evaluaciÓn genÉtica a partir de la …evaluaciÓn genÉtica a partir de la extracciÓn selectiva y...

EVALUACIÓN GENÉTICA A PARTIR DE LA

EXTRACCIÓN SELECTIVA Y SECUENCIAL

DE LAS FRACCIONES DE ALUMINIO,

HIERRO Y SILICIO DE UN ANDISOL DE LA

CUENCA DE SANTA ELENA, ANTIOQUIA,

COLOMBIA

Nicolás Pérez Echavarría

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias, Escuela de Geociencias

Medellín, Colombia

2017

EVALUACIÓN GENÉTICA A PARTIR DE LA EXTRACCIÓN

SELECTIVA Y SECUENCIAL DE LAS FRACCIONES DE

ALUMINIO, HIERRO Y SILICIO DE UN ANDISOL DE LA

CUENCA DE SANTA ELENA, ANTIOQUIA, COLOMBIA

GENETIC EVALUATION FROM THE SELECTIVE AND

SEQUENTIAL EXTRACTION OF THE ALUMINUM, IRON AND

SILICON FRACTIONS OF AN ANDISOL OF THE SANTA ELENA

BASIN, ANTIOQUIA, COLOMBIA

Nicolás Pérez Echavarría

Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de:

Magister en Geomorfología y Suelos

Director:

MSc. Ing Agrónomo. Daniel Francisco Jaramillo Jaramillo. Profesor Titular, Escuela de

Geociencias, Facultad de Ciencias.

Codirector:

PhD. MSc. Ing Geólogo. Luis Norberto Parra Sánchez. Profesor Asociado, Escuela de

Geociencias, Facultad de Ciencias.

Línea de Investigación: Génesis de Suelos

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias, Escuela de Geociencias

Medellín, Colombia

2017

Dedico este trabajo a:

Mis padres y a mi hermano.

Agradecimientos

Quiero agradecer en primer lugar a mi papá, a mi mamá y a mi hermano por

apoyarme incondicionalmente durante todo este tiempo.

Al profesor Daniel Francisco Jaramillo Jaramillo y al profesor Luis Norberto Parra

Sánchez por todo lo que me enseñaron en estos años, por su paciencia, por su

comprensión, por su confianza y por su amistad.

Al profesor Orlando Simón Ruiz Villadiego por los aportes académicos tan

importantes que me hizo y por brindarme la oportunidad de realizar en el laboratorio

de Suelos de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, todos los análisis

requeridos en la fase experimental de esta investigación.

A todos los integrantes del Laboratorio de Suelos de la Universidad Nacional de

Colombia, Sede Medellín, por su colaboración y amabilidad, y por ofrecerme siempre

todas las facilidades necesarias para el desarrollo de este trabajo.

Finalmente doy las gracias a todos los profesores y amigos que de alguna u otra

forma contribuyeron para la consecución de este proyecto: Raúl Zapata Hernández,

María Teresa Flórez Molina, Luis Alberto Arias, Walter Osorio, Carlos Alveiro

Monsalve, Luz Nélida Loaiza Marín, Ana Silvia Arboleda, Juan Pablo Gil Restrepo,

Sebastián Mateo Rodríguez Montoya y Chixel Osorio Arango.

Resumen y Abstract. v

Resumen

Se estudió detalladamente la génesis de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada

Santa Elena, Antioquia, Colombia a partir de la extracción selectiva y secuencial de

las fracciones de aluminio, hierro y silicio y de la caracterización óptica de la materia

orgánica obtenida en estas mismas extracciones. El suelo presentó un bajo contenido

de bases y de fósforo disponible, alta acidez y alto contenido materia orgánica, y un

bajo nivel de fertilidad natural. Los horizontes superficiales del perfil se clasificaron

como no alofánicos y los subsuperficiales como alofánicos. El suelo fue sometido a

extracciones secuenciales con cloruro de potasio, pirofosfato de sodio, oxalato ácido

de amonio, ditionito-citrato-bicarbonato e hidróxido de sodio. En los extractos

obtenidos se midieron los contenidos de Al, Fe y Si y las absorbancias necesarias

para calcular la relación E4/E6, el ∆ log K, el Índice Melánico (IM) y el ODOE. En los

horizontes no alofánicos el pirofosfato de sodio extrajo las mayores cantidades de Al,

Fe y Si mientras que en los alofánicos lo hizo el oxalato ácido de amonio. Los índices

E4/E6, ∆ log K e IM coincidieron, en general, en su capacidad para caracterizar el

grado de humificación de la materia orgánica del suelo, y el ODOE fue un indicador

eficiente de la presencia de complejos orgánicos en los extractos obtenidos con

pirofosfato de sodio y con hidróxido de sodio e identificó acertadamente la

acumulación iluvial de óxidos e hidróxidos de Fe no cristalinos en el horizonte 4Bs en

el extracto obtenido con oxalato ácido de amonio. Los comportamientos del Al, del Fe

y del Si, así como los de los índices de humificación permitieron dividir el horizonte A

en dos horizontes diferentes, que no fueron diferenciados en campo, comprendidos

entre la superficie del suelo y los 8 o 10 cm de profundidad y entre los 8 o 10 cm y los

14 cm de profundidad.

Palabras claves: Génesis, Andisol, extracciones selectivas, complejos

organometálicos, humificación.

vi ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y

secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio de un Andisol

de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.

Abstract

The genesis of an Andisol from the upper basin of the Santa Elena gorge, Antioquia,

Colombia was studied in detail using the selective and sequential extraction of the

aluminum, iron and silicon fractions and the optical characterization of the organic

matter obtained in these same extractions. The soil presented a low bases and

phosphorus contents, high acidity and high organic matter content, and a low level of

natural fertility. The surface horizons of the profile were classified as non-allophanic

and the subsurface as allophanic. The soil was subjected to sequential extractions

with potassium chloride, sodium pyrophosphate, ammonium acid oxalate, dithionite-

citrate-bicarbonate and sodium hydroxide. In the obtained extracts the contents of Al,

Fe and Si and the absorbances necessary to calculate the ratio E4/E6, the Δ log K,

the Melanic Index (IM) and the ODOE were measured. In the non-allophanic horizons

sodium pyrophosphate extracted the highest amounts of Al, Fe and Si while in the

allophanic horizons the ammonium acid oxalate was made. The E4/E6, the Δ log K

and the IM indices generally coincided in their ability to characterize the degree of soil

organic matter humification and the ODOE was an efficient indicator of the presence

of organic complexes in the extracts obtained with sodium pyrophosphate and with

sodium hydroxide and aptly identified the illuvial accumulation of non-crystalline Fe

oxides and hydroxides in the 4Bs horizon in the extract obtained with ammonium acid

oxalate. The Al, Fe and Si behaviors, as well as those of the humification indices

allowed to divide the A horizon into two differents horizons that were not differentiated

in the field, these horizons were located between the soil surface and the 8 or 10 cm

of depth and between 8 or 10 cm and 14 cm of depth.

Key words: Genesis, Andisol, selective extractions, organometallic complexes,

humification.

Contenido. vii

Contenido

Resumen v

Lista de figuras x

Lista de tablas xiv

Introducción 1

1. Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena,

Oriente antioqueño, Colombia 3

1.1 Introducción .......................................................................................... 3

1.2 Materiales y métodos ............................................................................ 5

1.2.1 Caracterización del sitio experimental .................................................. 5

1.2.2 Muestreo del suelo ............................................................................... 7

1.2.3 Caracterización de la fertilidad .............................................................. 8

1.2.4 Caracterización de las propiedades ándicas y otras relacionadas con

génesis y clasificación .......................................................................... 9

1.3 Resultados y discusión ......................................................................... 9

1.3.1 Descripción del perfil en campo ............................................................ 9

1.3.2 Caracterización de la fertilidad ............................................................ 12

1.3.3 Caracterización de las propiedades ándicas y otras relacionadas con

génesis y clasificación ........................................................................ 15

1.3.4 Clasificación taxonómica .................................................................... 19

1.4 Conclusiones ...................................................................................... 20

1.5 Bibliografía ......................................................................................... 20

2. Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca

alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia 25

viii ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y



2.1 Introducción ........................................................................................ 25

2.2 Materiales y métodos .......................................................................... 28

2.2.1 Caracterización del sitio experimental ................................................ 28

2.2.2 Muestreo del suelo ............................................................................. 29

2.2.3 Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si ........................ 31

2.2.4 Manejo estadístico de los resultados .................................................. 35

2.3 Resultados y discusión ....................................................................... 35

2.3.1 Extracción con cloruro de potasio ....................................................... 36

2.3.2 Extracción con pirofosfato de sodio .................................................... 39

2.3.3 Extracción con oxalato ácido de amonio ............................................. 44

2.3.4 Extracción con ditionito-citrato-bicarbonato ........................................ 51

2.3.5 Extracción con hidróxido de sodio ...................................................... 56

2.3.6 Discusión general ............................................................................... 63

2.3.7 Discusión comparativa entre la metodología de extracción tradicional y

la metodología de extracción secuencial ............................................ 70

2.4 Conclusiones ...................................................................................... 80

2.5 Bibliografía ......................................................................................... 82

3. Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones

selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de la

quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia 87

3.1 Introducción ........................................................................................ 87

3.2 Materiales y métodos .......................................................................... 91

3.2.1 Caracterización del sitio experimental ................................................ 91

3.2.2 Muestreo del suelo ............................................................................. 91

3.2.3 Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las

extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si ......................... 91

3.2.4 Manejo estadístico de los resultados .................................................. 93

3.3 Resultados y discusión ....................................................................... 93

3.3.1 Extracción con cloruro de potasio ....................................................... 93

3.3.2 Extracción con pirofosfato de sodio .................................................... 98

3.3.3 Extracción con oxalato ácido de amonio ........................................... 106

3.3.4 Extracción con ditionito-citrato-bicarbonato ...................................... 113

3.3.5 Extracción con hidróxido de sodio .................................................... 118

3.3.6 Discusión general ............................................................................. 125

3.4 Conclusiones .................................................................................... 134

3.5 Bibliografía ....................................................................................... 136

Contenido. ix

x ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y



Lista de figuras

Pág.

