UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NAYARIT UNIDAD ACADÉMICA DE AGRICULTURA UNIDAD DE APRENDIZAJE: MANEJO Y CONTROL DE LA SALINIDAD DE SUELOS ING. MOISES IGNACIO ORTIZ VEGA XALISCO NAYARIT, AGOSTO DEL 2019 Introducción ¿ Que es el suelo ? ¿ Que son las sales ? Tipos de sales • Binarias • Ácidas • Neutras • Complejas ¿ QUE ES SALINIDAD DE SUELOS ? Elevada concentración de sales Tarea 1: Investigar los siguientes conceptos • • • • • • • • • • • • • Átomo Molécula Ion Sal pH Conductividad eléctrica Salinidad Sodicidad Relación de Absorción de Sodio Porcentaje de Sodio Intercambiable Calidad del agua Antropogénico Meteorización Unidad 1 Generalidades de los suelos salinos ¿Salinización o salinidad? Salinidad en el mundo 397 millones de ha con salinidad 403 millones de ha con sodicidad Salinidad en México • Zona Noroeste: Baja California, Sonora y Sinaloa ( suelos salino y sódicos ) • Zona Norte: Chihuahua, Durango y Zacatecas (suelos cloruros y sulfatos) • Zona Noreste y Altiplano: Nuevo León, Tamaulipas y San Luis Potosí (suelos yesíferos) • Zona del Bajío: Guanajuato, Michoacán y Querétaro (suelos sulfatoclorhídricos) • Zona Centro: Ciudad de México, Tlaxcala, Puebla e Hidalgo (suelos salino sódicos y sulfático- clorhídrico) • Zona Sur : Oaxaca (suelos salinos y sódicos) • Zona Costera: Colima y Nayarit (suelos ácidos sulfáticos) Principales causas de la salinidad en los sistemas agrícolas Aguas de mala calidad Fertilización Meteorización Efecto que provoca a las plantas por la salinidad • Limita la produccion • Desbalance nutricional • Toxicidad de iones • Efecto osmótico Unidad 2: Origen de las sales en los suelos Introducción • La mayoría de las sales procede de la meteorización • Empleo de aguas salinas en el riego “ Minerales de la corteza terrestre ” -Cloruros: Halita • Sulfatos a) Hemihidrita ( CaSO4 ½ H2O) b) Mirabilita (Na2SO410 H2O) c) Tenardita (Na2SO4) d) Epsomita (MgSO4 7H2O) e) Hexahidrita (MgSO4 6H2O) f) Bloedita (Na2Mg(SO4)24H2O a) b) c) e) d) f) a) • Carbonatos a) Nahcolita (NaHCO3) b) Trona (Na3CO3HCO32H2O) c) Soda (Na2CO310H2O) b) c) a) b) • Otros minerales aportadores a) Carnalita (KMgCl36H2O) b) Polihalita (K2MgCa2(SO4)4(H2O) c) Vanthofita (Na6Mg(SO4)) d) Feldespato (KAlSi3O8) c) d) Sales Cíclicas • Se generan en el océano debido al rompimiento de las olas, son fuente principal de Cl- y SO42- Depósitos fósiles son de origen marino con aguas o sales Otras fuentes • Contaminación antrópica Iones mas comunes • • • • • • • • Cloruros ( Cl-) Sulfatos (SO42-) Carbonatos (CO32-) Bicarbonatos (HCO3-) Calcio (Ca2+) Magnesio (Mg2+) Sodio (Na+) Potasio (K+) Las sales mas frecuentes • Cloruros • Sulfatos • Nitratos • Carbonatos • Bicarbonatos Transporte de las sales Ciclos continentales • Acumulación de carbonatos, sulfatos y cloruros en áreas con drenaje deficiente Ciclos marinos • Acumulación de sales de origen marino, principalmente NaCl, se presenta en las partes bajas y secas, a lo largo de las costas y bahías Ciclos de delta • Combinación compleja de movimiento y acumulación de sales transportadas por ríos y por el mar Ciclos artesianos • Están ligadas con la evaporación de aguas subterráneas y profundas que afloran a la superficie Ciclos antropogénicos • Producido al alterarse los balances de agua y sales en el suelo ,son el resultado de varios procesos (ocasionados por el Hombre) Estado en el que se