FACULTAD DE RECUESOS NATURALES RENOVABLES MENCIÓN EN CONSERVACIÓN DE SUELOS Y AGUA

INFORME DE PRACTICAS

TITULO:

CICLOS BIOQUIMICOS DEL SUELO, NUTRIENTES DE LAS PLANTAS, MICORRIZAS, DISTRIBUCION DE LOS ORGANISMOS DEL SUELO,

LA ACIDES DE LOS SUELOS, REACCION DEL SUELO

Tingo María, diciembre DEL 2002

INDICE

Introducción............................................... Pág. 4

Ciclos Bioquimicos del suelo.............................. Pág. 5

Nutrientes de las Plantas................................ Pág. 10

Micorrizas................................................ Pág. 14

¿Qué son las micorrizas?

¿Qué efectos produce la micorriza?

Distribución de los Organismos del Suelo............... Pág. 16

1. Introducción

2. Adaptación al ambiente

2.1 Modelo de regulación.

2.2 Aclimatación

2.3 Cambios en el desarrollo

2.4 Cambios de comportamiento

Adaptaciones a distintos factores limitantes

Mantenimiento de la homeostasis

2. Excreción de nitrógeno

3. Conservación del agua

4. Oxígeno

5. Temperatura

La Acidez de los Suelos.................................. Pág. 25

INTRODUCCIÓN A LA ACIDEZ

ACIDEZ DEL SUELO

SUELO ACIDO

AGUA

SUELO CALIZO

Reacción de los Suelos.................................... Pág. 28

PROCESOS QUIMCOS DE LA FORMACION DE LOS SUELOS.

OXIDSACIÓN.

REDUCCION.

HIDRATACIÓN

HIDROLOISIS

CARBONATACION

DISOLUCION

FUENTES DE INFORMACIÓN........................... Pág. 45

INTRODUCCION.

Desde tiempos muy antiguos el hombre viene estudiando el suelo y como mejorarlo para obtener una mejor producción y así poder satisfacer sus necesidades, y es así como investiga un suelo para poder saber por que no produce y que son los elementos que el hacen falta para su poder hacerlo mas fértil.

Por eso mismo hecho es que desarrollamos el curso de Edafología, para poder estudiar el suelo en todo sus dimensiones por ser un cuerpo natural tridimensional el que cambia en profundidad color y composición, además por ser un recurso natural que provee, soporte nutriente, agua, aire (oxigeno), microorganismos, etc. a una planta para que crezca le proporciona los nutrientes necesarios para poder mantenerse.

Por medio del presente trabajo describimos un grupo de temas los cuales servirán como guía para poder mejorar la calidad de enseñanzas para nuevas generaciones de ingresantes a la carrera y en especial a la mención de conservación de suelos y aguas por ser una carrera con una visión muy humanista.

Ciclos bioquímicos del suelo

El ciclo de los nutrientes inorgánicos pasa a través de varios organismos, además entran a la atmósfera, agua e inclusive a las rocas. Así, estos ciclos químicos pasan también por los biológicos y los geológicos, por lo cual se los denomina ciclos bio-geo-químicos.

Cada compuesto químico tiene su propio y único ciclo, pero todos los ciclos tienen características en común:

Los océanos son reservorios de agua, y las nubes son fondos de recambio. En el océano el agua permanece por cientos de años y en las nubes el tiempo de residencia no supera unos cuantos días.

La comunidad biótica incluye todos los organismos vivos. Esta comunidad puede servir como un fondo de recambio (a pesar de que algunos compuestos como el carbono, forman parte de los árboles de Sequoia por cientos de años, lo cual parece más un reservorio), y también sirven para mover elementos químicos de un estado del ciclo a otro. Por ejemplo, los árboles toman el agua del suelo y la evaporan a la atmósfera. La energía para la mayoría de las trasformaciones de los compuestos químicos es provista tanto por el sol como por el calor liberado por la tierra.

En el ciclo del agua la energía es provista por el sol, el cual produce la evaporación ya sea de los océanos como de cualquier superficie de agua libre. El sol también provee la energía para los sistemas climáticos que permiten el movimiento del vapor de agua (nubes) de un lugar a otro (de otro modo siempre llovería solo sobre los océanos).

En ambos casos, la gravedad provoca que el agua alcance nuevamente los océanos y depresiones. El agua congelada atrapada en regiones heladas de la tierra ya sea como nievo o hielo, constituye reservorios que pueden permanecer largos períodos de tiempo. Lagos, lagunas, esteros y pantanos son reservorios temporales. Los océanos tienen agua salada por la presencia de minerales, los cuales no pueden llevarse con el vapor de agua. Así, la lluvia y la nieve contienen agua relativamente limpia, con la excepción de los contaminantes que el agua arrastra de la atmósfera.

Los organismos juegan un rol muy importante en el ciclo del agua, la mayoría contienen importantes cantidades de agua (hasta un 90% en peso). Animales y plantas pierden agua de sus cuerpos por evaporación. En las plantas el agua tomada por las raíces se mueve hacia las hojas donde se pierde por transpiración. Tanto en plantas como en animales, la ruptura de los carbohidratos (azúcares) para producir energía (respiración) produce CO2 y agua como productos de desecho.

La fotosíntesis invierte esta reacción, el agua y el CO2 se combinan para formar carbohidratos.

Desde la perspectiva biológica, los eventos claves aquí son la fotosíntesis y respiración como reacciones complementarias. La respiración toma los carbohidratos y el oxígeno y los combina para producir CO2, agua y energía. La fotosíntesis toma el CO2, agua y produce carbohidratos y oxígeno. Estas reacciones son complementarias tanto en sus productos como en lo referente a la cantidad de energía utilizada  
La fotosíntesis toma la energía del sol y la acumula en las cadenas carbonadas de los carbohidratos; la respiración libera esta energía rompiendo dichas cadenas.

Plantas y animales respiran, pero sólo las plantas (y otros productores como las cianobacterias) pueden realizar fotosíntesis. El reservorio principal de CO2 está en los océanos y en las rocas. El CO2 se disuelve rápidamente en el agua. Una vez en el agua, precipita como roca sólida conocida como carbonato de calcio (calcita). El CO2 convertido en carbohidratos en las plantas tiene tres rutas posibles: puede liberarse a la atmósfera con la respiración, puede ser consumido por animales o es parte de la planta hasta que ésta muere.

Los animales obtienen todo el carbono de su alimento, así que todo el carbono en el sistema biológico proviene al final de los organismos autótrofos. En los animales, el carbono tiene las mismas tres rutas. Cuando las plantas y animales mueren pueden ocurrir dos hechos: la energía contenida en las  moléculas es utilizada por los descomponedores (bacterias y hongos del suelo) y el carbono es liberado a la atmósfera en forma de CO2 o puede permanecer intacto y finalmente transformarse en combustibles minerales. Los combustibles fósiles al ser utilizados liberan a la atmósfera CO2.

El ser humano ha alterado enormemente este ciclo del carbono, ya que al quemar los combustibles fósiles se han liberado a la atmósfera excesivas cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera. Esta condición es la principal responsable del calentamiento global ya que el CO2 presente en grandes cantidades en la atmósfera impide que el calor del sol escape de la tierra al espacio.

Si observamos nuevamente el ciclo del Carbono, notaremos que también describe el ciclo del Oxígeno, ya que estos átomos están frecuentemente combinados. El Oxígeno está presente en el dióxido de carbono, en los carbohidratos y en el agua, como una molécula con dos átomos de hidrógeno. El oxígeno es liberado a la atmósfera por los autótrofos durante la fotosíntesis y tomado por autótrofos y heterótrofos durante la respiración. De hecho, todo el oxígeno de la atmósfera es biogénico; esto significa que fue liberado desde el agua mediante la fotosíntesis de los organismo autótrofos. Les tomó cerca de 2 mil millones de años a los autótrofos (principalmente cianobacterias) para liberar el 21 % de oxígeno de la atmósfera actual; lo que le abrió la puerta a organismos complejos como los animales multicelulares, que necesitan de grandes cantidades de oxígeno para vivir.

Este es posiblemente uno de los ciclos más complicados, ya que el N se encuentra en varias formas y porque los organismos son los responsables de las interconversiones. Recuerden que el N es uno de los constituyentes de los aminoácidos y proteínas del cuerpo. Las proteínas constituyen la piel y los músculos, además de otras estructuras del cuerpo. Todas las enzimas son proteínas, responsables de todas las reacciones químicas del cuerpo. Teniendo esto en cuenta, es fácil notar la importancia del N y su ciclo.

gráfico

El principal reservorio de nitrógeno es la atmósfera, con 78%. Este nitrógeno  gaseoso está compuesto de dos átomos de nitrógeno unidos, el N2 es un gas inerte, y se necesita una gran cantidad de energía para romper esta unión y combinarlo con otros elementos como el carbono y el oxígeno. Esta ruptura puede hacerse por dos mecanismos: las descargas eléctricas y la fijación fotoquímica proveen suficiente energía para romper la unión del nitrógeno  y unirse a tres átomos de Oxígeno para formar nitratos (NO3-). Este procedimiento es reproducido en las plantas productoras de fertilizantes.

