Manejo de Suelos Salinos Alcalinos Inundables

MANEJO Y CONSERVACIN DE SUELOS Y AGUAS

UNIDAD 1

CAPITULO 3

ESPE IASA I Pg. 1 de 19

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Captulo 6

Manejo de suelos salinos, alcalinos e inundables

Resumen

1 Introduccin 2 Composicin de las sales solubles 3 Causas de salinidad 4 Efectos de la salinidad y sodicidad sobre el suelo y las plantas 5 Medida de la salinidad / sodicidad 6 Manejo de suelos salinos y sdicos 7 Recuperacin de suelos salinos y sdicos

1. INTRODUCCIN

La concentracin de sales confiere al suelo unas propiedades muy particulares con efectos muy nocivos para los cultivos.

Se distinguen dos situaciones, segn que el catin predominante en el complejo de cambio sea el Na+ o el Ca++.

Si el catin predominante es el Ca++, las sales solubles son muy abundantes en el suelo. El perfil se encuentra muy poco diferenciado, pero su estructura tiende a ser estable, como resultado de la accin floculante del Ca++. La alta presin osmtica de la solucin del suelo es la responsable de la baja productividad. A estos suelos se les denomina suelos salinos (o suelos halomorfos).

Cuando es el Na+ el catin dominante se produce la dispersin de las arcillas, lo que lleva a una destruccin de la estructura. Por otra parte, la hidrlisis de las arcillas sdicas conduce a la alcalinizacin del perfil, y esta provoca intensa alteracin mineral. A estos suelos se les llama suelos sdicos.

Cuando existe un alto contenido en sales y estas son sdicas, el sodio predomina en el complejo de cambio y los suelos son salino-sdicos.

Son suelos tpicos de las regiones de clima seco. As son abundantes en las regiones ridas como Egipto, Irn, India, Paquistn, China, Ecuador, Per, Chile, Mxico...A nivel mundial la cifra se eleva a 300/400 de millones, de hectreas, de ellas una parte importante son consecuencia de las actividades antrpicas (alrededor del 5% de las tierras cultivadas).

2 COMPOSICIN DE LAS SALES SOLUBLES

En cuanto a su composicin, estas sales son el resultado de la combinacin de unos pocos elementos qumicos, fundamentalmente: O, Ca, Mg, Na, K, Cl, S, C, N. Estos elementos necesarios para la formacin de las sales son muy frecuentes en la corteza terrestre.

MANEJO Y CONSERVACIN DE SUELOS

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ESPE IASA II Pg. 2 de 19

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Composicin de la corteza terrestre, segn Clark (en %)

Oxgeno 49,13

Silicio 26,00

Aluminio 7,45

Hierro 4,20

Calcio 3,25

Sodio 2,40

Magnesio 2,35

Potasio 2,35

Hidrgeno 1,00

Titanio 0,61

Carbono 0,35

Cloro 0,20

Fsforo 0,12

Azufre 0,10

Manganeso 0,10

Las sales proceden fundamentalmente de la meteorizacin de las rocas gneas y se acumulan en rocas sedimentarias, suelos y aguas. Otra parte de sus iones constituyentes, fundamentalmente cloro y azufre proceden de las emanaciones volcnicas.

La secuencia de liberacin de los iones constituyentes de las rocas y minerales, su movilidad y su facilidad para acumularse en las depresiones fisiogrficas, dando suelos salinos, son inversamente proporcionales al coeficiente de energa de estos iones.

Coeficiente de energa, segn Fersman

ANIONES CATIONES

NO3 0,18 K 0,36

Cl 0,23 Na 0,45

SO4 0,66 Ca 1,75

CO3 0,78 Mg 2,10

SiO3 2,75 Al 4,25

Fe 5,15

Por tanto, los nitratos, cloruros, sulfatos y carbonatos de iones alcalinos y alcalinotrreos, son las sales que con mayor facilidad han de formarse como consecuencia de la meteorizacin de la corteza terrestre.

Las sales ms frecuentemente encontradas son:

CLORUROS: NaCl, CaCl2, MgCl2, KCl


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SULFATOS: MgSO4, Na2SO4,

NITRATOS: NaNO3, KNO3

CARBONATOS: Na2 CO3

BICARBONATOS: NaCO3H

Los cloruros junto con los sulfatos son las principales sales formadas en este proceso. El calcio, el magnesio y el sodio son los cationes que mayoritariamente se unen a los cloruros y a los sulfatos para formar las sales, con menor frecuencia se encuentra el potasio y los bicarbonatos, carbonatos y nitratos.

2.1 Solubilidad de la sales

Las sales ms txicas son las que presentan elevadas solubilidades, que darn soluciones muy concentradas. Por el contrario las sales con baja solubilidad no representaran ningn problema ya que precipitaran antes de alcanzar niveles perjudiciales.

Los cloruros y nitratos son los ms solubles, despus los bicarbonatos junto a los sulfatos, siendo en general los menos solubles los carbonatos. Por tanto sern estos ltimos los primeros en precipitar, seguidos del sulfato clcico y no sern considerados dentro del concepto de sales solubles, concepto que se refiere a sales muy solubles, concretamente empiezan a partir del carbonato sdico.

Solubilidades en agua de algunas sales a 20 de

temperatura, en gramos/litro

CaCO3 0,01

MgCO3 0,10

CaSO4.2H2O 2,40

Na2CO3 71,00

KNO3 150,00

Na2SO4.7H20 195,00

MgSO4 262,00

Ca(HCO3)2 262,00

NaCl 360,00

MgSO4.7H20 710,00

NaNO3 921,00

MgCl2.6H2O 1.670,00

CaCl2.6H2O 2.790,00

2.1.1 Cloruros


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El cloruro sdico es la sal ms frecuente en los suelos salinos, junto con los sulfatos sdico y magnsico, y suele formar parte de las eflorescencias blancas que aparecen en la superficie del suelo durante la estacin seca. Su toxicidad es alta.