encuentran las sales en el suelo Las sales se encuentran : • Asociadas: NaCl, CaCl2, MgCl2, MgSO4,NaSO4 • Disociadas : en forma iónica Medio iónico ambiente • A) iones solubles: En la solución de suelo • B) iones hidratados : A presión en las arcillas o material orgánico muy fino • C) iones intercambiables: Retenido por carga eléctrica Solubilidad de las sales • Es una propiedad que afecta la movilidad y precipitación de las sales y donde se ve afectada la concentración de las sales Solubilidad de algunas sales Sales CaCO3 MgCO3 CaSO3 2H2O Na3CO3 KNO3 Na3SO4 7H2O Ca(HCO)2 NaCl MgSO47H2O NaNO3 MgCl26H2O CaCl26H2O g L-1 0.01 0.10 2.4 71.00 150 195 262 360 710 921 1670 2790 Tarea 3 : Cuadro Sinóptico del origen de las sales Unidad 3. Calidad del agua para riego y su relación con la Salinidad Introducción • La calidad del agua se define por sus constituyentes iónicos mayoritarios • Calidad química del agua Índices de calidad del agua para uso agrícola • Las características que determina esos índices son: a) Concentración total de sales solubles b) Concentración relativa de sodio c) Concentración de elementos que pueden ser tóxicos d) Concentración de bicarbonatos con respecto a la concentración de Ca + Mg pH • Expresa la condición acida o alcalina de una solución • Se clasifica: Fuertemente ácido < 5.0 Moderadamente ácido 5.1-6.5 Neutro 6.6-7.3 Medianamente alcalino 7.4 a 8.5 Fuertemente alcalino > 8.5. Concentración iónica • Este parámetro se expresa en términos de conductividad • CE es una expresión de la habilidad para transportar la corriente eléctrica Clasificación • C1: agua de baja salinidad, puede usarse en la mayor parte de los cultivos • C2:agua de salinidad media . Puede usarse siempre y cuando • C3: agua altamente salina, no debe usarse en suelos cuya drenaje sea deficiente • C4:agua muy altamente salina. No es apropiada para riego bajo condiciones ordinarias, pero se puede utilizar ocasionalmente en circustancias muy especiales Relación de Absorción de Sodio • RAS= [ 𝑁𝑎+ ] [𝐶𝑎2+ ] +[𝑀𝑔2+ ] 2 • Calcular la RAS del ejido de la Escondida, presenta de Na= 3.20 meq/L, de Ca= 1 meq/L y de Mg=.90 meq/L Clasificación • S1:agua baja en sodio. Puede usarse para el riego en la mayoría de los suelos • S2: agua media en sodio. En suelos de textura fina • S3:agua alta en sodio. Puede producir niveles tóxicos de sodio intercambiable en la mayor parte de los suelos • S4: agua muy alta en sodio. Es inadecuada para riego, excepto cuando su salinidad es baja Carbonato de Sodio Residual • Este parámetro se basa en el contenido de carbonatos y bicarbonatos donde esos es mayor que el del calcio y magnesio. CSR= ( CO32- + HCO3-) – (Ca2+ + Mg2+) Clasificación del índice de Carbonato de Sodio Residual para calidad del agua para uso agrícola clase Buena Condicionada Valores de CSR en meq L-1 Menos de 1.25 De 1.25 a 2.50 No recomendable Mas de 2.5 Calcular el índice de CSR del ejido de la Escondida si presenta de CO3=0, HCO3=3.75 meq/L, Ca= 1.00 meq/L y Mg=0.90 meq/L Salinidad Efectiva • Es una estimación real de las sales solubles del agua para riego al pasar formar parte de la solución del suelo a • La clasificación se realiza de la siguiente manera • 1.-si Ca>CO3 +HCO3 +SO4 entonces SE= suma de cationes – (CO3 +HCO3 +SO4 • 2.-si Ca<HCO3 + SO4 pero Ca >CO3 + HCO3 Entonces SE= suma de cationes -Ca • 3.-si Ca < CO3 + HCO3; pero Ca + Mg >CO3 + HCO3 Entonces SE=suma de cationes – ( CO3 + HCO3) • 4.