Suelo - Química Ambiental
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Química ambiental Suelo INDICADORES DE LA CALIDAD DEL SUELO INTRODUCCIÓN El uso sostenible del suelo es un problema importante debido a que las condiciones medioambientales crea entornos en los cuales es un reto identificar estrategias para mantener e incrementar la productividad agrícola (Defoer y Budelman, 2000). A medida que la productividad agrícola se intensifica para satisfacer las necesidades crecientes de la población, la presión sobre los recursos naturales agua, aire y suelo también se incrementa. La degradación de los suelos debido a la disminución de nutrientes ilustra el proceso de degradación de identificación tardía del suelo que ha operado durante muchos años. Por lo tanto los usuarios del suelo y a aquellos responsables de la formulación de políticas, requieren de indicadores para el diagnóstico temprano de los procesos de degradación. En este contexto los indicadores locales derivados de la interacción intuitiva de los cambios en la calidad del suelo como resultado de su manejo y de efectos climáticos a lo largo del tiempo toman especial importancia (Barrios, et al, 1994). Actualmente existen muchos indicadores y niveles críticos para determinar la calidad del agua y del aire. Sin embargo menor atención se ha puesto al suelo como recurso natural esencial. Por lo tanto la necesidad de indicadores de la calidad del suelo (ICS) ha sido reconocida receintemente. A continuación se muestran los principales atributos físicos, químicos y biológicos que pueden ser usados como indicadores de la calidad del suelo: Tabla 1. Indicadores físicos, químicos y biológicos de la calidad del suelo Indicador Relación con las funciones y condiciones del suelo Indicadores Físicos Textura Retención y transporte de agua y minerales; erosión del suelo Profundidad (suelo Estimación del potencial productivo y de erosión superficial y raíces) Infiltración y densidad Potencial de lixiviación, productividad y erosión aparente Capacidad de retención de Contenido en humedad, transporte, erosión, humedad aprovechable, agua textura, materia orgánica Estabilidad de agregados Erosión potencial de un suelo, infiltración de agua Indicadores Químicos Contenido en materia Fertilidad de suelo, estabilidad y grado de erosión, potencial organica productivo pH Actividad química y biológica Conductividad eléctrica Actividad microbiológica y crecimiento de plantas N, P, K extraíbles Disponibilidad de nutrientes para las plantas, indicadores de productividad y calidad ambiental Capacidad de intercambio Fertilidad del suelo, potencial productivo catiónico Metales pesados disponibles Niveles tóxicos para el crecimiento de las plantas y la calidad del cultivo Indicadores biológicos Contenido de biomasa Potencial catalizador microbiano, reposición de C y N microbiana Nitrógeno mineralizable Productividad del suelo y aporte potencial de N Aireación, contenido en agua, Medición de la actividad microbiológica temperatura Contenido de lombrices Actividad microbiana Rendimiento del cultivo Producción potencial del cultivo, disponibilidad de nutrientes Química ambiental Suelo OBJETIVOS Evaluar algunas características físicas, químicas y biológicas del suelo Emplear el análisis de la calidad del suelo como una herramienta de diagnóstico y monitoreo de este recurso MATERIALES Y REACTIVOS - Muestras de suelo - Agua destilada - Peróxido de hidrógeno al 30% - Acido clorhídrico al 10% - Potenciometro - Varilla de agitación - Beaker 250 ml PROCEDIMIENTO a. Determinación de la textura del suelo Tome la muestra de suelo de aproximadamente 20 g, póngala en su mano izquierda y agregue agua gota a gota y con la mano derecha manipule la muestra hasta que adquiera una consistencia pegajosa, haga una bola con ella de 2 a 5 cm de diámetro. El punto en el cual el suelo se vuelve maleable es indicador de su textura (Figura 1.), para identificar la clase textural del suelo compárelo con la figura y la tabla 2. Figura 1. El punto en el cual el suelo se vuelve maleable y se le puede dar forma, indica su textura (Euroconsult, 1989). Tabla 2. Tipos de textura del suelo Arenoso El suelo permanece flojo y separado, solo puede juntarse dándole forma de pirámide Franco arenoso El suelo contiene bastante sedimento y arcilla para mostrarse pegajoso y s ele puede dar la forma de una bola fácil de partir en dos Franco sedimentario Similar a la anterior, pero al suelo s ele puede dar forma de cilindro pequeño y corto Franco Contiene casi la misma cantidad de arena, sedimento y arcilla. Puede manipularse hasta formar un cilindro de 12 cm de largo que se rompe al doblarlo Franco arcilloso Similar al anterior sin embargo este puede doblarse hasta darle una forma de U, sin forzarlo y sin que se rompa