El cloruro magnsico se acumula en suelos que tienen una salinidad extremadamente alta. Es una sal de toxicidad muy elevada y se puede formar en suelos con alto contenido en NaCl, en los que el Na+ se intercambia con el Mg2+ adsorbido en las posiciones de intercambio:

Es una sal muy higroscpica, pudiendo absorber humedad del aire. Sus eflorescencias tienen un sabor amargo.

El cloruro clcico, si bien su solubilidad es muy alta, es una sal muy poco frecuente en suelos debido a la mayor estabilidad de otras sales clcicas, como los sulfatos o los carbonatos:

CaCl2 + Na2SO4 + 2H2O ----------> 2NaCl (halita)+ CaSO4. 2H2O (yeso)

CaCl2 + Na2CO3 ----------> 2NaCl (halita) + CaCO3 (calcita)

tanto el yeso como el carbonato clcico precipitan y la reaccin progresa hacia la derecha.

2.1.2 Sulfatos

El sulfato sdico es frecuente en los suelos salinos. Sus eflorescencias tienen un sabor jabonoso-salado. Su solubilidad se ve afectada fuertemente por la temperatura, lo que hace que tienda a concentrarse en la superficie del suelo, ya que durante el perodo clido asciende a la superficie del suelo formando parte de las eflorescencias (rasgo muy tpico de los suelos salinos). Mucho menos txica que el sulfato magnsico.

El sulfato magnsico es una sal frecuente en los suelos salinos, muy soluble y altamente txica.

2.1.3 Carbonatos y bicarbonatos

Los carbonatos y bicarbonatos sdicos presentan una solubilidad elevada, aunque dependiendo de la temperatura. Su presencia en suelos en cantidades relativamente elevadas implica condiciones de alcalinidad (pH > 9) debido a la formacin de OH- :

Na2CO3 + H2O ----------> 2Na+ + HCO3- + OH-

HCO3- + H2O ---------> H2CO3 + OH-

La presencia de otras sales solubles en la solucin del suelo limita la formacin del carbonato y bicarbonato sdico, por lo que estas sales suelen ser abundantes cuando la salinidad total es baja, ya que se pueden producir reacciones como:

Na2CO3 + CaSO4 -------> CaCO3 + Na2SO4

Na2CO3 + MgSO4 -------> MgCO3 + Na2SO4

en las que el CaCO3 y el MgCO3 son poco solubles y precipitan, con lo que las reacciones se desplazan hacia la derecha.


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La fuerte alcalinidad que originan crea condiciones poco aptas para el crecimiento de los cultivos, pudindose presentar efectos desfavorables a concentraciones bajas (0,05-0,1 %).

2.1.4 Nitratos

El nitrato sdico es una sal muy soluble y txica, aunque, en general, muy poco frecuente y rara vez supera el 0,05 %. Se han citado en cantidades elevadas en desiertos muy ridos de Chile, Per, India, Arabia...

Otras sales no solubles frecuentes en los suelos salinos

Carbonato clcico y carbonato magnsico

El carbonato clcico, al ser de muy baja solubilidad, no tienen efectos perjudiciales para las plantas. Es un compuesto muy abundante en suelos.

El carbonato magnsico es mucho ms soluble que el clcico, sin embargo es muy rara su presencia en los suelos.

Sulfato clcico

El yeso (CaSO4.2H2O) es una sal que por su baja solubilidad tampoco es perjudicial para las plantas. Junto con los carbonatos, es un mineral muy frecuente en los suelos salinos.

3 CAUSAS DE SALINIDAD

El proceso de acumulacin de sales en los suelos con predominio del Ca y el Mg se le denomina salinizacin. Cuando es el Na el que predomina netamente el suelo evoluciona de muy distinta manera, desarrollndose un proceso, con resultados completamente distintos, que es el llamado alcalinizacin.

3.1 Origen de las sales

Las sales, tanto las de Ca, Mg, K como las de Na, proceden de muy diferentes orgenes. En lneas generales, pueden ser de origen natural o proceder de contaminaciones antrpicas.

3.1.1 Causas naturales

En primer lugar pueden proceder directamente del material original. Efectivamente algunas rocas, fundamentalmente las sedimentarias, contienen sales como minerales constituyentes. Por otra parte, en otros casos ocurre que si bien el material original no contiene estas sales, se pueden producir en el suelo por alteracin de los minerales originales de la roca madre.

Por otra parte, tambin las sales disueltas en las aguas de escorrenta, se acumulan en las depresiones y al evaporarse la solucin se forman acumulaciones salinas. Muchos de los suelos salinos deben su salinidad a esta causa.

Tambin frecuentemente los suelos toman las sales a partir de mantos freticos suficientemente superficiales (normalmente a menos de 3 metros). Los mantos freticos siempre contienen sales disueltas en mayor o menor proporcin y en las regiones ridas estas sales ascienden a travs del suelo por capilaridad. En general,


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la existencia de mantos freticos superficiales ocurre en las depresiones y tierras bajas, y de aqu la relacin entre la salinidad y la topografa.

La contaminacin de sales de origen elico es otra causa de contaminacin. El viento en las regiones ridas arrastra gran cantidad de partculas en suspensin, principalmente carbonatos, sulfatos y cloruros que pueden contribuir en gran medida a la formacin de suelos con sales.

El enriquecimiento de sales en un suelo se puede producir, en las zonas costeras, por contaminacin directa del mar, a partir del nivel fretico salino y por la contribucin del viento.