- Ca + Mg < HCO3 Entonces SE= suma de cationes – (Ca+ Mg) Clasificación del índice de salinidad efectiva para calidad del agua para uso agrícola clase Salinidad efectiva en meqL-1 Buena Menores de 3.0 Condicionada 3.0-15.0 No recomendada Mayores de 15.0 Calcular la salinidad efectiva del ejido de la Escondida presenta el siguiente análisis: Na= 3.20 meq/L , CO3=0meq/L Cl=0.90meq/L Ca=1.00meq/L Mg=0.90meq/L K=0.16 meq/L HCO3=3.75 meq/L SO4=0.21 meq/L Salinidad Potencial • Se refiere cuando la humedad aprovechable es < 50% las sales quedan en solución son cloruros y sulfatos SP= Cl- + ½ SO42- Clasificación del índice de salinidad potencial para calidad del agua para uso agrícola clase Salinidad potencial en meq L-1 Buena Menores de 3.0 Condicionada 3.0 – 15.0 No recomendada Mayores de 15.0 Calcular: la salinidad potencial del ejido de la Escondida Efecto de iones específicos • En general las plantas absorben los iones y los acumulan en los tejidos si esta acumulación excede los niveles, causa como consecuencia un daño provocando una toxicidad Entre los iones mas tóxicos que se encuentran en las aguas de riego son los Cloruros, el Sodio y el Boro, además en algunos casos se pueden presentar toxicidades por Magnesio, Litio, sulfatos y elementos traza. La presencia de determinados iones en el agua puede causar desbalances o deficiencias nutricionales Cloruros • Es la toxicidad mas común, este ion permanece libre en la solución del suelo • Se acumula en los tejidos principalmente en las hojas • El exceso de cloruros llegue a provocar necrosis y a menudo defoliación Sodio • Los síntomas de toxicidad son quemazones, encrespamiento de la hoja y muerte de tejidos, se presenta inicialmente en el ápice de la hojas más viejas Boro • Las plantas requieren cantidades pequeñas de boro, pasando los niveles causa toxicidad que se presenta como amarillamiento inicial de las hojas viejas, moteados necróticos o secamiento de tejidos foliares en ápices y bordes Si no conocemos la calidad del agua de riego • Efecto osmótico: debido a la concentración de sales en la solución del suelo • Contenido alto de sodio y calcio, ocasiona disminución de la velocidad de infiltración • Toxicidad • Los nutrientes contenidos en el agua Elementos físicos, químicos y biológicos que provocan obstrucciones en los sistemas de riego Físicos Químicos Biológicos (Bacterias y algas) Solidos en suspensión Precipitación Filamentos 1.- Arena Carbonato de Ca o Mg Mucilagos 2.- Limo Sulfato de Ca Descomposición microbial 3.- Arcilla Metales pesados a) Hierro 4.- Materia Orgánica Óxidos, hidróxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros b) Azufre Fertilizante c) Manganeso a) Hierro Bacterias b) Amonio Liquido Pequeños Organismos acuáticos c) Fe, Cu, Zn y Mn a) Huevos de caracol b) Larvas Problemas de taponamiento • Basura y arena -sedimentación -uso de rejillas de diferente malla -uso de hidrofiltros y filtros de malla • Bacterias -cloro -ozono -control de pH • Fierro y manganeso -un quelato para atrapar hierro y manganeso • Carbonato de calcio y de magnesio -adición de ácido TAREA 4 Leer y realizar una síntesis del Articulo de Calidad del agua para riego en la Sierra Norte de Puebla, México Unidad 4 Medición y clasificación de suelos con problemas de salinidad Introducción • Sabemos que el suelo es una capa superficial de la corteza