EV ALUACION DEL ESTADO DE ACIDIFICACION DE TRES

EVALUACION DEL ESTADO DE ACIDIFICACION DE TRES PERFILES DE
SUELOS FORESTALES CARACTERISTICOS DEL SISTEMA CENTRAL
A. CARDONA, R. JIMENEZ BALLESTA, A. ALV AREZ GONZALEZ y P. CARRAL.
DPTO. DE QUÍMICA AGRÍCOLA, GEOLOGÍA y GEOQUÍMICA. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE
MADRID.
RESUMEN
Habida cuenta que los suelos del Sistema Central frecuentemente son de naturaleza ácida,
en el presente trabajo se evalúa el estado de acidificación de tres perfiles de suelos forestales
ácidos localizados en dicho Sistema. Los valores de la capacidad .amortiguadora al pH del
suelo se encuentran en el rango 3,8 a 13,7 cmol (p+) kg-lpH-l. Las curvas de valoración de
cada horizonte en cada perfil nos muestra que la capacidad de intercambio catiónico es la
principal impulsora de la capacidad amortiguadora. Se considera que la materia orgánica
desempeña un papel fundamental en dicha capacidad en los horizontes superficiales, mientras
que en los horizontes subsuperficiales es donde el efecto de los oxihidróxidos de aluminio en
la capacidad amortiguadora tiene un papel notable.
P.e.: capacidad buffer, acidificación, suelos forestales ácidos, Sistema Central.
SUMMARY
Three profiles of acid soils from the Central System of Spain were studied in order to
determined buffer capacities in their differents horizons. The values ranged from 3,8 a 13,7
cmol (p+) kg-IpH-I. These values depended on organic matter fraction in upper horizons and
on Al-oxihidroxides in lower horizons.
K.W.: buffer capacity, acidification, forest acid soils, Central System.
INTRODUCCION
La acidificación natural de los suelos se produce cuando aumenta la cantidad de iones
hidronio (H30+) y de ciertas formas de aluminio asociados con la capacidad de cambio
catiónico relacionada con la materia orgánica y los minerales de la arcilla. Los procesos de
acidificación natural del suelo pueden incrementar el efecto de las deposiciones ácidas que
llegan al mismo.
Como posibles causas de mortalidad en los bosques han sido citados los cambios
climáticos, procesos dinámicos naturales, los efectos directos e indirectos de la deposición
ácida, entre otros.
Habida cuenta que los suelos del Sistema Central español son fundamentalmente de
naturaleza ácida (Jiménez Ballesta et al. 1984, Alvarez y Jiménez Ballesta 1989), la
incidencia de posibles aportes de naturaleza ácida puede acelerar el proceso. Por ello en el
109
presente trabajo, se evalúa la capacidad amortiguadora y el estado de acidificación de tres
suelos representativos de dicho Sistema.
MATERIALES Y METODOS
Los suelos objeto de estudio corresponden a tres perfiles pertenecientes a suelos de carácter
ácido originados dos sobre pizarras y uno sobre esquistos. Una descripción general de estos
perfiles se muestra en la Tabla 1.
Sobre la fracción seca y tamizada <2 mm se realizaron las determinaciones de: pH en H20
y KCI 1 N (1:2,5 suelo: disolución); textura (pipeta Robinson); materia orgánica (Wackley
and Black, 1934); capacidad de intercambio catiónico (e.I.e.) por el método del AcNH4;
formas libres de Al, (Duchaufour y Souchier, 1966) y aluminio de cambio (lN KCI - Coleman
and Thomas 1967). El A13+ fue determinado mediante un espectrofotómetro de absorción
atómica Perkin Elmer 3110. Todas las muestras fueron analizadas por duplicado .
. 'La determinación de las capacidades buffer se ha llevado a cabo mediante la metodología
propuesta por Magdoff y Bartlett (1985). La capacidad de amortiguamiento actual (C.B. act.)
se determinó como la inversa de la pendiente que une los puntos próximos al punto de adición
cero (Aitken et al., 1990). La capacidad de amortiguamiento potencial (e.B. pot.) nos informa
sobre el comportamiento del suelo frente a adiciones ácidas y se determina como la inversa de
la pendiente en este tramo de la curva.
RESULTADOS YDISCUSION
En la Figura 1 se muestran los resultados obtenidos de pH s' materia orgánica y capacidades
buffer para cada perfil con sus correspondientes horizontes; los valores de pHH20 están en el
rango entre 5.0-5.5 y los de pH KC1 entre 3.5-4.3, sin producirse bruscas variaciones a lo largo
del perfil. Los contenidos en materia orgánica son variables, oscilando entre un 0.77 y 12,63
% Y disminuyen con la profundidad como regla general.