La segunda forma de fijación del nitrógeno es llevada a cabo por bacterias quienes usan enzimas especiales en lugar de la luz solar o las descargas eléctricas. Entre estas bacterias se encuentran las pueden vivir libres en el suelo, aquellas en simbiosis con raíces de ciertas plantas (Leguminosas) y las cianobacterias fotosintéticas (las antiguas "algas verde-azuladas") que viven libres en el agua. Las tres fijan N, tanto como nitratos (NO3-) o como amonio (NH3). Las plantas toman los nitratos y los convierten en aminoácidos, los cuales pasan a los animales que las consumen. Cuando las plantas y animales mueren (o liberan sus desechos) el nitrógeno  retorna al suelo. La forma más común en que el nitrógeno  regresa al suelo es como amonio. El amonio es tóxico, pero afortunadamente, existen bacterias nitrificantes (Nitrosomonas y Nitrosococcus) que oxidan el amonio a nitritos, con dos oxígenos. Otro tipo de bacteria (Nitrobacter) continúa la oxidación del nitrito (NO2-) a nitrato (NO3-) el cual es absorbido por las plantas que completan el ciclo.

Existe un tercer grupo de bacterias desnitrificantes (entre ellas Pseudomonas desnitrificans) que convierten nitritos y nitratos en nitrógeno  gaseoso.

Nutrientes de las plantas

1.- Los nutrientes de las plantas. Introducción. Historia de la nutrición vegetal. La nutrición en el marco de la fisiología vegetal. Definición de nutrición vegetal. Concepto de esencialidad. Clasificación de los nutrientes. Funciones generales de los iones. Sistemas de cultivo sin suelo. Contenido iónico en el material vegetal: Proporcionalidad. Determinismo genético. Disponibilidad de nutrientes. Concentración iónica según el órgano. Edad de la planta y nutrición.

2.-El sistema suelo-planta: el suelo. Intercambio y adsorción de cationes. Adsorción de aniones. Adsorción de agua. Sistemas coloidales. Características del suelo: Textura e intercambio catiónico; Estructura del suelo; El agua en el suelo; La atmósfera del suelo; El pH edáfico; Salinidad edáfica.

3.-El sistema suelo-planta: la planta. Disponibilidad de los nutrientes. Interceptación e intercambio por contacto: Flujo de masas y difusión; La disolución edáfica; Intensidad y cantidad. Crecimiento y expansión radicular.

4.-Determinaciones iónicas, valoración y cuantificación. Estimación de cationes. Estimación de fosfatos. Técnicas traza. Técnicas de electro-ultrafiltración. Estimación del nitrógeno disponible. Toma de muestras del suelo e interpretación de sus exámenes. Análisis de la hoja, análisis de la planta y análisis de tejidos. Métodos microbiológicos.

5.-Absorción iónica. La célula vegetal. Las membranas vegetales. Absorción iónica y metabolismo. Teoría portadora. Bombas electrogénicas. Transporte activo y pasivo. Permeabilidad de la membrana. Antagonismo y sinergismo. Absorción y acumulación de aniones inorgánicos. Relación entre velocidad de absorción y la absorción de iones del substrato.

6.-Azufre. Azufre en el suelo. Fisiología del azufre: Absorción; Transporte; Asimilación; Funciones metabólicas del azufre; Deficiencia azufrada: Síntomas visuales; Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Nutrición azufrada en las cosechas: Balance del azufre; Aplicación del azufre.

7.-Nitrógeno. Nitrógeno en el suelo: Amonificación; Nitrificación; Desnitrificación; Fijación del amonio: Asimilación y relación con el nitrógeno inorgánico. El nitrógeno en la solución edáfica. Fisiología del Nitrógeno: Absorción; Transporte; Fijación biológica del nitrógeno; Asimilación y osmorregulación: Asimilación y reducción del nitrato (Localización en brotes y raíces. Edad de la hoja. Intensidad luminosa. Asimilación y osmorregulación); Asimilación del amonio. Las fracciones nitrogenadas. Biosíntesis de aminoácidos y proteínas. Papel de los compuestos nitrogenados orgánicos de bajo peso molecular. Nutrición nitrogenada por nitratos o amonio. Deficiencia nitrogenada: Síntomas visuales; Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Aplicación del nitrógeno: crecimiento y composición de la planta.

8.-Fósforo. El fóforo en el suelo: Las fracciones y los minerales del fósforo. Adsorción de los fosfatos. El fósforo en la solución edáfica y la interacción de las raíces. Micorrizas. El fósforo en la fisiología: Absorción; Transporte; El fósforo y sus funciones metabólicas; El fósforo como elemento estructural; Papel del fósforo en la tranferencia de energía; Papel regulador del fósforo inorgánico; Las fracciones del fósforo; Deficiencia de fósforo: Síntomas visuales; Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Suministro de fósforo: crecimiento de la planta.

9.-Potasio. El potasio en el suelo: Los minerales del potasio y su liberación; Fijación del potasio; Adsorción del potasio y su movilidad; Las fracciones del potasio. El potasio en la solución edáfica. El potasio en la fisiología: Absorción y transporte; Activación de los enzimas; Síntesis proteínicas; Osmorregulación: El régimen hídrico; Expansión celular; Movimientos estomáticos; Movimientos nictinásticos y seismonásticos. Fotosíntesis; Transporte en el floema; Fotosíntesis y transporte de los fotosintatos: Sustitución del potasio por el sodio; Equilibrio cation-anion; Deficiencia del potasio: Síntomas visuales; Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Aplicación del nitrógeno: crecimiento y composición de la planta.

10.-Calcio. El calcio en el suelo: Los minerales que contienen calcio y su desgate; Adsorción del calcio y la solución del suelo; Aspectos ecológicos. El calcio en la fisiología: Absorción; Transporte; Las funciones bioquímicas; Las formas del calcio y sus contenidos; Estabilización de la pared celular; Expansión celular; Membranas y modulación enzimática; Regulación del calcio intracelular; El estroncio; Equilibrio Cation-anion en la osmorregulación. La deficiencia del calcio: Síntomas visuales; Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Suministro de calcio: crecimiento y composición.

11.-Magnesio. El magnesio en el suelo. El magnesio en la fisiología: Absorción y transporte; Funciones bioquímicas; Síntesis clorofílica y pH celular; Activación de enzimas y transferencia energética; Deficiencia de magnesio: Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Suministro de magnesio, crecimiento y composición de la planta.

12.- Sodio. El sodio en el suelo. El sodio en la fisiología: Esencialidad, el sodio como nutriente mineral; Papel del sodio en las especies C4; Sustitución del potasio por el sodio; El sodio como estimulador del crecimiento; Deficiencia de sodio: Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Suministro de sodio, crecimiento y composición de la planta.

13.-Cloro. El cloro en el suelo. El cloro en la fisiología: Evolución fotosintética del O2; Bomba de protones ATPasa; Regulación estomática; Suplemento de cloro y crecimiento de la planta; Suplemento de cloro y osmorregulación; Deficiencia de cloro: Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos; Toxicidad de cloro. Suministro de cloro, crecimiento y composición de la planta.

14.-Hierro. El hierro en la solución del suelo. Absorción. Transporte. Metabolismo. Alteraciones orgánicas producidas por deficiencia o toxicidad.

15.-Manganeso. El manganeso en la solución del suelo. Absorción. Transporte. Metabolismo. Alteraciones orgánicas producidas por deficiencia o toxicidad.

16.-Zinc. El zinc en la solución del suelo. Absorción. Transporte. Metabolismo. Alteraciones orgánicas producidas por deficiencia o toxicidad.

17.-Cobre. El cobre en la solución del suelo. Absorción. Transporte. Metabolismo. Alteraciones orgánicas producidas por deficiencia o toxicidad.

18.-Boro. El boro en la solución del suelo. Absorción. Transporte. Metabolismo. Alteraciones orgánicas producidas por deficiencia o toxicidad.

19.-Molibdeno. El molibdeno en la solución del suelo. Absorción. Transporte. Metabolismo. Alteraciones orgánicas producidas por deficiencia o toxicidad.

20.-Otros nutrientes. I. Silicio, Cobalto, Vanadio, Titanio. Absorción. Transporte. Funciones. Alteraciones producidas por deficiencia o toxicidad.

21.-Otros nutrientes. II. Iodo, Bromo, Fluor, Niquel, Cromo, Selenio, Plomo, Cadmio. Absorción. Transporte. Funciones. Alteraciones producidas por deficiencia o toxicidad.  

22.-Diagnosis de la deficiencia y toxicidad nutricional. Aplicación de nutrientes y desarrollo vegetativo.Diagnosis del desorden nutricional por los síntomas visuales. Análisis vegetal. Métodos histoquímicos y bioquímicos. Análisis vegetal. Análisis del suelo.

23.-Los fertilizantes. Fertilizantes orgánicos y minerales. Época de aplicación. Técnicas y métodos de aplicación.

MICORRIZAS

¿Qué son las micorrizas?

Aproximadamente el 85% de todas las especies vegetales viven en simbiosis con una

gran cantidad de hongos del suelo. Esta comunidad de vida es denominada MICORRIZA, la que se subdivide en dos tipos, según la forma de vida conjunta:

Endomicorriza: Las hifas de los hongos

penetran en el tejido cortical de la raíz de la planta y provocan una infección progresiva de las células de la corteza. En este proceso, la endomicorriza o Micorriza Vesículo-Arbuscular (MVA) forma en las células de la corteza extremos de hifas ramificados, similares a un árbol (arbúsculos), que actúan en calidad de órganos nutritivos, mediante los cuales tiene lugar el metabolismo simbiótico entre hongo y planta. Además, se forman vesículas como órganos de reserva.

