El pH del suelo es una medida de la acidez o basicidad (alcalinidad) de un suelo . El pH se define como el logaritmo negativo (base 10) de la actividad de los iones hidronio ( H +
o, más precisamente, H
3 O+
aq ) en unasolución. En los suelos, se mide en una suspensión de suelo mezclada con agua (o una solución salina, comoCaCl0.01 M
2 ), y normalmente cae entre 3 y 10, siendo 7 neutral. Los suelos ácidos tienen un pH inferior a 7 y losalcalinostienen un pH superior a 7. Los suelos ultraácidos (pH <3 .5="" alcalinos="" los="" muy="" ph="" y=""> 9) son raros. [1] [2]
o, más precisamente, H
3 O+
aq ) en unasolución. En los suelos, se mide en una suspensión de suelo mezclada con agua (o una solución salina, comoCaCl0.01 M
2 ), y normalmente cae entre 3 y 10, siendo 7 neutral. Los suelos ácidos tienen un pH inferior a 7 y losalcalinostienen un pH superior a 7. Los suelos ultraácidos (pH <3 .5="" alcalinos="" los="" muy="" ph="" y=""> 9) son raros. [1] [2]
El pH del suelo se considera una variable maestra en los suelos, ya que afecta muchos procesos químicos. Afecta específicamente la disponibilidad de nutrientes de las plantas al controlar las formas químicas de los diferentes nutrientes e influir en las reacciones químicas que sufren. El rango de pH óptimo para la mayoría de las plantas es entre 5.5 y 7.5; [2] sin embargo, muchas plantas se han adaptado para prosperar a valores de pH fuera de este rango.
Clasificación de los rangos de pH del suelo [ editar ]
El Servicio de Conservación de Recursos Naturales del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos clasifica los rangos de pH del suelo de la siguiente manera: [3]
| Denominación | rango de pH |
|---|---|
| Ultra ácido | <3 .5="" font=""> |
| Extremadamente ácido | 3.5-4.4 |
| Muy fuertemente ácido | 4.5–5.0 |
| Fuertemente ácido | 5.1–5.5 |
| Moderadamente ácido | 5.6–6.0 |
| Ligeramente acido | 6.1–6.5 |
| Neutral | 6.6–7.3 |
| Ligeramente alcalino | 7.4–7.8 |
| Moderadamente alcalino | 7.9–8.4 |
| Fuertemente alcalino | 8.5–9.0 |
| Muy fuertemente alcalino | > 9.0 |
Determinación del pH [ editar ]
Los métodos para determinar el pH incluyen:
- Observación del perfil del suelo: Ciertas características del perfil pueden ser indicadores de condiciones ácidas, salinas o sódicas. Los ejemplos son: [4]
- Mala incorporación de la capa superficial orgánica con la capa mineral subyacente; esto puede indicar suelos fuertemente ácidos;
- La clásica secuencia del horizonte de podzol , ya que los podzoles son fuertemente ácidos: en estos suelos, un horizonte eluvial pálido (E) se encuentra debajo de la capa superficial orgánica y se superpone a un horizonte B oscuro;
- La presencia de una capa de caliche indica la presencia de carbonatos de calcio, que están presentes en condiciones alcalinas;
- La estructura en columnas puede ser un indicador de la condición sódica.
- Observación de flora predominante. Las plantas de calcifuga (las que prefieren un suelo ácido) incluyen Erica , Rododendro y casi todas las demás especies de Ericaceae , muchas de abedul ( Betula ), dedalera ( Digitalis ), tojo ( Ulex spp.) Y pino silvestre ( Pinus sylvestris ). Las plantas de calcicol (amantes de la cal) incluyen fresnos ( Fraxinus spp.), Madreselva ( Lonicera ), Buddleja , cornejos ( Cornus spp.), Lila ( Syringa) y especies de Clematis .
- Uso de un kit de prueba de pH económico, donde en una pequeña muestra de suelo se mezcla con una solución indicadora que cambia de color según la acidez.
- Uso de papel tornasol . Una pequeña muestra de tierra se mezcla con agua destilada, en la que se inserta una tira de papel tornasol . Si el suelo es ácido, el papel se vuelve rojo, si es básico, azul.
