (1) Mu-8 9.43 11.62 media 19.56² 22.83² 23.49 Este método no es aplicable a los suelos yososos y Mu-8 y Mu-10 lo son. ² Media sin las muestras Mu-8 y Mu-10.

La capacidad de cambio de la materia orgánica -Disociación de los OH. Producida por -Disociación de los COOH. La materia orgánica entra en descomposición formando ácidos orgánicos (COOH) que al desplazarse al interior del suelo liberan H+ . Este H+ reemplaza a los cationes básicos. Cuanto más pequeña sea la partícula, mas grande será la capacidad de cambio. La composición y estructura de las partículas influirá en las posibilidades de cambio de sus cationes.

PRINCIPALES FACTORES DE LOS QUE DEPENDE EL CONTENIDO DE CATIONES EN EL SUELO Tipo de roca Las rocas graníticas se caracterizan por su elevado contenido en silicio y aluminio y su bajo contenido en ( Na y K) ( Ca y Mg). Las rocas sedimentarias y magmáticas son ricas en iones ácidos (Al3+, H+). Las rocas calizas son ricas en iones básicos(Ca2+, Mg2+., K+, Na+).

pH El pH es uno de los principales responsables en la disponibilidad de nutrientes para las plantas. Determinados nutrientes se pueden bloquear en determinadas condiciones de pH. Disponibilidad de los distintos nutrientes para distintos valores del pH del Suelo (a mayor grosor de las bandas, más asimilables son).

Clima Donde las precipitaciones son intensas se produce un lavado de bases en el suelo, y por precolación se van llevando los elementos que le dan alcalinidad, tendiendo el suelo a la acidez. En zonas áridas, no existen lavados y los suelos son alcalinos. El agua de lluvia contienen una pequeña cantidad de gas carbónico y es capaz de disolver la caliza existente en el suelo, de tal forma que el calcio es arrastrado a capas más profundas en forma de bicarbonato de calcio.

Vegetación La absorción de nutrientes influye en la acidificación de los suelos. Las plantas extraen del suelo cationes básicos (Ca++, K+, Mg ++) para emplearlos en la producción de biomasa. Durante el proceso de absorción de estos nutrientes el balance de cargas al interior de la raíz debe mantenerse, de modo que cuando se absorben Ca++, K+ y/o Mg++, se liberaran a la solución del suelo H+ para restablecer, al interior de la raíz, el balance eléctrico. Los H+ liberados entran en solución del suelo incrementando su concentración y aumentando la acidez.

OTROS FACTORES QUE AFECTAN A LOS CATIONES DEL SUELO Hidrólisis del aluminio Responsable por la acidificación de los suelos es el proceso de la hidrólisis del aluminio(Al). El proceso se inicia con el ion aluminio trivalente (Al+3) al que se le van neutralizando sus cargas positivas gracias a la hidrolización del agua (H2O ↔ H+ + OH-). Durante este proceso, el ion Al+3, una vez removido de la superficie de las arcillas, reacciona con el agua presente en el suelo dando como resultado compuestos hidratados de Al así como iones libres de H+ que al ser liberados a la solución del suelo incrementan la acidez. La presencia en solución de los diferentes tipos de iones de Al está determinada por el pH del suelo. El ion Al+3 que se encuentra solo representa a valores de pH inferiores a 4,7.  

Nitrificación Dado que las plantas solo se nutren de elementos químicos que se encuentren en el suelo en forma iónica, los complejos compuestos orgánicos ricos en nitrógeno (N) deben sufrir alteraciones hasta llegar a su expresión química más simple, la forma mineral. El proceso de conversión de amonio (NH4+) a nitrato (NO3 -) se conoce como nitrificación.   (2NH4 + + 3O2 􀁊 2NO3 - + 4 H+ + H2O + energía)   Como subproducto de este proceso se producen iones H+ que contribuyen a aumentar la acidez del suelo.

Lluvia ácida Incrementa la acidez de los suelos, lo que se traduce en cambios en la composición de los mismos, generando lixiviación de nutrientes como: calcio, nitrógeno, fósforo, etc,  

Definiciones Humus: materia orgánica en descomposición que se encuentra en el suelo y procede de restos vegetales y animales muertos. La composición química del humus varía porque depende de la acción de organismos vivos del suelo, como bacterias, protozoos, hongos y ciertos tipos de escarabajos. El humus es una materia homogénea,amorfa, de color oscuro e inodora. Los productos finales de la descomposición del humus son sales minerales, dióxido de carbono y amoníaco. Solución del suelo. Agua del suelo junto los nutrientes disueltos en ella. Ión. Átomo o grupo de átomos que ha ganado o perdido electrones. Catión. Ión de carga positiva. Anión. Ión de carga negativa. Complejo arcilloso-húmico (complejo coloidal). Son pequeñas partículas de humus y arcilla que están en suspensión en la solución del suelo, que por acción del calcio se coagulan formando una masa gelatinosa, formando así el C. A-H., que determina la fertilidad del suelo. Tiene carga negativa. Disociación. Los compuestos químicos de la solución del suelo se disocian en cationes y aniones. Por ejemplo, el nitrato sódico se disocia en el anión nitrato y catión sodio.

Intercambio de cationes: Es la sustitución de cationes del complejo arcilloso-húmico. Capacidad de intercambio catiónico.(C.I.C.): Es la suma total de los cationes adsorbidos por el C. A-H, que pueden ser intercambiados por otros cationes de la solución del suelo. Se expresa en meq / 100 g. de suelo Suelos con C.I.C. < 5 meq / 100 g son suelos pobres, arenosos, poco aptos para la vida de las plantas Suelos con C.I.C. > 30 meq / 100g son suelos excesivamente arcillosos, con problemas de permeabilidad y estructura Suelos salinos: Un suelo es salino cuando tiene un exceso de sales solubles, cuyos iones en la solución del suelo impiden o dificultan el desarrollo normal de las plantas. Se consideran sales solubles las que están compuestas por los siguientes iones: Cationes: calcio, magnesio, sodio, potasio Aniones: cloruro, sulfato, bicarbonato, carbonato