Ectomicorriza: Las hifas de los hongos envuelven las raíces de las plantas, penetran intracelularmente en el parenquima de la corteza, sin infectar sus células.

Mientras que la endomicorriza se encuentra en muchas plantas herbáceas (inclusive muchas plantas de cultivo, también en plantas leñosas, tales como palmeras, café, té, cacao, cítricos), la ectomicorriza se desarrolla sobre todo en especies forestales.

Endomicorriza: Hifas penetrando células del tejido cortical de la raíz.

Ectomicorriza: Hifas no penetran células corticales, ubicándose en el espacio intercelular.

Las Endomicorrizas se pueden ver sólo al microscopio.

¿Qué efectos produce la micorriza?

La micorriza es sumamente importante para el crecimiento de las plantas. Esto vale de manera especial para aquellos sitios en los cuales los factores importantes del crecimiento se encuentran por debajo del estado óptimo para el desarrollo de las plantas (dunas de arena, suelos pobres, superficies devastadas). Pero también en el cultivo de plantas bajo buenas condiciones en comparación con otras se obtienen efectos visibles muy positivos después de una inoculación suplementaria con micorriza. Así se puede observar:

• Una mejor asimilación de los nutrientes en las plantas (aumento de la producción, aumento de la calidad, entre otras cosas)

• Una mejor tolerancia de las plantas frente a muchos factores de stress, por ej.: sequía, valores desfavorables de pH, alto contenido de sales, exceso de viento, etc.

• Mayor resistencia de las plantas frente a organismos patógenos (mejora de la salud de las plantas sin aplicación de bióxidos, entre otras muchas cosas).

Una inoculación plenamente eficaz con hongos micorrizas es posible sólo desde hace muy poco tiempo, después de que se consiguiera obtener un material aplicable, fácilmente manejable y de fácil almacenamiento.

Nuestro producto TRI-TON® es una substancia coadyuvante del suelo de esa naturaleza, biológicamente activa. Se compone de arcilla porosa (como material portador), sobre el cual mediante un procedimiento completamente biológico (sin aplicación de productos químicos) se fijan unidades de infección (por ej.: esporas) de micorrizas en una gran concentración.

En su aplicación se llega a una colonización de raíces vegetales y a la manifestación de una comunidad muy eficiente de vida (simbiosis). El producto favorece el fortalecimiento de un proceso que se desarrolla naturalmente en el suelo; es completamente inofensivo para los animales y los humanos.

Distribución de los organismos del suelo

Adaptación al ambiente: modificaciones que tratan de ajustar al organismo a las variables que, afectan al control del flujo de calor y el flujo de sustancias.

Conductancia: facilidad de movimiento de calor y de sustancias que existe a través de una superficie.

Gradiente de concentración de distintas sustancias: la concentración de sustancias es distinta en el interior que en el medio circundante y tienen que existir una serie de mecanismos que regulen estas concentraciones.

Factores limitantes: los factores que condicionan la supervivencia, el crecimiento y la reproducción: la temperatura, la luz, los nutrientes inorgánicos, agua, gases.

Hay que tener en cuenta dos factores fundamentales a la hora de ver las adaptaciones que han creado los organismos al medio:

• Velocidad y persistencia del cambio ambiental. El medio es cambiante y el cambio ambiental se produce en lapsos de tiempo muy cortos (continuamente) pero, además, se producen cambios históricos. Buena parte de las adaptaciones en los organismos son respuesta a un medio que ahora no existe (Ej. Óptimo atlántico). El cambio ambiental puede ser rápido o puede ser lento.

• Velocidad y balance coste-beneficio de la respuesta por parte del organismo. Este balance normalmente se establece en función de la persistencia del cambio ambiental.

Se puede hablar de cuatro tipos de modelos de respuesta:

2.1 Modelo de regulación.

Pretenden dotar a los organismos de mecanismos de respuesta que actúan muy rápidamente. Normalmente se refieren a cambios en la velocidad de los procesos fisiológicos pero también se pueden incluir los cambios de comportamiento. No tienen nunca una modificación de la morfología ni de la estructura biofísica del organismo. Suponen un gasto energético. Ej. Tiritar

2.2 Aclimatación

Es un tipo de respuesta más o menos rápida que implica un cambio morfológico reversible. Es una respuesta estructural. Ej. Cubierta grasa que acumulan algunos animales en invierno, la aclimatación de los alpinistas a la falta de oxígeno aumentando el número de eritrocitos en sangre y también existen multitud de enzimas que tienen distintos óptimos de temperatura de manera que el organismo puede utilizar más o menos los enzimas en función de la temperatura que haya.

2.3 Cambios en el desarrollo

Son cambios estructurales lentos e irreversibles que se producen como respuesta a cambios ambientales lentos. Ej. Plantas de sombra y plantas de sol tienen una relación entre hojas y raíces muy distinta, las que tienen peores condiciones tienen un aparato radicular más desarrollado para evitar la sequía.

2.4 Cambios de comportamiento

Son respuestas a unas modificaciones ambientales lo suficientemente severas para que no sirvan ninguna de las respuestas anteriores. Ej. Procesos migratorios y también se incluyen los procesos de hibernación (están implicados cambios de aclimatación pero va más allá), pérdida de las hojas de árboles caducifolios, el proceso de dormancia que tienen muchas semillas y los procesos de acumulación (permanentes).

Adaptaciones a distintos factores limitantes

Muchos de los organismos son capaces de mantener un equilibrio salino que está íntimamente ligado a la regulación del flujo de agua. Los iones tienden a moverse de las zonas con mayor concentración a las de menor concentración. Hay dos procesos implicados: movimiento de iones y movimiento de agua. Los organismos lo que realmente hacen es mantener un desequilibrio y eso conlleva un gasto energético.

• Un pez que vive en agua dulce tiene una concentración iónica en su cuerpo mayor que la que hay en el medio y están sometidos a una tendencia a coger agua. Tiene unos mecanismos que son capaces de captar muchos iones en los riñones e, incluso, también en las branquias. Estos peces tienen una orina muy copiosa y poco concentrada en sales para eliminar el agua que les sobra.

• Un pez que vive en un medio marino se encuentra en una situación contraria, se encuentra sometido a una tendencia a perder agua y para evitarlo deben beber agua pero se tiene que dotar de unos mecanismos que les permitan expulsar las sales. Estos peces hacen una orina poco copiosa y muy concentrada en sales.

• Los tiburones y las rayas tienen urea en la sangre y con ella consiguen aumentar la concentración salina en su sangre, de este modo, contrarrestan la tendencia a la pérdida de agua ya que la concentración salina así es similar a la del exterior. Mantener alta la concentración de urea en la sangra conlleva un gasto metabólico.

• Los animales terrestres están ingiriendo iones constantemente, están acumulando iones en exceso y hay que excretarlos, fundamentalmente por la orina pero también por el sudor. Con este tipo de excrección también se está perdiendo agua que es un factor limitante. Animales que viven en zonas sin problemas de agua tienen orinas más copiosas que animales que viven con escasez de agua que tienen orinas más concentradas.

• Las plantas que viven en medios salinos son plantas blanquecinas con hojas pequeñas y, a menudo, cubiertas de pelillos para evitar la pérdida de agua. Estas plantas tienen que “excretar” el exceso de sales: muchas las excretan a través de la epidermis, por las raíces, los tallos o las hojas. El problema que tienen es, al tener una concentración tan elevada de sales, para contrarrestar la presión osmótica del suelo. A esto se le denomina sequía fisiológica: estas plantas se encuentran con problemas para captar agua aunque haya agua en el suelo. Ej. Las plantas barrilleras que se utilizaban para fabricar jabón, o los manglares que viven en litorales marinos y les cuesta mucho captar el agua: acumulan muchos solutos en sus raíces para contrarrestar el potencial osmótico.

La mayoría de los carnívoros tienen un problema fisiológico derivado de su dieta muy rica en proteínas y, por tanto, muy rica en nitrógeno. La mayoría de los carnívoros han desarrollado mecanismos para expulsar el nitrógeno.

• Los organismos acuáticos lo expulsan en forma de amoniaco. El problema es que el amoniaco es tóxico, así que no pueden concentrar mucho amoniaco y lo están expulsando continuamente, según lo sintetizan, por medio de la orina.

• Un carnívoro terrestre no puede acumular el nitrógeno en una molécula que le resulte tóxica porque no puede permitirse orinar continuamente.

• Los mamíferos concentramos el nitrógeno en forma de urea (2 átomos de nitrógeno y 1 de carbono) que también supone un ahorro de agua ya que la urea se acumula en la sangre y, luego, es expulsada por una orina menos copiosa y más concentrada.

• Las aves y los reptiles acumulan el nitrógeno en forma de ácido úrico (4 átomos de nitrógeno y 5 de carbono), es más denso y cristaliza formando una pasta que se concentra muy bien, de modo que se pierde muy poco agua, pero se pierden 5 carbonos. La pasta que se forma se denomina Guano y es un abono muy apreciado.

En ambos caso el ahorro de agua implica una pérdida de carbonos que supone una energía no despreciable.

• Conservación del agua

Está en relación con los iones y con su excreción pero también con la temperatura. Normalmente, cuando las temperaturas son mayores a las temperaturas óptimas, la mayoría de los organismos son capaces de disipar calor por medio de la sudoración. Antes de empezar a sudar por la piel externa, la evaporación de agua ya se ha producido antes por las vías respiratorias.

