viernes, 23 de abril de 2010

EL SUELO

INTRODUCCIÓN

El propósito de este blog es dar por terminado el curso de taller de computación del CCH Oriente creando una antología y posteriormente un blog en el que el tema a tratar es LA QUIMICA DEL SUELO en el trataremos algunos de los temas vistos en esa materia durante el primer y segundo semestre.

¿Qué es el suelo?

La palabra suelo se deriva del latín SOLUM, que significa tierra suelo o parcela. Los suelos se forman por la combinación de 5 factores interactivos:
  • Clima
  • Material parental
  • Topografía
  • Organismos vivos
  • Tiempo
    Los suelos se forman de 4 grandes componentes:

  1. 45% materia mineral  

  2. 5% materia orgánica

  3. 25% agua

  4. 25% aire





La materia orgánica del suelo representa la acumulación de plantas destruidas y resintetizadas parcialmente y de los residuos animales. la materia orgánica del suelo se divide en 2 grandes grupos:




a)los tejidos originales y sus equivalentes mas o menos descompuestos.




b)humus: que es considerado el proceso final de la descomposición de la materia orgánica.



La importancia del agua se define en los siguientes conceptos:








  • El agua es retenida entre los poros de la tierra con grados variables de intensidad.

  • Las sales disueltas en el agua crean la solución perfecta del suelo, de ella se alimentan millones de organismos y las plantas toman sus nutrimentos.








El aire del suelo no es continuo y esta localizado en los poros separados por los solidos.





Edafologìa, ORTIZ Villanueva Bonifacio, ORTIZ Solorio Carlos Alberto. Sèptima ediciòn en español 1990. Editorial Universidad Autonòma CHAPINGO.

Propiedades químicas del suelo

PROPIEDADES QUÍMICAS DEL SUELO

Corresponden fundamentalmente a los contenidos de diferentes sustancias importantes como micro nutrientes (N,P, Ca, Mg,K,S) y micro nutrientes (Fe, Mn,Co,2n;B,MO,Cl) para las plantas o por dotar al suelo de diferentes características (Carbono orgánico, carbono cálcico, fe en diferentes estados)
Son aquellas que nos permiten reconocer ciertas cualidades del suelo cuando se provocan cambios químicos o reacciones que alteran la composición y acción de los mismos. Las principales son:

  • La materia orgánica

  • La fertilidad

  • La acidez-alcalinidad
MATERIA ORGÁNICA
Son los residuos de plantas y animales descompuestos, da al suelo algunos alimentos que las plantas necesitan para su crecimiento y producción, mejora las condiciones del suelo para un buen desarrollo de los cultivos.
De la materia orgánica depende la buena constitución de los suelos un suelo de consistencia demasiada suelta (Suelo arenoso) se puede mejorar haciendo aplicaciones de materia orgánica (Compost), así mismo un suelo demasiado pesado (suelo arcilloso) se mejora haciéndolo mas suave y liviano mediante aplicación de materia orgánica.
EFECTOS DE LA MATERIA ORGÁNICA

  1. Le da granulación a la tierra haciéndola más porosa, Impermeable y fácil de trabajar.

  2. Hace que los suelos de color claro se vuelvan oscuras y por lo tanto absorban una cantidad mayor de radiaciones solares.

  3. Defiende los suelos contra la erosión porque evita la dispersión de las partículas minerales, tales como limas, arcilla y arenas.