- Uso de un medidor de pH electrónico comercialmente disponible , en el cual se inserta un vidrio o un electrodo de estado sólido en el suelo humedecido o una mezcla (suspensión) de suelo y agua; El pH generalmente se lee en una pantalla digital.
- Recientemente, se han desarrollado métodos espectrofotométricos para medir el pH del suelo que implica la adición de un tinte indicador al extracto del suelo. [5] Estos se comparan bien con las mediciones de electrodos de vidrio, pero ofrecen ventajas sustanciales como la falta de deriva, la unión del líquido y los efectos de la suspensión.
Se requieren medidas precisas y repetibles del pH del suelo para la investigación científica y el monitoreo. Esto generalmente implica análisis de laboratorio utilizando un protocolo estándar; Un ejemplo de dicho protocolo es el que se encuentra en el Manual de Métodos de Laboratorio y Campo del Estudio de Suelos del USDA. [6] En este documento, el protocolo de tres páginas para la medición del pH del suelo incluye las siguientes secciones: Aplicación; Resumen del método; Interferencias; La seguridad; Equipo; Reactivos; y procedimiento.
Factores que afectan el pH del suelo [ editar ]
El pH de un suelo natural depende de la composición mineral del material parental del suelo y de las reacciones de meteorización experimentadas por ese material parental. En ambientes cálidos y húmedos, la acidificación del suelo ocurre con el tiempo a medida que los productos de la meteorización son lixiviados por el agua que se mueve lateralmente o hacia abajo a través del suelo. Sin embargo, en climas secos, la meteorización y la lixiviación del suelo son menos intensas y el pH del suelo suele ser neutral o alcalino. [7] [8]
Fuentes de acidez [ editar ]
- Lluvia: los suelos ácidos se encuentran con mayor frecuencia en áreas de alta precipitación. El agua de lluvia tiene un pH ligeramente ácido (generalmente alrededor de 5.7) debido a una reacción con CO
2 en la atmósfera que formaácido carbónico. Cuando esta agua fluye a través del suelo, resulta en la lixiviación de cationes básicos del suelo como bicarbonatos; esto aumenta el porcentaje deAl3+
y H +
en relación con otros cationes. - La respiración de la raíz y la descomposición de la materia orgánica por microorganismos libera CO
2 que aumenta el ácido carbónico (H
2 CO
3 ) concentración y posterior lixiviación. - Crecimiento de las plantas: las plantas absorben nutrientes en forma de iones (p. Ej. NO -
3 , NH +
4 , Ca 2+
, H
2 PO-
4 ), y a menudo toman máscationesqueaniones. Sin embargo, las plantas deben mantener una carga neutral en sus raíces. Para compensar la carga positiva adicional, liberaránH+
iones de la raíz. Algunas plantas también exudan ácidos orgánicos en el suelo para acidificar la zona alrededor de sus raíces para ayudar a solubilizar los nutrientes metálicos que son insolubles a pH neutro, como el hierro (Fe). - Uso de fertilizantes: los fertilizantes de amonio ( NH +
4 ) reaccionan en el suelo mediante el proceso de nitrificación para formar nitrato ( NO -
3 ), y en el proceso liberan H +
iones - Lluvia ácida : la quema de combustibles fósiles libera óxidos de azufre y nitrógeno a la atmósfera. Estos reaccionan con el agua en la atmósfera para formar ácido sulfúrico y nítrico en la lluvia.
- Envejecimiento oxidativo : oxidación de algunos minerales primarios, especialmente sulfuros y aquellos que contienen Fe 2+
, generar acidez. Este proceso a menudo es acelerado por la actividad humana:- Desperdicio de minas : pueden formarse condiciones severamente ácidas en suelos cerca de algunos despojos de minas debido a la oxidación de la pirita .
- Los suelos de sulfato ácido formados naturalmente en ambientes costeros y estuarinos anegados pueden volverse altamente ácidos cuando se drenan o excavan.
Fuentes de alcalinidad [ editar ]
- Envejecimiento de minerales de silicato , aluminosilicato y carbonato que contienen Na +
, Ca 2+
, Mg 2+
y K +
; - Adición de silicato, aluminosilicato y minerales de carbonato a los suelos; Esto puede ocurrir por la deposición de material erosionado en otra parte por el viento o el agua, o por la mezcla del suelo con material menos degradado (como la adición de piedra caliza a suelos ácidos);
- Adición de agua que contiene bicarbonatos disueltos (como ocurre cuando se riega con aguas con alto contenido de bicarbonato).