Arcilla fina Se le puede dar forma de circulo pero muestra algunas rupturas Arcilla pesada Se le puede dar forma de circulo sin que muestre ninguna ruptura Figura A Figura B Figura C Figura D Figura E Figura F Figura G Química ambiental Suelo Medición de la consistencia Suelo húmedo Si el suelo se encuentra seco agregue un poco de agua para humedecer la superficie, tome un trozo de suelo húmedo y trate de romperlo con los dedos índice y pulgar, de acuerdo a lo observado clasifíquelo según la tabla 3: Tabla 3. Clasificación de la consistencia del suelo húmedo Frágil El trozo es fácil de romper en pedazos usando una presión leve Firme El trozo se rompe en pedazos bajo una moderada presión Muy firme El trozo es muy resistente a la presión y difícil de romper en pedazos Suelo mojado Adicione más agua al suelo y frótelo repetidamente con sus dedos índice y pulgar, al hacer esto se están midiendo dos parámetros: adherencia y plasticidad, compare los resultados obtenidos con la tabla 4: Tabla 4. Clasificación de la consistencia del suelo mojado No Adherente La muestra no se adhiere a los dedos Adherente Cuando se manipula la muestra se adhiere a los dedos Muy adherente Cuando se manipula la muestra se adhiere muy fácilmente a los dedos No plástico El suelo no toma ninguna forma cuando se manipula Plástico El suelo forma una hebra que se rompe cuando los dedos aplican una presión moderada Muy plástico Cuando se manipula se forma una hebra que requiere mucha presión para deformar la masa de suelo b. Determinación de la estructura del suelo Tome en sus manos un bloque de suelo tratando de preservar su forma original, haga presión creciente hasta que el suelo se parta y muestre la forma de los agregados, use la tabla 5 para identificar la estructura según la forma que tomo el suelo, el tamaño y la dureza: Tabla 5. Clasificación de la estructura del suelo Sin estructura No hay agregación visible Débil Agregados formados pobremente difíciles de observar Moderado Agregados diferenciados y bien formados moderadamente visibles y durables Fuerte Agregados durables y fuertes en suelos no alterados Fuente: Haluk, 1981 c. Presencia de la actividad de macroorganismos del suelo Delimite un área de 30cm x 30 cm X 30 cm, remueva el monolito del suelo, realice cortes revuelva y cuente los organismos (lombrices, hormigas, escarabajos, larvas) encontrados y analice los resultados con la tabla 6: Tabla 6. Clasificación de la actividad de organismos Nulo No se observa ningún organismo + Bajo Se observan de 1 a 20 organismos ++ Moderado Se observan de 20 a 60 organismos +++ Alto SE observan más de 60 organismos Química ambiental Suelo d. Presencia de la actividad de microorganismos del suelo Una buena forma de determinar si existe actividad de microorganismos en el suelo es mediante la observación de asociaciones simbióticas de bacterias fijadoras de nitrógeno (Bacterias nitrificantes) con las raíces de algunas especies de plantas, principalmente leguminosas. Para esto se debe remover la planta del suelo, lavar las raíces y observar la presencia de nódulos (formaciones cilíndricas pequeñas adheridas a las raíces), contar el número de nódulos y partir unos cuantos a la mitad y observar su color interno, si son de color amarillo ó blancuzco significa que el nódulo se encuentra inactivos y si presenta un color café ó rojizo, quiere decir que el nódulo se encuentra activo. e. Determinación del color Los horizontes del suelo presentan color, el cual es fácilmente observable, por lo general este se encuentra relacionado con los procesos de pedogénesis (formación del suelo). El color es la expresión de diversos procesos químicos como: la intemperización de los materiales geológicos, los procesos de oxido-reducción básicamente sobre el hierro y el manganeso y la descomposición de materia orgánica. También influyen las condiciones bajo las cuales estas reacciones químicas ocurren tales como el clima, el medio biofísico y la geología. La verdadera importancia del color radica en que el suelo tiene atributos que se relacionan directamente con esta característica, entre ellos se encuentra: El grado de evolución del suelo y el contenido de humos o ciertos minerales. Los elementos cromogénos, es decir las sustancias que le dan el color al suelo son básicamente: materia orgánica, óxidos de hierro y manganeso, carbonatos, sales y sulfatos. Para determinar el color del suelo compare un trozo de suelo con los datos de la tabla 7: Tabla 7. Determinación de la composición del suelo según el color Color Características Negro Se asocia a la incorporación de materia orgánica que se descompone en humus. Este color ha sido asociado a altos niveles de materia orgánica y condiciones de fertilidad, también a buenas características físicas y biológicas Rojo Se