Figura 1-1: Localización del Centro Agropecuario Paysandú, Medellín, Colombia (De

los Ríos et al., 2004)…………………………………………………………………………..6

Figura 1-2: Calicata mostrando el perfil del suelo caracterizado en Paysandú…..……8

Figura 1-3: Perfil Paysandú………………………………………………………………..10

Figura 2-1: Horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs del suelo estudiado……………………...29

Figura 2-2: Esquema de muestreo del suelo y de las profundidades sometidas a las

extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si…………………………………...31

Figura 2-3: Esquema del procedimiento de extracciones selectivas y secuenciales de

Al, Fe y Si. Adaptado de Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014)……………………32

Figura 2-4: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el horizonte

A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con KCl, en %....…………...37


A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con pirofosfato de sodio, en

%, después de lavar las muestras con KCl……..………………………………………...40


A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con oxalato ácido de amonio,

en %, después de lavar las muestras secuencialmente con KCl y pirofosfato de

sodio…………………………………………………………………………………………..45

Contenido. xi


A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con ditionito-citrato-

bicarbonato, en %, después de lavar las muestras secuencialmente con KCl,

pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio…………………………………………..52


A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con NaOH, en %, después de

lavar las muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de

amonio y ditionito-citrato-bicarbonato……….…………………………………………….57

Figura 2-9: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo, de los

contenidos promedios de Al, Fe y Si obtenidos en las extracciones selectivas y

secuenciales realizadas con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio,

ditionito-citrato-bicarbonato y NaOH (Comportamiento de cada uno de los elementos

medidos con los cinco extractantes)……………………………………………………….64




ditionito-citrato-bicarbonato y NaOH (Comportamiento de los tres elementos medidos

con cada uno de los extractantes)…………………………………………………………66

Figura 2-11: Cambio en profundidad, en el horizonte A, de los contenidos promedios

de Al, Fe y Si obtenidos en las extracciones selectivas y secuenciales realizadas con

KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio, ditionito-citrato-bicarbonato y

NaOH (Comportamiento de los tres elementos medidos con cada uno de los

extractantes)………………………………………………………………………………….69

Figura 3-1: Esquema del procedimiento utilizado para la caracterización óptica de la

materia orgánica obtenida en las extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si

en un Andisol del Oriente antioqueño. Adaptado de Dai et al. (2011) y Asano y Wagai

(2014)………………………………………………………………………………………….92

Figura 3-2: Extractos obtenidos con KCl de muestras de suelo tomadas en los

horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs (28 – 29

cm)...............................................................................................................................94

xii ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y




A, de los valores promedios de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE en

los extractos obtenidos con KCl……………………………………………………………95

Figura 3-4: Extractos obtenidos con pirofosfato de sodio de muestras de suelo

tomadas en los horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs

(28 – 29 cm), después de lavarlas con KCl……………………………………………….98



los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio, después de lavar las muestras con

KCl……………………………………………………………………………………………..99

Figura 3-6: Extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio de muestras de suelo


(28 – 29 cm), después de lavarlas secuencialmente con KCl y pirofosfato de

sodio…………………………………………………………………………………………108



los extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio, después de lavar las muestras

secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio………………………………………..109

Figura 3-8: Extractos obtenidos con ditionito-citrato-bicarbonato de muestras de suelo


(28 – 29 cm), después de lavarlas secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y

oxalato ácido de amonio…………………………………………………………………..114



los extractos obtenidos con ditionito-citrato-bicarbonato, después de lavar las

muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de

amonio……………………………………………………………………………………….115

Contenido. xiii

Figura 3-10: Extractos obtenidos con hidróxido de sodio de muestras de suelo

tomadas en los horizontes A (5 - 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs

(28 – 29 cm), después de lavarlas secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio,

oxalato ácido de amonio y ditionito-citrato-bicarbonato………………………………..119

Figura 3-11: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el

horizonte A, de los valores promedios de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del

ODOE en los extractos obtenidos con hidróxido de sodio, después de lavar las

muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio y

ditionito-citrato-bicarbonato………………………………………………………………..121

Figura 3-12: Comportamiento de cada uno de los índices medidos con los cinco

extractantes en los primeros 30 cm del suelo…………………………………………..126

Figura 3-13: Extractos obtenidos secuencialmente con KCl (a), pirofosfato de sodio

(b), oxalato ácido de amonio (c), ditionito-citrato-bicarbonato (d) e hidróxido de sodio

(e) de muestras de suelo tomadas en los horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm),

3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs (28 – 29 cm)…………………………………………………...129

Figura 3-14: Comportamiento de los cuatro índices medidos con cada uno de los

extractantes en los primeros 30 cm del suelo…………………………………………..131


extractantes en el horizonte A del suelo…………………………………………………133

xiv ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y



Lista de tablas

Pág.

Tabla 1-1: Propiedades químicas de los horizontes del Perfil Paysandú……………..13

Tabla 1-2: Propiedades ándicas y otras relacionadas con génesis y clasificación de

los horizontes del Perfil Paysandú…………………………………………………………16

Tabla 2-1: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con KCl, en %, para las profundidades

estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs……………………………………….38

Tabla 2-2: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con pirofosfato de sodio, en %,

después de lavar las muestras con KCl, para las profundidades estudiadas de los

horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs…………………………………………………………….41

Tabla 2-3: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con oxalato ácido de amonio, en %,

después de lavar las muestras secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio, para

las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs…………………46

Tabla 2-4: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con ditionito-citrato-bicarbonato, en %,

después de lavar las muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y

oxalato ácido de amonio, para las profundidades estudiadas de los horizontes A,

2B/A, 3C/A y 4Bs…………………………………………………………………………….53

Tabla 2-5: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con NaOH, en %, después de lavar las


ditionito-citrato-bicarbonato, para las profundidades estudiadas de los horizontes A,

2B/A, 3C/A y 4Bs…………………………………………………………………………….58

Contenido. xv

Tabla 2-6: Contenidos de Al, Fe y Si obtenidos con pirofosfato de sodio y con oxalato

ácido de amonio por el método de extracción tradicional (extracciones realizadas en

muestras frescas de suelo) y por el método de extracción secuencial (extracciones

realizadas de manera sucesiva sobre la misma muestra de suelo)……………………71

Tabla 2-7: Relaciones Alo + 1/2 Feo y Alp/Alo obtenidas por el método de extracción

tradicional (extracciones realizadas en muestras frescas de suelo) y por el método de

extracción secuencial (extracciones realizadas de manera sucesiva sobre la misma

muestra de suelo)……………………………………………………………………………76

Tabla 3-1: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en

la extracción con KCl para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A,

3C/A y 4Bs……………………………………………………………………………………96


la extracción con pirofosfato de sodio, después de lavar las muestras con KCl, para

las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs……………….100


la extracción con oxalato ácido de amonio, después de lavar las muestras

secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio, para las profundidades estudiadas

de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs…………………………………………………...110


la extracción con ditionito-citrato-bicarbonato, después de lavar las muestras

secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio, para las

profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs……………………116


la extracción con hidróxido de sodio, después de lavar las muestras secuencialmente

con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio y ditionito-citrato-bicarbonato,

para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs…………122

xvi ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y



Introducción

Los suelos están inscritos en la zona de contacto de la atmósfera y la superficie de la

corteza terrestre; en consecuencia se derivan de las interacciones entre ellas en el

tiempo y en el espacio. La configuración actual de la atmósfera establece reacciones

específicas de alteración al obrar sobre la superficie de la corteza terrestre, integrada

fundamentalmente por silicatos y aluminosilicatos. Los organismos y su evolución

complementan este escenario, cuya síntesis integral constituye el suelo (Malagón,

2003).

Arnalds y Stahr (2004), afirman que los suelos de las regiones volcánicas son

recursos naturales únicos, cuyos materiales parentales corresponden, con frecuencia,

a depósitos de ceniza volcánica o tefras, con gran contenido de vidrio volcánico y de

otros minerales primarios que presentan una baja resistencia a la meteorización. Así,

la alteración química de estos materiales ocurre en muy poco tiempo y conlleva a la

formación de cantidades importantes de aluminosilicatos no cristalinos como alofana

e imogolita, y a una alta acumulación de materia orgánica que se estabiliza con Al y

Fe activos, formando complejos organometálicos.

Buurman et al. (2004), encontraron dificultades para separar capas de cenizas

diferentes en el campo cuando éstas estaban muy meteorizadas o cuando

presentaban estratificación muy fina. Por esta razón, en algunas ocasiones, el estudio

de la génesis de Andisoles bajo una base morfológica (a una escala de detalle

definida por los horizontes maestros), no es suficiente para obtener el ámbito

completo de la evolución de dichos suelos.

Según Jaramillo et al. (2006), los suelos cuya fracción coloidal está dominada por

materiales inorgánicos no cristalinos y/o por complejos Al-humus y/o Fe-humus, se

denominan Andisoles en la clasificación de suelos norteamericana o Andosoles en

sistemas utilizados en Europa, Japón y otros países. Estos autores también afirman

que los Andisoles derivados de ceniza volcánica, frecuentemente tienen perfiles

2 Introducción

complejos, debido a la presencia de diferentes capas de tefras superpuestas que dan

origen a discontinuidades litológicas y/o a suelos enterrados. Si las capas de ceniza

que se han acumulado son de poco espesor, los procesos de alteración pueden hacer

muy difusos límites que originalmente eran abruptos y pueden presentarse problemas

para separarlas en campo, lo que dificulta la identificación y definición de los

horizontes maestros y la reconstrucción pedogenética.

Teniendo en cuenta lo expuesto en el párrafo anterior y al observar los resultados de

varias investigaciones sobre pedogénesis de Andisoles (Jaramillo, 2000; Tani et al.,

2002; Jaramillo et al., 2006; Jansen et al., 2011), se podría pensar en utilizar los

cambios en profundidad de los contenidos de Al, Fe y Si extraídos con reactivos como

el pirofosfato de sodio y el oxalato ácido de amonio para identificar las

discontinuidades litológicas y/o los suelos enterrados que a nivel de campo no se

pueden ver.

La hipótesis de esta investigación es que en los Andisoles de la cuenca alta de la

quebrada Santa Elena, los depósitos de ceniza volcánica corresponden a una

acumulación de capas delgadas de materiales que han sido aportados de manera

sucesiva, y que se han homogenizado macro morfológicamente debido a la acción de

la pedogénesis. El análisis químico de los componentes que controlan la actividad de

los Andisoles (Al, Fe, Si, materia orgánica), puede ayudar a dilucidar la variabilidad

interna del suelo, y específicamente del horizonte A.

El objetivo de esta investigación es evaluar en detalle la pedogénesis de un Andisol

de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño a partir de la

extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio y de la

caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en estas mismas extracciones.

Este trabajo incluye tres capítulos fundamentales, el primero comprende la

caracterización completa del perfil estudiado, el segundo trata sobre las extracciones

selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en el suelo con cloruro de potasio, pirofosfato

de sodio, oxalato ácido de amonio, ditionito-citrato-bicarbonato e hidróxido de sodio y

en el tercero se caracteriza ópticamente la materia orgánica disuelta en estas

extracciones.

1. Caracterización de un Andisol de la

cuenca alta de la quebrada Santa Elena,

Oriente antioqueño, Colombia

1.1 Introducción

Los Andisoles son suelos que se desarrollan a partir de materiales provenientes de

eyecciones volcánicas (ceniza, pumita, lava) y/o materiales volcanoclásticos, cuya

fracción coloidal está dominada por minerales de bajo rango de ordenamiento o por

complejos Al-humus. Sin embargo, bajo ciertas condiciones ambientales, la

meteorización de los aluminosilicatos presentes en materiales parentales que no son

de origen volcánico, puede conducir también, a la formación de minerales de bajo

rango de ordenamiento y generar Andisoles (Soil Survey Staff, SSS, 1999).

El sistema de clasificación taxonómica de suelos del USDA (Soil Survey Staff, SSS,

1999, 2014), define el suelo como un cuerpo natural formado por proporciones

variables de sólidos (minerales y materia orgánica), líquidos y gases, que ocurre en la

superficie de la tierra, que ocupa un espacio y se caracteriza por presentar horizontes

o capas que se distinguen del material inicial como resultado de adiciones, pérdidas,

transferencias y transformaciones de energía y materia, o por la habilidad de soportar

plantas en un ambiente natural. Establece que la tierra fina de los suelos que poseen

propiedades ándicas debe cumplir con los siguientes requerimientos: un contenido de

carbono orgánico menor al 25% (en peso), una densidad aparente con humedad

retenida a 33 kPa menor o igual a 0.9 Mg/m3, una retención de fosfatos mayor o igual

a 85% y un contenido de Al y Fe extractables con oxalato ácido de amonio (Alo + 1/2

Feo) mayor o igual a 2%.

4 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y



Shoji et al. (1996), proponen la relación entre el Al extraído con pirofosfato de sodio y

el extraído con oxalato ácido de amonio para separar horizontes ándicos dominados

por complejos Al-humus de los dominados por materiales alofánicos. Según van

Breeemen y Buurman (1998), el oxalato ácido de amonio debe extraer todo el Al y Fe

asociados a compuestos amorfos inorgánicos (incluyendo aluminosilicatos) y a

compuestos orgánicos, mientras que el pirofosfato de sodio debe extraer únicamente

el Al y Fe ligados a compuestos orgánicos.