  4. Mejora la aireación o circulación del aire en el suelo por eso el suelo orgánico se llama “Suelo vivo”

  5. Ayuda al suelo a almacenar alimentos para las plantas.
FERTILIDAD
Es una propiedad que se refiere a la cantidad de alimentos que pasean es decir, a la cantidad de nutrientes.
Cada uno de los nutrientes cumple sus funciones a saber
NITRÓGENO (N)
•Ayuda al desarrollo de las plantas
•Da al follaje n color verde
•Ayuda a que se introduzcan buenas cosechas
•Es el elemento químico principal para la formación de las proteínas.
FÓSFORO (P)
•Ayuda al buen crecimiento de las plantas
•Forma raíces fuertes y abundantes
•Contribuye a la formación y maduración de los frutos.
•Indispensable en la formación de semillas.
POTASIO (K)
•Ayuda a la planta a la formación de tallos fuertes y vigorosos.
•Ayuda a la formación de azucares almidones y aceites.
•Protege a las plantas de enfermedades.
•Mejora a la calidad de las cosechas.
CALCIO (Ca)
•Ayuda al crecimiento de la raíz y el tallo de la planta
•Permite que la planta tome fácilmente los alimentos del suelo.
MAGNESIO (Mg)
•Ayuda a la formación de aceites y grasas
•Es el elemento principal en la formación de clorofila, sin la cual la planta no puede formar azucares.
Un suelo fértil es aquel que contiene los elementos nutritivos que las plantas necesitan para su alimentaron, estos alimentos los adquiere el suelo enriqueciéndolos con materia orgánica.
Un suelo pobre o carente de materia orgánica es un suelo estéril y por lo tanto es improductivo.
ACIDEZ -ALCALINIDAD
En general las sustancias pueden ser ácidos, alcalinas y neutros.
Químicamente sabemos que una sustancia es ácida porque hace cambiar a rojo el papel tornasol azul; sabemos que es alcalina o básica, porque hace cambiar a azul el papel tornasol rojo. Sabemos también que una sustancia es neutra porque no hace cambiar ninguno de los indicados.
En general los suelos ácidos son los menos productivos por su acidez se puede corregir haciendo encalamiento.
P.H:
La acidez del suelo mide la concentración en hidrogeniones (H+), en el suelo los hidrogeniones están en la solución, pero también existen en el complejo de cambio.


Contaminaciòn del Suelo: Estudios, tratamiento y gestiòn। SEOÀNEZ Calvo Mariano. Ediciones mundi- prensa 1998.

La materia orgánica del suelo


Son sustancias químicas que contienen Carbono (C), formando enlaces covalentes. Es esencial para la fertilidad y la buena producción agropecuaría. Los suelos sin materia orgánica son suelos pobres y de características físicas inadecuadas para el crecimiento de las plantas.


Cualquier residuo vegetal o animal es materia orgánica, y su descomposición lo transforma en materiales importantes en la composición del suelo y en la producción de plantas. La materia orgánica bruta es descompuesta por microorganismos y transformada en materia adecuada para el crecimiento de las plantas y que se conoce como HUMUS.


Y.......¿Qué es el HUMUS?





Es un estado de descomposición de la materia orgánica, es decir, es materia orgánica no totalmente descompuesta. Es la sustancia compuesta por productos orgánicos, de naturaleza coloidal, que proviene de la descomposición de hongos y bacterias. Se caracteriza por su color negruzco debido a la gran cantidad de Carbono (C) que contiene. Se encuentra principalmente en las partes altas de los suelos con actividad orgánica.


CARACTERISTICAS DEL HUMUS:





  • Es insoluble en agua y evita el lavado de los suelos




  • Tiene una alta capacidad de absorción y retención de agua




  • Aumenta la productividad de los cultivos en más del 100%




FUNCIONES DE LA MATERIA ORGÁNICA:



La materia orgánica contribuye al crecimiento de las plantas a traves de sus efectos sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Este último tiene una función nutricional en la que sirve como fuente de N,P y S para el crecimiento de las plantas, una biológica en la que afecta profundamente la actividad de la microflora y la microfauna, y una función física en lo que promueve una buena estructura, con lo cual mejora las labores de labranza, aireación y la retención de humedad.


DE QUE ESTA CONSTITUIDA LA PORCION ORGÁNICA DEL SUELO:


° Carbono (C) es el átomo mas liviano capaz de formar múltiples enlaces covalentes este libera energía cuando se oxida.


