UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO CIENCIAS BIOLOGICAS MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA Grupo N°4 SALINIZACIÓN, SODIZACIÓN Y ACIDIFICACIÓN DE SUELOS CURSO MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL : PROFESOR : ZAVALETA VERDE, David ALUMNOS : - AGUILAR RODRÍGUEZ, Ervin - CRUZ CRUZ, Jhon - MUDARRA SARE, Josué - OLIVARES ACUÑA Yoselyn - RUIZ FERNANDEZ, Kelly - VALDIVIESO ZAVALETA, Jeefer - VARAS CHUN, María Luisa - VENEROS TORREZ, Alejandra Trujillo- Perú 2019 SALINIZACIÓN, SODIZACIÓN Y ACIDIFICACIÓN DE SUELOS 1. SALINIZACIÓN DE SUELO La salinidad de un suelo se define como la concentración de sales solubles que existe en la solución del suelo. Las sales que entran en el suelo (por riego y/o otro origen) se concentran como resultado de la evaporación y traspiración de la planta. Esta concentración de sales en la solución del suelo produce un aumento del potencial osmótico del agua del suelo. Este incremento afecta a la absorción del agua por las plantas de forma que las plantas y los cultivos deben consumir una energía extra para poder extraer el agua de la solución del suelo en el que se concentran las sales1. A la salinización primaria o natural se le une la salinización secundaria debida a la acción del hombre. Esta salinización secundaria se debe principalmente a los aportes de sales al suelo en las aguas de riego, los fertilizantes, así como al ascenso de sales por elevación de los niveles freáticos. Los principales cationes y aniones que componen las sales solubles que dan lugar a la salinidad del suelo son: o Cationes: sodio (Na+), calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+), potasio (K+). o Aniones: cloruro (Cl-), sulfato (SO42-), nitrato (NO3-), bicarbonato (HCO3-) 1.1. Efectos de la salinidad del suelo Las sales presentes en la solución del suelo pueden reducir la evapotranspiración al hacer el agua del suelo menos «disponible» para su extracción por las raíces de las plantas. Las sales poseen afinidad por el agua, lo que se traduce en la necesidad del cultivo de aplicar una mayor fuerza para la extracción del agua de un suelo salino. Algunas sales generan efectos tóxicos en las plantas, lo que puede producir la reducción del metabolismo y del crecimiento de las plantas. Toxicidad directa del sodio y cloro, así como deficiencias inducidas de nutrientes. Estas deficiencias reducen el crecimiento de las plantas al reducir el alargamiento de las hojas, así como el crecimiento y la división de las células de las hojas. La salinización de los suelos es un problema común de las regiones áridas y semiáridas, esto se debe a que la evapotranspiración es mayor que la precipitación lo que origina el aumento de las sales solubles en el perfil del suelo, debido a procesos de capilaridad; también, se presentan problemas de salinización en lugares donde el drenaje es muy pobre. 1.2. Efecto del Na+ La presencia de un exceso de Na puede causar en ciertas condiciones la deterioración de la condición física del suelo. Un exceso de Na en el suelo es acompañado generalmente de un bajo contenido de Ca, al mismo tiempo, el Na tiene un efecto antagónico en la absorción de Ca, del Mg y del K. Las plantas frutales son sensibles al Na pues acumulan cantidades toxicas de este elemento aun a los niveles más bajos de Na entre (210%), un exceso de Na causa necrosis terminal y marginal en las hojas que resulta su caída prematura. 1.3. CAUSAS - Descomposición de rocas: la principal fuente de iones y aniones son los minerales primarios del suelo y las rocas expuestas de la corteza terrestre; que durante el proceso de edafización se fueron liberando y pasaron a formar parte del suelo. - Aguas de mar: Suelos eriazos de la costa, abundan los iones provenientes del cloruro de sodio, que permanecen en el mismo lugar debido a las escazas lluvias de la zona. Sales cíclicas: La turbulencia del mar origina la formación de pequeñas gotas cargadas de sales que son llevadas por el viento y luego son depositadas sobre los suelos que están frente a la costa. - Las sales de los suelos están representadas por iones que en su mayoría sirven de nutrientes a las plantas, pero que en concentraciones muy altas pueden afectar el rendimiento y causar toxicidad. 