Organismos que no tienen disponibilidad de agua, en ambientes áridos, los animales tienden a buscar microclimas más frescos y disminuir su actividad e incluso migrar.

Las plantas tienen procesos de inactividad de su tasa metabólica, también son capaces de modificar la inclinación de sus hojas y existen plantas que pierden sus hojas en verano: son caducifolias estivales. Esta adaptación se denomina Halacofilia.

El camello se calienta muy lentamente. Sus jorobas acumulan agua y además aumentan mucho su relación superfiecie/volumen.

Muchos organismos se esconden en madrigueras y sólo salen para hacer trayectos cortos.

La rata canguro vive en el desierto australiano y, para soportar el calor, alterna la condensación y la evaporación del agua al respirar. Tiene unas fosas nasales con muchos pliegues que les sirven de superficie de condensación para el agua y a eso hay que unirle que estos animales tienen hábitos nocturnos.

Las plantas tienen unas adaptaciones más claras o más evidentes. El agua está retenida en el suelo por el potencial hídrico (conjunto de fuerzas que retienen el agua en el suelo). Cuanto más negativo es el potencial hídrico, mayor es la fuerza que retiene el agua en el suelo. El agua intersticial suele estar a unos -15atm y el agua que se encuentra cerca de la superficie de las partículas del suelo a -50atm. El primer agua que cogen las plantas es la intersticial y, una vez que no ha quedado agua intersticial, comienza la etapa de sequía. Normalmente obtener agua a menos de -15 atm es extremadamente difícil para las plantas. La mayor parte de las plantas obtienen agua por ósmosis: concentran moléculas en la savia. En los desiertos, las plantas desérticas son capaces de obtener agua de -60atm, pero el problema de la planta es transportar el agua de las raíces al resto de la planta ya que el agua tiene que ir en contra del potencial osmótico, así que la planta no tiene más remedio que abrir una zona en la parte superior para que el potencial hídrico del aire sea el que haga subir el agua.

Las plantas hacen fotosíntesis en sus hojas e intercambian gases. En este intercambio gaseoso también se está perdiendo agua así que las plantas hacinan las superficies por las que hacen fotosíntesis.

Hay tres tipos de plantas en cuanto al tipo de fotosíntesis que hacen:

• La mayor parte de las plantas son plantas C3. En estas plantas hay una mayor concentración de cloroplastos en el haz que en el envés. Realizan el ciclo de Calvin en el que el carbono del CO2 es incorporado para sintetizar glucosa (6 átomos de carbono). Requieren seis vueltas para sintetizar una molécula de glucosa. Primero se sintetiza fosfoglicerato (3 átomos de C). El CO2 es incorporado a la planta por los cloroplastos.

• Existen algunas plantas en las que se ha desdoblado el ciclo de Calvin en dos partes, son las plantas C 4. En estas plantas los cloroplastos aparecen concentrados cerca de los vasos xilemáticos. Una fase se realiza en las células del mesófilo y la otra en las células que rodean los vasos xilemáticos. En las plantas C 4 se sint4etiza ácido oxalacético, molécula de 4 C que pasa a otras células y se disocia. Hay un trabajo de concentración de CO2 en las células internas de la hoja próximas a los vasos conductores, esto es una forma de mantener los estomas abiertos el menor tiempo posible, lo llevan al interior para que no se pierda por simple difusión. En estas plantas hay más estomas en el envés que en el haz y suelen recubrirse de cutículas o pelillos para minimizar las pérdidas de agua. Las plantas C 4 representan evolutivamente una adaptación a ambientes áridos.

• Existe además un modelo aún más adaptado a ese tipo de sistemas, son las plantas CAM (metabolismo ácido de las crasuláceas). Es un mecanismo que han desarrollado las plantas crasas. Representa una modificación interior en el proceso de fotosíntesis. En las plantas CAM por las noches se asimila el CO2, que se une al fosfoenolpiruvato, se transforma en ácido oxalacético y luego en ácido málico. Este compuesto se puede almacenar durante horas en el interior de vacuolas. Durante el día, la planta cierra sus estomas, evitando la pérdida de agua y el ácido málico se disocia en CO2 y entra en un ciclo de Calvin convencional para sintetizar piruvato.

Plantas C 3, C 4 y CAM representan tres niveles diferentes de plantas adaptadas a la mínima pérdida de agua.

• Oxígeno

Muchos animales tienen como elemento limitante el oxígeno. El problema de muchos organismos es que alcanzan un tamaño y un volumen considerable y se hace imposible la llegada de O2 a los tejidos por simple difusión.

• Los insectos se dotan de tráqueas que conectan los tejidos que van a consumir ese oxígeno.

• Los vertebrados disuelven el oxígeno en un fluido circundante como la sangre. El problema es que el oxígeno es muy poco soluble en agua tiene que utilizar compuestos como la hemoglobina para concentrar grandes cantidades de oxígeno y llevarlas al resto del cuerpo.

• Branquias: zonas muy irrigadas a las que el oxígeno pasa por simple difusión.

• Temperatura

Hay organismos que dejan tu temperatura corporal estable y otros que no.

• Organismos reguladores: aquellos que son capaces de mantener una serie de condiciones internas más o menos estables.

• Organismos acomodadores: mantienen unas condiciones internas en absoluto paralelismo con las condiciones externas.

Hay organismos que no entran en ninguna de estas clases: los anfibios regulan la concentración de solutos en la sangre pero no regulan su temperatura. Se hace entonces otra clasificación:

• Homeotermos: organismos que mantienen unas condiciones de temperatura constantes (mamíferos y aves)

• Poiquilotermos: amoldan su temperatura a la del medio ambiente (resto de organismos, no sólo los animales)

Existen organismos que, aunque son capaces de regular su temperatura, como los osos, en determinadas condiciones pueden variar mucho su temperatura. Los animales poiquilotermos tampoco sen capaces de aguantar cualquier rango de temperatura (lagartijas al sol y peces que viven en determinadas profundidades dependiendo de la temperatura).

• Endotermos: aves y mamíferos. Mantienen una temperatura corporal a base de fuentes internas de energía.

• Ectotermos: utilizan fuentes de calor externas a sus cuerpos. El rango de temperatura que aguantan es mucho más amplio que el de los endotermos.

El fenómeno de endotermia parece que es lo que mayor independencia genera a los organismos así que los organismos se preguntan porqué razón son tan raros los organismos endotermos. Existen varias razones:

• Facilidad para regular la temperatura corporal: un animal cuya relación superficie/volumen sea grande tiene más facilidad para ser ectotermo pues tiene mucha superficie en contacto con el exterior. Cuando la relación superficie / volumen es pequeña, el animal tiene mayor beneficio en ser endotermo.

• No existen casos de endotermia en organismos marinos excepto en mamíferos. Esto es porque la endotermia supone un consumo de oxígeno por parte del organismo. La endotermia ha aparecido en organismos que no tienen limitaciones de oxígeno.

• La ectotermia, al tener un menor requerimiento energético, confiere una ventaja evolutiva en situaciones donde los aportes nutricionales no están siempre asegurados.

Los mamíferos y las aves viven en unos rangos de temperatura más pequeñas de las que soportan los peces y los reptiles. A medida que aumenta la relación superficie / volumen la regulación de la temperatura puede ser menos precisa. Los peces no han evolucionado hacia la endotermia porque viven en un medio donde el oxígeno es un factor limitante. Los reptiles han evolucionado varias veces hacia la endotermia pues aves, mamíferos descienden evolutivamente de los reptiles.

La ectotermia también puede reportar ventajas al organismo cuando éste se encuentra con una escasa disponibilidad de la cantidad y la calidad de nutrientes.

Un endotermo tiene que realizar un trabajo y consumir una energía para mantener unas condiciones internas muy distintas de las que hay en su medio.

Pérdidas de Q = K (Tb - Ta)

K = cte que depende de la conductancia de la superficie del objeto.

El metabolismo, a parte de parte para mantener un determinada temperatura interna, sirve para muchos otras cosas.

Tasa metabólica basal TMB (r): metabolismo de un organismo que se encuentra en reposo y sin digestión y se define en condiciones en las que la temperatura ambiente es superior a una determinada temperatura crítica (temperatura ambiental por debajo de la cual el organismo tiene que aumentar su metabolismo para mantener su temperatura). Ta>Tk

Tk depende de:

• La tasa metabólica basal

• La conductancia

En muchas ocasiones las dos cosas dependen de la relación superficie / volumen. A medida que aumenta el tamaño, la tasa metabólica basal aumenta más rápido que la superficie corporal.

La temperatura crítica va a disminuir con el tamaño creciente del organismo. En condiciones de temperatura ambiente muy bajas, la capacidad para mantener la tempera temperatura constante dependerá de:

• A corto plazo: de su propia fisiología capaz o no de acelerar el metabolismo.

• A medio o largo plazo: disponer de alimento, capacidad para buscar alimento.

Existen tasas máximas de producción de calor, que raramente superan 10 o 15 veces la tasa metabólica basal.

Frecuentemente cuando hay bajas temperaturas el consumo de alimentos es más rápido del ritmo al cual se puede encontrar alimentos (los organismos endotermos mueren de hambre antes que de frío).

Algunos homeotermos en condiciones de frío dejan zonas que caigan de temperatura para economizar energía: orejas, pies.