Jaramillo (2009), considera que hay algunas propiedades químicas de los Andisoles

que se pueden relacionar con las propiedades ándicas, como los contenidos de Al, Fe

y Si extractables con pirofosfato de sodio, el pH medido en NaF y la CIC variable.

Flórez y Parra (2001), estudiaron la génesis de Andisoles de la cordillera Central

colombiana y concluyeron que los procesos pedogenéticos más determinantes en la

formación de estos suelos son la meteorización y transformación intensa de los

minerales primarios presentes en las capas de tefras o cenizas, la alta producción de

minerales de bajo rango de ordenamiento, la acumulación y humificación de la

materia orgánica (que en algunos horizontes se presenta como melanización), la

quelación, la lixiviación y en algunos casos la gleyzación.

Arnalds y Stahr (2004) indican que los materiales coloidales representativos de los

Andisoles le dan a los mismos unas características únicas y distintivas, llamadas

propiedades ándicas, las cuales se manifiestan en una baja densidad aparente, una

alta carga variable y una alta capacidad de retención de fosfatos y de humedad.

Los Andisoles cubren entre el 0.8 (Soil Survey Staff, SSS, 1999) y el 1% (Arnalds y

Stahr, 2004) de la superficie terrestre. En Colombia se calcula que cubren

aproximadamente el 4.5% del territorio nacional y el 13.33% (842163.07 ha) del

territorio del departamento de Antioquia (Jaramillo, 2009).

Flórez et al. (2006) y Jaramillo et al. (2006) realizaron varias investigaciones sobre

génesis de Andisoles de la cuenca alta de la quebrada Piedras Blancas, en el Oriente

antioqueño, y definieron que los suelos predominantes en esta zona pertenecían a los

grandes grupos Melanudands, Fulvudands y Hapludands. Son suelos profundos a

moderadamente profundos, bien o moderadamente bien drenados en las laderas y

con drenaje imperfecto en las depresiones, tienen texturas medias y son bien

Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa

Elena, Oriente antioqueño, Colombia.

5

estructurados, presentan altos contenidos de materia orgánica y de aluminio

intercambiable, bajo contenido de bases y de fósforo disponible y son de bajo nivel de

fertilidad natural. Estos autores afirman que cuando estos suelos están secos al aire,

presentan humedades cercanas al 13% y a capacidad de campo muy pocos

presentan humedades mayores al 100%; por lo que la humedad retenida a 1500 kPa

debe estar comprendida entre estos dos valores (13 y 100%). Sin embargo, si se

tiene en cuenta que el potencial del agua del suelo en punto de marchitez

permanente está más cercano al potencial del agua del suelo seco al aire, puede

suponerse que la retención de humedad a 1500 kPa está por debajo del 70%, lo que

implica que estos suelos no cumplen con el requerimiento de retención de humedad

para poder ser clasificados en el Gran grupo Hydrudands o en algún Subgrupo

Hydric.

El objetivo de este capítulo es caracterizar genéticamente, de manera detallada, un

Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena, en el Oriente antioqueño.

1.2 Materiales y métodos

1.2.1 Caracterización del sitio experimental

El estudio se llevó a cabo en el Centro Agropecuario Paysandú de la Universidad

Nacional de Colombia, ubicado en el corregimiento de Santa Elena, a una distancia

de 18 km al Oriente de la ciudad de Medellín (Figura 1-1). Sus coordenadas

geográficas son 6° 12´ 37´´ de latitud Norte y 75° 30´ 11´´ de longitud Oeste. Su área

se estima en 139.3 ha. Ecológicamente, se encuentra en la zona de vida bosque muy

húmedo montano bajo (bmh – MB), con una precipitación media anual de 2500 mm,

con distribución bimodal, y una temperatura media anual de 14.7°C (De los Ríos et

al., 2004).

El Departamento Administrativo de Planeación de la Alcaldía de Medellín (2008),

indica que el corregimiento de Santa Elena se encuentra conformado por la parte alta

de la cuenca de la quebrada Piedras Blancas, las partes alta y media alta de la

cuenca de la quebrada Santa Elena, donde se ubica el Centro Agropecuario

Paysandú, y la parte alta de las cuencas de la zona Sur Oriental y de algunas

cuencas de la zona Nororiental del Valle de Aburrá.




Figura 1-1: Localización del Centro Agropecuario Paysandú, Medellín, Colombia (De

los Ríos et al., 2004, sin escala).

Según Jaramillo et al. (2006), en la cuenca alta de la quebrada Piedras Blancas, se

presentan anfibolitas y serpentinitas como los materiales litológicos de mayor

cobertura, con algunos depósitos aluviales y de vertiente de edad cuaternaria. Sin

embargo, desde el punto de vista del material parental de los suelos, estos autores

definen que la ceniza volcánica es el más importante en toda la cuenca, ya que ella

recubre los paisajes de colinas bajas desarrolladas en saprolitos espesos de rocas y

los depósitos de vertiente. Además, recubre aluviones y/o forma parte de ellos como

material retransportado y depositado por las corrientes de agua.

Rendón et al. (2011), estudiaron las formaciones superficiales del Oriente cercano a

la ciudad de Medellín, en jurisdicción de los municipios de El Retiro, La Ceja, El

Carmen de Viboral, Rionegro, Marinilla, El Santuario, Guarne, San Vicente, El Peñol,

Envigado y Medellín, e indican que se componen de varios tipos de materiales:

saprolitos producto de la descomposición de rocas ígneas (Batolito Antioqueño) y

metamórficas con espesores variables, y diferentes clases de depósitos detríticos,

dentro de los cuales se tienen depósitos de vertiente asociados a los escarpes

regionales y al altiplano de Santa Elena, depósitos lacustres conocidos como Las

Sedimentitas de La Fe, depósitos aluviales y varios niveles de terrazas localizados en

las diferentes superficies de erosión. Estos mismos autores resaltan la presencia de



7

capas continuas que siguen la paleotopografía como la línea de piedra (compuesta

por clastos subredondeados a angulosos de composición variable, principalmente

cuarzo y nódulos de hierro) y los depósitos de ceniza volcánica que recubren todas

las formaciones superficiales descritas.

Toro et al. (2000), citados por Rendón et al. (2011), identificaron al menos 6 niveles

de cenizas volcánicas recubriendo los paisajes del Oriente cercano, originadas por

depositación eólica de las tefras de la actividad volcánica del complejo Ruíz-Tolima y

afirman que estas capas de ceniza presentan edades entre 8000 y 37000 años,

espesores variables de hasta 150 cm, con coloraciones grises, pardas, verdes y cafés

y que reposan discordantemente sobre saprolitos, terrazas, línea de piedras y roca

fresca.

1.2.2 Muestreo del suelo

Se hicieron recorridos exploratorios por las partes altas de las cuencas de las

quebradas Piedras Blancas y Santa Elena observando en los taludes y cortes que se

encontraban en ellas los suelos existentes. En varios de los sitios visitados se

realizaron observaciones detalladas del perfil del suelo, siguiendo las pautas que para

tal efecto recomienda el Soil Survey Division Staff (SSDS, 1993). Después de analizar

la información recolectada en los recorridos de campo, se seleccionó un perfil bajo

cobertura natural que representaba la mayoría de los perfiles observados (Perfil

Paysandú). En ese sitio se preparó una calicata de 2 m de largo por 2 m de ancho por

1.5 m de profundidad (Figura 1-2) y se hizo una descripción detallada del suelo con

base en la guía que para el efecto tiene el USDA (Schoeneberger et al., 2002).

De cada uno de los horizontes descritos se tomó una muestra de suelo disturbada de

aproximadamente 1 kg que se empacó en una bolsa plástica hermética para realizar

los análisis de laboratorio respectivos: caracterización de la fertilidad y de las

propiedades ándicas del suelo. Además se tomó una muestra sin disturbar con un

cilindro metálico de 92.57 cm3 para determinar la Densidad aparente (Da) de los

horizontes.




Figura 1-2: Calicata mostrando el perfil del suelo caracterizado en Paysandú.

1.2.3 Caracterización de la fertilidad

Para caracterizar la fertilidad del suelo se realizaron las siguientes determinaciones:

pH en agua 1:1 v:v (método potenciométrico), contenido de materia orgánica (M.O.,

%) mediante oxidación del carbono orgánico con dicromato de potasio (método de

Walkley-Black), contenidos de bases intercambiables (Ca, Mg, K y Na, cmol (+)/kg de

suelo) mediante extracción con acetato de amonio 1 N a pH 7, fosforo disponible (P,

mg/kg de suelo) por el método de Bray II, aluminio intercambiable (Al, cmol (+)/kg de

suelo) extraído con KCl 1 N, contenido de elementos menores (Fe, Mn, Cu, Zn, mg/kg

de suelo) por el método Olsen-EDTA y contenido de boro (B, mg/kg de suelo)

extraído con agua caliente y cuantificado por espectrofotometría UV-VIS con el

método de Azometina-H. Además, se midió la capacidad de intercambio catiónico del

suelo a pH 7 (CIC7, cmol (+)/kg de suelo) por el método del acetato de amonio 1 N y

se estimó la capacidad de intercambio catiónico efectiva (CICE, cmol (+)/kg de suelo)

mediante la suma de las bases más el aluminio intercambiable (Instituto Geográfico

Agustín Codazzi, IGAC, 2006).



9

1.2.4 Caracterización de las propiedades ándicas y otras

relacionadas con génesis y clasificación

Para caracterizar las propiedades ándicas del suelo y otras relacionadas con su

génesis y clasificación, se midieron las cantidades de Al, Fe y Si extractables con

oxalato ácido de amonio (Alo, Feo, Sio, respectivamente, %), así como las

extractables con pirofosfato de sodio (Alp, Fep, Sip, respectivamente, %) y la

capacidad de fijación de fosfatos (FF, %), siguiendo los métodos propuestos por

Pansu y Gautheyrou (2006). Además, se midió el pH en NaF (método

potenciométrico, 1:50 p:v), según lo recomendado por el sistema de clasificación

taxonómica de suelos del USDA (Soil Survey Staff, SSS, 2014) y se determinó la Da

(Mg/m3) para cada uno de los horizontes, utilizando el método del cilindro biselado

(Instituto Geográfico Agustín Codazzi, IGAC, 2006).

1.3 Resultados y discusión

1.3.1 Descripción del perfil en campo

En la Figura 1-3 se observa el Perfil Paysandú y su descripción se presenta a

continuación:

Perfil Paysandú.

Describieron: Daniel Francisco Jaramillo Jaramillo y Nicolás Pérez Echavarría.

Fecha: Octubre 3 de 2014.

Localización: Centro Agropecuario Paysandú de la Universidad Nacional de

Colombia, corregimiento de Santa Elena, a 18 km al Oriente del municipio de Medellín

(Antioquia). Coordenadas geográficas: 6° 12´ 37´´ de latitud Norte y 75° 30´ 11´´ de

longitud Oeste.

Altitud: 2692 msnm.

Precipitación media anual: 2500 mm.

Temperatura media anual: 14.7°C.

Posición fisiográfica: Parte media de la ladera de colinas bajas, redondeadas,

desarrolladas en saprolito de anfibolita y recubiertas con ceniza volcánica.

Topografía: Fuertemente inclinada con pendiente entre 7 y 12%.

Material parental: Cenizas volcánicas del complejo Ruíz-Tolima.

Vegetación natural: Rastrojo alto con abundante helecho.




Uso actual: Barbecho.

Régimen de humedad del suelo: Údico.

Régimen de temperatura del suelo: Isotérmico

Profundidad efectiva: Muy profundo.

Drenaje natural: Bien drenado.

Evidencias de erosión: No presenta.

Epipedón: Ócrico.

Horizontes subsuperficiales: Cámbico.