En la Tabla 2 se dan los resultados de los análisis de la capacidad de cambio catiónico, del
aluminio de cambio, porcentaje de saturación de bases y oxihidróxidos libres de aluminio. Los
contenidos en arcilla varían entre 6.8 y 19.4 %.
Las curvas amortiguadoras de los horizontes para cada perfil se representan en la Figura 2
para los perfiles 1, n y nI. Los valores de las capacidades amortiguadoras actuales (e.B. act.)
están comprendidas entre 2.8 y 11.5 cmol(p +) Kg- 1 pH- 1, siendo el más elevado el
correspondiente al horizonte con mayor contenido en materia orgánica. Los valores de las
capacidades amortiguadoras potenciales (e.B. pot.) oscilan entre 7.9 y 22.2 cmol(p+) Kg-l
pH-l. La capacidad buffer actual parece estar relacionada con los contenidos en materia
orgánica, mientras que la capacidad buffer potencial parece coincidir con los mayores
porcentajes de oxihidróxidos de Al y de arcilla.
En el tramo de adición ácida (valores negativos de las gráficas) se observa, de forma
general, un descenso relativamente acusado del pH para las primeras adiciones ácidas, más
brusco para los horizontes superficiales (de media a una unidad de pH) que para los inferiores
(en torno a media unidad). Teniendo en cuenta los valores de pHH20 ' las capacidades
amortiguadoras deben generarse por la capacidad de intercambio catiónico (Ulrich, 1989),
aunque no es de desdeñar la acción de otros componentes que comienzan a ejercer una acción
amortiguadora (Prenzel, 1985). El mayor contenido en Al de cambio y oxihidróxidos de Al en
horizontes inferiores explica que en el tramo de adición ácida sea mayor el poder
amortiguador. Los horizontes superiores alcanzan los valores más bajos de pH en adiciones
ácidas (la curva de este horizonte siempre está en el tramo ácido por debajo que las curvas de
110
los otros horizontes). Así, el valor más bajo de pH en la adición ácida más alta corresponde
al horizonte Ah del perfil 1 que coincide con los menores contenidos en oxihidróxidos y
aluminio de cambio junto con los menores porcentajes de arcilla y limo fino. La capacidad
buffer que reside en la capacidad de intercambio catiónico de la materia orgánica en
horizontes superficiales, y sobre todo en suelos arenosos como son estos casos (Aitken et
al.,1990 y Bache, 1988)., parece ya superada en las dos primeras adiciones ácidas. Este hecho
se justifica por la pérdida de poder amortiguador que sufren las sustancias con capacidad de
cambio al ver que ciertos componentes alumÍnicos no cambiables bloquean las posiciones de
cambio catiónico. Así mismo, la presencia de ciertos cationes metálicos (como el AI3+) que
tienden a complejarse con la materia orgánica propician el descenso amortiguador de la
misma ante una adición ácida.
Este estado de acidificación en el que el rango amortiguador de los oxihidróxidos de Al se
solapa con el debido a la capacidad de cambio catiónico consideramos que puede ser crítico
para la salud del bosque, pues junto a deficiencias nutricionales de cationes básicos, tenemos
los problemas de toxicidad generados por el aluminio.
En el tramo básico de la curva de valoración del suelo (valores positivos en el eje de
abscisas) se observa que las dos primeras adiciones básicas, suponen una subida de pH más
brusca para horizontes inferiores, estando más amortiguado el proceso para el caso de los
horizontes superiores (al contrario que para el tramo ácido).
CONCLUSIONES
Las capacidades amortiguadoras al pH del suelo de diversos suelos del Sistema Central
varían aproximadamente entre 5 y 14 cmol (p+) kg- 1. Se encuentra que la mayor capacidad
amortiguadora coincide con el mayor contenido en materia orgánica, dependiendo así mismo
del valor de pH del mismo. A pHs más ácidos la capacidad amortiguadora está en relación
con los oxihidróxidos de aluminio.
AGRADECIMIENTOS
El presente trabajo forma parte de un proyecto financiado por la C.I.C.Y.T. (N° AMB94
0830), a la que agradecemos sinceramente su colaboración.
BIBLIOGRAFIA
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Soria.
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Madison Wisconsin.
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JIMENEZ BALLESTA R., IBAÑEZ J.1. and DE LA MATA L. (1984). El aluminio y la
acidez de cambio de diversos suelos. Relaciones numéricas con otros parámetros. Actas 1
Congreso Nacional de Ciencia del Suelo. 12,699-713.
MAGDOFF F.R. and BARTLETT R.J. (1985). Soil pH buffering revisited. Soil Sci. Soco
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determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid tritation
method. Soil Sci. 37: 29-38.
Perfil
Localización
I
Sierra de los
Angeles
n
Sierra del
Horno
In
Sierra del
Horno
Clasificación
F.A.O.