asocia a procesos de alteración de los materiales parentales bajo condiciones de altas temperaturas, baja actividad de agua, rápida incorporación de materia orgánica y alta liberación de hierro de las rocas, es indicativo de bajos niveles de fertilidad, pH ácido y ambientes de oxidación. Amarillo Por lo general es indicativo de meteorización en ambientes aerobios; ocurren en climas templados, se relaciona con bajos niveles de fertilidad, e general se asocia con iones hidratados de Fe+3 Blanco Acumulación de elementos o minerales que tienen coloración blanca: calcita, dolomita y yeso, así como silicatos y sales, también se debe a la remoción de componentes del suelo Gris Puede ser indicativo de un ambiente anaerobio, debido a que el suelo se satura con agua bajo estas condiciones las bacterias anaerobias utilizan el Fe +3 y se genera Fe+2 soluble en agua e incoloro Verde Suelos con mal drenaje Azul Se puede presentar en zonas costeras, zonas pantanosas donde se encuentran sulfatos f. Determinación del contenido de materia orgánica Tome un bloque de suelo de 5 cm, póngale 2 gotas de peróxido de hidrógeno con un gotero observe el grado de efervescencia (formación de burbujas) y compare los resultados de la tabla 8: Química ambiental Suelo Tabla 8.Clasificación del contenido de materia orgánica Grado de efervescencia Interpretación El suelo no muestra ninguna efervescencia Contenido muy bajo de materia orgánica El suelo muestra muy baja efervescencia Contenido moderado de materia orgánica El suelo muestra mucha efervescencia Contenido alto de materia orgánica g. Determinación del pH Pese 20 g de suelo y disuélvalos en 30 ml de agua, agite la mezcla con la ayuda de la varilla de agitación y mida el pH con el potenciómetro. h. Presencia de carbonatos Tome una muestra de suelo de aproximadamente 5 cm aplique dos gotas de ácido clorhídrico al 10% observe el grado de efervescencia (aparición de burbujas) y determine la presencia de carbonatos, si la muestra presenta efervescencia significa que contiene carbonatos si no presenta ninguna efervescencia indica que no contiene carbonatos. i. Presencia de plantas indicadoras La composición y abundancia de especies arvenses “malezas” que crecen en los suelos agrícolas es un indicador útil de la condición del suelo, que los agricultores usan frecuentemente (Barrios et al., 1994). Algunos estudios llevados a cabo en Sur América (De Kool, 1996., Barrios y Escobar, 1998) y Centro América (Trejo et al., 1999) indican la importancia que tienen las plantas nativas como indicadores de la calidad del suelo. Los indicadores biológicos tienen el potencial de captar cambios en la calidad del suelo dada su naturaleza integrativa. Esto es, reflejan en forma simultánea cambios físicos, químicos y biológicos del suelo. Algunas plantas predominan en suelos pobres y otras se desarrollan con dificultad. De otra parte algunas plantas predominan en suelos fértiles y las que crecen en cualquier lugar crecen vigorosas. Entonces aquí es importante tener claro el concepto ecológico de sucesión natural. Los ecosistemas naturales y agrícolas responden de manera similar a los procesos de degradación y regeneración a través de la sucesión natural. Durante estos procesos las plantas mejor adaptadas y los organismos del suelo reemplazan a las menos adaptadas a través de una selección ejercida por cambios en las características del suelo. Las arvenses por lo general son las pioneras que crecen en suelo de diferentes características. Tabla 9. Plantas comunes indicadores de la calidad del suelo, usadas por los agricultores en la microcuenca del Rio Cabuyal, cauca, Colombia Nombre común Helecho marranero Chilco Escoba lanosa Siempre viva Papunga Hierva de chivo Escoba blanca Caracola Margarita Nombre Científico Pteridium aquilinum Baccharis trinervis Andropogon bicornis Commelina diffusa Bidens pilosa Ageratum conyzoides Sida rhombifolia Koheleria lanata Chaptalina nutans Familia Pteridiaceae Compositae Gramineae Commelinaceae Compositae Compositae Malvaceae Gesneriaceas Compositae Tipo de suelo Pobre Pobre Pobre Fértil Fértil Fértil Cualquier tipo de suelo Cualquier tipo de suelo Cualquier tipo de suelo Química ambiental Suelo BIBLIOGRAFIA Agricultural compendium for rural development in the tropics and subtropics.1989. Edited by EUROCONSULT. Amsterdam and Oxford. Elsevier. Pag 778. Barrios, E., Escobar, E. 1998. Plantas indicadoras de la calidad el suelo en la Cuenca del Rio Cabuyal. CIAT. Internal working document. Barrios, E., Herrera, R., Valles, J.L.1994. Tropical Floodplain Agroforesty Systems in mid-Orinoco River basin. Venezuela Agroforesty Sysmens 28: 143-157. De Kool, S. 1996 Exploring soil health through local indicators ans scientific parameters. MsC thesis. Wageningen Agricultural University.