terrestre que se formo a partir del proceso de meteorización de las rocas, no hay que olvidar que además posee vida y en el ocurre diferentes procesos, su función es de proveer los recursos para la vida de los seres vivos. Salinidad de suelo • Contaminación por sales solubles • Degradación de los suelos en regiones áridas y semiaridas Suelo Salino • Características químicas que presentan estos suelos que contienen iones cloruros y sulfatos, como cationes son calcio, sodio y magnesio • La solución del extracto de pasta saturada del suelo debe tener una conductividad eléctrica mayor de 4 dS m-1 • PSI<15% Suelo Sódico • Se considera un valor de 15% de PSI • CE< 4 dS m-1 Suelo Salino-Sódicos • Es la combinación de la salinización y la acumulación de sodio • PSI>15 % • CE>4 dS m-1 Suelos Normales • Son aquellos que no presentan problemas a las plantas • Se identifican porque presenta valores de conductividad eléctrica en el extracto de saturación menor de 4 dS/m , PSI menor de 15% y el pH en un rango de 6.5-7.5 Medición de las sales • Medición del contenido de sales • Medición de la conductividad eléctrica Salinidad de los suelos • La solución del suelo posee una concentración de sales disueltas ya determinada, al aumentar la concentración y sobrepasar el limite optimo se produce el “efecto salino” • Las principales sales solubles que presenta el suelo son: 1. Los sulfatos de Ca, Mg, K y Na 2. Los Cloruros de Ca, Mg, K y Na 3. Los carbonatos, bicarbonatos y nitratos de Ca, Mg, K y Na Sulfato de Magnesio • Es una sal típica de los suelos salinos . • Se encuentra también en aguas freáticas y lagos salinizados. • Presenta una elevada solubilidad de 262 g L-1 a 20 °C. • No se acumula en forma pura en los suelos , sino en combinación con otras sales . Sulfato de Sodio • Su toxicidad es menor que las del sulfato de magnesio. • Presenta una solubilidad de 185 g L-1 a 20 °C . • El suelo presenta una consistencia esponjosa en su superficie . Cloruro de Sodio • Es la sal mas abundante. • Su toxicidad es alta en las plantas. • Su solubilidad es de 318 g L-1 . • Presenta una elevada movilidad los iones Na+ y Cl- . Carbonato de Sodio • Es una sal común en el suelo y en el agua. • Esta sal absorbe los H+ del agua y libera Na+ y OH- provocando una reacción alcalina en la solución. Cloruro de Magnesio • Su presencia en los suelos es muy común . • Presenta una solubilidad de 353 g L-1 a 20 °C. • Es una sal altamente toxica para las plantas. • Es una sal Higroscópica. Muestreo de los suelos salinos Análisis Ubicación del sitio Material y Equipo Profundidad (pH, CE, Humedad del suelo, aniones y cationes solubles Tipo de muestreo • Objetivo: seleccionar la parte mas representativa del suelo Se realizo una evaluación de tres mejoradores de suelos salinos del municipio de san Blas Nayarit . ¿Clasificar que tipo de suelo son? Tratami ento Yeso Azufre Salaway Testigo Na meq/L 69 77.8 67.9 79.2 Ca meq/L 8.2 5.6 7.8 6.6 Mg meq/L 2.2 1.6 2.5 1.8 pH 7.5 8.1 8 8 CE dS/m 7.58 8.26 8.18 8.5 Tarea 5 leer y síntesis de articulo Aprovechamiento y mejoramiento de un suelo salino mediante el cultivo de pasto forrajeros Unidad 5 Efecto de las sales sobre las propiedades del suelo Introducción • Las propiedades físicas en el suelo se refieren a la forma como se ve o se siente el suelo y ejercen influencia en el suelo de manera directa o indirecta • Las propiedades físicas del suelo son: Textura, Estructura, Color, Profundidad, Densidad aparente, porosidad y superficie Especifica Textura • Es un indicador de la proporción relativa de arena, limo y arcilla Superficie Especifica • Es el área superficial total de las partículas contenidas en una cantidad unitaria. • Muchas de las reacciones que tienen importancia agrícola se producen en la superficie de las partículas. Estructura • Es la que las partículas forman los agregados se distinguen dos tipos: 1.