1.4. SUELOS SALINOS Se considera que un suelo es salino cuando la concentración de sales solubles - principalmente cloruros y sulfatos y, en casos extremos, nitratos de sodio, calcio y magnesio - en la zona de raíces alcanza niveles demasiado altos para el crecimiento y producción óptimos de las plantas. Los suelos salinos se desarrollan preferencialmente en aquellas regiones en donde las lluvias son insuficientes para compensar las pérdidas de agua causadas por la evapotranspiración, condición en la cual se favorecen los procesos de concentración y precipitación de minerales en ausencia de un régimen de lavado. 1.4.1. Clases de suelos salinos - Suelo salino También conocido como “álcali blanco”. Son aquellos cuya conductividad eléctrica en el extracto saturado es mayor de 4 mmhos/cm a 25º C, con un porcentaje de sodio inferior al 15% y un pH generalmente menor de 8,5. La concentración de sales puede llegar en estos suelos incluso al 1% de su peso. Su formación se debe generalmente a falta de drenaje y elevado porcentaje de evaporación, lo cual origina la mencionada acumulación de sales. Principalmente contienen cloruros, sulfatos, carbonatos y bicarbonatos de sodio y calcio, magnesio y potasio, y también pueden proceder de las sales contenidas en aguas que han atravesado capas geológicas ricas en ellas. Para su mejora es indispensable dotar al suelo de un buen drenaje y lavarlo, así como aportar azufre, que independientemente de rebajar el pH favorecerá la formación de sulfato sódico, sal soluble y por tanto lavable - Suelo salino-sódico Tienen una conductividad del extracto saturado superior a 4 mhos/cm. A 25º C., con un porcentaje de sodio de cambio superior al 15%. Estos suelos suelen originarse por un proceso de salinización y acumulación de sodio y en ellos, si el contenido en sales es elevado, el pH raramente es superior a 8,5. Los suelos salino sódicos son similares a los salinos y presentan problemas similares hasta que se elimina el exceso de sales, y de sodio en la zona donde se desarrollan las raíces del cultivo; para esto se debe lavar con precaución, ya que si las sales solubles son lixiviadas pueden originar un cambio de las propiedades del suelo convirtiéndolo en alcalino. - Suelo salino no sódico En estos suelos la conductividad del extracto saturado es menor de 4mmhos/cm. a 25º C., el sodio de cambio supera el 15% y el pH es superior a 8,5, debido al predominio de carbonato sódico (que puede originar pH de hasta 10). Entre sus sales se provoca una dispersión de la materia orgánica, dando lugar a una apariencia oscura, “álcali negro”. La recuperación, tiene que ser abordada mediante la eliminación de sodio de cambio (rebajar el pH) aplicando yeso, entre otros productos, que reaccionarían con el carbonato sódico, formando carbonato cálcico y sulfato sódico (álcali blanco). 2. LA SODIFICACIÓN La sodificación es el proceso en el cual se aumenta el porcentaje de sodio en las sedes de intercambio, lo que induce la dispersión de las arcillas y la materia orgánica. 2.1. Funciones. Producción de Biomasa Función hidrológica Trasnformador medioambiental 2.2. Causas. Los factores que originan la acumulación excesiva de sales en el suelo pueden ser naturales o antropogénicos. Factores medioambientales: Acontecimientos geológicos. Infiltración de aguas subterráneas Inundaciones de agua. Factores de origen humano: Riego con aguas salubres. Uso de fertilizantes. Utilización de aguas residuales. Vertida de aguas residuales. Contaminación de suelos por aguas y subproductos industriales. 2.3. Impacto y consecuencias. La sodificación refleja un incremento en la conductividad eléctrica de la solución del suelo que tiene efectos adversos sobre las propiedades físicas y químicas del suelo y dificultará el crecimiento y la productividad vegetal 2. Los suelos afectados en este proceso se denominan suelos salinos (en ellos el Ca y Mg). Esta acumulación de Na produce alcalinización que da lugar a la dispersión de arcillas y de la materia orgánica y destrucción de la estructura del suelo. 2.4. Efectos El exceso de sales en el suelo tiene efectos trascendentales sobre los cultivos. La concentración de sales eleva presión osmótica del suelo (en consecuencia, el agua menos concentrada contenida en los jugos celulares de las plantas tiende a salir hacia la solución del suelo para igualar ambas concentraciones; las plantas sufren de estrés hídrico (se secan a pesar de que el suelo contenga agua)). La sodicación aumenta la concentración de algunos iones que pueden resultar tóxicos para plantas o pueden causar desequilibrio en el metabolismo de los nutrientes. 