Los organismos normalmente seleccionan sus hábitats en función de toda una serie de factores característicos. Los organismos reflejan con su presencia el valor de factor físico-químico de que se trate siempre y cuando conozcamos en que gama del factor físico-químico vive el organismo.

Es una aplicación que suele referirse con el nombre de indicadores: se puede utilizar la presencia de algunos organismos para las características físico-químicas de la zona.

• Cistus ladanifera: jara pringosa. En la zona de los encinares en la base de la sierra. Tiende a estar en zonas de menor altitud, con climas más secas.

• Cistus populifolius: jara estapa. Vive en zonas de mayor altitud.

Podemos utilizar estas dos jaras como indicadores de la humedad.

• Quercus rotundifolia

• Quercus pyrenaica

• Lavandula stoechas. Lavanda, pH ácido.

• Lavandula latifolia. Espliego, pH básico.

Fundamentalmente se trata de relacionar la presencia/ausencia o la abundancia/rareza con las características del medio.

• Eurioico: una planta que es capaz de desarrollarse en una amplia gama de condiciones.

• Estenioco: cuando esa planta vive en una gama de condiciones más estrecha.

Un indicador para que sea realmente útil lo será más si se trata de una especie estenoica que si es eurioica.

Suelen ser más utilizables las especies las especies grandes que las especies pequeñas porque se renuevan a una velocidad menor que las especies pequeñas.

LA ACIDEZ DE LOS SUELOS

Es claro que el pH del suelo no puede ser menor a 6.0 para el caso de maíz, por lo tanto una solución inmediata es la aplicación de mejoradores del suelo, el producto común para este problema es la DOLOMITA, ya que tal como se menciona, uno de los principales problemas que se tiene en la acidez es la deficiencia de Calcio y Magnesio. La presencia de Aluminio compite con el Calcio y Magnesio en el suelo por los sitios de intercambio. Y por consiguiente la toxicidad de Aluminio se puede disminuir mediante la aplicación de Calcio y Magnesio. Una practica que se tiene es la aplicación de carbonatos, sin considerar los balances nutrimentales.

EL PROBLEMA DE ACIDEZ ES UNA DEFICIENCIA EN LOS IONES BÁSICOS DE CALCIO Y MAGNESIO.

Si solo se aplica Calcio como carbonato, el problema que se puede ocasionar es el de un desbalance nutrimental en la relación Ca:Mg que posteriormente será muy difícil de corregir. Es muy importante considerar el balance nutrimental antes de tomar decisiones de que aplicar. Para corregir el problema de acidez en los suelos se tienen diferentes opciones tal como se muestra en el siguiente cuadro:

INTRODUCCIÓN A LA ACIDEZ

La necesidad de tener un conocimiento profundo de los recursos, se ha intensificado y ha cobrado un nuevo significado, debido principalmente a la presión demográfica y al desequilibrio entre los elementos en que se basan los sistemas de producción tradicionales.

En estas circunstancias el conocimiento y entendimiento de la morfología y clasificación de suelos ácidos es esenciales, ya que provee las bases para el uso racional y eficiente de los recursos. Los suelos no pueden utilizarse para cualquier propósito sin antes entender los procesos involucrados en su formación.

La reacción ácido que manifiesta un suelo en un momento dado, es un factor importante cuya influencia se ve reflejada directamente en el desarrollo y rendimiento de las plantas. La acidez limita fuertemente la tendencia y velocidad en el proceso de asimilación de las substancias nutritivas de las plantas, así como también, la eficiencia de los fertilizantes aplicados al suelo, entre otras muchas cosas. Los principales problemas asociados con la acidez son esencialmente:

• Deficiencia de Calcio y Magnesio.

• Deficiencia de Fósforo

• Toxicidad por Aluminio, etc.

El efecto mas detrimental de acidez en suelos agrícolas indudablemente que es la solubilidad de Aluminio, elemento altamente tóxico para las plantas en general y especialmente para cultivos como el maíz. El rendimiento para este case con un 50 % de saturación de Aluminio en el suelo, esta se puede reducir hasta en un 60 %, y esta solubilidad de Aluminio esta directamente relacionada con el pH del suelo, el 50 % de saturación esta dado por un pH de 4.2, situación no muy ajena a los suelos del Estado de México, Querétaro, Hidalgo, jalisco, Veracruz, Chiapas, Tabasco y Oaxaca, entre otros.

ACIDEZ DEL SUELO

Una característica del suelo particularmente importante es la acidez, expresada como valor de pH en una escala comprendida entre (1 y 14. Los suelos ácidos tienen valores de pH inferior a 7, de 7 los neutros y superiores a 7 los alcalinos o calcáreos. Lo ideal es un suelo neutro, aunque casi todas las plantas toleran valores comprendidos entre 6,5 y 7,5. Se comercializan varios kits y medidores para el análisis de suelos; de todos estos dispositivos, el más sencillo de manejar es el papel p.H. o tornasol, aunque puede inducir a confusión. La acidez del suelo puede variar de una parte a otra de la parcela. Además, el jacinto silvestre y algunas otras plantas afectan a la acidez, que también cambia en respuesta a los materiales incorporados al terreno. Así, las enmiendas calizas elevan el p.H. y lo hacen más alcalino; por el contrario, los fertilizantes orgánicos reducen la alcalinidad. La turba de musgo esfagno tiene un p.H. de 3,5-4 y la de carrizo de 5,5.

pH 3,5 Turba de esfagno pH 4,5 Suelo arenoso

SUELO ACIDO

El pH es deste tipo de suelo es inferior a 7. Este exceso de acidez empobrece el humus y lo transforma en inestable.

AGUA

- Problemas para el cultivo: Un suelo acido puede provocar retraso en la vegetacion y favorecer el desarrollo de ciertas enfermedades (ajos podridos, hernia de las coles,...)

- Correcion: La cal neutraliza rapidamente la acidez. Haga un aporte en otoño, a razon de 100 a 300 g/m2, pero es NECESARIO aportar tambien compost y estiercol al suelo encalada, puesto que la actividad bacteriana se activa tanto que el humus se agota muy rapido.

Otras correcciones calcicas reaccion de forma mas suaves y pueden ser mezclados con correctores organicos, cosa que no se puede hacer con la cal pura. Se trata de la cal en polvo del lithothamne (500 g/10 m2), de action lenta y prolongada.

SUELO CALIZO

El suelo calizo contiene entre un 12% y un 30% de carbonato de calcio. Tiene un pH superior a 7. Es inestable, se seca rapido y retiene mal los oligoelementos.

- Problemas para el cultivo: el porcentaje de calcio activo bloquea la asimilacion de nutrientes en las plantas, provocando carencias graves que se manifistan en clorosis (amarilleo de las hojas)

- Correcion: No se modifica este tipo de tierra, pero ciertas correciones facilitan el crecimiento de plantas sensible a la cal. Asi pues, se puede aportan de forma local, algo de turba o compost a base de pinochas (3 kg/m2). Un aporte de 150 a 250 g/m2 de azufre reduce la alcalinidad y los quelatos de hierro, vaporizados, hacen reverdecer las plantas con clorosis.

Los aobonos verdes y el aporte de compost (5 kb/m2) facilitaion la asimilacion de los elementos minerales.

REACCIONES DEL SUELO.

Los suelos pueden tener reacción ácida, neutra o alcalina. La reacción de los suelo es significativa en la práctica de producción de cultivos y en el manejo de los suelos, por que los diferentes grados de reacción del suelo son producidos por las condiciones químicas causan su correspondiente grado de reacción del suelo, y cada grado de reacción, así como cada conjunto de condiciones químicas afectan el crecimiento vegetal en cierta forma debido a que la solubilidad de algunos elementos o aumenta a los otros. Entonces las condiciones químicas que acompañan los diferentes grados de reacciones pueden ser favorables para algunos cultivos desfavorables para otros, y en otros pueden afectar muy poco el crecimiento vegetal. La reacción del suelo pude ser considerada, pues, como un síntoma de las condiciones químicas particulares que la originan y por lo tanto puede utilizarse como índice de posible efecto de esas condiciones en el crecimiento de las plantas. Es muy útil en el diagnostico de la fertilidad del suelo.

Es de gran valor para estudiantes de la ciencia del suelo, conocer las condiciones que causan las diferentes reacciones del suelo, conocer las diferentes reacciones del suelo.

El estudio de la reacciones del suelo y de los efectos que las condiciones químicas, acompañadas de varias reacciones del suelo tienen en el desarrollo vegetal se puede plantear bajo tres objetivos principales.

PROCESOS QUIMCOS DE LA FORMACION DE LOS SUELOS.

Los procesos que alteran la composición química del material del suelo se denomina fuerza químicas de interperización. Es preciso, sin embargo tener presente que muy pocos cambios ocurren en la composición química sin que se modifique en alguna forma el aspecto físico del material del suelo. Es así pues, que los cambios químicos y físicos van mano a mano.

En los climas húmedos donde la capa superficial de la tierra es humedecida la mayor parte del tiempo, los procesos químicos de erosión se presenta muy activos, ya que la humedad es factor determinante para este tipo de reacciones.

Aunque las fuerzas físicas de desintegración están también operando, sus actividades quedan opacadas por los resultados de los cambios químicos. Consideramos las modificaciones químicas más activas al dar respuesta a varias de las preguntas.