Figura 1-3: Perfil Paysandú.



11

Descripción del perfil.

Oi 0 – 10 cm; capa de material orgánico fresco, abundantes raíces de helecho muy

finas, límite abrupto ondulado.

A 10 – 24 cm; color en húmedo pardo muy oscuro (10 YR 2/2); franco arcilloso;

con estructura en bloques subangulares, finos, moderados; friable, ligeramente

plástico, moderadamente pegajoso; comunes poros finos y muy finos; comunes

raíces finas; reacción muy fuerte y rápida al NaF (++++); límite abrupto plano.

2B/A 24 – 31/34 cm; color en húmedo pardo oliva (2.5 Y 4/3) en un 75% de la matriz

del suelo y negro (10 YR 2/1) en el 25% restante; franco arcilloso a arcilloso; con

estructura en bloques subangulares, finos, moderados; friable, muy plástico, muy

pegajoso; comunes poros finos y muy finos; sin raíces; mezcla con el horizonte A por

pedotúbulos y grietas; reacción muy fuerte y rápida al NaF (++++); límite muy abrupto

irregular.

3C/A 31/34 – 38/41 cm; color variegado, en húmedo y en amasado pardo oliva (2.5

Y 4/4); arcilloso; sin estructura, masivo; extremadamente firme, muy plástico, muy

pegajoso; pocos poros finos; sin raíces; mezcla con el horizonte A por pedotúbulos y

grietas; reacción muy fuerte y rápida al NaF (++++); límite muy abrupto irregular.

4Bs 38/41 – 50 cm; color variegado, en húmedo y en amasado pardo (10 YR 4/3);

arcilloso; con estructura en bloques angulares, finos, moderados; friable, muy

plástico, muy pegajoso; comunes poros finos; sin raíces; reacción moderada al NaF

(++); límite abrupto irregular.

5Ab 50 – 65 cm; color en húmedo pardo oliva (2.5 Y 4/4); arcilloso; con estructura

en bloques angulares, finos, moderados; friable, moderadamente plástico, muy

pegajoso; muchos poros finos; pocas raíces finas muertas; reacción moderada al NaF

(++); límite claro plano.

6Ab 65 – 75 cm; color en húmedo pardo oliva (2.5 Y 4/3) con 5% de moteos pardo

rojizos (5 YR 4/4) y rojo amarillentos (5 YR 5/8) provenientes de oxidación de raíces;

arcilloso; con estructura en bloques angulares, finos, débiles; friable, muy plástico,

muy pegajoso; muchos poros finos; pocas raíces finas muertas; reacción moderada al

NaF (++); límite claro plano.




7Ab 75 – 93 cm; color en húmedo pardo amarillento oscuro (10 YR 4/4) con 5% de

moteos pardo rojizos (5 YR 4/4) y rojo amarillentos (5 YR 5/8) provenientes de

oxidación de raíces; arcilloso; con estructura en bloques angulares, finos, débiles;

friable, muy plástico, muy pegajoso; muchos poros finos; pocas raíces finas muertas;

reacción moderada al NaF (++); límite claro plano.

7Bwb 93 – 103 cm; color en húmedo amarillo oliva (2.5 Y 6/6); arcilloso; con

estructura en bloques angulares, finos, débiles; friable, muy plástico, muy pegajoso;

muchos poros finos; sin raíces; reacción moderada al NaF (++); límite claro plano.

8Ab 103 – 113 cm; color en húmedo pardo oliva claro (2.5 Y 5/6); franco arcilloso;

con estructura en bloques angulares, finos, débiles; friable, moderadamente plástico,

moderadamente pegajoso; muchos poros finos; sin raíces; reacción moderada al NaF

(++); límite claro plano.

9C 113 + cm; color en húmedo amarillo oliva (2.5 Y 6/8); franco arcilloso; sin

estructura, masivo; friable, muy plástico, muy pegajoso; pocos poros finos; sin raíces;

no presenta reacción al NaF.

1.3.2 Caracterización de la fertilidad

Los resultados de la Tabla 1-1 muestran que el suelo estudiado presenta las

propiedades químicas típicas de los Andisoles que predominan en la cuenca alta de

la quebrada Piedras Blancas y, en general, en el Oriente antioqueño (Flórez et al.,

2006; Jaramillo et al., 2006; Caballero y Jaramillo, 2007).

Este suelo es desde muy fuertemente ácido en superficie hasta fuertemente ácido en

profundidad; con un alto contenido de materia orgánica en los horizontes superficiales

y un nivel muy bajo de bases y de fósforo disponible en todo el perfil. Hay presencia

de aluminio intercambiable en todos los horizontes, y éste es el catión dominante en

el complejo de cambio. Los valores de Fe son altos en los cuatro primeros horizontes

y bajos en los demás; el Mn, Cu y Zn presentan valores bajos en todo el suelo y el B

tiene valores altos en los dos primeros horizontes y bajos en el resto (Castro y

Gómez, 2010). La CICE es muy baja comparada con la CIC7, lo que indica que la

carga del suelo es predominantemente variable y representa en promedio el 95.16%

de la carga del suelo a pH 7.

Caracterización de un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia. 13

Tabla 1-1: Propiedades químicas de los horizontes del Perfil Paysandú.

Horizonte Profundidad

cm

pH

agua

1:1

M.O.

%

Complejo de cambio cmol (+)/kg de suelo mg/kg de suelo

Ca Mg K Na Al CICE CIC7 CICV P Fe Mn Cu Zn B

Oi 0 – 10 - - - - - - - - - - - - - - - -

A 10 – 23 4.5 22.6 0.09 0.16 0.10 0.02 1.2 1.6 15.9 14.3 3.0 307 1.0 1.0 1.0 0.70

2B/A 23 – 30/34 4.7 19.5 0.03 0.08 0.06 0.02 2.8 3.0 37.0 34.0 2.0 140 1.0 1.0 1.0 0.50

3C/A 30/34 – 38/41 5.0 13 0.03 0.02 0.03 0.01 1.2 1.3 37.3 36.0 1.0 113 0.5 1.0 0.5 0.22

4Bs 38/41 – 50 5.1 8.7 0.02 0.02 0.02 0.01 0.4 0.5 21.0 20.5 1.0 107 0.5 1.0 0.5 0.12

5Ab 50 – 65 5.1 6.5 0.02 0.02 0.02 0.01 0.3 0.4 35.6 35.2 1.0 22 0.5 1.0 0.5 ND

6Ab 65 – 75 5.3 6.1 0.03 0.01 0.02 0.01 0.2 0.3 31.3 31.0 1.0 12 0.5 1.0 0.5 0.03

7Ab 75 – 93 5.3 6.3 0.03 0.02 0.01 0.01 0.3 0.4 28.3 27.9 1.0 8 0.5 1.0 0.5 ND

7Bwb 93 – 103 5.3 6.4 0.03 0.02 0.02 0.01 0.2 0.3 31.3 31.0 1.0 8 0.5 1.0 0.5 ND

8Ab 103 – 113 5.1 3.1 0.03 0.02 0.02 0.02 0.3 0.4 4.0 3.6 2.0 23 0.5 2.0 0.5 0.32

9C 113 + 5.3 0.88 0.13 0.60 0.02 0.01 0.5 1.3 13.1 11.8 1.0 14 2.0 2.0 0.5 0.15

ND = No detectable




Zhao et al. (2002) consideran que para poder realizar actividades de agricultura en

estos suelos, se deben aplicar cantidades importantes de fertilizantes químicos y de

enmiendas orgánicas.

Según Auxtero et al. (2004), la alta carga variable que se genera en los Andisoles

puede atribuirse a los minerales de bajo rango de ordenamiento (principalmente

alofana, imogolita y ferrihidrita), a los complejos Al-humus y/o Fe-humus y a los

grupos carboxílicos de la materia orgánica, los cuales poseen gran cantidad de sitios

reactivos que dependiendo del pH del suelo y del punto de carga cero de estos

mismos coloides, pueden protonarse o desprotonarse y generar remanentes de

cargas positivas o negativas, respectivamente.

Inubushi et al. (2005), afirman que los Andisoles ubicados en zonas altas

generalmente son suelos ácidos, sometidos a procesos intensos de lixiviación, con

alta capacidad para fijar fósforo y un alto contenido de aluminio activo que puede

causar toxicidad a la mayoría de las plantas. Además indican que, así estos suelos

presenten un contenido muy alto de materia orgánica, ésta se encuentra asociada

con minerales de bajo rango de ordenamiento y/o formando complejos con Al y Fe,

por lo que se estabiliza y se protege contra la degradación microbial y participa muy

poco en los procesos de nutrición.

Los bajos contenidos de bases intercambiables (Ca, Mg, K y Na) y de fósforo

disponible, junto con la alta carga variable y la alta acidez que se reportan en este

estudio implican que este suelo es de muy bajo nivel de fertilidad natural como lo

indica Jaramillo et al. (2006), quienes afirman que en los Andisoles que presentan

estas características, las plantas pueden presentar deficiencias de macro y

micronutrientes y tienen altas probabilidades de sufrir toxicidades por Al, Fe y Mn, así

como de responder a la fertilización completa.

Jaramillo (2008), estudió la variabilidad espacial de las propiedades químicas de un

Andisol hidromórfico del Oriente antioqueño y encontró que sólo el 25% de las

muestras, presentaron pH en agua menor a 5.5; casi en el 75% de las muestras, la

carga variable representó más del 80% de la carga del suelo a pH 7;

aproximadamente el 50% de las muestras presentaron valores bajos de Ca, Mg y K, y

todas las muestras tuvieron valores altos de materia orgánica y valores bajos de

fósforo disponible.



15

Cárdenas et al. (2013), trabajaron con suelos derivados de depósitos volcánicos en

Chile y también reportaron que se caracterizan por presentar una baja saturación de

bases, un alto contenido de materia orgánica y presencia de alofana y de otros

coloides no cristalinos que generan la baja densidad aparente y la alta fijación de

fosfatos.

1.3.3 Caracterización de las propiedades ándicas y otras

relacionadas con génesis y clasificación

En la Tabla 1-2 puede apreciarse que en todos los horizontes derivados de ceniza

volcánica (hasta los 103 cm de profundidad) se cumplen los requerimientos de

densidad aparente (Da), de fijación de fosfatos (FF) y de Al y Fe extractables con

oxalato ácido de amonio (Alo y Feo) necesarios para considerar este espesor de

suelo como un material con propiedades ándicas. Los dos horizontes restantes, 8Ab y

9C, no cumplieron con el contenido de Alo + 1/2 Feo mayor o igual a 2%, ni con el %

de FF mayor o igual a 85%, requeridos para ser considerados como horizontes

ándicos (Soil Survey Staff, SSS, 1999, 2014).

Los valores de Da en todos los horizontes del suelo variaron entre 0.43 y 0.79 Mg/m3.

El sistema de clasificación taxonómica de suelos del USDA (Soil Survey Staff, SSS,

1999, 2014) establece que la Da en los materiales que presentan propiedades

ándicas debe ser menor o igual a 0.9 Mg/m3. Según Fontes et al. (2004), la materia

orgánica y los aluminosilicatos no cristalinos (alofana e imogolita) presentes en los

Andisoles poseen una alta porosidad total, debida a la abundancia de espacios vacíos

en sus estructuras, por lo que causan una disminución en la densidad aparente del

suelo, en la pegajosidad y en la plasticidad. Arnalds (2004), encontró en Andisoles de

Islandia valores de densidad aparente muy bajos, que estuvieron entre 0.3 y 0.8

Mg/m3. Kleber et al. (2004), también obtuvieron valores similares para esta propiedad

en Andisoles de Alemania (entre 0.5 y 0.8 Mg/m3).

