Acidificacion

TEMA 11. ACIDIFICACIÓN DEL SUELO

Gestión y Conservación de Suelos y AguasCC. Ambientales

Javier Lillo

Acidificación del suelo

Indice

• Definición• Causas• Efectos• Evaluación • Manejo


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


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



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.



Ultisoles

Oxisoles

Spodosoles


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.


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-


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+


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


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


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.


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


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.


Efectos• Poder tampón 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


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


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

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