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9.1. Degradación química
SalinizaciónPIM en Ecología y Edafología (Módulo de Edafología)
Grado en Biología, Facultad de Biología (Universidad de Sevilla)
Antonio Jordán, Lorena M. ZavalaDpto. de Cristalografía, Mineralogía y Química Agrícola
Sales presentes en el suelo y su toxicidad para las plantas
Tipo de sal Sal Presencia en suelos salinos
Solubilidad(g L-1)
Toxicidad
Cloruros NaCl Común Alta Media
MgCl2 Común Alta Alta
CaCl2 Rara Alta Baja
KCl Baja Alta Muy baja
Sulfatos Na2SO4 Común Variable Baja
MgSO4 Común Media Alta
K2SO4 Baja Alta Muy baja
Carbonatos Na2CO3 Suelos sódicos Variable Extrema
Bicarbonatos CO3HNa Suelos sódicos Media Muy alta
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50
100
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300
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450
500
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
SOLU
BIL
IDA
D,
g L-1
TEMPERATURA, oC
CaCl2
Na2SO4
Na2CO3
K2SO4
NaHCO3
Suelos salinos
Bajo determinadas condiciones, en el suelo pueden acumularse sales solubles, lo que Interfiere en el crecimiento de las plantas y
Afecta al desarrollo de la estructura.
Aunque siempre existe una determinada concentración de sales en el suelo, cuando se produce alguno de estos efectos se habla de suelos salinos.
Porcentaje de sodio intercambiable
El porcentaje de sodio intercambiable (PSI) se calcula de la siguiente forma:
PSI =Na+
CIC× 100
Donde [Na+] es la concentración de sodio intercambiable (cmol (+) kg-1) y CIC es la capacidad de intercambio catiónico (cmol (+) kg-1).
La concentración de sodio intercambiable es difícil de medir en suelos con sales solubles, así que el PSI se determina a partir de la relación de adsorción de sodio (RAS), mas fácil de realizar y más precisa:
RAS =[Na+]
[Ca2+] + [Mg2+]2
Salinidad y sodicidad
Porta et al. (2003):
Los suelos salinos (solonchaks) son aquellos en los que se produce una acumulación de sales más solubles que el yeso (CaSO4), suficiente para interferir en el crecimiento de la mayoría de cultivos y otras plantas.
Los suelos sódicos (solonetzs) contienen suficiente sodio intercambiable para que afecte adversamente la producción de los cultivos y la estructura en la mayoría de suelos.
Los suelos salino-sódicoscumplen ambas propiedades.
Suelos salinos:
Ca2+
Suelos salino-
sódicos: Ca2+ y Na+
Suelos sódicos:
Na+
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Extr
em.
sód
ico
Fuer
tem
ente
só
dic
oM
od
. só
dic
o
Salino – alcalino o salino – sódico
Lige
rmae
nte
sód
ico
30
20
*15
7
2 4 8 16
PSI (%)
CEPS (dS m-1)
Modera-damente
salinoNo
rmal
Extr. salino
Fuertemente salinoLig. sali-no
Salinidad y sodicidad
Salinos Sódicos Salino-sódicos
Catión dominante Ca2+ Na+ Ca2+ y Na+
PSI (%) ≤ 7 > 7 > 7
CEPS ≤ 2 > 2 > 2
pH ≤ 8.5 8.5 – 10.0 ≤ 8.5
Estructura No degradada Degradada No degradada
Otros rasgos Perfil poco diferenciado.
Perfil biendiferenciado.Intensa alteración mineral.
La lluvia o el riego pueden lavar el calcio y magnesio solubles, produciéndo un enriquecimiento diferencial en sodio.
Suelos sódicos (Egipto), Sameh K. Abd-Elmabod / Imaggeo
Estado de las sales en el suelo
Las sales pueden encontrarse en el suelo de varias formas: precipitadas:
En solución. Retenidas en el complejo de
cambio (adsorbidas).
El equilibrio entre estos tres compartimentos es muy variable.
Dependiendo de factores externos, se produce preferentemente precipitación o disolución.
Durante el período seco, la cristalización aumenta, la cantidad de sales en solución disminuyen (aunque la solución se concentra) y aumenta la adsorción.