3.1.2 Contaminacin antrpica

La salinidad del suelo tambin puede producirse como resultado de un manejo inadecuado por parte del hombre. La agricultura, desde su comienzo, ha provocado situaciones de salinizacin, cuando las tcnicas aplicadas no han sido las correctas.

La actividad agraria y especialmente el riego, ha provocado desde tiempos remotos procesos de salinizacin de diferente gravedad: cuando se han empleado aguas conteniendo sales sin el debido control (acumulndose directamente en los suelos o contaminando los niveles freticos), o bien cuando se ha producido un descenso del nivel fretico regional y la intrusin de capas de agua salinas, situadas en zonas ms profundas, como consecuencia de la sobreexplotacin.

Es clsico el ejemplo de la regin de Mesopotamia en la que la utilizacin de aguas de riego salinas condujo a la salinizacin de los suelos. La prdida de la productividad de las tierras fue la causa de cada de la civilizacin sumeria hace unos 5000 aos. Hoy da se acepta que la mayor parte de los suelos bajo riego presentan algunas prdidas de productividad por problemas de salinidad.

El empleo de elevadas cantidades de fertilizantes, especialmente los ms solubles, ms all de las necesidades de los cultivos, es otra de las causas que provocan situaciones de altas concentraciones de sales, que contaminan los acuferos y como consecuencia los suelos que reciben estas aguas.

Todas estas situaciones son muy tpicas de zonas ms o menos ridas sometidas a una actividad agrcola muy intensa, como sucede, por ejemplo, en el litoral costero de las provincias de Guayas y El Oro, y especialmente en la pennsula de Santa Elena. En la sierra en algunos valles subtropicales como Salinas de Ibarra (Imbabura) y Catamayo en Loja se presentan estos problemas con severidad.


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3.2 Eliminacin de las sales impedida

La segunda condicin que se debe cumplir para la formacin de un suelo salino es que la posible eliminacin de las sales se encuentre fuertemente impedida. Esto se produce por la accin del drenaje y del clima.

Es necesario que el agua circule lentamente, para que impregne el suelo, disuelva las sales y estas se distribuyan en el perfil sin que puedan eliminarse grandes cantidades de ellas. Ello se origina en suelos con malas condiciones de drenaje.

Por otra parte, el clima ejerce una accin tambin fundamental en la formacin de estos suelos, hasta el punto de que en un principio se pens que el clima rido era indispensable. Y de hecho la mayora de los suelos salinos se encuentran desarrollados bajo climas mas o menos ridos, pero al haberse encontrado suelos salinos formndose bajo otros tipos de climas hoy se acepta que los climas ridos favorecen enormemente la formacin de estos suelos y su conservacin, pero no es un requisito excluyente. Bajo este clima, los breves periodos hmedos provocan la disolucin de las sales, y con ello su movilizacin, mientras que con las intensas y largas sequas se originan fuertes evaporaciones, que producen la ascensin de los mantos freticos y al intensificarse la evaporacin concentran las sales de la solucin del suelo, que precipitan acumulndose en determinados horizontes del perfil.

Bajo climas hmedos, las sales solubles en un principio presentes en los materiales del suelo, son lavadas y transportadas a horizontes inferiores, hacia los acuferos subterrneos y finalmente llevadas a los ocanos. Por consiguiente, normalmente no existen problemas de salinidad en regiones hmedas excepto en los casos de contaminacin agrcola e industrial o en zonas expuestas a la influencia del mar, como sucede con los deltas o marismas.

Es decir que, resumiendo, para que se puedan formar estos suelos se necesitan una serie de condiciones muy particulares y de ellas las ms favorables son:

3.2.1 Roca madre sedimentaria con alto contenido en sales solubles.

Partes bajas del relieve, como los fondos de valle y las depresiones (manto fretico cercano a la superficie, zonas de recepcin de aguas de escorrenta superficial e hipodrmica, suelos de texturas finas con mal drenaje).

Zonas prximas al mar o a lagos salados.

3.2.2 Malas condiciones de drenaje.

Clima rido (adems de escasez de precipitaciones, la red fluvial esta poco desarrollada, presentndose frecuentes cuencas endorreicas, en las que se irn acumulando las sales).

Riegos con sales y fertilizaciones excesivas.

4. EFECTOS DE LA SALINIDAD Y SODICIDAD SOBRE EL SUELO Y LAS PLANTAS

4.1 Salinidad


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El efecto de la salinidad sobre las plantas es diverso y variable. Existe una clasificacin generalizada que agrupa las plantas en halfitas y no halfitas. Las primeras se refieren a aquellas plantas que poseen mecanismos de resistencia a la salinidad, aunque su grado de tolerancia es muy variable. La mayor parte de las plantas cultivadas, se consideran como no halfitas, siendo las ms tolerantes la mayora de los cereales.

En general, los paisajes de los suelos salinos se caracterizan por desarrollar una vegetacin escasa, con frecuentes claros.

Los efectos de la salinidad se podran agrupar bajo tres aspectos diferentes: relaciones hdricas, balance de energa y nutricin (Martnez Raya, 1996).

4.1.1 Relaciones hdricas.

La concentracin de sales solubles eleva la presin osmtica de la solucin del suelo. Si tenemos en cuenta que el agua tiende a pasar de las soluciones menos concentradas a las ms concentradas, con objeto de diluir stas ltimas e igualar las presiones osmticas de ambas, se comprende que cuando la concentracin salina de la solucin del suelo es superior a la del jugo celular de las plantas, el agua tender a salir de stas ltimas hacia la solucin del suelo. Este efecto llev a Shimper (1903) a plantear la teora de la sequedad fisiolgica, en la que se postula que en medios salinos, aunque exista una humedad elevada, las plantas sufren estrs hdrico, se secan y acaban muriendo.