La acumulación de alcalinidad en un suelo (como carbonatos y bicarbonatos de Na, K, Ca y Mg) ocurre cuando no hay suficiente agua que fluya a través de los suelos para lixiviar las sales solubles. Esto puede deberse a condiciones áridas, o mal drenaje interno del suelo ; En estas situaciones, la mayor parte del agua que ingresa al suelo es transpirada (absorbida por las plantas) o se evapora, en lugar de fluir a través del suelo. [11]
El pH del suelo generalmente aumenta cuando aumenta la alcalinidad total , pero el equilibrio de los cationes añadidos también tiene un efecto marcado en el pH del suelo. Por ejemplo, aumentar la cantidad de sodio en un suelo alcalino tiende a inducir la disolución del carbonato de calcio , lo que aumenta el pH. Los suelos calcáreos pueden variar en pH de 7.0 a 9.5, dependiendo del grado en que Ca 2+
o Na +
dominan los cationes solubles. [11]
o Na +
dominan los cationes solubles. [11]
Efecto del pH del suelo sobre el crecimiento de las plantas [ editar ]
Suelos ácidos [ editar ]
Las plantas cultivadas en suelos ácidos pueden experimentar una variedad de tensiones que incluyen aluminio (Al), hidrógeno (H) y / o toxicidad de manganeso (Mn), así como deficiencias nutricionales de calcio (Ca) y magnesio (Mg). [13]
La toxicidad del aluminio es el problema más extendido en suelos ácidos. El aluminio está presente en todos los suelos, pero el Al 3+ disuelto es tóxico para las plantas; Al 3+ es más soluble a pH bajo; por encima de pH 5.0, hay poco Al en forma soluble en la mayoría de los suelos. [14] [15] El aluminio no es un nutriente vegetal y, como tal, no es absorbido activamente por las plantas, sino que ingresa a las raíces de las plantas pasivamente a través de la ósmosis. El aluminio inhibe el crecimiento de la raíz; las raíces laterales y las puntas de las raíces se engrosan y las raíces carecen de ramificaciones finas; las puntas de las raíces pueden volverse marrones. En la raíz, el efecto inicial de Al 3+es la inhibición de la expansión de las células de la rizodermis, que conduce a su ruptura; a partir de entonces se sabe que interfiere con muchos procesos fisiológicos, incluida la absorción y el transporte de calcio y otros nutrientes esenciales, la división celular, la formación de la pared celular y la actividad enzimática. [14] [16]
El estrés de protones ( iones H + ) también puede limitar el crecimiento de las plantas. La bomba de protones, H + -ATPase, del plasmalema de las células de la raíz trabaja para mantener el pH casi neutro de su citoplasma. Una alta actividad de protones (pH dentro del rango 3.0-4.0 para la mayoría de las especies de plantas) en el medio de crecimiento externo supera la capacidad de la célula para mantener el pH citoplasmático y el crecimiento se detiene. [17]
En suelos con un alto contenido de minerales que contienen manganeso , la toxicidad de Mn puede convertirse en un problema a un pH de 5.6 e inferior. El manganeso, como el aluminio, se vuelve cada vez más soluble a medida que disminuye el pH, y los síntomas de toxicidad de Mn se pueden ver a niveles de pH inferiores a 5.6. El manganeso es un nutriente vegetal esencial, por lo que las plantas transportan Mn a las hojas. Los síntomas clásicos de toxicidad por Mn son arrugas o ventosas.
