METODOS DE MEDIDA DE LA SALINIDAD DEL SUELO

METODOS DE MEDIDA DE LA
SALINIDAD DEL SUELO
Por Ing. Fernández C.F.
1.
Introducción.
Entre los diferentes
problemas
que
afecta a la agricultura a nivel mundial
nacional y regional, la salinización de los
suelos es probablemente uno de los más
importantes debido al efecto limitante
sobre el rendimiento de los cultivos. Así
lo señalan autores como KOVDA Y
SZABOLCS
(1979) indican que
la
superficie del suelo agrícola afectada por
sales mundialmente asciende a casi
mil millones
de hectáreas y las
conclusiones y estimaciones por la FAO
NN.UU y UNESCO concluyen que mas de
la mitad de los suelos con regadío están
siendo afectados por la salinización y /o
alcalinidad secundarias.
Esta salinización secundaria
trata
generalmente la que es producida por el
riego con aguas de baja calidad, por el
ascenso de las aguas subterráneas y/o
por la falta de sistemas de drenaje
adecuados, esta además conduciendo al
abandono progresivo de miles
de
hectáreas
anualmente
por
los
pobladores.
En nuestro país desgraciadamente mas
de la mitad de los suelos son afectaos
por la salinidad, principalmente en la
zona árida y semiárida por el contacto
de las zonas mineras y la corriente del
lavado en todo el cauce
del rió
desaguadero
que
arrastra
constantemente sedimentos y metales
pesados que son acumulados en los ríos
y lagos presentes.
Por otro lado la escasez creciente esta
conduciendo a aumentar este fenómeno
por el modo de obtención mediante
bombas de las capas subterráneas que
estos son contaminados
por
la
presencia de sales en los suelo, por
efecto del incremento de concentración
del agua debido a la evapotranspiración
y por la fracción del lavado.
Se tiene problemas de esta índole que
requiere su resolución
o mitigación
parcial para enfrentar estos desafíos en
la actualidad.
Por
tanto puede
concluirse que una de las necesidades
mas primordiales de la agricultura y
provisión de alimentos como forrajes
para los
animales
es realizar
programas operativos de diagnostico y
control de la salinidad de los suelos y de
la misma forma para la calidad de
aguas, para ello conlleva
a realizar
levantamientos de mapas de suelos
salinos así como el manejo, tratamiento
y recuperación adecuados de los mismos
lo que en definitiva se traduce en un
monitoreo frecuente y extensiva de la
concentración de las sales solubles en el
suelo.
Sin duda
uno de los principales
limitaciones para la viabilidad de estos
programas de diagnostico y control ha
sido la falta de métodos prácticos y
sencillos y económicos para la medida
de la salinidad de los suelos.
Si lugar a dudas el método aplicado por
MAAS y HOFMAN (1977), a sido utilizado
a partir
de los
cultivos con su
rendimiento y esto puede reducir hasta
un 25 % de su rendimiento, método
utilizado a partir de muestras de suelo y
posterior análisis en laboratorio.
Este procedimiento exige un tiempo y
esfuerzo considerable debido a las
numerosas muestras que es preciso
tomar tanto en la superficie
como a
diferentes profundidades del perfil del
suelo y a su vez llevadas al laboratorio
lo cual precisa mucha mano de obra
hasta
pesarlo
secarlo,
molerlo
y
tamizarlo antes de proceder a la
extracción de la solución del suelo (o una
dilución de la misma) y a su posterior
análisis químico.
Con el fin de salvar esta limitaciones
inherentes al muestreo de suelo a partir
de los setenta
a noventa se han
desarrollado nuevos métodos de la
medida de la salinidad “in situ” mas
practico sencillez y rapidez entre los
que citaremos; a la sonda de succión
cabe señalar dicho método han sido
poco utilizados hasta la fecha debido a
su fabricación y la falta de contrastación
en diferentes lugares.
El objetivo de este trabajo es intentar
cubrir este vació de información a través
de contribuciones:
a) Extensa revisión bibliografica en
la cual se discuten parámetros de
medida de la salinidad a diferentes
extractos de suelo interpretación de
los mismos,
a) Un a evaluación experimental de
los métodos durante los procesos
de infiltración, redistribución y
evaporación del agua en el suelo.