2.5. Recomendaciones Muestreo en el campo y análisis químicos en el laboratorio. Control de la calidad del agua de riesgo. Una vez el suelo se ha degradado por sodificación resulta muy difícil su mejora3. 3. ACIDIFICACIÓN DE SUELOS La acidificación del suelo es el proceso mediante el cual el pH del mismo disminuye, es decir, aumenta la concentración de H+ y la capacidad de neutralización de bases. Aunque hay suelos naturalmente ácidos y seres vivos capaces de sobrevivir en condiciones ácidas, un suelo con un pH bajo o en disminución va a presentar problemas de desarrollo porque el crecimiento de plantas y microorganismos va a estar inhibido. Los problemas empiezan a aparecer cuando el pH disminuye por debajo de 5,54. 3.1. CAUSAS DE LA ACIDIFICACIÓN DE SUELOS a) Lavado de bases - Régimen percolante, es decir, precipitación mucho mayor que evapotranspiración. - Meteorización inicial. Se liberan bases (Ca, Mg, Na, K), que con una percolación prolongada son lavadas. - El lavado se ve facilitado por la formación de ácido carbónico cuando el agua entra en el suelo: CO2 +H2O→H2CO- + H+ - El hidrogenión desplaza a las bases de las sedes de intercambio. b) Nitrificación - Transformación de amonio (NH4) de fertilizantes, orina y heces de ganado a ácido nítrico por oxidación: NH4 + + 2O2 → NO3 - + 2H+ + H 2O - En suelos agrícolas este proceso es aditivo al propio empobrecimiento en bases del suelo por el propio cultivo. c) Intercambio de bases por H en las raíces de las plantas - En las raíces se produce la absorción de nutrientes (Ca, K, Mg) liberándose H. - La acidificación neta es igual a la suma de cationes menos la suma de aniones. - El nitrógeno puede ser tomado como catión o anión, por lo que es un factor fundamental la forma en que éste es absorbido por la planta. d) Descomposición de la materia orgánica R-COOH → R-COO + H e) Carácter acidificante de algunas sustancias orgánicas presentes en el suelo - Restos orgánicos con alta relación C/N (por ejemplo, coníferas). - Sustancias húmicas precursoras. - Ácidos fúlvicos. f) Oxidación de sulfuros Hidrólisis y oxidación de pirita en zonas mineras (drenaje ácido) y en suelos desecados: 4FeS2 + 14O2 + 4H2O → 4Fe2+ 8SO g) Deposición atmosférica de dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx) y amoniaco (NH3) - Deposición ácida: mezcla compleja de compuestos químicos en la que predomina el H2SO4 y/o HNO3, formados por vía húmeda (precipitación) o por vía seca (partículas o gases absorbidos). - El origen de este proceso es natural, debido a las emisiones volcánicas o al spray marino, y, sobretodo, antrópico, debido a las emisiones humanas generadas en la quema de combustibles fósiles. - La deposición ácida es la principal causa de la acidificación de suelos en regiones como Europa central y occidental. 3.2. Efectos de la acidificación de suelos Disminución de la disponibilidad de nutrientes (P, Mg, Ca) en los lugares donde suelen ser absorbidos por las plantas por haber sido intercambiados por otros cationes como H+ o Al3+. Riesgo de encontrar niveles tóxicos de aluminio (Al), manganeso (Mn) y otros metales que en condiciones ácidas pueden llegar a ser muy móviles. El aluminio va a producir un descenso en el crecimiento en longitud de las plantas y lo va a hacer actuando a dos niveles: inhibiendo el crecimiento celular e inhibiendo la división celular. Por su parte, el manganeso va a provocar daños en las partes aéreas de las plantas: manchas necróticas en los tallos y manchas rodeadas de un halo de necrosis en las hojas, que además van a aparecer arrugadas. Agotamiento de la capacidad de amortiguamiento del suelo. Se va produciendo una disminución progresiva de la capacidad de neutralizar ácidos a medida que el pH disminuye. Disminución del crecimiento de plantas y de los procesos microbiológicos que ocurren en el suelo, especialmente si el pH disminuye por debajo de 4. De esta forma se va a perder aporte de materia orgánica al haber menos biomasa y los procesos de nitrificación que realizan las bacterias van a estar desfavorecidos. Esto