4.1.2 Balance energtico.

No obstante, esta teora no describe completamente todos los efectos perjudiciales de la salinidad, ya que en ocasiones las plantas no sufren estrs hdrico sino que disminuyen considerablemente su altura. Para explicar este efecto, Bernstein (1961) desarrollo la teora del ajuste osmtico, la cual propone que las plantas, al aumentar la presin osmtica de la solucin del suelo, se ven obligadas a una adaptacin osmtica de sus clulas para poder seguir absorbiendo agua; adaptacin que requiere un consumo de energa que se hace a costa de un menor crecimiento.

4.1.3 Nutricin.

En el aspecto nutricional, se produce una serie de modificaciones, debido, por un lado, a las variaciones de pH que afectan a la disponibilidad de los nutrientes, y por otro, a las interacciones ocasionadas por la presencia en exceso de determinados


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elementos. Tal sucede con los cloruros y nitratos y fosfatos, el calcio y el sodio o los del potasio y sodio. La dominancia de calcio provoca antagonismos, entre otros, sobre el potasio, magnesio, hierro, boro y zinc. Sin embargo, existen relaciones de sinergismo entre potasio e hierro y entre magnesio y fsforo.

Igualmente la presencia en exceso de ciertos iones puede provocar toxicidad, debido a su acumulacin en distintas partes de las plantas, como pueden ser las semillas, los tallos y las hojas. Los ms significativos, en este aspecto, son los cloruros, el sodio y el boro, afectando con mayor incidencia a los cultivos plurianuales.

4.2 Sodicidad

La sodicidad o alcalinizacin se desarrolla cuando en la solucin del suelo existe una concentracin elevada de sales sdicas capaces de sufrir hidrlisis alcalina, de tipo carbonato y bicarbonato de sodio. Junto a estas sales de base fuerte NaOH y cido dbil (H2CO3), existen importantes cantidades de sales sdicas neutras carentes de propiedades alcalinizantes (principalmente cloruros y sulfatos) y sales de calcio y magnesio.

Un elevado contenido en Na+ en la solucin del suelo, en relacin con el Ca2+ y Mg2+, da lugar al incremento de este in en el complejo de cambio, lo que provocara, el aumento del espesor de la doble capa difusa, los efectos de repulsin entre los coloides y, con ellos, la dispersin de la arcilla y la solubilizacin de la materia orgnica.

Es generalmente admitido que para que el sodio juegue un importante papel en la evolucin del suelo, es decir, para que se produzca la alcalinizacin, la concentracin de sodio adsorbido frente a los otros cationes ha de superar el valor crtico del 15%, o sea Na /S > 15% (S = suma de otros cationes adsorbidos).

Las arcillas saturadas en Na tienen propiedades particulares, en presencia de agua de lluvia por tanto con CO2 disuelto, se hidrolizan, liberando Na+ y OH- segn la siguiente ecuacin:

Arcilla-Na + H2O + CO2 Arcilla-H + Na2CO3

Na2CO3 + H2O 2Na+ + 2OH- + H2CO3

Como consecuencia el medio se alcaliniza rpidamente, alcanzndose valores de pH progresivamente cada vez ms altos; 9, 10 o incluso ms.

Las ecuaciones anteriores se pueden simplificar en una:

Arcilla-Na + H2O Arcilla-H + Na+ + OH-

La alcalinizacin del perfil produce una serie de consecuencias desfavorables para las propiedades fisicoqumicas del suelo. As tanto las arcillas sdicas como el humus se dispersan, los agregados estructurales se destruyen. Las arcillas y los cidos hmicos se iluvian, acumulndose en el horizonte B, formndose un horizonte de acumulacin de arcillas sdicas, es decir, que se origina un horizonte ntrico (si la intensidad de la iluviacin es suficiente). Los cambios estacionales producen el hinchamiento y contraccin de las arcillas sdicas (montmorillonita) formndose una estructura prismtica fuertemente desarrollada. Finalmente, como el medio se ha vuelto fuertemente alcalino, la cristalinidad de las arcillas disminuye, se vuelven inestables, parte de ellas se descomponen, se destruyen los vrtices y


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aristas superiores de los prismas originndose una estructura muy peculiar llamada columnar que presenta la cara superior de los prismas redondeada. En ocasiones, los humatos sdicos iluviados se acumulan en estas superficies revistindolas de colores muy oscuros.

En los suelos sdicos, es el sodio el que causa la toxicidad, que podemos centrar en tres vias distintas:

- efecto nocivo del sodio activo para el metabolismo y nutricin de las plantas;

- toxicidad debida a los bicarbonatos y otros iones;

- elevacin del pH a valores extremos por accin del carbonato y bicarbonato sdicos (Simn, 1996).

5. MEDIDA DE LA SALINIDAD / SODICIDAD

La dinmica de las sales solubles en el tiempo y en el espacio, es relativamente rpida; de ah que, tanto en estudios de salinizacin como en aquellos otros de lavado y recuperacin de suelos salinos, sea necesaria una monitorizacin a intervalos cortos y la recogida de un gran nmero de muestras.

5.1 Medida de la salinidad: conductividad elctrica (CEe)

La conductividad elctrica ha sido el parmetro ms extendido y el ms ampliamente utilizado en la estimacin de la salinidad. Se basa en la velocidad con que la corriente elctrica atraviesa una solucin salina, la cual es proporcional a la concentracin de sales en solucin. Hasta hace unos aos se expresaba en mmhos/cm, hoy da las medidas se expresan en dS/m (dS=deciSiemens), siendo ambas medidas equivalentes (1 mmhos/cm = 1 dS/m). Por tanto la CEs refleja la concentracin de sales solubles en la solucin del suelo.