Para este suelo la menor FF se presentó en el horizonte A (94.91%), los demás

horizontes ándicos presentaron FF superiores a 98%. Nanzyo et al. (1993), afirman

que en los Andisoles, el fósforo es fijado por los aluminosilicatos no cristalinos y/o por

los complejos organometálicos y que al incrementarse los valores de Alo + 1/2 Feo

también se incrementan los porcentajes de fijación de este elemento. De igual forma,

Alcalá de Jesús et al. (2009), estudiaron Andisoles de México y reportaron que los

16 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio

de un Andisol de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.

Tabla 1-2: Propiedades ándicas y otras relacionadas con génesis y clasificación de los horizontes del Perfil Paysandú.


cm

Extracción pirofosfato % Extracción oxalato % Propiedades ándicas

Alp/Alo pH NaF

1:50 Alp Fep Sip Alo Feo Sio

Da (Mg/m

3)

FF (%) Alo + 1/2 Feo

(%)

A 10 – 23 1.63 0.34 0.36 1.74 0.63 0.29 0.65 94.91 2.05 0.94 10.50

2B/A 23 – 30/34 3.78 0.11 0.86 4.72 0.31 1.30 0.65 98.71 4.88 0.80 11.40

3C/A 30/34 – 38/41 1.83 0.23 0.11 9.15 1.00 3.88 0.66 98.89 9.65 0.20 11.43

4Bs 38/41 – 50 0.96 0.50 0.11 8.47 5.78 3.80 0.56 98.95 11.36 0.11 11.13

5Ab 50 – 65 0.90 0.19 0.07 9.40 0.85 4.37 0.52 98.96 9.82 0.10 10.80

6Ab 65 – 75 0.79 0.09 0.06 9.20 0.44 4.56 0.49 98.97 9.42 0.09 10.95

7Ab 75 – 93 0.84 0.05 0.05 10.50 0.38 5.26 0.43 99.12 10.69 0.08 10.60

7Bwb 93 – 103 0.82 0.06 0.05 10.20 0.45 5.25 0.45 99.07 10.42 0.08 10.69

8Ab 103 – 113 1.65 1.80 1.53 0.30 0.09 0.10 0.74 53.83 0.34 5.56 11.20

9C 113 + 0.99 1.62 1.07 0.15 0.11 0.04 0.79 39.96 0.21 6.45 9.40



17

porcentajes de fijación de fosfatos, que estuvieron entre medios (69 a 71%) y altos

(86 a 93%), se incrementaban en forma directa con el contenido de Alo que varió

entre 10 y 13%.

La suma de Alo + 1/2 Feo presentó valores que estuvieron entre 2.05% para el

horizonte A y 11.36% para el horizonte 4Bs. Arnalds (2004), afirma que las

cantidades de Al, Fe y Si extractables con oxalato ácido de amonio han sido

ampliamente utilizadas para cuantificar los contenidos de alofana e imogolita, de

ferrihidrita y de complejos Al-humus y/o Fe-humus, responsables de las propiedades

ándicas en los suelos.

Los valores más altos de Alp se encontraron en los horizontes A, 2B/A y 3C/A del

suelo, los mismos que presentaron los mayores contenidos de M.O. (Tabla 1-1),

responsable de los complejos alumínicos que se extraen con pirofosfato de sodio. Al

comparar los valores de Alp con los de Alo en los dos primeros horizontes se puede

observar que entre ellos se presentan diferencias muy pequeñas, lo que confirma que

buena parte del aluminio activo en estos horizontes está asociado con sustancias

húmicas formando complejos organometálicos. En los demás horizontes que

presentaron propiedades ándicas (3C/A, 4Bs, 5Ab, 6Ab, 7Ab y 7Bwb), los valores de

Alo, con un promedio de 9.49%, superaron ampliamente los valores de Alp, con un

promedio de 1.02%, indicando que la mayor parte del Al que se libera en ellos se

polimeriza y precipita con Si, produciendo altas cantidades de alofana e imogolita

(Shoji et al., 1996; van Breemen y Buurman, 1998). Los valores de la relación Alp/Alo

de la Tabla 1-2 confirman lo que se dijo anteriormente, definiendo los dos primeros

horizontes como no alofánicos (Alp/Alo > 0.5) y los restantes como alofánicos (Alp/Alo

< 0.5) (Malagón et al., 1991; Jaramillo et al., 2006).

Por otro lado, el alto contenido de Feo que se obtuvo en el horizonte 4Bs se debe a la

acumulación iluvial de Fe que se presenta en esta parte del perfil. El sistema de

clasificación taxonómica de suelos del USDA (Soil Survey Staff, SSS, 2014), define el

horizonte plácico como un horizonte delgado, de color negro a rojo oscuro, que esta

cementado y endurecido por Fe (o Fe y Mn) y materia orgánica, a tal punto que las

raíces de las plantas solo pueden penetrar por las fracturas verticales del horizonte.

El horizonte 4Bs presentó muy bajo grado de cementación y endurecimiento, por lo

que no se pudo clasificar como un endopedón plácico, sin embargo los procesos




pedogenéticos que dan origen a este horizonte diagnóstico son muy similares a los

que han generado la acumulación iluvial de Fe en esta zona del suelo.

Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente se podría pensar que la mayor parte

del Fe que se ha acumulado en el horizonte 4Bs se movilizó desde un horizonte

superior (posiblemente de algún horizonte relacionado genéticamente con él que fue

erosionado, o del horizonte 3C/A que está directamente sobre él o de algún otro

horizonte por encima que superpusieron su pedogénesis en el horizonte 4Bs) donde

fue reducido, y que luego precipitó en el horizonte 4Bs, en forma de óxidos e

hidróxidos inorgánicos debido a una mejora en las condiciones de aireación (Pinheiro

et al., 2004).

El pH en NaF de los horizontes ándicos estuvo entre 10.50 y 11.43 y para los

horizontes 8Ab y 9C fue de 11.20 y 9.40, respectivamente. El sistema de clasificación

taxonómica de suelos del USDA (Soil Survey Staff, SSS, 1999, 2014), indica que un

pH en NaF de 9.40 o más, es un fuerte indicador de que minerales de bajo rango de

ordenamiento dominan el complejo de cambio del suelo. Los valores tan altos de pH

en NaF obtenidos para los horizontes 8Ab y 9C, que no cumplieron con los

requerimientos para ser considerados horizontes con propiedades ándicas, se

podrían deber a procesos de translocación que incorporaron a estos últimos

horizontes materiales provenientes de los horizontes suprayacentes, o a la presencia

de otros compuestos no cristalinos diferentes a los aluminosilicatos producidos por la

meteorización de la ceniza volcánica.

Desde el punto de vista pedogenético cabe destacar la gran cantidad de límites

abruptos y muy abruptos, e irregulares, que se presentan en este suelo entre los

horizontes A – 2B/A – 3C/A – 4Bs – 5Ab (Figuras 1-2 y 1-3). Este tipo de límites

define la presencia de discontinuidades litológicas en el perfil y evidencia la pérdida

de por lo menos algunos horizontes de suelos (faltan horizontes A en algunas

secuencias), si no de suelos completos, en épocas pasadas por efecto de fenómenos

de erosión intensos asociados, probablemente, a climas relativamente secos que ya

se han documentado (Salazar et al., 2008).



19

1.3.4 Clasificación taxonómica

El suelo estudiado cumple con los conceptos centrales del sistema de clasificación

taxonómica de suelos del USDA (Soil Survey Staff, SSS, 2014) para ser clasificado

como Acrudoxic Fulvudand, medial, mezclado, isotérmico.

Orden: El suelo presentó propiedades ándicas en más del 60% de los primeros 60

cm medidos desde la superficie del suelo mineral, por lo que se clasifica como

Andisol.

Suborden: El suelo se clasificó como Udand por presentar un régimen de humedad

údico, el sitio donde se describió el perfil de suelo presenta una temperatura media

anual de 14.7°C, una precipitación media anual de 2500 mm y se encuentra en la

zona de vida bosque muy húmedo montano bajo (bmh-MB) (De los Rios et al., 2004).

Gran grupo: El suelo cumplió con los requerimientos de profundidad, de espesor y

con el contenido de carbono orgánico (mayor a 6% como promedio y mayor a 4% en

cada horizonte) necesarios para ser clasificado como Fulvudand.

Subgrupo: El suelo cumplió con una suma de bases extractables con acetato de

amonio más aluminio intercambiable de menos de 2.0 cmol (+)/kg de suelo, en un

espesor de más de 30 cm, a una profundidad entre 25 y 100 cm medidos desde la

superficie del suelo mineral, por lo que se clasificó como Acrudoxic Fulvudand.

Familia: El suelo presentó propiedades ándicas en más del 90% de la sección control

para las clases por tamaño de partícula (desde el horizonte A hasta el horizonte

7Bwb), por lo que se utilizaron las clases sustitutas para clase por tamaño de

partícula, siendo un suelo Medial. La clase por mineralogía fue mezclada, ya que no

se cumplió el requisito de [8 Sio + 2 Feo] mayor o igual a 5% en el horizonte A, el

régimen de temperatura del suelo se definió como isotérmico, consideraciones que

permitieron clasificar dicho suelo a nivel de familia como Acrudoxic Fulvudand medial,

mezclado, isotérmico.




1.4 Conclusiones

En este perfil, en campo se pudieron definir varios suelos enterrados con base

en cambios de color.

Los bajos contenidos de bases intercambiables (Ca, Mg, K y Na) y de fósforo

disponible, así como la alta acidez, implican que el suelo estudiado es de muy

bajo nivel de fertilidad natural.

El alto contenido de M.O. superficial está en concordancia con el clima frío

húmedo de la zona y con la formación de complejos organometálicos que

protegen la M.O. de la mineralización.

Los horizontes A, 2B/A, 3C/A, 4Bs, 5Ab, 6Ab, 7Ab y 7Bwb, cumplieron con

todos los requerimientos para ser considerados materiales con propiedades

ándicas. Los horizontes 8Ab y 9C no presentaron propiedades ándicas.

Los horizontes superficiales del perfil estudiado (A y 2B/A) se clasificaron

como no alofánicos, mientras que los demás horizontes ándicos se clasificaron

como alofánicos.

El suelo estudiado registra evidencias de ser poligenético, así como de

fenómenos de erosión asociados a cambios climáticos drásticos.

Por presentar propiedades ándicas en los 100 cm superficiales, estar en

régimen de humedad údico y de temperatura isotérmico, no cumplir con el

Índice Melánico a pesar del alto contenido de M.O. superficial, tener una CICE

muy baja, así como por su composición granulométrica y mineralógica, el

suelo se clasificó como un Acrudoxic Fulvudand, medial, mezclado, isotérmico.

1.5 Bibliografía

Alcalá de Jesús, M., Hidalgo, C., Gutiérrez, M. 2009. Mineralogía y retención

de fosfatos en Andisoles. Terra Latinoamericana (27): 275-286.

Arnalds, O. 2004. Volcanic soils of Iceland. Catena (56): 3-20.

Arnalds, O and Stahr, K. 2004. Volcanic soil resources: occurrence,

development, and properties. Catena (56): 1-2.

Auxtero, E., Madeira, M., Sousa, E. 2004. Variable charge characteristics of

selected Andisols from the Azores, Portugal. Catena (56): 111-125.



21

Buurman, P., García, E., Martínez, A., van Doesburg, J.D.F. 2004.

Stratification of parent material in European volcanic and related soils studied

by laser-difraction grain-sizing and chemical analysis. Catena (56): 127-144.

Caballero, B y Jaramillo, D.F. 2007. Humedad crítica y repelencia al agua en

Andisoles bajo cobertura de Cupressus lusitanica y Quercus humboldtii en la

cuenca de la quebrada Piedras Blancas (Medellín, Colombia). Revista

Facultad Nacional de Agronomía Medellín 60 (2): 4001-4024.