Incluye residuos vegetales y animales en diferentes estados de descomposición, tejidos y celulas de organismos que viven en el suelo y sustancias producidas por los habitantes del suelo.


FUNCIONES QUE DESEMPEÑA LA MATERIA ORGÁNICA:





  • Es esencial para la fertilidad y la buena producción agropecuaria




  • Los suelos sin materia orgánica se les considera suelos pobres




  • Las fuentes más importantes de materia orgánica para los suelos son los abonos verdes, los residuos de cosechas, el estiercol y la turba.
Ficha bibliogràfica: Anàlisis Quìmico del Suelo traducido del inglès americano por el Prof. Dr. BELTRÀN Martìnez Josè. Tercera ediciòn 1976. Ediciones OMEGA, S.A. CASANOVA 220 BARCELONA.





El Agua del suelo



Tiene una importancia considerable; por una parte interviene en la nutrición de las plantas, indirecta y directamente. Actua como vehículo de los elementos nutritivos disueltos y por otra parte es uno de los principales papeles de la edafogenesis, que condiciona la mayoría de los procesos de formación del suelo.

La fuente principal del agua del suelo es el agua de precipitación y tambien el agua subterranea. La solución del suelo circula por el espacio poroso, queda retenida en los huecos del suelo y esta en constante competencia con la fase gaseosa, viendose influida constantemente por los cambios climaticos estacionales y en especial las precipitaciones.
Ficha bibliogràfica:
Mètodos de anàlisis para suelos, plantas y aguas. CHAPMAN Homer Pratt Parker. octava reimpresiòn mayo 1997. Editorial trillas.








Tipos de suelo

Suelos Calizos:
Los suelos calizos contienen CaCO3 compuesto relativamente insoluble, pero que cuando aparece en el suelo fuerza para saturar el intercambio de calcio.

Los suelos calizos tiene 100% de saturaciòn de bases, y en ellos el pH està controlado por la hidròlisis del CaCO3 y suele oscilar entre 7 y 8.4.

En las zonas àridas son corrientes los suelos calizos, con sus caracterìsticas propias y con frecuentes deficiencias en oligoelementos (Zn, Cu, Fe, Mn, B, etc.)

Suelos Salinos:
En los suelos salinos existen sales en proporciòn suficiente como para aumentar la presiòn osmòtica de la soluciòn del suelo y dificultar de esta forma la absorciòn de agua para los vegetales.

Los suelos salinos tienen una fuerte concentraciòn (relativa) de sales solubles como cloruros, sulfatos o nitratos y a veces bicarbonatos. Con cierta frecuencia tambièn pueden aparecer algunas sales màs o menos insolubles, como CaSO4, CaCO3 o MgCO3.

Su pH oscila entre 7.9 y 8.6 son pobres en materia orgànica y en vegetaciòn, que se limita a algunas especies halofitas, y son muy sensibles a la erosiòn.

Su porcentaje de sodio intercambiable es inferior a 15.

"Arena, Limo y Arcilla"


Contaminaciòn del Suelo: Estudios, tratamientos y gestiòn, SEOÀNEZ Calvo Mariano. Ediciones mundi- prensa 1998.

Aire del suelo

El aire del suelo no es una masa continua como la de la atmósfera sino que se encuentra dispersado y absorbido por los coloides del suelo y una gran parte disuelto, el aire se sitúa en los poros del suelo, un suelo en capacidad máxima no contendrá aire mientras que uno en punto de marchitamiento presentará valores muy altos de aire.

Esta composición del aire del suelo varía dependiendo de los cambios estacionales, en los períodos de mayor actividad biológica (primavera y otoño), hay menos O2 y más CO2.

Se produce debido a variaciones de temperatura y de presión entre las distintas capas del suelo y entre este y la atmósfera. Estos gradientes hacen que entre y salga aire del suelo. El viento impulsa el aire dentro del suelo y succiona aire de la atmósfera. También la lluvia al penetrar dentro de los poros expulsa al aire del suelo.