Para distinguir los suelos salinos de los no salinos, se han sugerido varios lmites arbitrarios de salinidad. Se acepta que las plantas empiezan a ser afectadas de manera adversa cuando el contenido en sales excede del 1%. La clasificacin americana de suelos, Soil Taxonomy, adopta el valor de 2 dS/m como limite para el carcter salino a nivel de gran grupo y subgrupo, pues considera que a partir de ese valor las propiedades morfolgicas y fisicoqumicas del perfil (y por tanto la gnesis) quedan fuertemente influenciadas por el carcter salino. Mientras que el Laboratorio de Salinidad de los EE.UU. ha establecido el limite de 4 dS/m para que la salinidad comience a ser txica para las plantas.

En base a la CEs el United States Salinity Laboratory de Riverside establece los siguientes grados de salinidad.

0 - 2 Suelos normales

2 - 4 Quedan afectados los rendimientos de los cultivos muy sensibles. Suelos ligeramente salinos.

4 - 8 Quedan afectados los rendimientos de la mayora de los cultivos. Suelos salinos.


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8 - 16 Slo se obtienen rendimientos aceptables en los cultivos tolerantes. Suelos fuertemente salinos.

> 16 Muy pocos cultivos dan rendimientos aceptables. Suelos extremadamente salinos.

En lo referente a las aguas en la siguiente tabla se resumen sus valores normales en diferentes ambientes.

CE a 25 en dS/m

Agua de lluvia 0,15

Agua de ro 0,30

Agua del Mar Mediterrneo 63

Agua de riego 0,75 - 2,25

La CE de un suelo (CEe) cambia con el contenido en humedad, disminuye en capacidad mxima (se diluye la solucin) y aumenta en el punto de marchitamiento (se concentran las sales). Se ha adoptado que la medida de la CEe se hace sobre el extracto de saturacin a 25C. A una muestra de suelo se le aade agua destilada a 25C hasta conseguir la saturacin y se extrae el agua de la pasta mediante succin a travs de un filtro.

5.2 Medida de la sodicidad: PSI y RAS

La concentracin en Na se puede medir bien en la solucin del suelo o bien en el complejo de cambio. En el primer caso se denomina razn de adsorcin de sodio (RAS) y en el segundo hablamos del porcentaje de sodio intercambiable (PSI).

En los suelos es muy importante determinar que tipo de cationes predominan en el complejo adsorbente (si es el Ca++ o por el contrario el Na+). El porcentaje de Na+ respecto a los dems cationes adsorbidos se denomina porcentaje de sodio intercambiable (PSI).

PSI = 100 x Na / CIC

siendo CIC la capacidad de intercambio de cationes.

Se considera que un suelo puede empezar a sufrir problemas de sodificacin y dispersin de la arcilla cuando el PSI > 15%.

Otra manera de determinar la sodicidad de un suelo es evaluar la concentracin de Na+ en la solucin del suelo en vez de medir su concentracin en el complejo adsorbente como hace el PSI. Para estimar as el grado de sodificacin, Richards et al., (1954) proponen la razn de adsorcin de sodio (RAS), calculada a partir de las concentraciones de Na+, Ca2+ y Mg2+ en mmol / dm3 de las soluciones salinas:

RAS = concentrac. de Na+, dividido por la raz cuadrada de la suma de las concentr. de Ca++ y Mg++

A partir del RAS se puede calcular el porcentaje de sodio intercambiable (PSI):

PSI =100 (-0,0126 + 0,01475 RAS), dividido por 1 + (-0,0126 + 0,01475 RAS)

Se puede relacionar, as mismo, la presin osmtica OP con la conductividad elctrica del extracto ECs, mediante la siguiente ecuacin:


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OP = 0,36 x ECs (mmhos/cm)

De esta forma se evalan los suelos sdicos, cuando la CEs es menor de 4 dS/m a 25C y el PSI es mayor de 15%, siendo los suelos salinos-sdicos aquellos que tienen una CEs mayor de 4 dS/m a 25C y un PSI mayor de 15%.

Quedan por consiguiente establecidas las siguientes categoras de suelos:

Suelos Normales: CEs < 4 dSm-1 a 25C y PSI < 15%

Suelos Salinos: CEs > 4 dSm-1 a 25C y PSl < 15%

Suelos Sdicos: CEs < 4 dSm-1 a 25C y PSI > 15%

Suelos Salino-Sdicos: CEs > 4 dSm-1 a 25C y PSI > 15%

La FAO seala la importancia climtica en la formacin de estos suelos. Consideran que existe un alto riesgo de salinizacin de suelos cuando el ndice P/ETP es inferior de 0,75. (Precipitacin/Evapotranspiracin potencial)

6. MANEJO DE SUELOS SALINOS Y SDICOS

El objetivo de la evaluacin de los suelos salinos y sdicos es conseguir un manejo adecuado de los mismos, de manera que permita obtener cultivos rentables, por un lado, y su posible recuperacin y regeneracin, por otro.

Como ya se ha indicado la solubilidad de las sales es un parmetro evaluador de su toxicidad para los cultivos. En la siguiente tabla se reproduce la mxima solubilidad de las sales para un suelo que est sometido a una temperatura de 40C (temperatura frecuente en los meses de verano en los climas ridos).

Solubilidad mxima

CE, dS/m gr/l meq/l

MgSO4 363 262 4.352

Na2SO4 504 430 6.064

CaSO4 2,5 2,04 30

NaCl 453 318 5.440

MgCl2 618 353 7.413

Na2CO3 693 441 8.320

NaCO3H 272 137 3.261

CaCO3 0,8 0,01 10

MgCO3 0,8 0,00 10

Todas las sales solubles pueden constituir soluciones con altsimos valores de CE. Sin embargo el yeso tan solo puede dar soluciones con un mximo de 2,5 dS/m. Cuando en un suelo, el yeso es muy abundante, solo se encontrara disuelto 2,04 gr/l y el resto se encontrara precipitado, por lo que la solucin nunca superar el valor de 2,5 dS/m.