Durante el período húmedo ocurre lo contrario. Superficie coloidal
Sal adsor-bida
Sal en solu-ción
Sal cristali-
zada
Período seco
Período húmedo
Origen de las sales del suelo
Las sales solubles presentes en el suelo son el resultado de la combinación de unos pocos elementos químicos, fundamentalmente O, Ca, Mg, Na, K, Cl, S, C, N.
Las sales proceden fundamentalmente de: Emanaciones volcánicas Meteorización de rocas ígneas
Posteriormente, las sales se acumulan en rocas sedimentarias, suelos y aguas.
Las sales pueden llegar al suelo por diversas causas:
Causas naturales
AridezDrenaje
defi-ciente
Compo-sición de la roca
Material erosio-nado
Sales disueltas
Agua freática
Agua de esco-
rrentía
Agua marina
Causas antrópicas
Conta-minación
Agricultura
Fertili-zantes
Regadío
Origen de las sales del suelo: resumen
Ciclos continentales
MeteorizaciónAcumulación secundaria
(redistribución)
Ciclos marinos
Inundación periódica
Capa freática salada
Espray marino
Ciclos deltáicosCiclos
artesianosCiclos
antropogénicos
Actividad agrícola
Actividad industrial
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Origen de las sales solubles
Ciclos continentales
La formación de suelos salinos en el interior de los continentes se debe a la movilización, redistribución y acumulación de sales.
El ciclo continental de las sales está condicionado por: el clima (aridez),
el régimen de humedad del suelo,
la geomorfología y
el tipo de drenaje.
Origen de las sales solubles
Ciclo continental de acumulación primaria
Las sales proceden de la meteorización de las rocas, de alguna de lassiguientes maneras:
Los productos de la meteorización son solubles y se hallan en la mismaproporción que en el mineral, como en la carbonatación.
MgCO3 +H2O → Mg2+ + 2 HCO3−
Los productos de la meteorización son compuestos solubles y mineralesinsolubles de neoformación, como en la hidrólisis de la albita.
2 NaAlSi3O8 + 3 H2O → Al2Si2O5(OH)4+2 Na+ + 2 OH−
En la meteorización hay cambios en el estado de óxido-reducción, pudiendoafectar al pH del medio, como en la oxidación de los sulfuros.
FeS2+15
4O2 +
7
2H2OFeS2 → Fe(OH)3+4 H
+ + 2 SO4−
Dada la gran movilidad de las sales solubles, es poco frecuente que lasalinización ocurra por acumulación primaria de este tipo.
Si la disponibilidad de agua es baja, la mineralización sería muy lenta. Si la disponibilidad de agua es alta, los elementos solubles se redistribuyen en el
paisaje.
Intrusiones de sal (mina de sal en Morsleben, Alemania), David Tanner / ImaggeoMineros jugando un partido de fútbol al final de la jornada de trabajo en el interior de una mina de sal a 288 metros de
profundidad (Ucrania), Dimitry Tonkacheev / Imaggeo
Origen de las sales solubles
Ciclo continental de acumulación secundaria
En este proceso tienen importancia las rocas sedimentariasformadas en medios como los océanos o las aguascontinentales salobres, a veces asociadas a procesosevaporíticos. Como resultado, el material que aflora puede contener cantidades
muy elevadas de sales.
Posteriormente, las sales son redistribuidas por efecto de laescorrentía superficial o el drenaje en profundidad.
La acumulación se produce normalmente en áreasdeprimidas con drenaje deficiente.
Depósitos de sal en la costa del Mar Muerto (Jordania), Djamil Al-Habouni / Imaggeo
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Lago salado de Qom (Irán), Saeed Jabbari Boukani / Imaggeo Acumulación de sal en la cuenca del Lago Cuitzeo (México), Antonio Jordán / Imaggeo
Suelos salino-sódicos (Egipto), Sameh K. Abd-Elmabod / Imaggeo Salar de Uyuni (10500 km2), cerca del volcán Tunupa (Bolivia), Katja Walter / Imaggeo
Origen de las sales solubles
Ciclos marinos Los suelos de las llanuras asociadas a las costas,
bahías y marismas pueden presentar acumulacionesde sales de origen marino, como el ClNa, comoresultado de la inundación periódica, la existencia de capas freáticas, el transporte por el viento (espray marino), etc.