Cárdenas, L.M., Hatch, D.J., Scholefield, D., Jhurreea, D., Clark, I.M., Hirsch,

P.R., Salazar, F., Rao Ravella, S., Alfaro, M. 2013. Potencial mineralization

and nitrification in volcanic grassland soils in Chile. Soil Science and Plant

Nutrition (59): 380-391.

Castro, H.E y Gómez, M.I. 2010. "Fertilidad de Suelos y Fertilizantes" En:

Ciencia Del Suelo: Principios Básicos. Colombia, editorial: Sociedad

Colombiana De La Ciencia Del Suelo. 213-303 p.

De los Ríos, J.C., Gallego, A.F., Vélez, L.D., Agudelo, J.I., Toro, L.J., Lema,

A.J., Acevedo, L.I. 2004. Caracterización y evaluación de agroecosistemas a

escala predial. Un estudio de caso: Centro Agropecuario Paysandú (Medellín,

Colombia). Revista Facultad Nacional de Agronomía Medellín 57 (2): 2467-

2489.

Departamento Administrativo de Planeación. Alcaldía de Medellín. 2008. Santa

Elena 2008 - 2020. Proceso participativo para la gestión estratégica del

corregimiento de Santa Elena. 134 p.

Flórez, M.T y Parra, L.N. 2001. Génesis de suelos y paleosuelos ándicos a

partir del estudio de pedocomponentes (parte 2). Revista Facultad de

Ingeniería Universidad de Antioquía (22): 50-66.

Flórez, M.T., Parra, L.N., Jaramillo, D.F. 2006. Los fitolitos como una

herramienta pedogenética en un Andisol de la cuenca de Piedras Blancas,

Colombia. Suelos Ecuatoriales 39 (1): 88-94.

Fontes, J.C., Goncalves, M.C., Pereira, L.S. 2004. Andosols of Terceira,

Azores: measurement and significance of soil hydraulic properties. Catena

(56): 145-154.

Instituto Geográfico Agustín Codazzi, IGAC. 2006. Métodos analíticos del

laboratorio de suelos. 6a Edición. Bogotá. 648 p.

Inubushi, K., Sakamoto, K., Sawamoto, T. 2005. Properties of microbial

biomass in acidic soils and their turnover. Soil Science and Plant Nutrition (51):

605-608.




Jansen, B., Tonneijck F.H., Verstraten, J.M. 2011. Selective extraction

methods for aluminium, iron and organic carbon from montane volcanic ash

soils. Pedosphere 21 (5): 549-565.

Jaramillo, D.F. 2000. Clasificación Taxonómica de los suelos del Altiplano de

San Félix, Departamento de Caldas. Revista Facultad Nacional de Agronomía

Medellín 53 (2): 1059-1077.

Jaramillo, D.F., Flórez, M.T., Parra, L.N. 2006. Caracterización de un Andisol

de la cuenca de la quebrada Piedras Blancas, Oriente Antioqueño, Colombia.

Suelos Ecuatoriales 36 (1): 61-71.

Jaramillo, D.F. 2008. Variabilidad espacial de las propiedades químicas del

epipedón de un Andisol hidromórfico del Oriente Antioqueño (Colombia).

Revista Facultad Nacional de Agronomía Medellín 61 (2): 4588-4599.

Jaramillo, D.F. 2009. Variabilidad espacial de las propiedades ándicas de un

Andisol hidromórfico del Oriente Antioqueño (Colombia). Revista Facultad

Nacional de Agronomía Medellín 62 (1): 4907-4921.

Kleber, M., Mikutta, C., Jahn, R. 2004. Andosols in Germany. Pedogenesis

and properties. Catena (56): 67-83.

Malagón, D., Pulido, C., Llinás, R. 1991. Andisoles. Investigaciones Volumen 3

N° 1. Subdirección Agrológica. IGAC. Santa Fé de Bogotá D.C. 118 p.

Malagón, D. 2003. Ensayo sobre tipología de suelos colombianos. Énfasis en

génesis y aspectos ambientales. Revista de la Academia Colombiana de

Ciencias Exactas, Físicas y Naturales 27 (104): 319-341.

Nanzyo, M., Dahlgren, R., Shoji, S. 1993. Chemical characteristics of volcanic

ash soils. In: Volcanic ash soils: génesis, properties and utilization. Shoji, S.,

Nanzyo and Dahlgren, R. editors. Developments in Soil Science 21. Elsevier

Science Publishers. Ámsterdam. 145-187 p.

Pansu, M and Gautheyrou, J. 2006. Handbook of Soil Analysis. Mineralogical,

Organic and Inorganic Methods. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 993 p.

Pinheiro, J., Tejedor, M., Rodriguez, A. 2004. Genesis of placic horizons in

Andisols from Terceira. Catena (56): 85-94.

Rendón, A.J., Caballero, J.H., Arias, A., González, A., Arenas, J.A., Gallego,

J.J. 2011. Estudio geológico-geomorfológico en el Oriente cercano a Medellín,

como apoyo a la búsqueda de actividad tectónica reciente. Boletín de Ciencias

de la Tierra (29): 39-54.



23

Salazar, S., González, L.H., Arias, L.A. 2008. Litoestratigrafía y

pedoestratigrafía de los depósitos recientes en el Altiplano de Santa Rosa de

Osos (ASRO). Boletín de Ciencias de la Tierra (23): 21-31.

Schoeneberger, P.J., Wysocki, D.A., Benham, E.C., Broderson, W.D. (editors).

2002. Field book for describing and sampling soils, Version 2.0. Natural

Resources Conservation Service, National Soil Survey Center, Lincoln, NE.

Shoji, S., Nanzyo, M., Dahlgren, R., Quantin, P. 1996. Evaluation and

proposed revisions of criteria for Andosols in the world reference base for soils

resources. Soil Science (161): 604-615.

Soil Survey Division Staff (SSDS). 1993. Soil Survey Manual. Handbook 18.

USDA. Washington D.C. 437 p.

Soil Survey Staff (SSS). 1999. Soil Taxonomy. A Basic system of soil

classification for making and interpreting soil surveys. 2a ed. Agriculture

Handbook N° 436. Soil Survey Staff. Washington D.C. 869 p.

Soil Survey Staff (SSS). 2014. Keys to soil taxonomy. Twelfth Edition. USDA.

Washington D. C. 360 p.

Tani, M., Okuten, T., Koike, M., Kuramochi, K., Kondo, R. 2002. Nitrate

adsorption in some Andisols developed under different moisture conditions.

Soil Science and Plant Nutrition 50 (3): 439-446.

van Breeemen, N and Buurman, P. 1998. Soil formation. Kluwer Academic

Publishing, Dordrecht. 377 p.

Zhao, B., Maeda, M., Ozaki, Y. 2002. Natural N15 and C13 abundance in

Andisols influenced by long-term fertilization management in Japan. Soil

Science and Plant Nutrition (48): 555-562.

2. Extracciones selectivas y secuenciales de

Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta

de la quebrada Santa Elena, Oriente

antioqueño, Colombia

2.1 Introducción

Las cenizas volcánicas son materiales no consolidados que presentan un alto

contenido de vidrio volcánico, el cual muestra una baja resistencia a la meteorización

química y se altera rápidamente, lo que favorece la formación de cantidades

importantes de coloides inorgánicos no cristalinos (alofana, imogolita y ferrihidrita) y la

acumulación de materia orgánica en forma de complejos Al-humus y Fe-humus. Este

conjunto de procesos se conoce como andolización y da origen a los Andisoles (Shoji

et al., 1993; Dahlgren y Saigusa, 1994; Bockheim y Gennadiyev, 2000; Arnalds y

Stahr, 2004; Zapata, 2006).

Sin embargo, Flórez (2004) reporta que a parte de los vidrios volcánicos, las cenizas

también contienen fragmentos de matriz, que son esquirlas provenientes de la matriz

de las rocas preexistentes al momento de la erupción y que estos son los

componentes más influyentes en la formación de los coloides inorgánicos no

cristalinos, ya que al meteorizarse aportan mayores cantidades de Al, Fe y Si al suelo

que el mismo vidrio volcánico, el cual también se altera pero a una velocidad mucho

menor.

En condiciones ambientales húmedas, las formas dominantes del Al activo

proveniente de la meteorización de los materiales volcanoclásticos, permiten definir

dos tipos de Andisoles: los no alofánicos, en donde la mayor parte del Al está

asociado con humus formando complejos organometálicos y los alofánicos, en donde




la mayor parte del Al está asociado con Si formando alofana e imogolita (Shoji et al.,

1993; Jaramillo et al., 2006; Zapata, 2006; Takahashi y Dahlgren, 2016). Los

ambientes pedogenéticos que favorecen la formación de los complejos Al-humus y de

los materiales alofánicos son muy contrastantes. Los Andisoles no alofánicos se

desarrollan en ambientes ricos en materia orgánica, en donde los ácidos orgánicos

dominan el proceso de meteorización, los valores de pH son menores a 5 y la

actividad del Al en la solución del suelo es muy alta. En estas condiciones se produce

un efecto anti-alofánico, ya que la mayor parte del Al que se libera en el suelo

reacciona con ligandos orgánicos, lo que favorece la formación de los complejos Al-

humus. Por el contrario, los Andisoles alofánicos, se desarrollan en ambientes que

presentan contenidos más bajos de materia orgánica, donde el principal donador de

protones para el proceso de meteorización es el ácido carbónico y los valores de pH

oscilan entre 5 y 7. Estas condiciones promueven la formación de polímeros de Al

que reaccionan con Si y producen principalmente alofana e imogolita (Shoji et al.,

1993; Jaramillo et al., 2006; Zapata, 2006; Takahashi y Dahlgren, 2016).

García et al. (2004) y Jansen et al. (2011), indican que existen diferentes métodos de

disoluciones selectivas que son usados en el fraccionamiento y en la cuantificación

del Al, Fe y Si activos de los Andisoles, en donde se utilizan extractantes como el

cloruro de potasio, el pirofosfato de sodio, el oxalato ácido de amonio, el ditionito-

citrato-bicarbonato y el hidróxido de sodio.

La extracción con cloruro de potasio permite obtener el Al, Fe y Si que se encuentran

intercambiables y en la solución del suelo (Lin y Coleman, 1960; Kamprath, 1970;

García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006; Jansen et al., 2011).

En la extracción con pirofosfato de sodio se obtienen principalmente el Al, Fe y Si

presentes en los complejos organometálicos, aunque puede haber disolución parcial

de alofana, imogolita y de óxidos e hidróxidos no cristalinos, mientras que el oxalato

ácido de amonio puede extraer el Al, Fe y Si que hacen parte de los complejos

organometálicos, de los aluminosilicatos no cristalinos (alofana, imogolita) y de los

óxidos e hidróxidos no cristalinos como la ferrihidrita, sin afectar de manera

significativa a los óxidos cristalinos ni a las arcillas silicatadas laminares (Wada, 1989;

Dahlgren et al., 1993; García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006; Zapata, 2006;

Jansen et al., 2011).

Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la

cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.

27

La extracción con ditionito-citrato-bicarbonato fue desarrollada para la disolución

selectiva de óxidos e hidróxidos de Fe cristalinos formados durante la pedogénesis

(magnetita, hematita y goethita), sin embargo este reactivo también puede disolver

efectivamente hidróxidos de Fe no cristalinos como la ferrihidrita y extraer el Fe

asociado a compuestos orgánicos, por lo que se utiliza para cuantificar el Fe

secundario total presente en el suelo (Mehra y Jackson, 1960; Giosan et al., 2002;

Zapata, 2006; Hu et al., 2013; Ludwig et al., 2013).