La consecución de estos objetivos debe
coadyuvar a un mayor conocimiento de
las ventajas y limitaciones y uso
apropiado de los métodos de la salinidad
aplicados y favorecer la implantación de
los conocimientos en el diagnostico y
control de la salinidad.
potencial superiores a 0.1
MPa por ello este métodos es
aplicable
a
muchas
situaciones reales.
El método se basa en la
conexión de la fase acuosa del
suelo con otra fase acuosa a
la que se aplica vació. El
mecanismo para mantener
esta diferencia de presión se
realiza a través de una pared
porosa saturada en agua.
Al aplicar vació la solución del
suelo entra en la cámara de
aire de la sonda si este vació
aplicado es mayor que
el
matricial adyacente. Una vez
recogido la muestra de la
solución del suelo en la
cámara de sonda de succión,
la misma se extrae y se lleva
al
laboratorio
para
la
realización de los análisis
químicos pertinentes.
2. Sonda de succión
2.1.
Descripción
general del método
El método de la sonda de
succión
propuesto
por
BRIGGS y McCALL (1904)
citado por Aragües R. (1990)
puede aplicarse cuando la
solución del suelo tiene un
potencial métrico mayor de
0.1
MPa
aunque
este
intervalo es muy pequeño con
la correspondiente de agua
disponible para las plantas
que se extiende mas allá de
1.5 MPa, no debe olvidarse
que la parte mas importante
del movimiento del agua e el
suelo
se
realiza
en
potenciales
matriciales
mayores de 0.1 MPa. Además
desde
el punto de vista
agronómico, el rendimiento
óptimo de la mayoría de los
cultivos exige niveles de
2.2.
Diseño
y
propiedades de la sonda
de succión
2.2.1. Diseño
La
geometría
más
apropiada de la sonda
de succión depende
del tipo de suelo e el
que va ser utilizada y
a las necesidades del
investigador.
Básicamente, la sonda
de succión consiste en
un elemento poroso de
forma
y
tamaño
variable, a través del
cual
penetra
la
solución del suelo al
aplicar un vacío al
sistema. La de este
elemento
puede ser
semiesférica como se
ve en la figura 5, 6 y 7.
Sistema de vació
muestra
Colector
T
Tubo de vació
de
la
T
Llaves de paso
Tapón de goma
Tubo de descarga
Superficie
del
suelo
Tubo de PVC
Cerámica porosa
Fig. 5. Esquema de la sonda de succión utilizada por HANSEN Y HARRIS
(1975) y LINDEN (19779 elemento cerámico semiesférico.
El elemento cerámico
va unido a un cilindro
de PVC o metálico, de
diámetro ligeramente
superior y de longitud
variable dependiendo
de la profundidad que
se quiera muestrear.
Para
estudios
en
columna
es
más
apropiado el diseño
utilizado
por
ARAGUES (1977), en
el que la cerámica
porosa se introduce
lateralmente
en
la
columna a la altura a
la
que se desea
extraer la solución del
suelo.
La unión entre el
cilindro de PVC y el
material poroso se
realiza por medio de
un cemento plástico
(como ser una resina
epoxil), de forma que
no queden grietas ni
poros entre ellos.
Tubo plástico flexible
Sistema de vació
Tubo de acero inoxidable
Superficie del suelo
Conexión de acero inoxidable
Resina epoxil
Cerámica porosa
Fig. 6. Esquema de la sonda de succión utilizada por TALSMA et. al (1979)
elemento cerámico cilíndrico.
El cilindro de PVC a su vez sellado por
un tapón de goma, al que
atraviesa un tubo de pequeño diámetro y paredes semirigidas que se
conecta al sistema de vacío. Una vez que la muestra se recoge en la
cámara de la sonda de succión, esa quede ser extraída por el tubo de
descarga aplicando aire a presión a través del tuvo de vacío (Fig. 5.)
Tubo de plástico
Bomba al vació
Tubo de neopreno
Tubo de ensayo
Sonda de succión
Matraz Erlenmeyer
Superficie del suelo
Solución del suelo.
Fig. 7. Procedimiento para extraer la solución del suelo de la sonda de succión
por vació aplicado en un Erlenmeyer.
2.2.2. Materiales
de
construcci
ón
Entre los materiales de
construcción
se
encuentran
la
cerámica porosa, el
vidrio sinterizado, las
fibras
huecas
de
acetato-celulosa y los
metales porosos.