• OXIDSACIÓN.- El oxigeno es un elemento bastante activo y entra en combinación con muchos otros elementos o el aumento en contenido de oxidación en un compuesto, se considera en esta discusión como proceso de oxidación, aunque para el químico, está es una definición muy limitada. Debido a que el 20% de la atmósfera, en volumen, es oxigenado, existe buena oportunidad para la oxidación del material madre del suelo.

• REDUCCION.- Así como la oxidación se verifica en presencia adecuada de oxigeno, la reducción, que es el reverso de la oxidación, ocurre cuando el oxigeno se encuentra en cantidades limitadas.

Este proceso será pues, más activo a niveles mas profundos de la capa superficial d la tierra, bajo condiciones diferentes de drenaje y donde el agua ocupa gran proporción del espacio de aire, o en el interior de grupos de compacto de partículas muy finas de tierra, donde el aire penetra apenas lentamente, y en general, donde quiera que el suelo tenga una aeración deficiente la liberación de CO2 proveniente de materia orgánica en rápida descomposición, puede reducir la concentración del oxigeno y el resultado será al reducción.

c) HIDRATACIÓN.- La unión de agua con los minerales del suelo puede representarse por el caso típico de la hidratación del oxido de hierro: Fe2O + 3H2O = 2Fe2O3. 3H2O. La hidratación es un proceso común en la degradación de las rocas. No únicamente el hierro mineral se oxida y se hidrata, aumentando su volumen y tornándose más suave, haciendo más fácil su desintegración sino que muchos otros compuestos también se hidratan, como el SiO2 y el A12O3 , los aluminio silicatos y algunas sustancias orgánicas.

d) HIDROLOISIS.- El agua es un reactivo químico bastante activo. El H del agua es intercambiada con el ión positivo (catión) de muchos compuestos, para dar dos compuestos diferentes. Este proceso ocurre extensamente en minerales que contienen elementos fuertemente básicos, y que en parte son sustituidos por el H, en la siguiente forma

CaSiO 3 + 2 OH = H 2SiO 3 + Ca (OH)2

Este intercambio se conoce bajo el nombre de hidrólisis, y es una reacción efectiva para alterar la composición química de muchos minerales.

e) CARBONATACION.- La descomposición de la materia orgánica del suelo así como la respiración de las plantas por su sistema radicular, produce grandes cantidades de CO2, que se incorporan al aire del suelo.

Este gas entra en combinación rápidamente con las bases para formar carbonatos y bicarbonatos.

El aire del suelo contiene diez veces mas CO2 que el aire atmosférico, aproximadamente, además las partículas del suelo también esta saturada de este gas. Como la asociación de oxigeno, agua y bióxido de carbono con partículas minerales es bastante íntima, no podemos esperar que cada uno de estos reactivos actué independientemente sobre los minerales. Por el contrario, la oxidación, hidratación y carbonatación generalmente prosiguen conjuntamente o e tan estrecha asociación, que las acciones individuales no pueden apreciarse fácilmente.

f) DISOLUCION.- El proceso de disolución es también una fuerza químicas que intervienen en la descomposición de los minerales, pero como el agua pura es un solvente poco efectivo para la mayoría de los minerales del suelo, la disolución se efectúa principalmente por acción conjunta del CO2 y H2O, o por el agua con huellas de ácidos minerales u orgánicos, o bien por soluciones salinas.

Los ácidos minerales mas importantes que se producen en el suelo por medios químicos o biológicos, son HNO2, HNO3, H2SO4, H3PO4, y H3SO3. Así nunca alcanzan estos ácidos una concentración mayor que huellas, pero su continua producción permite eventualmente una descomposición considerable de minerales.

La actividad biológica de organismos del suelo tales como bacterias y hongos, producen CO2 y complejos compuestos orgánicos de naturaleza ácida. También estos intervienen en los procesos de disolución. Las soluciones salinas poseen un poder disolvente mayor para muchos minerales, que el agua pura, y por lo tanto en terrenos donde abundan las sales solubles, el proceso de disolución puede bien ser acelerado.

Cuando nos referimos a la reacción del suelo, obviamente lo hacemos a la solución del suelo, si bien esta no es más que un reflejo de su fase sólida. De hecho se mide en una suspensión suelo/agua con una relación, generalmente, 1/1.

Como ya sabemos, cuando se inicia la alteración de la roca para dar origen al suelo, la única fase líquida que existe es el agua de lluvia, que presenta un pH ligeramente ácido como consecuencia del dióxido de carbono que lleva disuelto y que forma ácido carbónico; independientemente de la posibilidad de arrastrar pequeñas cantidades de ácido nítrico, procedente de la disolución de los diferentes óxidos de nitrógeno formados por las descargas eléctricas, que tienen lugar en la atmósfera, y que consiguen ionizar al nitrógeno del aire.

Esta solución ácida en contacto con los minerales que constituyen las rocas, provocan una hidrólisis de los mismos que afecta principalmente a los cationes que sirven de unión a las estructuras silicatadas de los mismos. Como quiera que los cationes más abundantes son calcio, magnesio, potasio y sodio, son estas las primeras bases que se liberan en forma de los hidróxidos correspondientes, reemplazando sus posiciones los hidrogeniones del agua. En menor medida aparecen los hidróxidos de hierro y aluminio, que quedan precipitados y en forma inactiva merced al pH alcalino que se genera por la disociación de las bases solubles.

La solución de ataque, inicialmente ácida se va volviendo alcalina pudiendo alcanzar un pH elevado que es capaz de solubilizar al esqueleto silíceo del mineral, en forma de ácido metasilícico, e incluso al aluminio que le acompaña en las capas tetraédricas que puede liberarse en forma de aluminato.

Este medio inicial, por lo grueso de su granulometría es muy permeable y permite la fácil percolación del agua a su través, por lo que una buena parte de los compuestos liberados son arrastrados fuera del incipiente suelo creado. En las fases de desecación se produce la recombinación de los iones presentes generando las estructuras arcillosas, que ya vimos al tratar de los procesos de alteración mineral.

Simultaneámente se va produciendo la descomposición del material orgánico que se deposita en la superficie del suelo generando una serie de compuestos de carácter ácido que también conocimos al tratar del proceso de humificación. De esta forma se produce un equilibrio entre la acidificación que genera el material orgánico y la basificación provocada por el material mineral. Como la fracción mineral suele ser mayoritaria, la tendencia del suelo sería hacia la basicidad, pues los escasos ácidos formados son muy débiles e inestables, los aluminatos solo son posibles a valores de pH muy elevados y el ácido metasilícico se descompone fácilmente en sílice y agua.

Una vez pasado el periodo inicial y cuando el suelo va adquiriendo un cierto desarrollo condicionado por su primera fase evolutiva, las bases que siguen liberandose encuentran un triple camino a partir de la solución. Unas son absorbidas por las plantas, otras son lavadas y un tercer grupo puede quedar retenido en el complejo de cambio. El lavado afecta con mayor intensidad a aquellos elementos de mayor solubilidad como son los alcalinos, que a su vez son los que generan bases más fuertes y con mayor incidencia en el pH del suelo, por lo que se produce un fuerte descenso de este una vez que se estabiliza el proceso hidrolítico y de neoformación de arcillas; el pH de ataque inicial, que puede alcanzar valores superiores a 9, baja considerablemente con la fuerte pérdida de alcalinos que ceden el puesto a los alcalinotérreos, cuyos hidróxidos más débiles se ven afectados por la presencia del dióxido de carbono, producido en la respiración de los organismos del suelo, formando bicarbonatos solubles cuyo pH se sitúa alrededor de 8.

Los nuevos minerales formados, junto a la materia orgánica necesitan satisfacer sus cargas negativas, adsorbiendo cationes en su superficie a cambio de hidrogeniones que van liberando con lo que se va consiguiendo una neutralización del medio. Como los aniones no abundan en el suelo, pues el principal procedente de la alteración mineral es el metasilicato que se descompone con facilidad, como vimos, las bases lavadas lo hacen en forma de hidróxido en gran medida, lo que conlleva un empobrecimiento en oxhidrílos, procedentes del agua, con la consiguiente sobrecarga de hidrogeniones.

La acidificación de la solución provoca el desplazamiento de los cationes del complejo de cambio que son reemplazados por los hidrogeniones excedentarios con la consiguiente insaturación del mismo. A medida que son liberados los cationes pueden ser arrastrados por la lluvia y el proceso continúa de forma indefinida. La acidificación no tendría límite si no fuese por la continuidad del proceso de alteración, que persiste mientras existan minerales primarios.

Como hemos podido observar, en la reacción del suelo intervienen tres actores principales: alteración mineral, humificación y clima.

Los climas húmedos son proclives a la formación de suelos ácidos, mientras que los climas secos lo son a la formación de suelos básicos. Como ya comprobamos al analizar los procesos de alteración, en climas húmedos predominaban las arcillas de baja actividad, lo que hace que las bases se retengan poco y su lavado sea más fácil. En los medios más secos predominanlas arcillas de elevada actividad lo que facilita la retención de las
bases y su pérdida es mínima.

 En cuanto a las rocas distinguiremos los tres tipos principales: ácidas, neutras y básicas.

Las rocas ácidas están dominadas por el cuarzo y por los feldespatos, principalmente ortosa con algo de plagioclasas; acompañados de mica, preferentemente moscovita con algo de biotita. Los restantes minerales son poco relevantes.

El cuarzo no da lugar a ningún mineral arcilloso y lo más que puede hacer es pasar a la fracción arcilla en su propia forma microdividido. No genera ninguna capacidad de intercambio catiónico ni libera base alguna.