6.1 Salinidad y necesidades de lavado


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La distribucin de la salinidad en los suelos vara en funcin de la profundidad y a lo largo del tiempo. La salinidad de los 10 primeros centmetros puede ser diez veces superior en noviembre que a finales de mayo. Las lluvias provocan un lavado descendente de las sales, mientras que la evapotranspiracin de la estacin seca hace que el flujo se invierta y se produzca un ascenso de las sales. En condiciones de secano estos procesos tienen lugar de forma cclica, de forma que en medios ridos o semiridos, donde predominan los procesos de ascensin de sales, el suelo, si recibe aportes de sales, se ir salnizndose progresivamente.

Este tipo de procesos pueden ocurrir igualmente en suelos de regado cuando el agua de riego mantenga un cierto nivel de salinidad. En estos casos, para evitar la acumulacin de sales en la zona de enraizamiento, se hace necesario sobredosificar las dosis de riego con objeto de que el agua sobrepase la zona de enraizamiento y lave las sales de ella.

Con este fin, Ayers et al. (1985) establecen los conceptos de fraccin de lavado y requerimientos de lavado:

Fraccin de lavado (FL). Es la fraccin de agua riego que atraviesa la zona radicular y es susceptible de lavar las sales. FL= Fd / Fr, siendo Fd los centmetros de agua drenada por debajo de la zona radicular y Fr el total de centmetros de agua aportada. Del total de agua aportada por el riego (Fr) una parte quedar retenida en el suelo en los horizontes superficiales, correspondiente a la zona del enraizamiento, mientras que otra parte de agua se infiltrar hacia los horizontes profundos. La parte del agua que drena hasta ms all de la zona ocupada por las races de las plantas (Fd) es la que al pasar a travs de la zona radicular disolver las sales. Como criterio orientativo, un valor de FL de 0,5 se puede considerar alto (la mitad del agua aportada pasa a travs de la zona radicular y alcanza horizontes ms profundos) mientras que un valor de 0,1 se considera bajo (slo el 10% del agua de riego alcanza los niveles profundos).

Requerimientos de lavado (RL). Es la fraccin calculada de agua que debe pasar a travs de la zona radicular para mantener el valor de CEs o del RAS en un determinado nivel o por debajo de l. Lgicamente cuanto menor sea el nivel al que hay que mantener los parmetros anteriores, el cual vendr determinado por el tipo de cultivo, mayores sern los RL. Hay que tener en cuenta que el valor de CEs nunca podr ser inferior a la conductividad del agua utilizada en el riego (CEar) y cuanto mayor sea CEar mayor deber ser RL para evitar la salinizacin.

Lo ideal ser que el valor de FL fuese igual o mayor que RL, de otra forma se producir un aumento progresivo de la salinidad en profundidad. En este sentido, es importante conocer que las plantas absorben el 70% del agua a travs de la mitad superior de su zona radicular,


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si a esto le unimos que las plantas responden al nivel de salinidad de la zona menos salina, se comprende que los requerimientos de lavado deben ser suficientes para eliminar las sales de, al menos, la mitad superior de la zona de enraizamiento. En esta zona, la salinidad deber aproximarse a la del agua de riego, de forma que sea el valor de CEar el que controle la respuesta de las plantas.

Para establecer los RL hay que tener en cuenta que debe de existir un equilibrio entre las sales que tiene el suelo y las que le llegan por el agua de riego, por un lado, y las sales que le quedan despus del riego y las que se exportan por las aguas de drenaje, por otro lado. Si evaluamos las sales a partir de la conductividad, este balance sera:

AR x CEar + As x CEs = As x CEs* + AD x CEad

donde AR es la cantidad de agua utilizada en el riego (mm), CEar es la conductividad del agua de riego (dS/m), As es el % de agua que retiene el suelo a saturacin (mm), CEs es la conductividad del extracto de saturacin, CE*s es la conductividad del extracto de saturacin a la que queremos que quede el suelo despus del riego, AD es la cantidad de agua de drenaje (mm) y CEad es la conductividad del agua de drenaje.

Ejemplo

Otro aspecto a tener en cuenta es la efectividad del lavado del agua de riego, la cual sera mxima cuando CEad = CEs, tal y como hemos supuesto anteriormente. No obstante, en suelos con grietas, parte del agua de riego atraviesa rpidamente el suelo (no disuelve sales) y su conductividad es muy inferior a CEs (no llega a alcanzar el equilibrio con el suelo). En estos casos CEad = f x CEs, donde f depender de los parmetros texturales y estructurales del suelo y que a escala muy general se puede estimar a partir de la siguiente tabla

Suelo f

arenoso 0,9 - 1,0

franco arcillo limoso a franco arenoso 0,8 - 0,95

arcilloso 0,2 - 0,6

Por tanto, para conocer los RL es preciso conocer la profundidad de enraizamiento del cultivo, el % de humedad de la zona de enraizamiento a saturacin, a pF = 2,5 y en el momento del riego, la densidad aparente, los valores de CEs a los cuales el cultivo es rentable, la CEs, la CEar y, si es posible, la efectividad del riego (f).


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As mismo, Rhoades & Merril (1976) relacionan la CEs que puede llegar a adquirir un suelo no salino, con la CEar utilizadas y con la fraccin de lavado a travs de la siguiente ecuacin:

CEs=0,2CEar [1 + 1/FL]

de forma que la respuesta esperable ser funcin del valor que adquiera CEs en cada caso.

Otras relaciones interesantes para suelos no salinos son:

CEad = CEar / FL

que viene a decir que la salinidad del agua de drenaje (CEad) es directamente proporcional a la del agua de riego (CEar) e inversamente proporcional a la fraccin de lavado.