Por último, la extracción con hidróxido de sodio se utiliza para disolver complejos Al-

humus, aluminosilicatos no cristalinos (alofana e imogolita), óxidos e hidróxidos de Al

no cristalinos, óxidos e hidróxidos de Al cristalinos (gibsita) y arcillas silicatadas 1:1

con bajo grado de ordenamiento, por lo tanto permite cuantificar el Al secundario total

presente en el suelo. De igual forma, este reactivo puede extraer el Si presente en

complejos orgánometalicos, en aluminosilicatos no cristalinos, en arcillas silicatadas

1:1 con bajo grado de ordenamiento y en compuestos de sílice amorfa o hidratada

como ópalos y fitolitos (Wada, 1989; García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006;


Estos métodos de extracciones selectivas generalmente se han aplicado de forma

individual sobre muestras frescas de suelo y aunque se ha probado que son

eficientes en la estimación de las diferentes fracciones de Al, Fe y Si y que permiten

obtener resultados confiables y reproducibles en la mayoría de los suelos, también

existen investigaciones donde se ha observado que los extractantes no son

totalmente selectivos y que en algunos casos pueden disolver componentes sólidos

diferentes a los definidos para un método en particular.

Según van Breeemen y Buurman (1998), el oxalato ácido de amonio debe extraer

todo el Al y el Fe asociados a compuestos amorfos inorgánicos (incluyendo

aluminosilicatos) y a compuestos orgánicos, mientras que el pirofosfato de sodio debe

extraer únicamente el Al y Fe ligado a compuestos orgánicos, por lo que los valores

de Al y Fe extraídos con oxalato siempre deben superar a los extraídos con

pirofosfato. Sin embargo, Kleber et al. (2004) y Jansen et al. (2011) encontraron en

algunos horizontes superficiales de Andisoles, valores de Al y Fe extraídos con

pirofosfato ligeramente mayores a los extraídos con oxalato, por lo que sugieren que

el pirofosfato también puede extraer Al y Fe de componentes minerales.




De otro lado, si se tiene en cuenta que la extracción con ditionito-citrato-bicarbonato

permite cuantificar todo el Fe secundario del suelo, incluyendo el de los óxidos

cristalinos (magnetita, hematita y goethita), los valores de Fe obtenidos por este

método siempre deben ser mayores que los valores de Fe extraídos con oxalato

ácido de amonio. A pesar de esto, Meijer et al. (2007), Vodyanitskii et al. (2007) y

Algoe et al. (2012), han reportado que el Fe extraído con oxalato en algunos casos

excede o iguala al Fe extraído con ditionito, lo cual se explica por una posible

disolución de los óxidos cristalinos debida a la acción del oxalato o porque no hay

presencia de óxidos cristalinos en el suelo. Igualmente, en la extracción con hidróxido

de sodio se debe obtener todo el Al secundario presente en el suelo, pero García et

al. (2004) y Jansen et al. (2011) encontraron valores de Al extraído con oxalato

mayores que los valores de Al extraído con hidróxido de sodio y sugieren que esto

puede ocurrir en Andisoles donde la cantidad de óxidos de Al cristalinos y de arcillas

silicatadas es muy poca y la mayor parte del Al proviene de la disolución de

complejos organometálicos y de coloides inorgánicos no cristalinos.

Con base en los resultados expuestos anteriormente, Dai et al. (2011) y Asano y

Wagai (2014) proponen realizar extracciones selectivas de manera secuencial sobre

la misma muestra de suelo en lugar de realizar extracciones individuales sobre

muestras frescas, ya que a medida que se van removiendo los diferentes

componentes sólidos del suelo en cada una de las etapas del procedimiento, se

incrementa la eficiencia y la selectividad de los extractantes que continúan en la

secuencia, y así la estimación de las fracciones de Al, Fe y Si presentes en los

Andisoles puede ser más real.

El objetivo de este capítulo es evaluar en detalle la pedogénesis de un Andisol de la

cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, a partir de extracciones

selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si.



La caracterización del sitio experimental se detalló en el numeral 1.2.1.



29


El suelo utilizado para este estudio fue un Andisol clasificado como Acrudoxic

Fulvudand, medial, mezclado, isotérmico.

Antes de iniciar el muestreo se eliminó todo el material orgánico fresco presente en

los primeros centímetros para exponer la superficie del horizonte A y allí se redefinió

el techo del perfil (Figura 2-1).

Figura 2-1: Horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs del suelo estudiado.




Con una lámina de acero biselada de 1.0 mm de espesor se niveló el suelo para

formar un bloque de 60 cm de largo por 21 cm de ancho y cuyo espesor abarcó los

horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Este bloque se dividió verticalmente en porciones de

1 cm y horizontalmente en porciones de 20 cm, lo que permitió obtener para cada

centímetro de profundidad muestreado, tres capas de suelo de 20 cm de largo por 21

cm de ancho por 1 cm de espesor.

Se tomaron muestras cada centímetro y por triplicado en todo el horizonte A (0 – 14

cm), en todo el horizonte 2B/A (14 – 21 cm), en los dos primeros centímetros del

horizonte 3C/A (21 – 23 cm) y en el primer centímetro del horizonte 4Bs (28 – 29 cm)

(Figura 2-2). Las muestras de suelo de aproximadamente 300 g y con la humedad

que presentaban en campo, fueron empacadas en bolsas plásticas herméticas y se

almacenaron bajo condiciones de refrigeración a una temperatura de 5 °C.

Pese a que el muestreo del suelo fue al centímetro, para el análisis de extracción

selectiva y secuencial por costos y tiempo se eligieron las siguientes submuestras: en

el horizonte A (0 – 14 cm) se tomaron ocho (M1 (0 – 1 cm), M2 (1 – 2 cm), M4 (3 – 4

cm), M6 (5 – 6 cm), M8 (7 – 8 cm), M10 (9 – 10 cm), M12 (11 – 12 cm) y M14 (13 – 14

cm)); en el horizonte 2B/A (14 – 21 cm) se tomaron cuatro (M15 (14 – 15 cm), M17

(16 – 17 cm), M19 (18 – 19 cm) y M21 (20 – 21 cm)); en el horizonte 3C/A se tomaron

dos (M22 (21 – 22 cm), M23 (22 – 23 cm)) y en el horizonte 4Bs se tomó una (M29

(28 – 29 cm)).

En la Figura 2-2 se presenta un esquema que indica cómo se realizó el muestreo del

suelo y cuáles fueron las profundidades estudiadas en el perfil (las profundidades

coloreadas corresponden a las porciones de suelo que fueron sometidas a las

extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si).



31

Figura 2-2: Esquema de muestreo del suelo y de las profundidades sometidas a las

extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si.

2.2.3 Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si

Las extracciones selectivas de Al, Fe y Si se realizaron de manera secuencial sobre

una misma muestra de suelo, siguiendo las metodologías propuestas por Dai et al.

(2011) y Asano y Wagai (2014). Para iniciar con este procedimiento, se midió la

humedad gravimétrica de cada muestra, se hizo la respectiva corrección por

humedad y se pesó una cantidad de suelo húmedo equivalente a 1 g de suelo seco.

Las muestras se depositaron en tubos de ensayo plásticos tipo Falcón de 50 mL para

poder ser centrifugadas después de realizar cada una de las extracciones y así

facilitar el proceso de filtrado de los extractos y minimizar la pérdida de suelo. La

primera extracción se llevó a cabo con cloruro de potasio, la segunda extracción con

pirofosfato de sodio, la tercera extracción con oxalato ácido de amonio, la cuarta

extracción con ditionito-citrato-bicarbonato y la quinta y última extracción con

hidróxido de sodio.

Al finalizar cada una de estas extracciones, excepto después de la quinta, las

muestras de suelo fueron lavadas con etanol al 95% (p/v) para eliminar los restos del

reactivo anterior así: Se adicionaron 40 mL del alcohol a cada una de las muestras,




se agitaron a 105 rpm por 5 minutos, se centrifugaron a 4000 rpm durante 10 minutos

y por último se desechó el alcohol, dejándolas listas para la adición del extractante

que continuaba en la secuencia. En todos los extractos obtenidos se midieron las

concentraciones de Al, Fe y Si con un espectrofotómetro de absorción atómica

PerkinElmer 4000 (Figura 2-3).

Figura 2-3: Esquema del procedimiento de extracciones selectivas y secuenciales de

Al, Fe y Si. Adaptado de Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014).

Para realizar cada una de las cinco extracciones selectivas planteadas en este

método secuencial se siguieron los procedimientos propuestos por Pansu y

Gautheyrou (2006):

Extracción con cloruro de potasio. Las muestras de suelo húmedo equivalentes a 1

g de suelo seco se depositaron en tubos de ensayo plásticos de 50 mL, a cada una

de las muestras se le adicionó 30 mL de una solución de cloruro de potasio (KCl) 1 M

y este conjunto se agitó por 45 minutos a 105 rpm. Posteriormente, las muestras se

llevaron a la centrífuga a 4000 rpm durante 10 minutos para luego filtrar los extractos



33

en papel filtro banda azul (grado 589/3) y medir en el filtrado las concentraciones de

Al, Fe y Si extractables con cloruro de potasio (Alk, Fek, Sik, respectivamente, %).

Extracción con pirofosfato de sodio. En esta extracción, el suelo se debía agitar

con 100 mL de una solución de pirofosfato de sodio (Na4P2O7) 0.1 M a pH 10 durante

16 horas. Debido a que las muestras se encontraban en tubos de ensayo plásticos de

50 mL, no se podían adicionar los 100 mL de esta solución en un solo paso, por lo

que se realizaron cuatro extracciones, adicionando en cada una 25 mL de solución y

agitando las muestras por 4 horas.

En la primera extracción con pirofosfato de sodio, se adicionaron 25 mL de solución a

cada una de las muestras de suelo, éstas se agitaron a 105 rpm durante 4 horas,

luego fueron llevadas a la centrifuga a 4000 rpm durante 10 minutos, los extractos se

filtraron en papel filtro banda azul (grado 589/3) y se almacenaron en balones

volumétricos plásticos de 100 mL.

En la segunda extracción con pirofosfato de sodio, se adicionaron otros 25 mL de

solución a las mismas muestras de suelo y se repitió el procedimiento descrito,

acumulando los extractos en los mismos balones volumétricos plásticos de 100 mL.

De igual forma se realizó la tercera y la cuarta extracción hasta adicionar los 100 mL

de pirofosfato de sodio a cada una de la muestras y completar las 16 horas de

extracción.

En los extractos obtenidos se midieron las concentraciones de Al, Fe y Si extractables

con pirofosfato de sodio (Alp, Fep, Sip, respectivamente, %).

Extracción con oxalato ácido de amonio. Para realizar esta extracción, el suelo se

debía agitar con 100 mL de una solución de oxalato ácido de amonio 0.2 M a pH 3.0

durante 4 horas bajo oscuridad. Al igual que en la extracción anterior, como las

muestras se encontraban en tubos de ensayo plásticos de 50 mL, no se podían

adicionar los 100 mL de esta solución en un solo paso, por lo que se realizaron cuatro

extracciones, adicionando en cada una 25 mL solución y agitando las muestras por 1

hora.

En la primera extracción con oxalato ácido de amonio, se adicionaron 25 mL de

solución a cada una de las muestras de suelo, éstas se agitaron a 105 rpm durante 1




hora, luego fueron llevadas a la centrifuga a 4000 rpm durante 10 minutos, los

extractos se filtraron en papel filtro banda azul (grado 589/3) y se almacenaron en

balones volumétricos plásticos de 100 mL.

En la segunda extracción con oxalato ácido de amonio, se adicionaron otros 25 mL de

solución a las mismas muestras de suelo y se repitió el procedimiento descrito,

acumulando los extractos en los mismos balones volumétricos plásticos de 100 mL.