Los feldespatos solo generan arcilla de tipo caolinítico y, eventualmente, ilita en los medios confinados. La CIC que aportan es baja y las únicas bases que aportan son potasio con algo de sodio y calcio, según el contenido en plagiclasas.

Las micas suelen abrirse a ilitas y la biotita puede generar vermiculita en medios no muy lavados. Su CIC es media y las bases principales son el potasio y el magnesio procedente de las biotitas pues el hierro se oxida y precipita rápidamente, al igual que los excedentes de aluminio.

Las escasez de bases liberadas hace que la saturación sea baja a pesar de que la CIC también lo es; en esas condiciones el pH es algo ácido y la reserva de bases muy escasa, por lo que por poco lavado que exista se puede llegar a valores fuertemente ácidos.

Las rocas neutras están dominadas por las plagioclasas con algún feldepato potásico; le siguen a corta distancia los anfiboles y más lejos las micas con predominio de la biotita. Completan su composición lo piroxenos y presentan algo de cuarzo.

El comportamiento del cuarzo es similar al que tiene en las rocas ácidas. Igual sucede con los feldespatos y las micas, solo que en este caso es habitual lo que allí era ocasional y viceversa.

Los silicatos en cadenas, piroxenos y anfiboles, como ferromagnesianos son proclives a la formación de esmectitas y vermiculita. Dan una CIC muy alta y liberan bases abundantes con predominio de alcalinotérreos y sobre todo magnesio. El hierro y los ocasionales excedentes de aluminio, quedan en forma precipitada.

La presencia de bases en estos suelos es relativamente abundante por la presencia de los inosilicatos pero, como la CIC es bastante elevada, la saturación no es completa aunque depende mucho del clima. El pH suele estar cercano a la neutralidad si bien está también muy influido por el clima, que resulta el factor determinante en los suelos desarrollados sobre este tipo de rocas.

Las rocas básicas está constituidas predominantemente por olivino acompañado principalmente por piroxenos.

El comportamiento del olivino es muy parecido al de los piroxenos, si bien la preferencia en la neoformación de arcilla es de vermiculita por el elevado contenido magnésico. También puede formar minerales 1:1 dioctaédricos de tipo antigorita o con sustituciones, los que se conocen como bertierinas. En estos casos la CIC es más baja. Estos minerales aparecen en medios lavados en los que haya una fuerte pérdida de sílice, que no es muy abundante en estos minerales tan básicos.

La presencia de bases es muy alta lo que lleva a una saturación elevada y a un pH netamente básico aunque no suele alcanzar el valor de 8.


 

La materia orgánica tiene un efecto contrario, todo el proceso de humificación es una constante fuente de grupos ácidos por lo que la tendencia inicial es a una bajada del pH.

La descomposición de los restos vegetales genera una serie de sustancias cuya característica principal es la presencia de varios grupos carboxílicos dentro de moleculas de masa baja o media, por lo que su importancia relativa es elevada. Ello genera una acidez elevada.

A medida que se inicia el proceso de humificación propiamente dicho, caracterizado por una polimerización y condensación de algunos de los compuestos anteriores, y de la incorporación de otros como cademas laterales del gran núcleo formado. La importancia relativa de los grupos carboxílicos decrece a medida que aumenta el tamaño de la molecula. La consecuencia es un disminución de la acidez con la maduración de las sustancias húmicas.

Si analizamos en conjunto las sutancias y procesos que influyen sobre el pH del suelo, encontramos que la máxima acidez aparecerá en los horizontes A, dominados por la materia orgánica, que será aun mayor cuando en la superficie del suelo aparezcan horizontes orgánicos de tipo H ú O. A medida que descendemos en el perfil el influjo de la materia orgánica decrece a la par que aumenta el de la alteración mineral, razón por la cual el pH irá creciendo. Este crecimiento se verá aumentado por la acumulación de las bases lavadas en los horizontes superiores, que a su vez se irán acidificando por esta pérdida.

La acidez del horizonte A hace que las cargas variables de la materia orgánica se desplacen hacia el lado positivo y que baje la capacidad de intercambio catiónico, como consecuencia de ello se produce una saturación en bases mayor aunque su contenido total no se vea alterado. Se da la paradoja de que el descenso del pH induzca una elevación de la saturación en bases. A medida que progresa la formación de sustancias húmicas de mayor evolución va aumentando el pH y todo sucede al revés. En este caso hay otro hecho que compensa al anterior, es la formación de complejos arcillo-húmicos; los puntos en que se produce la formación del complejo son grupos activos para el intercambio que quedan bloqueados, y si bien su número es muy reducido y la influencia sobre la capacidad de intercambio catiónico es baja, se produce un efecto estérico más importante porque las partículas arcillosas impiden el acceso alas posiciones de cambio de la materia orgánica, al tiempo que esta ejerce el mismo efecto sobre aquellas, con ello se produce una bajada efectiva de la capacidad de intercambio catiónico en los participantes en el complejo, con una subida simultánea del grado de saturación.

Todos estos efectos son una muestra de la complejidad del proceso de intercambio y de su relación con el pH. Por ello, como vimos en su momento, la capacidad de intercambio catiónico se mide en un medio tamponado a pH siete, lo que nos da un valor que no concuerda con el real pero que no depende de los avatares de las variaciones del pH. Esto lo hace más representativo del promedio a lo largo del año, ya que el pH oscila según avanzan los procesos que lo regulan, y más comparable con los restantes horizontes y con otros suelos semejantes o de la misma zona.

Para evitar las fluctuaciones en los valores del pH se realiza su medida de dos formas diferentes, la primera de la forma indicada al principio y la segunda en una solución iónica, que habitualmente es de KCl molar. En este segundo caso, se produce un reemplazamiento de los hidrogeniones del complejo de cambio por el potasio de la solución, lo que provoca un incremento de la concentración de hidrogeniones y como consecuencia una bajada del valor del pH, que suele estar alrededor de una unidad con relación al medido en agua. Cuando el suelo está saturado, no es posible la liberación de hidrogeniones por lo que ambos valores de pH deberían coincidir, no obstante se produce una bajada similar; en este caso el potasio añadido se intercambia por calcio del complejo que al ser una base más débil, y por tanto menos disociada, provoca un empobrecimiento en oxhidrílos que tiene un efecto semejante al incremento en hidrogeniones que se producía en el caso anterior.

En determinadas circunstancias el pH medido en una solución de KCl puede superar al medido en agua, la diferencia entre el primero y el segundo es lo que se conoce como ðpH; cuando este valor es positivo hemos de interpretarlo como un predominio de las cargas positivas sobre las negativas en el complejo de cambio, por lo cual lo que sucede es un intercambio de iones cloro por hidróxilos del complejo, lo que supone un incremento en el valor del pH en lugar de la disminución observada en los casos anteriores. Un ðpH positivo es un claro signo de presencia de sustancias muy ricas en cargas variables como son las alofanas, por lo que este valor se utiliza para determinar de forma rápida la presencia de ellas. Cuando se utiliza NaF en lugar de KCl, el pH puede alcanzar valores superiores a 10 en presencia de alofana; esa mayor subida se debe a la mayor afinidad del fluor por los hidróxilos y a la mayor fuerza de la sosa frente a la potasa.

Este valor no está afectado por las fluctuaciones estacionales, ya que se compensan con las variaciones que se producen en el complejo de cambio; no se trata de un valor real del pH de la solución del suelo pero si se acerca más a la realidad del valor del pH del suelo. Por esta razón a este valor se le conoce como "real" en contraposición al medido con agua que se le conoce como "actual".

Los valores de pH real y de capacidad de intercambio catiónico medida a pH de 7, representan mejor las condiciones permanentes del suelo.

El pH de la solución del suelo afecta profundamente a la solubilidad de los diferentes iones presentes, de este modo varía la asimilabilidad de los mismos por las plantas ya que estas solo pueden absorberlos en solución.

En otros casos el pH afecta a la actividad microbiana necesaria para provocar la transformación de ciertos elementos, que se liberan en formas no asimilables y han de sufrir una transformación química que permita su fácil absorción. Este es el caso del Nitrógeno cuyas formas inorgánicas son todas solubles independientemente del pH reinante por lo que no debería verse afectada su asimilabilidad por aquel. Sin embargo para valores de pH inferiores a 6 o superiores a 8 se atenúa la actividad bacteriana con lo que disminuye tanto la liberación de amonio como su oxidación a nitrato, y ello hace bajar la concentración de nitrógeno en forma asimilable.




En el caso del fósforo el pH puede inducir su fijación o su precipitación, solo entre valores comprendidos entre 6.5 y 7.5 su asimilabilidad es óptima. Cuando el pH se sitúa por debajo de 6.5, se inicia un incremento en el contenido en cargas positivas del complejo absorbente, ello provoca una fuerte fijación de los aniones sobre todo el fosfato que, por poseer una estructura similar a la de los tetraedros estructurales de las arcillas, puede incorporarse a ellas; este hecho provoca una inmovilización definitiva del mismo. Este fenómeno, siendo importante, no resulta muy transcendente porque el mayor número de cargas positivas pertenece a los oxihidróxidos de hierro y de aluminio y a la materia orgánica, que adquieren su máxima importancia en los horizontes B y A respectivamente. Cuanto menor es el valor del pH mayor es la fijación, pudiendo provocar fuertes carencias cuando el pH es inferior a 5.