- Estructura Amorfa 2.-Estructura Organizada ( Laminar, Prismoide, Blocosa y Esferoidal) Color • Esta propiedad se relaciona con la longitud de onda del espectro visible que el suelo refleja al recibir los rayos de luz. • La coloración del suelo se debe a sus componentes (humus. Oxidos, sulfatos, carbonatos , silicatos, etc.) Profundidad • Es la zona explorada por el sistema radical Densidad aparente • Es la relación entre la masa de los solidos y el volumen total que estas ocupan Porosidad • Es el volumen de aire y agua contenido en una unidad de volumen de suelo Propiedades químicas • pH • Intercambio catiónico pH • Altos valores de pH producen hinchamiento de las arcillas y muchos de los casos dispersión CIC • Es una propiedad importante, puesto que los cationes influyen en la estructura, actividad biológica del suelo, régimen hídrico y gaseoso -Minerales -Materia orgánica Propiedades biológicas microorganismos Cantidad por gramo de suelos Bacterias 3 a 15 millones Actinomicetos 1 a20 millones Hongos 500 a 9000 Levaduras 1000 a 10000 Algas 1 a 500 protozoarios0 1 A 500 Procesos de degradación del suelo Degradación física Compactación Laterización Erosión y desertificación Degradación química Reducción de la fertilidad Acidificación Sodificacion Acumulación de compuestos tóxicos Degradación biológica Disminución de la materia orgánica Reducción de la macro y microfauna del suelo Tarea 6 • Conceptos de las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos Unidad 6: Efecto de la sales sobre los cultivos Introducción • Cuando las plantas se desarrollan en condiciones de salinidad , presentan síntomas característicos en su crecimiento. Efecto osmótico • Estrés hídrico: perdida de turgencia • Modificación de la conformación proteica : inactividad enzimática e inhibición del crecimiento. • Cambio en la permeabilidad de la membrana: déficit nutritivo Efecto iónico especifico • Competencia en la absorción de nutrientes: de potasio por el sodio y de nitrato por el cloro • Cambio estructural en la membrana : exceso de sulfato Efecto del sodio intercambiable • Deterioro de las propiedades físicas del suelo : reducción del porcentaje de germinación, anoxia, etc. Desarrollo vegetativo • Teoría de la disponibilidad de agua : las sales del suelo disminuyen la energía libre del agua , aumentando la presión osmótica de la solución del suelo • Teoría de la toxicidad Presión osmótica • El paso del disolvente ocurre desde la solución diluida hacia la solución concentrada conllevando a un aumento de la presión • Po=0.36CE • Cuantas mas sales aparezcan disueltas en el suelo mayor energía necesitara el cultivo Presión osmótica vs potencial osmótico PO=0 Ψ=o PO>0 Ψ<o Potenciales hídricos Tolerancia de los cultivos • Es la capacidad que tiene el cultivo para soportar la salinidad del suelo sin experimentar efectos perjudiciales en su desarrollo y/o producción. Se evalúan tres criterios para la tolerancia de los cultivos: 1.