6.2 Manejo

De lo expuesto se desprende la importancia que tiene el agua de riego en todos los problemas relacionados con la salinizacin y con la sodificacin.

Ante condiciones de salinidad, se puede decidir el no cultivo en estos suelos o su utilizacin, con las limitaciones propias de su condicin.

Para un manejo adecuado de stos suelos, no slo se ha de tener en cuenta las condiciones especficas que nos encontramos, sino que es necesario hacer un seguimiento de los mismos, con el fin de controlar su evolucin.

El control peridico, exige unos mtodos de medida de la salinidad fiables y que sean operativos a nivel de campo. Los ms utilizados han sido, la toma de muestras de suelo y su anlisis en laboratorio, que permita conocer todos los parmetros que definen la salinidad.

Existen, actualmente, otros mtodos de medida en el campo que son ms operativos, rpidos y no destructivos y que facilitan el conocimiento de la evolucin de la salinidad, aunque la mayora de ellos slo permitan conocer la conductividad.

Entre stos, podemos destacar: el sensor de cuatro electrodos y sensor de salinidad, sensibles a las variaciones de humedad del suelo, sensor electromagntico que relaciona la conductividad elctrica con la recepcin de una seal electromagntica inducida por una bobina colocada en la superficie del suelo, y la sonda de succin que permite obtener muestras de solucin del suelo y determinar en ella conductividad y composicin inica (Simn, 1996).

Con ciertos niveles de salinidad, se pueden obtener rendimientos aceptables, si se eligen aquellas plantas tolerantes a estos niveles. Para ello utilizaremos las tablas correspondientes, que nos sirven como base para la seleccin de cultivos y predecir los posibles rendimientos.

En la preparacin del suelo, se debe conseguir que el movimiento del agua, tanto en profundidad como en superficie, sea lo ms uniforme posible, facilitando el drenaje y el desage, con labores que eliminen la suela de arado y acten sobre los lmites abruptos entre horizontes. Con un riego de presiembra, capaz de lavar las sales precipitadas en la estacin seca, se dispondr de un perfil de partida menos salino. Se evitar la formacin de costra superficial, frecuente en estos suelos de elevada


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concentracin de sales y con efectos negativos sobre la nascencia de las plantas. La prctica de la siembra directa disminuye o evita la formacin de costra y conserva un cierto grado de humedad en la superficie del suelo. Con esta misma finalidad, se puede emplear cualquier material sobre el terreno, que tenga un efecto de "mulching" manteniendo la humedad de los horizontes superficiales y los niveles de concentracin de las sales, dentro de valores aceptables por las plantas seleccionadas. Tal sucede con los enarenados, que consiguen bajar los porcentajes de reduccin de cosecha, que figuran en la bibliografa, para cultivos sensibles a determinados niveles de conductividades del extracto de saturacin, o del agua empleada en el riego.

La siembra debe de realizarse de tal manera que se consiga una buena germinacin y nascencia. Para ello la semilla debe estar localizada en zonas donde la concentracin de sales sea lo ms baja posible y disponga de la humedad suficiente. Si el riego se hace por surcos, el lugar recomendable de colocacin de la semilla (o plantones) es en la mitad del lomo. La previsible disminucin del porcentaje de germinacin que ocasiona la concentracin de sales, se puede paliar aumentando la dosis de siembra.

El riego afecta directamente a las condiciones salinas y no solamente por la calidad del agua. La tcnica de riego empleada influye en la variacin del potencial hdrico del suelo, encontrndose las fluctuaciones ms amplias en los sistemas de gravedad (por inundacin) y de aspersin y mantenindose casi constante este potencial en los riegos de alta frecuencia (aspersin y goteo). Igualmente estos sistemas inciden en los contenidos de humedad del suelo y como consecuencia en la variacin de la concentracin de sales, de la solucin del mismo. Los riegos de alta frecuencia y localizados, mantendrn esta concentracin casi uniforme dentro de la zona mojada, pero ser elevada en los lmites de sta. La distribucin de sales ser ms uniforme en los de gravedad y aspersin, pero a medida que los intervalos entre riegos aumentan, las variaciones en el contenido de humedad lo harn tambin y como resultado la concentracin de sales, encontrndose las conductividades menores, inmediatamente despus del riego y las mayores al final de cada intervalo. El lavado de sales ser mayor con los riegos de gravedad y aspersin y menor en los localizados. A medida que la eficacia del riego calculada para compensar solamente la evapotranspiracin, sea ms alta, los lavados de sales sern menores, lo cual, tendr su incidencia en los rendimientos.

La fertilizacin ha de realizarse adecuadamente, especialmente en cuanto a la seleccin y localizacin de los abonos. Han de aplicarse abonos que no eleven los contenidos inicos causantes de la salinidad. Por el contrario, han de emplearse aquellos que puedan mejorar estos contenidos y faciliten el intercambio inico desde el punto de vista de su lavado. Existen en la bibliografa, diversas tablas que nos permiten seleccionar aquellos abonos con menor ndice de salinidad y aconsejables para cada caso concreto.

La aplicacin de los fertilizantes a travs del agua de riego, altera la composicin de sales de sta y como consecuencia de la solucin del suelo. Se deben seleccionar clases y cantidades mximas de abono por volumen de agua de riego aplicada, para no incidir negativamente en la presin osmtica de la solucin del suelo. Esta tcnica, normalmente es empleada en riegos localizados y como consecuencia


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acta con rapidez y directamente sobre el volumen de suelo explorado por las races, por lo cual, puede tener consecuencias negativas, o beneficiosas si se utilizan productos que mejoren las condiciones qumicas del agua del suelo. Finalmente todos aquellos fertilizantes que mejoran las propiedades fsicas del suelo facilitarn el movimiento de agua del perfil. La incorporacin de materia orgnica acta sobre estas propiedades e incrementa su fertilidad.