La composición del aire del suelo varía constantemente de acuerdo a la velocidad de producción del CO2 en el suelo y a la velocidad de su eliminación del suelo, esta velocidad de eliminación depende de la estructura del suelo, de las labranzas, de la temperatura y del contenido de humedad del suelo, al agregar estiércol y abonos verdes al suelo, aumenta la concentración de CO2 del suelo.
Ficha bibliogràfica:
Fundamentos de la Ciencia del Suelo. FOTH Henry. Editorial Continental S.A. de C.V.

Porosidad del suelo

La porosidad del suelo son los espacios vacios que contiene y depende de la textura, estructura y actividad biológica que tiene el suelo.
No obstante los suelos con elementos gruesos presentan poros gruesos y los suelos limosos y arcillosos, tienen huecos muy numerosos pero de tamaño pequeño.

En el suelo se distinguen: la macroporosidad y microporosidad.

  • Macroporosidad: Está formada por huecos grandes, que están ocupados por aire, se presentan en forma de grietas que separan los agregados e incluso penetran en los mismos.

  • Microporosidad: Depende de la estructura, pero sobre todo de la textura y la actividad biológica, es muy grande en suelos con microfauna numerosa y activa.
La porosidad puede ser expresada con la relación:

P=Ve/V
Donde:

• P = porosidad

• Ve = volumen de espacios vacíos, comprendiendo los que están ocupados por gases o líquidos;

• V = volumen total de la muestra, comprendiendo sólidos, líquidos y gases.

La porosidad puede ser determinada por la fórmula:

Donde:

• P = porosidad en porcentaje del volumen total de la muestra;

• S = densidad real del suelo;

• Sa = densidad aparente del suelo.
Ficha bibliogràfica:
Quìmica de los Suelos con enfasis an Suelos de Amèrica Latina. FASSBENER Hans y BORNEMISZA Elemer. Editorial Instituto Interomericano de Cooperaciòn para la agrìcultura.

Minerales del suelo.

Iones en el suelo

Cambio iónico


Desde muy antiguo se sabía que al pasar un disolución a través de un material pulverulento se perdía parte de la concentración de la disolución. Por ejemplo era muy conocido el hecho de que los suelos pueden extraer sales y colorantes de una solución. Hoy día estas reacciones se justifican por un intercambio de iones entre la solución y el material sólido.


Se define el cambio iónico como los procesos reversibles por los cuales las partículas sólidas del suelo adsorben iones de la fase acuosa liberando al mismo tiempo otros iones en cantidades equivalentes, estableciéndose el equilibrio entre ambas fases.




Según el tipo de iones que se intercambien,


Cambio de cationes: Suelo-M + X+ -----> Suelo-X + M+


Cambio de aniones: Suelo-N + Y- -----> Suelo-Y + N-


Es proceso dinámico que se desarrolla en la superficie de las partículas. Como los iones adsorbidos quedan en posición asimilable constituyen la reserva de nutrientes para las plantas.


Las causas que originan el intercambio iónico son los desequilibrios eléctricos de las partículas del suelo. Para neutralizar las cargas se adsorben iones, que se pegan a la superficie de las partículas. Quedan débilmente retenidos sobre las partículas del suelo y se pueden intercambiar con la solución del suelo.


Teorías del intercambio iónico


Existen tres teorías que tratan de explicar el porqué de este proceso.


Red cristalina. Considera las partículas de los minerales como sólidos iónicos. Los iones de los bordes están débilmente retenidos por lo que pueden abandonar la estructura y pueden cambiarse con los de la solución del suelo.


Doble capa eléctrica. Considera el contacto entre el sólido y la fase líquida como un condensador plano. Entre el metal (el sólido) y el electrólito (la disolución) existe una diferencia de potencial que atrae a los iones de la solución del suelo. Se forma una doble capa eléctrica formada por los iones del sólido y los atraídos en la solución.


Membrana semipermeable. La interfase sólido-líquido actúa como una membrana semipermeable que deja pasar los iones de la solución y a los de la superficie de las partículas pero no a los del interior de los materiales.