Un descenso de la capa freática salada puede frenar yrevertir de manera natural el proceso de salinización
Marisma de la Ria Formosa (Faro, Portugal), Antonio Jordán / Imaggeo
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Marisma de la Ria Formosa (Faro, Portugal), Antonio Jordán / Imaggeo Suelos salinos cerca de la desembocadura del río Odiel (Huelva), Antonio Jordán / Imaggeo
Marisma, Huelva
Suelos salinos en la marisma de Moguer (Huelva), Antonio Jordán / Imaggeo Acumulación de sales en superficie (Moguer), Antonio Jordán / Imaggeo
Suelo salino (Solonchak Vértico Gléyico) en la marisma de Doñana (Lucio del Cuquero), Antonio Jordán / Imaggeo Suelo salino (Solonchak Vértico) en la marisma de Doñana (Lucio del Rinconcillo), Antonio Jordán / Imaggeo
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Origen de las sales solubles
Ciclos deltáicos
Los deltas constituyen sistemas con suelos de unaelevada fertilidad. La disponibilidad de agua dulcees alta, debido al transporte que realiza el río, peropuede existir influencia del agua marina o decapas freáticas con alto grado de salinidad.
Delta del Danubio en el Mar Negro (Rumanía), Maria Krommyda / Imaggeo
Origen de las sales solubles
Ciclos artesianos
En ocasiones, la existencia de procesos de salinizaciónen suelos alejados del mar o bajo condiciones noáridas puede explicarse mediante la existencia deaguas freáticas profundas que ascienden por mediode fallas y fracturas de la roca.
En su movimiento ascendente, el agua puede disolvery acumular sales que llegan a la superficie.
Sistema prehispánico de extracción de sal (Araró, México), Antonio Jordán / Imaggeo
Origen de las sales solubles
Ciclos antropogénicos
Las principales causas de salinización antrópica son las siguientes:
Actividad agrícola Uso inapropiado de fertilizantes. Regadíos
Regadíos sobre rocas que poseen sales en su composición. Elevación de la capa freática. Riego con agua de elevada concentración en sales y/o pobre en calcio. Acumulación de sales en la zona radicular por riego continuado y sin
drenaje.
Actividades industriales y mineras Lluvia ácida. Afloramiento de materiales salinos o sódicos durante la actividad
minera.
Bosque
Suelo salino
Percolación lenta
Agua freática salina
Suelos salinos
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Cultivo
Suelo salino
Percolación rápida
Agua freática salina
Agua freática salinaSalinización
intensa
Suelos salinos
Aclarado de la vegetación y puesta en riegoLa evaporación y el riego concentran las sales en el agua subterránea y elevan el nivel freático
Sistema en equilibrioEl suelo funciona como sostén de la vegetación y está protegido de la erosión.
Suelo salinizadoLa vegetación natural y cultivada es eliminada a causa de la salinidad.La superficie del suelo está expuesta a la erosión.
Salinización por irrigación (Marruecos), Richard Allaway / Flickr Salinización por irrigación (cerca de Arroyo Salado, Marchena), Antonio Jordán / Imaggeo
Acumulación de sales por riego con goteo en una zona árida (Valencia), Antonio Jordán / Imaggeo
Las plantas absorben el 40% del agua en el primer cuarto de su profundidad
10% del agua
20% del agua
30 % del agua
Síntomas de salinidad en las plantas
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Síntomas de la salinidad en las plantas
Retardo en la nascencia.
Menor área foliar y crecimiento lento o incompleto.
Menor producción de materia seca.
Necrosis en las hojas.
Hojas de color verde más oscuro que en plantas normales.
Disminución del rendimiento del cultivo.
En condiciones extremas, muerte antes de completar el desarrollo.