Disponibilidad de nutrientes en relación con el pH del suelo [ editar ]
Como se discutió anteriormente, la toxicidad del aluminio tiene efectos directos sobre el crecimiento de las plantas; sin embargo, al limitar el crecimiento de las raíces, también reduce la disponibilidad de nutrientes para las plantas. Debido a que las raíces están dañadas, la absorción de nutrientes se reduce, y las deficiencias de los macronutrientes (nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio) se encuentran con frecuencia en suelos muy fuertemente ácidos a ultra ácidos (pH <5 .0="" font="" nbsp="">[19]
La disponibilidad de molibdeno aumenta a un pH más alto; Esto se debe a que el ión molibdato se absorbe más fuertemente por las partículas de arcilla a un pH más bajo. [20]
El zinc , el hierro , el cobre y el manganeso muestran una disponibilidad disminuida a un pH más alto (sorción aumentada a un pH más alto). [20]
El efecto del pH sobre la disponibilidad de fósforo varía considerablemente, dependiendo de las condiciones del suelo y del cultivo en cuestión. La opinión predominante en los años 1940 y 1950 fue que la disponibilidad de P se maximizó cerca de la neutralidad (pH del suelo 6.5–7.5) y disminuyó a un pH más alto y más bajo. [21] [22] Las interacciones de fósforo con pH en el rango de ácido moderado a leve (pH 5.5–6.5) son, sin embargo, mucho más complejas de lo que sugiere esta visión. Las pruebas de laboratorio, las pruebas de invernadero y las pruebas de campo han indicado que los aumentos en el pH dentro de este rango pueden aumentar, disminuir o no tener ningún efecto sobre la disponibilidad de P para las plantas. [22] [23]
Disponibilidad de agua en relación con el pH del suelo [ editar ]
Los suelos fuertemente alcalinos son sódicos y dispersivos , con infiltración lenta , baja conductividad hidráulica y poca capacidad de agua disponible . [24] El crecimiento de las plantas está severamente restringido porque la aireación es pobre cuando el suelo está húmedo; en condiciones secas, el agua disponible para las plantas se agota rápidamente y los suelos se vuelven duros y terribles (alta resistencia del suelo). [25]
Muchos suelos fuertemente ácidos, por otro lado, tienen una fuerte agregación, buen drenaje interno y buenas características de retención de agua. Sin embargo, para muchas especies de plantas, la toxicidad del aluminio limita severamente el crecimiento de las raíces, y el estrés por humedad puede ocurrir incluso cuando el suelo está relativamente húmedo. [14]
Preferencias de pH de la planta [ editar ]
En términos generales, diferentes especies de plantas están adaptadas a suelos de diferentes rangos de pH. Para muchas especies, el rango de pH del suelo adecuado es bastante conocido. Las bases de datos en línea de las características de las plantas, como USDA PLANTS [26] y Plants for a Future [27] se pueden usar para buscar el rango de pH del suelo adecuado para una amplia gama de plantas. También se pueden consultar documentos como los valores del indicador de Ellenberg para plantas británicas [28] .
Sin embargo, una planta puede ser intolerante a un pH particular en algunos suelos como resultado de un mecanismo particular, y ese mecanismo puede no aplicarse en otros suelos. Por ejemplo, un suelo con bajo contenido de molibdeno puede no ser adecuado para plantas de soja a pH 5.5, pero los suelos con suficiente molibdeno permiten un crecimiento óptimo a ese pH. [19] Del mismo modo, algunas calcifugas (plantas intolerantes a suelos de pH alto) pueden tolerar suelos calcáreos si se suministra suficiente fósforo. [29]Otro factor de confusión es que las diferentes variedades de la misma especie a menudo tienen diferentes rangos de pH del suelo adecuados. Los fitomejoradores pueden usar esto para obtener variedades que toleren condiciones que de otro modo se considerarían inadecuadas para esa especie; por ejemplo, proyectos para producir variedades de cultivos de cereales tolerantes al aluminio y al manganeso para la producción de alimentos en suelos fuertemente ácidos. [30]
La tabla a continuación proporciona rangos de pH del suelo adecuados para algunas plantas ampliamente cultivadas como se encuentra en la base de datos de plantas del USDA . [26] Algunas especies (como Pinus radiata y Opuntia ficus-indica ) toleran solo un rango estrecho en el pH del suelo, mientras que otras (como Vetiveria zizanioides ) toleran un rango de pH muy amplio.
