MODULO 1.1: Determinación del pH y conductividad eléctrica del suelo

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1.1 Antecedente teóricos
 

1.2 Guía de trabajo

1.3 Referencias
 

1.4 Guía para el Profesor
 

      1.1 Antecedentes

      1.1.1 pH del suelo

         La concentración de iones hidrógeno es una propiedad importante cuando se estudia un suelo. La escala de pH se utiliza como un indicador de la concentración de los iones hidrógeno en el suelo. El pH se mide en una escala logarítmica y representa el logaritmo negativo de la concentración de los iones hidrógeno en la solución suelo, expresado en moles/L (pH = - log [H⁺]). Por ejemplo, un pH de 2 representa una concentración de 1 x 10^-2  moles/L de iones H⁺, y un pH 8 representa una concentración de 1 x 10^-8 moles /L de iones H⁺.

         Cuando el suelo presenta una alta concentración de iones hidrógeno, se considera ácido y cuando presenta una baja concentración se considera básico. Un pH 7 se considera neutro. La escala de pH se encuentra en un rango de 1 a 14, siendo 1 extremadamente ácido y 14 extremadamente básico.

     El pH controla muchas de las actividades químicas y biológicas que ocurren en el suelo y tiene una influencia indirecta en el desarrollo de las plantas. Según el pH del suelo la disponibilidad de ciertos elementos nutritivos puede favorecerse, así por ejemplo, en los suelos de pH ácido se tratará de subir el pH por la adición de cal u otra enmienda alcalinizante para mejorar disponibilidad de los elementos nutritivos que se fijan a un pH ácido como ocurre por ejemplo con el fósforo. El pH del suelo representa aspectos del clima, vegetación e hidrología del lugar donde el suelo se ha formado. El pH de un horizonte del suelo es afectado por el material parental, la naturaleza química de la lluvia, las prácticas de manejo del suelo y las actividades de los organismos (plantas, animales y microorganismos) que habitan en el suelo. Por ejemplo, las acículas de pino son altamente ácidas, y éstas pueden bajar el pH de algunos suelos húmedos.

Los suelos generalmente presentan valores de pH entre 4 y 10.

La medición del pH del suelo depende de los siguientes factores:

1. Relación suelo solución: En el rango de humedad equivalente (capacidad de campo) a la razón de 1:5, el efecto de dilución hace aumentar el pH de la suspensión de suelo y se pueden obtener diferencias superiores a una unidad de pH. En los suelos ácidos generalmente no hay variación.

2. Efecto de las sales neutras: El pH de una suspensión de suelo disminuye al aumentar la concentración de sales neutras (NaCl, CaSO₄, etc.). Por lo tanto, el aumento de pH al aumentar la dilución es un efecto corolario de la disminución del pH observado al adicionar sales neutras. Este efecto hace que la medición del pH en agua esté sujeta a variaciones estacionales. En muchos casos el pH del suelo es más bajo en verano debido a la adición de fertilizantes.

3. Efecto del anhídrido carbónico (CO₂) del aire: El CO₂ del aire baja el pH del suelo. La concentración de CO₂ en la atmósfera prácticamente no afecta el pH en suelos ácidos.

4. Preparación de la muestra: Normalmente las muestras de suelo se secan al aire antes de analizarlas. Este secado puede producir cambios en el contenido de CO₂, y cambios químicos.

5. Variación de las muestras individuales por la variabilidad del suelo: Se puede evitar tomando muestras compuestas.

         Las variaciones en la medición del pH del suelo por efecto de dilución y de la concentración de sales se pueden evitar midiendo el pH en presencia de un electrolito. Los electrolitos más recomendados son KCl 1 M y CaCl₂ 0,01 M.

Se ha propuesto medir el pH del suelo en CaCl₂ 0,01 M porque:

i)                   El pH resulta independiente  de la dilución y la concentración salina inicial.

ii)                La concentración del CaCl₂ 0,01 M es casi equivalente a la concentración total de electrolito en la solución de un suelo no salino.

iii)              El pH medido en CaCl₂ 0,01 M refleja más el pH en torno a las raíces de las plantas.

iv)               Se disminuye el error por efecto de suspensión debido a que el ión Ca flocula el suelo.