Básicamente las tres teorías son compatibles y simplemente se trata de enfoques distintos:


iones débilmente retenidos para la teoría cristalina.


desequilibrios eléctricos para la teoría de la doble capa eléctrica.


diferentes concentraciones para la teoría de la membrana semipermeable.


BIBLIOGRAFÍA:
EDAFOLOGÍA: PARA LA AGRICULTURA Y EL MEDIO AMBIENTE
PORTA CASANELLAS, J. / Y OTROS
ediciones MP de S.A de C.V
Paginas utilizadas 10-12

http://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=29090907130603AA3VRh2( 6 de abril de 2010)

Intercambio catiónico

Desde muy antiguo se sabía que al pasar un disolución a través de un material pulverulento se perdía parte de la concentración de la disolución. Por ejemplo era muy conocido el hecho de que los suelos pueden extraer sales y colorantes de una solución. Hoy día estas reacciones se justifican por un intercambio de iones entre la solución y el material sólido.

Se define el cambio iónico como los procesos reversibles por los cuales las partículas sólidas del suelo adsorben iones de la fase acuosa liberando al mismo tiempo otros iones en cantidades equivalentes, estableciéndose el equilibrio entre ambas fases.



Según el tipo de iones que se intercambien,

Cambio de cationes: Suelo-M + X+ -----> Suelo-X + M+

Cambio de aniones: Suelo-N + Y- -----> Suelo-Y + N-

Es proceso dinámico que se desarrolla en la superficie de las partículas. Como los iones adsorbidos quedan en posición asimilable constituyen la reserva de nutrientes para las plantas.

Las causas que originan el intercambio iónico son los desequilibrios eléctricos de las partículas del suelo. Para neutralizar las cargas se adsorben iones, que se pegan a la superficie de las partículas. Quedan débilmente retenidos sobre las partículas del suelo y se pueden intercambiar con la solución del suelo.

Teorías del intercambio iónico

Existen tres teorías que tratan de explicar el porqué de este proceso.

Red cristalina. Considera las partículas de los minerales como sólidos iónicos. Los iones de los bordes están débilmente retenidos por lo que pueden abandonar la estructura y pueden cambiarse con los de la solución del suelo.

Doble capa eléctrica. Considera el contacto entre el sólido y la fase líquida como un condensador plano. Entre el metal (el sólido) y el electrólito (la disolución) existe una diferencia de potencial que atrae a los iones de la solución del suelo. Se forma una doble capa eléctrica formada por los iones del sólido y los atraídos en la solución.

Membrana semipermeable. La interfase sólido-líquido actúa como una membrana semipermeable que deja pasar los iones de la solución y a los de la superficie de las partículas pero no a los del interior de los materiales.

Básicamente las tres teorías son compatibles y simplemente se trata de enfoques distintos:

iones débilmente retenidos para la teoría cristalina.

desequilibrios eléctricos para la teoría de la doble capa eléctrica.

diferentes concentraciones para la teoría de la membrana semipermeable.

BIBLIOGRAFÍA
http://ciencias.ucv.cl/quimica/mod4/q4mla004.htm

Abonos

Fertilizantes

Fertilizante,tipo de sustancia o mezcla química natural o sintética utilizada para enriquecer el suelo y favorecer el crecimiento vegetal. Las plantas no necesitan compuestos complejos, del tipo de las vitaminas o los aminoácidos, esenciales en la nutrición humana, pues sintetizan todos los que precisan. Sólo exigen una docena de elementos químicos, que deben presentarse en una forma que la planta pueda absorber. Dentro de esta limitación, el nitrógeno, por ejemplo, puede administrarse con igual eficacia en forma de urea, nitratos, compuestos de amonio o amoníaco puro.

Definimos fertilización como “ suplir nutrientes a la planta para cumplir su ciclo de vida”, es decir, abastecer y suministrar los elementos inorgánicos u orgánicas al suelo para que la planta los absorba. Se trata, por tanto, de un aporte artificial de nutrientes.