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REN
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MIN
TO R
ELA
TIV
O E
SPER
AD
O (
%)
CEPS
SojaCebada
Trigo
Espinaca
Lechuga
Naranjo
Y = 100 – b (CEPS – a)
Gradiente de vegetación como respuesta a cambios en la salinidad del suelo (P.N. De Doñana), Antonio Jordán / ImaggeoDistichlis spicata (L.) Greene es una gramínea con tolerancia extrema a la concentración de sales, aguantando hasta 150 dS m-1 (México),
Elizabeth Chávez García / Imaggeo
Efectos de la salinidad y la sodicidad
Efecto osmótico Actúa dificultando la
absorción de agua por las raíces.
La presión osmótica de la solución del suelo aumenta con la cantidad de iones en disolución.
Cuando esto ocurre, las plantas deben realizar un ajuste osmótico en sus células para poder seguir absorbiendo agua.
Efectos de la salinidad y la sodicidad
Efecto del ión específico
El estudio de los fenómenos de toxicidad específica de los iones se suele plantear desde el punto de vista de un cultivo determinado, y queda al margen del estudio de la fertilidad.
Efecto del sodio intercambiable (en suelos sódicos) Cuando el catión Na+ ocupa la mayor parte del complejo
de cambio, éste se dispersa, dificultándose la floculación y la estabilidad de agregados.
Tanto Na+ como Ca2+ pueden ocasionar procesos de antagonismo.
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Efecto de la salinidad sobre la fertilidad física
El principal efecto que tiene la acumulación de sales desde el punto de vista de la fertilidad física del suelo es la pérdida de estructura.
La presencia de Na+ en la solución del suelo actúa como un dispersante, de modo que evita la floculación de las arcillas y contribuye a la degradación de la estructura.
Esto afecta al volumen poroso, que disminuye. Como resultado, disminuye también la permeabilidad y el drenaje vertical del perfil de suelo.
Puede producirse sellado del suelo por la aparición de una costra salina.
Costra de sal en Texcoco (Ciudad de México), Elizabeth Chávez García / Imaggeo
Medida de la salinidad del suelo
La medida de la composición del suelo en sales solubles es complicada, de modo que se suele realizar un test previo de salinidad.
Esta es una medida cualitativa, que consiste en medir la conductividad eléctrica (CE) de una mezcla suelo/agua en proporción 1:5 (CE1:5) o en pasta saturada (CEPS).
La CE es proporcional a la concentración de sales en la solución, y se halla influida por la temperatura.
Por esta razón, la lectura del conductímetro se halla referida a 25 oC.
Sólo en el caso de que se observe un carácter salino del suelo es recomendable realizar el análisis cuantitativo de las sales solubles del suelo.
Medida de la salinidad del suelo
Puente de Wheatstone
La CE se mide mediante un conductímetro, cuyo fundamento es un puente de Wheatstone.
R1, R2 y R3 son resistencias de valores conocidos, además la resistencia R2 es ajustable para fijar el punto de equilibro.
Rx es ka resistencia de la muestra.
Para efectuar la medida se varía la resistencia R2 hasta alcanzar el punto de equilibrio, y se calcula R3:
𝑅2𝑅1
=𝑅𝑥𝑅3
⟹𝑅𝑥 =𝑅2 ∙ 𝑅3𝑅1 Puente de Wheatstone
Determinacion de la salinidad del suelo (CE1:5)
Interpretación de la salinidad y la sodicidad del suelo
CE1:5 (dS m-1) CEPS (dS m-1) Tipo de suelo Interpretación de la salinidad
< 0.35 0 – 2 No salino Ni el suelo ni las plantas presentan problemas por salinidad.
0.35 – 0.65 2 – 4 Ligeramente salino Las especies más sensibles se ven afectadas.
0.65 – 1.15 4 – 8 Salino Disminución del rendimiento en la mayoría de los cultivos.
> 1.15 8 – 16 Muy salino Solo tienen éxito (o rendimientos aceptables, en el caso de plantas cultivadas) las especies tolerantes.
> 16 Extremadamente salino Muy pocas especies sobreviven (muy pocos cultivos ofrecen rendimientos aceptables)
Orientativamente, la CEPS puede relacionarse con la CE1:5 mediante la siguiente ecuación:= 7.351 CE1:5 − 0.568
PSI (%) Interpretación de la sodicidad
< 15 Las especies sensibles pueden presentar problemas.
15 – 40 Solo sobreviven especies semitolerantes.
> 40 Solo sobreviven especies tolerantes.