El vidrio sinterizado
presenta la desventaja
de que contamina la
muestra
debido
principalmente a la
lixiviación
del
Na
existente en el vidrio.
Las fibras de acetato
celulosa
se
caracterizan por su
pequeño
tamaño
flexibilidad,
elevada
permeabilidad
y
escasa
interacción
química
con
los
solutos Debido a su
pequeño diámetro se
usa en experimentos
de
laboratorio
o
invernadero.
Su
limitación principal es
que el contenido de
humedad del suelo
debe ser relativamente
elevado (entre 20 y el
50 % de peso) para
proceder
a
la
extracción
de
su
solución.
2.2.3. Permeabili
dad
La permeabilidad de
una sonda de succión
viene determinada por
el
material
poroso
utilizado, tamaño y
distribución de sus
poros.
Una vez instalada, la
permeabilidad
del
sistema
se
verá
influida también por
las características del
suelo, como su grado
de humedad y textura
o por la falta de un
contacto
adecuado
entre la sonda y el
suelo. Así LINDEN
(1977)
recomienda
sumergir la sonda en
agua desionizada el
tiempo necesario para
saturarla totalmente,
entes de proceder a su
instalación en el suelo
con el fin de lograr un
continuo liquido suelo
–
cerámico,
fundamental para un
correcto
funcionamiento
de
esta
técnica
de
extracción.
En cuanto al tamaño
de
poros,
la
permeabilidad
será
tanto mayor cuando
mayor sean estos. Así
ARAGUES
(1982)
observa
que
las
cerámicas porosas con
diámetro medio de
poros de 7 – 10
micras tienen elevada
permeabilidad,
aunque
pueden
extraerse
también
partículas
en
suspensión
en
pequeñas cantidades
que no interfieran en
los
análisis
posteriores.
Obviamente el espesor
de las paredes del
elemento
cerámico
también influye sobre
la permeabilidad como
demuestra HANSEN y
HARRIS (1975)
Finalmente
una
característica
de
especial
importancia
es el “valor de entrada
de aire” o nivel de
succión al que la
cerámica empieza a
permitir el paso de
aire a su través. Dado
que la relación entre la
permeabilidad y
el
valor de entrada de
aire es inversa, debe
seleccionarse
una
cerámica
cuya
permeabilidad
sea
elevada, pero cuyo
valor de entrada de
aire sea
al menos
inferior a 0.1 MPa con
el fin de evitar el paso
del aire que podría
provocar
la
evaporación
de
la
solución extraída, así
como cambios en la
solubilidad de aquellas
sales susceptibles a la
composición
de
la
atmósfera
de
aire
presente
en
el
colector.
La
sonda
debe
lavarse antes de su
uso con 250 -500 ml.
de ClH 0.1 N y
posteriormente
con
agua desionizada para
evitar
efecto
contaminante.
Asimismo en el caso
de
extracciones
sucesivas
con
la
misma
sonda
de
succión,
es
recomendable
descartar los primeros
cm3
de
cada
extracción, con el fin
de que la solución
extraída
no
se
contamine
con
la
retenida
por
la
cerámica.
Esta
práctica
es
especialmente
en
aquellos casos en los
que la salinidad de la
solución
del
suelo
cambia
rápidamente
como en los procesos
del lavado, infiltración
de iones trazadores,
etc.
Por otro lado se ha
comprobado que la
permeabilidad de las
sondas lavadas con
ácido
diluido
es
aproximadamente
un30 % mayor que los
lavadas
exclusivamente
con
agua desionizada. Este
lavado con ácido es
particularmente
importante cuando se
quiere determinar Ca y
Mg en la solución del
suelo.
2.2.4. Propiedade
s químicas
Debido
al
carácter
poroso
de
las
cerámicas o de los
otros materiales de las
sondas de succión, las
mismas
no
son
totalmente inertes y
pueden
inducir
fenómenos
de
superficie
o
electrostáticas
(adsorción, absorción,
difusión, tamización,
exclusión de sales,
etc.)
Probablemente
el
fenómeno e adsorción
es el más importante
de los citados. Las
propiedades
de
la
cerámica porosa se
establecieron
por
WAGNER (1962) al
introducir en la sonda
una solución estándar
de nitrato de amonio y
medir la concentración
de NO3 y NH4 que
queda en la solución.