Un fertilizante químico es un producto que contiene, por los menos, un elemento químico que la planta necesita para su ciclo de vida. La característica más importante de cualquier fertilizante es que debe tener una solubilidad mínima en agua, para que, de este modo pueda disolverse en el agua de riego, ya que la mayoría de los nutrientes entran en forma pasiva en la planta, a través del flujo del agua.

Estos elementos químicos o Nutrientes pueden clasificarse en : -macroelementos y –microelementos.

Los Macroelementos son aquellos que se expresan como:
% en la planta o g/100g

Los principales son: N – P – K – Ca – Mg - S

Los Microelementos se expresan como:
ppm (parte por millón) = mg/kg = mg /1000g
Los principales son: Fe – Zn – Cu – Mn – Mo- B – Cl



Suelos y fertinilizaciòn.

GRAETZ.Editorial trillas.

Paginas utilizadas 27-31


pH en el suelo

El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una solución. El pH indica la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias. La sigla significa "potencial de hidrógeno" (pondus Hydrogenii o potentia Hydrogenii; del latín pondus, n. = peso; potentia, f. = potencia; hydrogenium, n. = hidrógeno). Este término fue acuñado por el químico danés Sørensen, quien lo definió como el logaritmo negativo de base 10 de la actividad de los iones hidrógeno. Esto es:


Desde entonces, el término "pH" se ha utilizado universalmente por lo práctico que resulta para evitar el manejo de cifras largas y complejas. En disoluciones diluidas, en lugar de utilizar la actividad del ion hidrógeno, se le puede aproximar empleando la concentración molar del ion hidrógeno.

Por ejemplo, una concentración de [H3O+] = 1 × 10–7 M (0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que: pH = –log[10–7] = 7

El pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH menores a 7 (el valor del exponente de la concentración es mayor, porque hay más protones en la disolución) , y alcalinas las que tienen pH mayores a 7. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución (donde el disolvente es agua).

MEDIDA DEL PH
El valor del pH se puede medir de forma precisa mediante un potenciómetro, también conocido como pH-metro, un instrumento que mide la diferencia de potencial entre dos electrodos: un electrodo de referencia (generalmente de plata/cloruro de plata) y un electrodo de vidrio que es sensible al ión hidrógeno.

También se puede medir de forma aproximada el pH de una disolución empleando indicadores, ácidos o bases débiles que presentan diferente color según el pH. Generalmente se emplea papel indicador, que se trata de papel impregnado de una mezcla de indicadores cualitativos para la determinación del pH. El papel de litmus o papel tornasol es el indicador mejor conocido. Otros indicadores usuales son la fenolftaleína y el naranja de metilo.

A pesar de que muchos potenciómetros tienen escalas con valores que van desde 1 hasta 14, los valores de pH pueden ser mayores que 1 y menores que 14. Por ejemplo el ácido de batería de automóviles tiene valores cercanos de pH menores que uno, mientras que el hidróxido de sodio 1 M varía de 13,5 a 14.
Un pH igual a 7 es neutro, menor que 7 es ácido y mayor que 7 es básico a 25 °C. A distintas temperaturas, el valor de pH neutro puede variar debido a la constante de equilibrio del agua (Kw).
La determinación del pH es uno de los procedimientos analíticos más importantes y más usados en ciencias tales como química, bioquímica y la química de suelos. El pH determina muchas características notables de la estructura y actividad de las biomacromoléculas y, por tanto, del comportamiento de células y organismos.

En 1909, el químico danés Sorensen definió el potencial hidrógeno como el logaritmo negativo de la concentración molar (más exactamente de la actividad molar) de los iones hidrógeno.






BIBLIOGRAFIA:
Anàlisis quìmico del suelo, traducido del inglès americano por el Prof. Dr. BELTRÀN Martìnez Josè. tercera ediciòn 1976. ediciones OMEGA. S.A. CASANOVA 220 BARCELONA.