Por encima de 7.5, el complejo de cambio y la solución del suelo son muy ricos en calcio lo que provoca una precipitación del fosfato tricálcico, que alcanza su máximo alrededor de 8.5 donde la asimilabilidad es mínima. Superado ese valor se inicia un desplazamiento del calcio por el sodio que da formas solubles.

El comportamiento del Azufre, presente en forma aniónica en el suelo, es parecido al del fósforo en la banda ácida del pH, por razones similares. No se comporta igual en la banda alcalina porque todas los sulfatos son solubles, en mayor o menor grado, cualquiera que sea el valor del pH.

Los nutrientes catiónicos como el potasio, calcio o magnesio, se encuentran en bajas concentraciones en los suelos ácidos, pues la acidez del suelo siempre se produce por una desbasificación, luego en las condiciones citadas estos elementos son, simplemente, escasos. La abundancia de potasio en las rocas ácidas hace que su disponibilidad decrezca a valores de pH netamente más ácidos que para los otros elementos. Los alcalinotérreos sufren un nuevo descenso a valores de pH alcalinos por efecto de su insolubilización como carbonatos.

Los micronutrientes son más solubles en medios ácidos por lo que en ellos su asimilabilidad es máxima, como ocurre con el hierro, el manganeso, el cobre o el cinc.

El caso del boro es diferente porque su forma habitual en el suelo es la ácido bórico, siendo así como se absorbe por las plantas. En medios alcalinos el boro se ioniza de la siguiente forma:




La forma ionica es retenida por los oxihidróxidos de hierro y aluminio y por la materia orgánica dada su gran afinidad con los oxhidrílos, pero esa misma afinidad es la que hace que estos lo desplacen cuando el pH se eleva hasta las cercanías de 9, razón por la cual aumenta su asimilabilidad en esos valores. Tanta puede ser su concentración que puede llegar a ser tóxico cuando es abundante en el suelo, pero esta circunstancia solo se produce en suelos salinos y alcalinos.

El pH teiene una influencia decisiva en los procesos genéticos del suelo, en la asimilabilidad de los nutrientes y en el desarrollo de la actividad microbiana del suelo; él se ve influido por la alteración mineral, la evolución de la materia orgánica, la absorción de iones por las plantas y el lavado del suelo. Todos los procesos que generan modificaciones del pH no coexisten en el tiempo por lo que se generarían bruscos cambios en la reacción del suelo, y dada la transcendencia de su valor para porcesos de enorme importancia, estos cambios podrían provocar modificaciones fatales en el comportamiento del suelo frente a los microorganismos y al desarrollo de las plantas. Por ello es necesario que estas modificaciones sean amortiguadas y el suelo dispone de los mecanismos necesarios para ello, es lo que se conoce como "poder tampón del suelo".

Este poder amortiguador está basado en una serie de equilibrios dinámicos de diferentes sistemas, entre los que destacan tres que corresponden a medios neutros, ácidos y alcalinos.

En los medios cercanos a la neutralidad la función amortiguadora la ejerce el complejo de cambio del suelo, como ya hemos visto. Los excesos de acidez se compensan por el intercambio de las bases del complejo por los hidrogeniones de la solución, mientras que los excesos de alcalinidad son compensados por el intercambio de hidrogeniones del complejo por bases de la solución. Ahora bien, cuando el pH es muy ácido, el complejo está prácticamente desprovisto de bases y no puede soportar una agresión ácida; de otro lado, cuando el medio es muy alcalino el complejo apenas posee hidrogeniones que neutralicen una agresión alcalina.

La materia orgánica está constituida por ácidos débiles en conjunción de sus sales con bases fuertes lo que constituye un tampon en sí misma. La arcilla también se comporta como un ácido débil como se desprende de la figura adjunta, en ella se observa la variación del pH del agua pura, de agua mezclada con arena y de una suspensión de arcilla, al ser adicionadas de una solución ácida o de una alcalina. Serían típicas curvas de valoración, en las que en el agua pura el ácido o la base añadidos se muestran con la fuerza que les es propia; en el caso de la arena el comportamiento es muy similar, pero en el caso de la arcilla, se muestra como un ácido débil o como una base débil en función del pH reinante, como era predecible.

La suspensión arcillosa admite la adición de cantidades importantes de ácido o de base sin modificar apenas su pH, actúa como un potente amortiguador.

En los medios ácidos, las bases están prácticamente ausentes y en el complejo de cambio solo existen hidrogeniones y un elemento muy abundante en el suelo como es el aluminio, que a esos valores es soluble y se encuentra disociado cualquiera que sea la forma molecular de su procedencia. Este aluminio presenta una capacidad tampón como se desprende de la figua adjunta. En ella se muestran las curvas de valoración de un ácido fuerte con una base fuerte, en ausencia de otros compuestos o en presencia de concentraciones crecientes de la sal alumínica correspondiente al ácido utilizado.

En la figura podemos observar como la cantidad de base necesaria para provocar la neutralización del ácido se va incrementando de forma proporcional a la sal alumínica añadida, sin que se modifique el valor inicial del pH.

La razón de ello debemos buscarla en la posibilidad que tiene el aluminio de formar iones con diferente grado de hidratación y diferente carga positiva, como podemos observar en las reacciones que se muestran a la izquierda. El exceso de hidroxilos va siendo captado por los iones alumínicos que modifican su estado, lo que hace que

desaparezcan de la solución y el pH permanezca invariable. La adición de

hidrogeniones por una acidificación del medio provocaría la inversión de las reacciones expuestas.

Para valores alcalinos del pH, cercanos a 8, el calcio de la solución se encuentra, en parte, en forma de carbonato.

Cualquier incremento de la acidez provocaría la formación de la sal ácida correspondiente e incluso la formación de ácido carbónico, que se descompondría, dada su inestabilidad, con desprendimiento de dióxido de carbono. Una adición de bases provocaría la precipitación del carbonato cálcico a expensas del bicarbonato de la solución. En este caso, la efectividad del sistema está condicionada por la posibilidad de eliminar el gas desprendido, requerirá medios bien estructurados y aireados, lo cual es fácil en presencia de los carbonatos que dan una buena estabilidad a la estructura. Una vez más se hace cierto el hecho de que los medios naturales se encuentran siempre bien compensados.

Cuando el pH se encuentra por encima de 8.5 el carbonato cálcico se encuentra precipitado y podría intervenir en caso de acidificación pero no en el caso de basificación. En estos casos el papel del calcio es sustituido por el sodio, siempre presente a esos valores de pH.

De este modo los fuertes cambios de pH solo son posibles cuando se agotan los sistemas reguladores, lo que solo es posible ante una acción humana o un fuerte cataclismo natural.

 La acidificación del suelo es una de las causas más frecuentes de la pérdida de fertilidad por lo que es frecuente que se intente corregirla. Además de la frecuencia del problema, lo fácil de su solución hace que esta se lleve a cabo de forma casi habitual.

La neutralización debe hacerse con una sustancia de reacción débilmente alcalina para evitar modificaciones bruscas, cuya solubilidad no sea elevada para que no se lave con facilidad y pueda actuar de forma prolongada, que no contenga elementos extraños al suelo y que sea barata y no requiera de especiales manejos. Todas estas características parecen señalar a la caliza como sustancia ideal y de hecho es el material que se utiliza siempre para dar solución a este problema.

Cuando el suelo presenta deficiencias de magnesio asociadas a la acidez, puede sustituirse en total o en parte, por la dolomía.

Una neutralización de la acidez de la solución del suelo no sería una solución eficaz por cuanto la propia capacidad tampón del suelo, relacionada con su complejo de cambio, recuperaría en poco tiempo el pH modificado. Por ello es neceseario tener en cuenta el grado de insturación del complejo de cambio.

El mecanismo de acción de la caliza podemos observarlo en la figura. El exceso de hidrogeniones del suelo provocan la descomposición del carbonato cálcico, liberando, en última instancia, calcio y desprendiendo dióxido de carbono. El aumento de calcio en la solución hace que desplace a los hidrogeniones del complejo de cambio con lo se restaura la acidez inicial, si bien esta va siendo cada vez menor a medida que el complejo se va saturando.

La cantidad de caliza a añadir estrá en función de la insaturación del complejo de cambio y del tamaño del mismo. Se debe procurar que el pH no se incremente de forma brusca estimandose conveniente la subida de no más de una unidad por año. Para conseguir este efecto se debe procurar un incremento en la saturación del suelo no mayor de un 20 % absoluto.

La finura del material empleado será otro aspecto importante, cuanto mayor sea esta más rápida será su solubilización y la consecuente subida del pH. Lo mismo puede decirse de su pureza, que debe procurarse alta para evitar la entrada de sustancias extrañas al suelo, aunque lo habitual es que los diluyentes sean arcilla y algunos óxidos de hierro, que no entrañan problemas importantes.

Como es lógico, para elevar el pH en un determinado rango, las necesidades de caliza no dependerán tanto del pH inicial como de la capacidad de intercambio catiónico del suelo, de modo que suelos diferentes pero con el mismo pH, requeriran cantidades distintas de caliza.

La alcalinidad del suelo siempre está asociada con la presencia de sales sódicas por lo que su corrección la analizaremos cuando estudiemos la salinidad.

Fuentes de información.

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• Oligo-elements en agriculture. (1986). A. Loue. Agri-Nathan Int. Paris, France.

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