Acrisol crómico
Vegetación
Pinar
Material
Originario
Esquistos
Cambisol húmico Brezal+pinar
Leptosol dístrico Brezal+pinar
Color
Horizontes Profundidad
(cm)
0-19
2.5YR3/4
Ah
Pizarra
2Bt
2C
Ah
19-40
40-80
0-10
2.5YR3/6
5YR5/8
10YR4/3
Pizarra
Bwl
B w2
Ah
10-47
47-66
0-8
7.5YR5/4
7.5YR6/4
10YR4/2
C
8-29
10YR5/4
Tabla 1. Características de los perfiles seleccionados
Perfil Horizonte
Al K
Ca2+
Mg2+
Na+
cmo!(p+)Kg
I
n
In
Ah
2Bt
2C
Ah
Bwl
B w2
Ah
C
0.6
1.2
1.7
4.5
3.7
4.5
4.5
1.7
6.1
2.8
3.3
5.8
5.6
5.7
6.3
4.0
2.3
0.8
1.0
1.6
1.9
1.9
1.8
1.2
1.5
1.9
1.7
1.4
1.8
1.2
1.3
2.2
Tabla 2.
K+
S
C.LC.
2.9
3.6
0.2
1.9
0.8
0.5
0.5
0.4
a
V
1
12.8
9.1
6.2
10.7
10.1
9.3
9.9
7.8
16.7
14.4
10.5
33.9
18.3
31.1
20.5
15.0
76.6
63.2
59.0
31.6
55.2
29.9
48.3
52.8
A1 K : aluminio de cambio extraído con KC11N.
S: suma de bases.
e.1.e.: capacidad de intercambio catiónico.
V: porcentaje de saturación en bases del complejo de cambio.
a: porcentaje de arcilla
O.L. A ! :óxidos libres de Al expresados en %A1203
112
OL A1
%AhO]
%
7.6
14.5
19.4
6.4
7.7
8.8
8.5
11.3
0.56
1.07
0.91
1.39
1.43
1.31
0.95
1.23
Valores de pHH20. pHKcl. %M.O. y e.B. act. y e.B. pot. (cmol(p+)Kg- 1pH- 1 )
20 .
15
10
. _-
--
_
.
5
o
Ah (0-19 cm)
2Bt (19-40 cm)
2Bt (40-80 cm)
Bw1 (10-47 cm)
Bw1 (47-66 cm)
Horizontes del Perfil I
25
- - - --
-
- - -- --
15
10
5
o
Ah (0-10 cm)
Horizontes del Perfil 11
25 - - - -...-- ....... -- . -- 20
-.-----.. --- - ---.-
-- -- -- - ---.----
::..-==-~
---------
.--
.- .------- -
.. -- --- ..- - --- -.--.---.-
.. -
..
-..- - - .- -..
15 - - 10
5
o
e (8-29 cm)
Ah (0-8 cm)
Horizontes del Perfil 111
• pH H20 D pHKCl1Ill %M.O. 11 C.B act. D C.B. pOt.
Fig.1. Valores de pHH20. pH KCI • %M.O .• C.B. act. (cmol(p+)Kg- 1pH- 1 )y
C.B. pot. (cmol(p+)Kg- 1pH- 1 )y para cada horizonte de cada perfil.
113
Perfil I
8,0
pH (CaCI 2, 0,01 M)
r---.,....---.,....---;----;---------,-------,-----,---,
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,
o
'-'--'---'--'-~__'__'_-'-'---'__'__'_..L...1......;__J_.l...-'--'-'---'--'-~J.....I-C__'_'__..............__I._L_"'--'--'--'
-40
-30
-20
-10
o
10
20
30
40
cmol (p + ).Kg-1
~hor
Ah ---hor 2Bt --hor 2C
Perfil 11
7, O
pH (CaCI 2, 0,01 M)
6,0
5,0
4,0
3,0
2, o
.......
~_'_'_
-40
-30
_'_'_c..........._'_'_'__'__'_~'__'__'_-'--'-'_'___'_-'--'-__'_'_-'--'-'__'_'_~
-20
-10
o
10
20
30
40
cmol (p + ).Kg-1
-- hor Ah --- hor Bw1 -- hor Bw2
PerfilllI
8 o pH (CaCI
,
2, 0,01 M)
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,
o
'-'--'-__'__'_-'-'---'__I._L_-'--'---'---'--'--'--'-'--'-'-...1...-c...'---'-'"----'-~_'___'__...........'_'___'_-'-'-~
-40
-30
-20
-10
O
10
20
30
40
cmol (p + ).Kg-1
~ hor Ah
--- hor C
Fig. 2. Curvas amortiguadoras de los Perfiles I, II Y III para sus correspondientes horizontes.
114