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TEMA 11. ACIDIFICACIÓN DEL SUELO
Gestión y Conservación de Suelos y AguasCC. Ambientales
Javier Lillo
Acidificación del suelo
Definición
Acidificación:Disminución en la capacidad de neutralización de un ácido, y/o incremento en la capacidad de neutralización de bases, y/o un incremento en la fuerza ácida (pH decrece) del suelo(Ulrich, B; Sumner, M.E.,1991. SoilAcidity. Springer-Verlag)
pH suelo = - log [H3O+] solución
Promedio de la actividad de los iones hidronio de la solución del suelo.
Suelos naturales:[3 12]
Suelos de sulfato ácidos - suelos alcalinos
Acidificación del suelo
Causas1. Lavado de bases:
régimen percolanteP>>ETPMeteorización inicial, se liberan bases (Ca, Mg, Na, K), que con una percolación prolongada, son lavadas.El lavado se ve facilitado por la formación de ácido carbónico cuando el agua entra en el suelo:
CO2 + H2O Æ H2CO3 Æ HCO3- +
H+ (el ácido carbónico no disocia a pH < 4,5)
El hidrogenión desplaza a las bases de las sedes de intercambio.
MO
Ca2+
Na+
CIC
Complejos Organo-minerales
K+Ar
Mg2+
MO
CIC
Complejos Organo-minerales
ArH+
Al3+
tiem
poLavado Ca, Mg, Na, KLavado Ca, Mg, Na, K
Acidificación del suelo
Causas1. Lavado de bases:
Origen del CO2 en el suelo:• La respiración de los
organismos.• La transformación de la
materia orgánica• El sistema carbonato-
bicarbonato y la presencia de calcio en la solución del suelo. Si hay calcio y/o magnesio en la solución, parte del dióxido de carbono es fijado en la formación de carbonato.
Acidificación del suelo
Causas2. Nitrificación:
Transformación de ammonioNH4
+ (fertilizantes, orina y heces de ganado) a ácidonítrico por oxidación:
NH4+ + 2O2 Æ NO3
- + 2H+ + H2O
En suelos agrícolas este proceso es aditivo al propio empobrecimiento en bases del suelo por los cultivos.
En suelos agrícolas este proceso es aditivo al propio empobrecimiento en bases del suelo por los cultivos.
Acidificación del suelo
H+H+
Ca2+, K+, Mg2+,NH4+Ca2+, K+, Mg2+,NH4+
Causas3. Intercambio de bases por H+ en
las raíces de las plantas:En las raíces se produce la absorción de nutrientes (Ca, K, Mg) liberándose H+.La acidificación neta es igual a la suma de cationes menos aniones.El N puede ser tomado como catión o anión, por lo que es un factor fundamental la forma en que este sea absorbido por la planta.
H2PO4-, SO4
2-, NO3-H2PO4
-, SO42-, NO3
-
OH-OH-
Acidificación del suelo
Causas4. Descomposición de la materia
orgánica:R-COOH Æ R-COO- + H+
5. Carácter acidificante de algunas sustancias orgánicas:
Restos orgánicos con alta C/N (p.e. coníferas).Sustancias húmicasprecursoras.Ácidos fúlvicos.
6. Oxidación de sulfuros:Hidrólisis y oxidación de pirita
en zonas mineras (drenaje ácido) y en suelos desecados:
4 FeS2 + 14 O2 + 4 H2O Æ
4 Fe2+ + 8 SO4
2- + 8 H+
Acidificación del suelo
Causas
6. Deposición atmosférica de dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx) y amoniaco (NH3) :
• Deposición ácida: mezcla compleja de compuestos químicos en la que predomina el H2SO4 y/o HNO3, formados por por vía húmeda (precipitación) o por vía seca (partículas o gases absorbidos).