1 Adaptado de Quality of Water for Irrigation*. R. S. Ayers. Jour. of the Irrig.And Drain. Div. ASCE. Vol. 103, No. IR2, June 1977. p. 141.

2 CEe es la conductividad elctrica del extracto de saturacin de suelo, en dS/m a 25 C.

3 CEa es la conductividad elctrica del agua de riego expresada en dSm a 25 C.

4 La CEe mxima es la conductividad elctrica del extracto de saturacin del suelo a la que cesa el crecimiento del cultivo.

5 Sensibles durante la germinacin CEe no debe exceder los 3 dS/m.

7 RECUPERACIN DE SUELOS SALINOS Y SDICOS

Para la recuperacin de suelos salinos es necesario el lavado de las sales, mediante el cual, o son transportadas a horizontes ms profundos de los explorados por las races de las plantas, o son evacuadas a otras zonas, por medio de drenes. Las zonas receptoras no deben ser sensibles a la contaminacin originada.

El manejo del suelo, para la eliminacin de las sales, se realiza de distinta manera y con resultados diferentes segn que el problema txico sean las sales solubles o el sodio en el complejo de cambio (carbonato y bicarbonato sdicos).

En el primer caso su planteamiento es muy sencillo y su realizacin prctica tambin es relativamente fcil, en general, pero si el problema de toxicidad lo representan las sales alcalinas de sodio el problema es ms complejo y los resultados son an ms problemticos.

Para eliminar las sales solubles, basta con regar abundantemente con lo que se produce el lavado de las sales que no se habra producido por causa de la aridez.

El tipo de sales presentes va a condicionar las posibilidades de recuperacin:


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Para los cloruros sdicos el lavado es relativamente fcil en suelos con yeso, en los que el Ca2+ que se libera no permite que el Na+ pase a forma intercambiable.

La eliminacin del cloruro magnsico y del sulfato magnsico del suelo es difcil, ya que el magnesio, debido a su alta densidad de carga tiende a ocupar las posiciones de intercambio, desplazando a los iones monovalentes durante el lavado; por lo que su lavado requerira enmiendas clcicas.

Para conseguir el lavado en suelos de secano, se debe preparar el terreno, para asegurar una infiltracin del agua de lluvia lo ms elevada posible. Esto se conseguir mejorando las propiedades fsicas del suelo, incrementando el tiempo de contacto del agua de lluvia con su superficie, mediante la construccin de terrazas, y disminuyendo o eliminando la escorrenta con labores adecuadas y manteniendo una cobertura vegetal.

Adems de regar, en la gran mayora de los casos, es necesario extraer artificialmente el agua que se ha infiltrado en el suelo para evitar que ascienda el nivel fretico de la zona que aportara nuevas sales al suelo. Para ello se instalan a determinada profundidad del suelo un sistema de drenes (tubos de recogida del agua) que evacua esta agua a unos canales de desage.

Pero si en el suelo son abundantes las sales sdicas de reaccin alcalina como los carbonatos y bicarbonatos sdicos, el lavado artificial del suelo provoca efectos contraproducentes, ya que al aadir ms agua lo que se consigue es que el suelo sea cada vez ms alcalino, como ya hemos visto.

Arcilla-Na + H2O + CO2 Arcilla-H + Na2CO3

Na2CO3 + H2O 2Na+ + H2O + H2CO3

En estos casos, el problema puede solventarse (aunque con graves dificultades prcticas) utilizando mejoradores que consiguen cambiar el anin de la sal sdica. Estos mejoradores pueden ser de varios tipos, aunque los ms frecuentemente empleados son de tres clases: otras sales solubles de calcio, como el yeso, cidos o formadores de cido, azufre, cido sulfrico, sulfatos de hierro o aluminio y sales de calcio de baja solubilidad, como la caliza molida o subproductos de la industria azucarera. Actualmente se encuentran en el mercado productos, denominados desalinizadores que actan especialmente sobre la humedad del suelo.

El procedimiento usual es aadir yeso sobre la superficie, con lo cual se forma sulfato sdico que es una sal casi neutra y por tanto si lavable:

Na2CO3 + CaSO4 CaCO3 + Na2SO4

Arcilla-Na + CaSO4 Arcilla- Ca + Na2SO4.

BIBLIOGRAFIA DE LA UNIDAD

2. IIGUEZ, MAX. 1999. Manejo y conservacin de suelos y aguas. Universidad Tcnica de Machala. 351 p.

3. MARTINEZ, J. Drenaje de Tierras en Zonas Regables. Instituto Nacional de reforma y Desarrollo Agrario. Madrid Espaa. sp.


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4. MELA MELA, P. 1966. Tratado de Edafologa. 2da. Ed. Edicin, 615 p. Revolucionaria, La Habana.

5. MOPU. DIRECCIN GENERAL DE OBRAS HIDRULICAS. 1981. Manual de Ingeniera de Regados Tom. 1 1082 p. Madrid.

6. PIZARRO, F. 1986. Riegos localizados de alta frecuencia. Editorial Mundi Prensa. Madrid, Espaa. 448 p.

7. PIZARRO, F. 1982. Drenaje de Tierras. Editorial Mundi Prensa. Madrid, Espaa 346 p.

8. SCHWAB, G., FREVERT, R., EDMINSTER, T. y BARNES, K. 1990. Ingeniera de Conservacin de Suelos y Aguas. 571 p. Editorial Limusa, Mxico.

9. WILD, ALAN. 1992. Condiciones del suelo y desarrollo de las plantas segn Russell. Ediciones Mundi Prensa, 1044 p. Madrid.

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Manejo de Suelos Salinos Alcalinos Inundables