Los resultados indican
que la capacidad de
adsorción
de
la
cerámica para el ión
amonio es igual a l mg
de nitrógeno, mientras
para el ión nitrato es
despreciable.
Este
hecho es indicativo de
la presencia de cargas
negativas
residuales
en
la
cerámica
probablemente debido
a las arcillas utilizadas
en su fabricación.
2.2.5. Ventajas y
limitacion
es de la
sonda
de
succión
La sonda de succión
es el único viable para
extraer “in situ” la
solución del suelo sin
proceder a diluciones
de la misma. En
consecuencia, en los
casos en los
se
precise
conocer
la
composición iónica de
la solución sólo puede
utilizarse esta técnica,
ya que el resto de las
técnicas
“in
situ”
miden únicamente la
CE.
Por
otro lado este
método
es
relativamente rápido y
sencillo, su y tiempo
de
respuesta
es
prácticamente
instantáneo
y
su
fiabilidad mecánica es
buena.
Además
el
instrumento diseñado
es tan sencillo que
permite su fabricación
propia, lo cual hace
que sea económico
frente a otros métodos
mas sofisticados.
El volumen extraído
por la sonda, que es
función
de
las
características físicoquímicas del suelo y
de
su
estado
de
humead del tiempo de
muestreo y del nivel de
vacío aplicado, puede
ser un factor limitante
de primea magnitud.
Desde el punto de
vista de tiempo de
muestreo para recoger
unos 25 ml se precisa
una
hora
si
el
potencial métrico que
es la variable que mas
se relaciona con el
volumen de la solución
extraída es alto (0 a
0.02
MPa)
hasta
varios días si es bajo
(unos – 0.08 MPa)
SEVERSON y GRIGAL
(1976).
2.2.6. Recomend
aciones de
su
instalación
y uso
Para
evitar en la
medida de lo posible la
variabilidad intrínseca
de las muestras de
solución
del
suelo
extraídas
por
este
método deben tenerse
en
cuenta
las
siguientes
recomendaciones:
a) Agrupar las sondas
por
su
tasa
característica
de
infiltración.
b) Utilizar tiempo de
muestreos cortos.
c) Emplear
longitudes
de
sonda uniformes
d) Aplicar el mismo
nivel
de
vació
inicial y si es
posible constante.
e) Limpiar
la
cerámica con ácido
diluido antes de su
instalación
Generalmente
su
instalación
de
las
sondas es en sentido
vertical en el suelo y si
es preciso acceder a
alguno en particular
así lo requiera puede
instalarse
en
cualquier inclinación
del terreno.
Para la instalación
primeramente
se
deberá
hacer
un
agujero en el suelo del
diámetro similar al de
la sonda, en suelos
pedregosos
es
recomendable
hacer
el
agujero
con
diámetro
sustancialmente
mayor y rellenar
el
resto
con
suelo
extraído previamente
tamizado de 2 mm
para
eliminar las
piedras..
Asimismo
recomendable mezclar
con agua
parte del
suelo
extraído
del
fondo del agujero para
formar
una
pasta
consistente.
Esta
pasta se echa de
nuevo en el fondo del
agujero y de forma
inmediata se introduce
la sonda apretándola
de tal forma que la
cerámica
quede
completamente
rodeada de la pasta.
Produciendo
así un
buen contacto entre
ambos
medios
porosos, también se
puede utilizarse arena
de silicio en polvo para
lograr este contacto.
Un aspecto importante
es el rellenado del
agujero
que
debe
hacerse de manera
que se minimice la
percolación de agua
entre la sonda y las
paredes del mismo.
Para ello previamente
de tamiza el suelo de
relleno
y se vaya
compactando con una
varilla conforme vaya
echando el relleno al
agujero.
Asimismo
puede
añadirse
bentonita u otro medio
impermeable que evite
el
movimiento
preferencial del agua
en esta zona.
Finalmente la forma
mas
cómoda
de
extracción es como
indica la figura 7 esto
es aplicando vació a
un
Erlenmeyer
y
recogiendo la muestra
en un tubo de ensayo.
De esta manera no
hay que quitar el
tapón de la sonda.