• Origen:• emisiones volcánicas• “spray” marino• emisiones antrópicas (combustión de combustibles fósiles)
Fuente: EPA
Acidificación del suelo
Causas• La deposición ácida es, con mucho, la principal causante de la
acidificación del suelo en la Europa central y occidental
Los valores de deposición máximos se localizan en la zona industrializada y densamente poblada que va desde Polonia y la República Checa hasta el Reino Unido, pasando por Alemania y los países del Benelux
Los valores de deposición máximos se localizan en la zona industrializada y densamente poblada que va desde Polonia y la República Checa hasta el Reino Unido, pasando por Alemania y los países del Benelux
Potencial total de deposición ácida en 1990 (EMEP/MSC-W, modelo ácido) Sandnes y Styve, 1992;Sandnes, 1993
Acidificación del suelo
Efectos
• La acidez excesiva del suelo se manifiesta en:
pH bajo.Niveles bajos de bases de cambio (Ca, Mg, Na, K).Niveles tóxicos de Al, y quizás de otros metales, que llegan a ser muy móviles en condiciones ácidas.Agotamiento de la capacidad de amortiguamiento del suelo.Crecimiento de las plantas y procesos microbiológicos del suelo.
Condiciones de pH<4son extremadamente limitantes para el crecimiento de las plantas y desfavorables para el crecimiento de muchas bacterias y hongos.
Condiciones de pH<4son extremadamente limitantes para el crecimiento de las plantas y desfavorables para el crecimiento de muchas bacterias y hongos.
Acidificación del suelo
Efectos• Principales efectos esperables para los diferentes intervalos (USDA,
1971):
Efectos esperables
Condiciones muy desfavorables
Posible toxicidad por Al+3 yexceso: Co, Cu, Fe, Mn, Zn
Deficiencia: Ca, K, N, Mg, Mo, P, SSuelos sin carbonato cálcicoactividad bacteriana escasa
Intervalo adecuado para la mayoría de cultivosMáxima disponibilidad de nutrientesMínimos efectos tóxicos(por debajo de pH 7 el carbonato cálcico no es estable en el suelo)
pH Evaluación
< 4, 5 Extremadamente ácido
4,5 - 5,0 Muy fuertemente ácido5,1 - 5,5 Fuertemente ácido
5,6 - 6,0 Medianamente ácido6,1 - 6,5 Ligeramente ácido6,6 - 7,3 Neutro
Acidificación del suelo
Efectos
• El suelo tiene cierta capacidad amortiguadora (poder tampón del suelo) de las variaciones del pH :
En medios cercanos a la neutralidad, la función amortiguadora la ejerce el complejo de cambio del suelo y la reacciones de meteorización de silicatos.
Para valores de pH cercanos a 8.5, el calcio de la solución se encuentra, en parte, en forma de carbonato. Una adición de bases provocaría la precipitación del carbonato cálcico a expensas del bicarbonato de la solución.
En los medios ácidos, en el complejo de cambio solo existen hidrogeniones y el aluminio, que a esos valores es soluble y se encuentra disociado. El aluminio presenta una capacidad tampón, debido a que puede formar iones con diferente grado de hidratación y diferente carga positiva.
Acidificación del suelo
Evaluación• pH: método fácil y rápido, pero con limitaciones por la capacidad tampón.
• Concentración de Aluminio (en la solución del suelo).• Proporción Aluminio/Cationes (en la solución del suelo).
pH en agua (sobrenadante en mezcla sólido: líquido en una proporción de 1:2,5) protones libres en equilibrio en el agua del sueloAcidez activa o actual
pH en KCl (1:2,5) desplaza los protones y Al3+ fácilmente intercambiable con iones K+ Acidez potencial o
intercambiable
Acidificación del suelo
Manejo• A nivel global
Reducción de las emisiones. • A nivel local
Utilización de especies tolerantes (siguen activos los procesos).Enmiendas calizas: ajustar el pH para que los elementos tóxicos sean insolubles y los nutrientes esenciales estén disponibles.
Necesidades de cal: moles de Ca+2 por kg que se requieren para disminuir la acidez total a un valor que se considere aceptable
pH crítico: valor máximo de pH al que hay que llegar con una enmienda para que el rendimiento de un cultivo sea máximo, considerando los restantes factores en su óptimo
Acidificación del suelo
ManejoLas enmiendas calizas, pueden utilizarse en:
• Mejora de la producción agrícola• Revegetación de áreas forestales• Rehabilitación de áreas de minería y suelos con sulfuros.
Las actuaciones de encalado deben realizarse dentro del marco de un programa de manejo que contemple el problema globalmente. En cualquier caso, la enmienda debería realizarse de tal modo que el incremento del pH fuera gradual (lo que se puede lograr utilizando rocas calcáreas de disolución lenta, como la dolomita)
enmienda caliza
pH microorganismos mineralización de la MO
liberación de nutrientes (N, P, K, Ca, Mg, ...)
pH
T i e m p o