conlleva una debilitación de la estructura de agregados del suelo que favorecía la aireación y el movimiento de agua, y se van a formar costras superficiales que aumentan la escorrentía y disminuyen la lixiviación5. La producción de cultivos en suelos ácidos impide conseguir altos potenciales de rendimiento y buena calidad de las cosechas, en muchas regiones la productividad del maíz ha disminuido por efecto de la acidez. En estas condiciones del suelo la solubilidad del aluminio, hierro, y manganeso es elevada y sus concentraciones aumentan hasta llegar a niveles muy tóxicos para las plantas. Por su parte, el aluminio también impide la absorción del calcio y magnesio. Finalmente, las raíces se acortan y engrosan impidiendo así la absorción de agua y nutrimentos, en particular el abasto del fosforo y molibdeno se ve seriamente comprometido. Sin embargo, el problema más grave es sobre el proceso de fijación biológica de nitrógeno en las leguminosas6. 3.3. Manejo de suelos ácidos Al ser las deposiciones atmosféricas una de las principales causas de la acidificación de suelos, una de las técnicas paliativas consistiría en reducir las emisiones de SO2 y NOx limitando el uso y quema de los combustibles fósiles que los generan. Si la acidez no es excesiva o es causada de forma natural es reconmendable el uso de cultivos tolerantes que puedan desarrollarse sin problemas en estos terrenos. Consultar tabla de rangos de pH óptimos para los distintos cultivos. Hay que tener cuidado a la hora de elegir el fertilizante si nos encontramos en un terreno dedicado a la agricultura, evitando la utilización de fertilizantes que aumente la acidez como por ejemplo los amónicos. Si es nuestra decisión corregir el pH de un suelo, lo primero que debemos hacer es evaluar la cantidad de corrector que es necesario aplicar para llevar los valores de acidez a un rango que sea compatible con las necesidades de las plantas que se desarrollan en él. Esta operación se denomina de evaluación de la necesidad cal del suelo, que es la cantidad de material corrector que se debe agregar a un suelo y a una determinada profundidad para lograr el pH deseado. Este valor de corrector se expresa en cantidad de CaCO3 (Carbonato de Calcio) en peso referido a una superficie, peso o volumen de suelo a corregir6. Una buena distribución del correctivo en el suelo es esencial para su reacción, por lo que la distribución al voleo en cobertura y el mezclado en la capa arable con implementos de discos luego de la aplicación brinda la mayor eficiencia. El arado tiende a ubicar el producto de encalado en el fondo de la capa arable por lo que no resulta un implemento adecuado. En sistemas de no remoción de suelo, como la siembra directa, la alternativa es la aplicación en bandas o al voleo en superficie, siendo en este caso la reacción más lenta y no tan completa, por lo que deberán seleccionarse correctivos de alta solubilidad7. 4. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 1. Food & Agriculture Org, Evapotranspiración del cultivo: guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos, 2006 2. Levy, G.J., Fine, P., Goldstein, D., Azenkot, A., Zilberman, A., Chazan, A., Grinhut, T. Long term irrigation with treated wastewater (TWW) and soil sodification. Biosystems Engineering 128, 2014, 4-10. 3. Aragüés, R., Medina, E.T., Martínez-Cob, A., Faci, J. Effects of deficit irrigation strategies on soil salinization and sodification in a semiarid dripirrigated peach orchard. Agricultural Water Management 142, 2014, 1-9. 4. Lillo, J. 2015. Acidificación de suelos-Gestión y conservación de suelos y aguas. Agroinformación-Análisis de suelos. En línea. Revisado 11-072015. Disponible en http://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Suelos/Acidificacion Suelos.html 5. Castellanos, J. 2015. Manejo y corrección de acidez de suelo. En línea. Revisado 11-07-2015. Disponible en web://www.intagri.com/articulos/suelos/ manejo-y-corrección-de-acidezde-suelo #sthash.5KvRjMNM.dpbs 6. Colocelli, N. 1997. Encalado de suelos. En línea. Revisado 12-07-2015. Disponible en web://www.produccion.com.ar/1997/97jun_15.htm. 7. Magra, G, Ausilio, A. 2004. Correcion de la acidez de los suelos. Universidad Nacional de Rosario. Revista Agromensaje, Facultad de Ciencias Agrarias. Argentina. Vol.08:2004. 15 p.