| Nombre científico | Nombre común | pH (mínimo) | pH (máximo) |
|---|---|---|---|
| Vetiveria zizanioides | vetivergrass | 3.0 | 8.0 |
| Pinus rigida | Pino | 3.5 | 5.1 |
| Rubus chamaemorus | morera | 4.0 4.0 | 5.2 |
| Ananas comosus | piña | 4.0 4.0 | 6.0 |
| Coffea arabica | Café árabe | 4.0 4.0 | 7.5 |
| Rhododendron arborescens | azalea lisa | 4.2 4.2 | 5.7 |
| Pinus radiata | Pino de monterey | 4.5 4.5 | 5.2 |
| Carya illinoinensis | pacana | 4.5 4.5 | 7.5 |
| Tamarindus indica | Tamarindo | 4.5 4.5 | 8.0 |
| Vaccinium corymbosum | arándano | 4.7 | 7.5 |
| Manihot esculenta | mandioca | 5.0 | 5.5 |
| Morus alba | morera blanca | 5.0 | 7.0 |
| Malus | manzana | 5.0 | 7.5 |
| Pinus sylvestris | Pino silvestre | 5.0 | 7.5 |
| Carica papaya | papaya | 5.0 | 8.0 |
| Cajanus cajan | paloma | 5.0 | 8.3 |
| Pyrus communis | pera común | 5.2 | 6.7 |
| Solanum lycopersicum | tomate de jardín | 5.5 | 7.0 |
| Psidium guajava | guayaba | 5.5 | 7.0 |
| Nerium oleander | adelfa | 5.5 | 7.8 |
| Punica granatum | granada | 6.0 | 6,9 |
| Viola sororia | violeta azul común | 6.0 | 7.8 |
| Caragana arborescens | Peashrub siberiano | 6.0 | 9.0 |
| Cotoneaster integerrimus | Cotoneaster | 6.8 | 8.7 |
| Opuntia ficus-indica | Higo de Berbería (espinoso) | 7.0 | 8.5 |
Cambiar el pH del suelo [ editar ]
Aumento del pH del suelo ácido [ editar ]
La cal agrícola finamente molida a menudo se aplica a suelos ácidos para aumentar el pH del suelo ( encalado ). La cantidad de piedra caliza o tiza necesaria para cambiar el pH está determinada por el tamaño de la malla de la cal (cuán finamente está molida) y la capacidad de amortiguación del suelo. Un tamaño de malla alto (malla 60 = 0.25 mm; malla 100 = 0.149 mm) indica una cal finamente molida que reaccionará rápidamente con la acidez del suelo. La capacidad de amortiguación de un suelo depende del contenido de arcilla del suelo, el tipo de arcilla y la cantidad de materia orgánica presente, y puede estar relacionado con la capacidad de intercambio catiónico del suelo.. Los suelos con alto contenido de arcilla tendrán una mayor capacidad de amortiguación que los suelos con poca arcilla, y los suelos con alta materia orgánica tendrán una mayor capacidad de amortiguación que aquellos con poca materia orgánica. Los suelos con mayor capacidad de amortiguación requieren una mayor cantidad de cal para lograr un cambio equivalente en el pH. [31]
Las enmiendas distintas de la cal agrícola que pueden usarse para aumentar el pH del suelo incluyen cenizas de madera, óxido de calcio industrial ( cal quemada ), óxido de magnesio , escoria básica ( silicato de calcio ) y conchas de ostras . Estos productos aumentan el pH de los suelos a través de diversas reacciones ácido-base . El silicato de calcio neutraliza la acidez activa en el suelo al reaccionar con iones H + para formar ácido monosilícico (H 4 SiO 4 ), un soluto neutro. [32]
Disminución del pH del suelo alcalino [ editar ]
El pH de un suelo alcalino puede reducirse agregando agentes acidificantes o materiales orgánicos ácidos. El azufre elemental (90–99% S) se ha utilizado a dosis de aplicación de 300–500 kg / ha; se oxida lentamente en el suelo para formar ácido sulfúrico. Los fertilizantes acidificantes, como el sulfato de amonio, el nitrato de amonio y la urea, pueden ayudar a reducir el pH de un suelo porque el amonio se oxida para formar ácido nítrico. Los materiales orgánicos acidificantes incluyen turba o turba de esfagno. [33]
Sin embargo, en suelos de pH alto con un alto contenido de carbonato de calcio (más del 2%), puede ser muy costoso y / o ineficaz intentar reducir el pH con ácidos. En tales casos, a menudo es más eficiente agregar fósforo, hierro, manganeso, cobre y / o zinc, ya que las deficiencias de estos nutrientes son las razones más comunes para el crecimiento deficiente de las plantas en suelos calcáreos.
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