-capacidad para sobrevivir 2.-producción del cultivo 3.- rendimiento Rendimiento relativo • Mass y Hoffman (1977) 𝑌 = 100 − 𝐵(𝐶𝐸𝑠 − 𝐴) • Aceves (1979) 𝐶𝐸𝑜 − 𝐶𝐸𝑠 𝑌= ∗ 100 𝐶𝐸𝑜 − 𝐶𝐸100 Relación de las plantas con las sales solubles del suelo • De acuerdo a su reacción con la salinidad se dividen en: -Halófitas (200 mM NaCl) -Glicófitas (50 a 100 mM NaCl) Euhalófitas • Son plantas que acumulan sales en sus tejidos y son las mas tolerantes a las sales Crinohalófitas • Tienen glándulas excretoras que le permiten eliminar sales Glicohalófitas • Son plantas con raíces selectivas a las sales, que dejan pasar cierta cantidad y tipo de iones Locahalófitas • Son plantas que localizan sales en estructuras especiales controlando su distribución dentro de los tejidos Glicófitas • Plantas que no pueden desarrollarse en presencia de concentraciones altas de sodio Halófitas Cebada (Hordeum vulgare) Manglar rojo (Rhizophora mangle) Datil (Phoenix dactylífera) Spartina (Spartina alterniflora) River saltbush (Atriplex amnícola) Uña de león (Carpobrotus edulis) Icaco (Chrysobalanus icaco) verdolaga marina (Halimione portulacoides) Garbanzillo (Halocnemum strobilaceum) Cenizo (Leucophyllum frutescens) Romero marino (Limbarda crithmoides) Lechuga de mar (Limonium cossonianum) Palma abanico (Sabal palmetto) Sosa común (Salsola soda) Unidad 7 Técnicas de Prevención, Manejo y Rehabilitación de Suelos Salinos Prevención Manejo Rehabilitación • Origen de los suelos con problemas de ensalitramiento *Los minerales primarios de la corteza terrestre son la fuente principal de sales *los suelos salinos se originan por acumulación de sales solubles en el perfil Manejo de los suelos salados • Una solución seria poner cultivos tolerantes a las sales, pero existen practicas que pueden ser usadas para reducir los problemas de las sales como las siguientes : • Preparar adecuadamente un campo para el riego. Los niveles adecuados evitan manchas bajas que recolectan sal • Usar agua de riego de alta calidad • Mantener el suelo húmedo • Regar por encima lo suficiente para que las sales se lixivien • Devolver materia orgánica al suelo como sea práctico, incluyendo abonos, residuos de cosechas y abonos verdes • Evitar la sobre-fertilización • Mantener un buen programa de prueba del suelo para supervisar la salinidad • Sembrar cosechas de plantas en los lomos de los campos regados por surcos • Usar el riego por goteo Método para rehabilitar suelos ensalitrados (Aguirre, 1993) • 1.- lavado de suelos: esto se realiza con inundaciones controladas, para diluir la solución salina 1m3 de agua: 1m3 de suelo • 2.- Métodos químicos: en suelos sódicos se emplea yeso, para aplicaciones periódicas se emplea también el carbonato de calcio. Para suelos calcáreosódicos se ha utilizado tanta acido sulfúrico como azufre Fuentes principales de cal Fuentes principales de Azufre Carbonato de Calcio Azufre Carbonato de Magnesio Acido sulfúrico Cal hidratada Sulfato de hierro Cal viva Sulfato de aluminio Caliza de Calcita Caliza dolomita Cal hidratada Cal viva Marga Escoria básico Cenizas de madera Conchas marinas molidas • 3.- métodos físicos: estos consisten en barbechos profundos, subsoleos, aplicación de arena, inversión del perfil del suelo y nivelación del suelo • 4.- Aplicación de materia orgánica: La incorporación de grandes cantidades de materia orgánica