Cuando se informa el pH de un suelo siempre se debe especificar si la medición se hizo sobre muestra secada al aire, en presencia de agua o electrolito  y la relación suelo:solución empleada.
 

      1.1.2 Conductividad eléctrica del suelo

Todos los suelos fértiles contienen por lo menos pequeñas cantidades de sales solubles. La acumulación de sales solubles en el suelo se atribuye principalmente a problemas de drenaje y a la acción de riegos continuados, seguidos de evaporación y sequía.

         Cuando un suelo tiene un exceso de sales solubles se le denomina suelo salino. La medida de la conductividad eléctrica (CE) del suelo y de las aguas de riego permite estimar en forma casi cuantitativa la cantidad de sales que contiene. El análisis de la CE en suelos se hace para establecer si las sales solubles se encuentran en cantidades suficientes como para afectar la germinación normal de las semillas, el crecimiento de las plantas o la absorción de agua por parte de las mismas.

         Las sales solubles que se encuentran en los suelos en cantidades superiores al 0.1 % están formadas principalmente por los cationes Na⁺, Ca²⁺ y Mg²⁺ asociados con los aniones Cl^-, SO₄^2-, NO₃^- y HCO₃^-.

         La CE de una solución se mide a través de la resistencia que ofrece el paso de la corriente la solución que se encuentra entre los dos electrodos paralelos de la celda de conductividad al sumergirla en la solución.

         La CE se informa siempre a 25 ºC porque varía con la temperatura. La variación es del orden de un 2 % por cada ºC.

      1.2 Guía de trabajo para el alumno

      1.2.1 Objetivos de la Experiencia

Relacionar el pH y la conductividad eléctrica de los suelos con sus propiedades físicas y químicas.

Materiales

1. Agitador (optativo).

2. Medidor de pH con ajuste de pendiente y control de temperatura.

3. Conductivímetro

4. Electrodos de vidrio y de referencia o electrodo combinado.

5. Termómetro.

6. Recipientes de vidrio o polietileno.

7. Agua destilada.

8. Solución de cloruro de potasio 1 M.

9. Solución de cloruro de calcio 0,01 M.

Procedimiento

• Relación 1:1. Pesar 100 g de suelo seco al aire en un recipiente (6).

• Agregar 100 ml de agua (7), o de solución de KCl 1M (8), o de solución de CaCl₂ 0,01M (9).

Relación 1:2.5. Pesar 40 g de suelo y agregar 100 ml de solución.

Relación 1:10. Pesar 10 g de suelo y agregar 100 ml de solución.

• Agitar o mezclar vigorosamente la suspensión durante 10 min, filtrar.

• Seguidamente introducir los electrodos para pH y CE. (4). Leer pH y CE una vez estabilizada la lectura. El tiempo requerido para la estabilización generalmente es de 1 min o menos.

En las muestras con alto contenido de materia orgánica puede ocurrir el efecto de suspensión. En los suelos calcáreos puede absorberse dióxido de carbono por la suspensión. En estas circunstancias y en los suelos con bajos contenidos de sales solubles es difícil alcanzar un pH de equilibrio.

      1.2.2 Interpretación de resultados

Cuadro 1. Escala de pH para suelos agrícola 

      1.2.3 Interpretación de las mediciones de pH en agua y en KCl 1N.

         La diferencia entre pH medido en KCl 1N (pH_KCl)y pH medido en agua (pH_H2O) se define como delta pH.

DpH = pH_KCl  -  pH_H2O

En suelos no salinos:

i)                   D pH > 0 indica predominio de carga positiva.

ii)                D pH = 0 indica carga neutra.

iii)              D pH < 0 indica predominio de carga negativa.

En suelos salinos y/o con pH > 7, el D pH tiene un significado distinto. Si pH_KCl es similar a pH_H2O, indica que el suelo está saturado de bases.

Cuadro 2.  Escala de salinidad

      1.3 Referencias

ISO 10390:1994(E). Soil quality. Determination of pH.

UNITED STATES DEPARTMENT OF AGRICULTURE. 1996. Soil survey laboratory methods manual. Soil Survey Investigations Report Nº 42. Version 3.0. Washington DC, USA, 693p.

      1.4 Guía para el profesor

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