De igual forma se realizó la tercera y la cuarta extracción hasta adicionar los 100 mL

de oxalato ácido de amonio a cada una de las muestras y completar las 4 horas de

extracción.

En los extractos obtenidos se midieron las concentraciones de Al, Fe y Si extractables

con oxalato ácido de amonio (Alo, Feo, Sio, respectivamente, %). Debido a que esta

solución extractora es altamente fotosensible, los tubos de ensayo donde se

realizaron las extracciones y los balones volumétricos donde se midieron los metales

se forraron con plástico negro para evitar la entrada de luz.

Extracción con ditionito-citrato-bicarbonato. Se preparó una solución buffer

citrato-bicarbonato a pH 7.3. Se adicionaron 30 mL de esta solución a cada uno de

los tubos de ensayo plásticos de 50 mL que contenían las muestras de suelo y éstos

se llevaron a un baño María a una temperatura de 75°C. Se esperó 15 minutos para

que las muestras alcanzaran la temperatura del baño y luego a cada una se le

adicionó por primera vez 1 g de ditionito de sodio en polvo (Na2S2O4).

Las muestras se agitaron manualmente por 1 minuto y se dejaron de nuevo en el

baño María durante 5 minutos más. Después, se agregó por segunda vez otro gramo

de ditionito de sodio a cada muestra, éstas se volvieron a agitar manualmente por 1

minuto y se introdujeron nuevamente en el baño María por otros 10 minutos al cabo

de los cuales las muestras se retiraron del baño María, se llevaron a la centrifuga a

4000 rpm durante 10 minutos y los extractos se filtraron en papel filtro banda azul

(grado 589/3).

Posteriormente se midieron las concentraciones de Al, Fe y Si extractables con

ditionito-citrato-bicarbonato (Ald, Fed, Sid, respectivamente, %)



35

Extracción con hidróxido de sodio. En esta extracción el suelo debía reaccionar

con 100 mL de una solución de hidróxido de sodio (NaOH) 0.5 M a temperatura de

ebullición por 2 minutos y 30 segundos. Debido a que la extracción con hidróxido de

sodio era la última en el procedimiento secuencial, no era necesario recuperar el

suelo que quedaba después de realizarla y por lo tanto no se requería que las

muestras estuvieran en los tubos de ensayo plásticos de 50 mL; razón por la cual las

muestras se trasladaron a frascos plásticos de mayor capacidad, haciendo un lavado

muy cuidadoso de todo el suelo presente en los tubos de ensayo con la misma

solución de hidróxido de sodio.

Posteriormente, los frascos plásticos que contenían las muestras de suelo y los 100

mL de solución se llevaron a un baño María a una temperatura de 96°C, en donde se

esperó 15 minutos para que las muestras alcanzaran la temperatura del baño y

comenzaran a bullir, a partir de ese momento se contabilizaron los 2 minutos y 30

segundos. Inmediatamente después de cumplido este tiempo, las muestras de suelo

se retiraron del baño María, se dejaron enfriar por 15 minutos y los extractos se

filtraron en papel filtro banda azul (grado 589/3).

Luego se determinaron las concentraciones de Al, Fe y Si extractables con hidróxido

de sodio (Aln, Fen, Sin, respectivamente, %).

2.2.4 Manejo estadístico de los resultados

Todo el manejo estadístico de los resultados se realizó con el programa R versión

3.2.2. Para cada una de las variables se calcularon los siguientes estadísticos

básicos: Media, valor Mínimo y valor Máximo. También se efectuaron las pruebas de

Shapiro Wilk y de Levene para confirmar que las observaciones distribuyeran en

forma normal y presentaran la misma varianza en cada nivel del factor. Por último, se

hicieron comparaciones entre los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos

selectivamente en cada una de las profundidades estudiadas.


Al realizar la confirmación del supuesto de normalidad con la prueba de Shapiro Wilk

se encontró que ninguna de las variables, en ninguna de las extracciones, cumplió

con esa distribución, por lo que las comparaciones entre los contenidos promedios de




Al, Fe y Si obtenidos en cada una de las profundidades estudiadas, se hicieron con el

método no paramétrico de comparación de medias por rangos de Kruskal Wallis.

2.3.1 Extracción con cloruro de potasio

La extracción con KCl permite obtener las fracciones de Al, Fe y Si que se encuentran

intercambiables y en la solución del suelo (García et al., 2004; Jansen et al., 2011).

Según Ferro et al. (2014), el Al, Fe y Si intercambiables representan las formas

menos estables, más móviles y de más reciente depositación de éstos metales.

En la Figura 2-4 se observa que los valores de Alk tendieron a decrecer en

profundidad a través de todo el perfil, ya que al disminuir el contenido de materia

orgánica, disminuye también el efecto acidificante de la misma, por lo que el pH del

suelo se incrementa y la solubilidad del Al se reduce (Jansen et al., 2005).

Los resultados de la Tabla 2-1 muestran que los mayores contenidos de Alk se

presentaron dentro del horizonte A, en el primer centímetro del suelo y a los 4 cm de

profundidad y fueron de 0.060 y 0.051%, respectivamente, que equivalen a 6.66 y

5.66 cmol (+) Al/kg suelo, mientras que el menor contenido de Alk se presentó a los

29 cm de profundidad, en el horizonte 4Bs, y fue de 0.0048% que equivale

aproximadamente a 0.53 cmol (+) Al/kg de suelo. Estos resultados son similares a los

obtenidos por García et al. (2004), quienes encontraron contenidos de Al

intercambiable inferiores a 1 cmol (+)/kg de suelo en Andisoles que presentaban un

pH cercano a 4.75 y contenidos superiores a 3 cmol (+)/kg de suelo en Andisoles que

presentaban valores de pH menores a 4.75 y mayor contenido de materia orgánica.

Jaramillo et al. (2006) en Andisoles del Oriente antioqueño, también reportaron

contenidos de Al intercambiable que presentaron variación entre 5.89 y 3.34 cmol

(+)/kg de suelo para horizontes superficiales y entre 2.92 y 0.78 cmol (+)/kg de suelo

para horizontes subsuperficiales.

Es importante resaltar que a los 15 cm de profundidad se presentó un leve

incremento en el contenido de Alk con respecto al obtenido a los 14 cm de

profundidad y a partir de este punto, los contenidos de Alk continuaron disminuyendo

en el resto de las profundidades, sugiriendo una posible discontinuidad litológica en

esta zona del suelo, la cual fue detectada en campo y corresponde al horizonte 2B/A.



37

El mayor contenido de Fek se obtuvo a los 29 cm de profundidad, en el horizonte 4Bs,

donde se presenta acumulación iluvial de Fe, y fue de 0.0009%, seguido por valores

cercanos a 0.0006%, obtenidos a los 15 y a los 22 cm de profundidad; las demás

profundidades analizadas presentaron contenidos de Fek de 0.0003% o inferiores

(Tabla 2-1). Jansen et al. (2011), indican que las fracciones de Fek son tan pequeñas

y poseen tanta variación temporal que su análisis, desde el punto de vista

pedogenético, es complicado y brinda muy poca información.


A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con KCl, en %.

38 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y sili cio


Tabla 2-1: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con KCl, en %, para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs.

Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia estadísticamente significativa entre medias, por

profundidad, con un 95% de confianza.

Horizonte Muestra Profundidad

cm

Alk % Fek % Sik %

Mínimo Máximo Media* Mínimo Máximo Media* Mínimo Máximo Media*

A

M1 0 – 1 0.0575 0.0650 0.0600 a 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0000 0.0000 0.0000 h

M2 1 – 2 0.0470 0.0525 0.0502 bc 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0000 0.0000 0.0000 h

M4 3 – 4 0.0476 0.0525 0.0509 b 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0056 0.0077 0.0067 a

M6 5 – 6 0.0434 0.0474 0.0459 c 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0097 0.0118 0.0110 a

M8 7 – 8 0.0395 0.0414 0.0402 d 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0037 0.0040 0.0039 bc

M10 9 – 10 0.0350 0.0379 0.0369 fg 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0033 0.0035 0.0034 cde

M12 11 – 12 0.0377 0.0383 0.0381 ef 0.0000 0.0001 0.0001 c 0.0000 0.0000 0.0000 h

M14 13 – 14 0.0356 0.0366 0.0361 g 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0010 0.0017 0.0014 fg

2B/A

M15 14 – 15 0.0400 0.0418 0.0407 d 0.0005 0.0007 0.0006 ab 0.0000 0.0001 0.0000 h

M17 16 – 17 0.0367 0.0400 0.0386 e 0.0000 0.0000 0.0000 d 0.0021 0.0035 0.0027 de

M19 18 – 19 0.0265 0.0314 0.0286 h 0.0001 0.0006 0.0003 b 0.0004 0.0008 0.0006 g

M21 20 – 21 0.0203 0.0245 0.0218 h 0.0000 0.0004 0.0001 cd 0.0014 0.0037 0.0023 ef

3C/A M22 21 – 22 0.0112 0.0130 0.0120 i 0.0004 0.0007 0.0006 ab 0.0018 0.0054 0.0039 cd

M23 22 – 23 0.0105 0.0142 0.0124 i 0.0003 0.0004 0.0003 b 0.0020 0.0033 0.0025 e

4Bs M29 28 – 29 0.0042 0.0052 0.0048 j 0.0006 0.0012 0.0009 a 0.0047 0.0059 0.0054 ab

*Por el método no paramétrico de Rangos de Kruskal Wallis



39

Los contenidos de Sik, al igual que los de Fek, fueron muy bajos y presentaron un

comportamiento muy irregular a través de todo el perfil (Figura 2-4). En los dos

primeros centímetros del suelo y a los 12 y 15 cm de profundidad no se detectó Sik.

El mayor contenido se presentó a los 6 cm de profundidad y fue de 0.01% y en las

demás profundidades estudiadas los valores de este metal fueron iguales o menores

a 0.0067% (Tabla 2-1).

Tanto los contenidos de Fek como los de Sik fueron muy bajos para considerarse

relevantes en este tipo de estudios genéticos de Andisoles, sin embargo la alta

variabilidad que están mostrando estos valores por debajo de los 15 cm de

profundidad se podría deber al cambio que se presenta en el material parental del

suelo a partir de este punto.

2.3.2 Extracción con pirofosfato de sodio

La extracción con pirofosfato de sodio permite obtener principalmente las fracciones

de Al, Fe y Si ligadas a la materia orgánica del suelo. Este extractante es considerado

uno de los más eficientes en la disolución de complejos organometálicos, ya que

provoca la dispersión de las partículas sólidas del suelo hasta un nivel coloidal y por

ser un anión tetravalente compite de manera efectiva con los ligandos orgánicos por

la adsorción de cationes como el Al y el Fe (Pansu y Gautheyrou, 2006; Zapata, 2006;

Takahashi y Dahlgren, 2016). En la Figura 2-5 se puede observar el comportamiento

que tuvieron los valores de Alp, Fep y Sip a través de los diferentes horizontes y en la

Tabla 2-2 se presentan los contenidos de estos elementos obtenidos en cada una de

las profundidades estudiadas.

Los contenidos de Alp mostraron la tendencia a incrementarse desde la superficie del

horizonte A hasta el límite inferior del horizonte 2B/A, aunque con incrementos

mayores en el segundo horizonte. Los menores contenidos de Alp se presentaron en

los dos primeros centímetros del suelo y fueron de 1.02%, mientras que los mayores

contenidos de este elemento se obtuvieron a los 19 y 21 cm de profundidad (3.67 y

3.74%, respectivamente). En el horizonte 3C/A los contenidos de Alp decrecieron

hasta valores de 1.97% a los 22 cm de profundidad y de 1.75% a los 23 cm de

profundidad, y finalmente, en el horizonte 4Bs, a los 29 cm de profundidad, el

contenido de Alp continuó disminuyendo y presentó un valor de 1.04% (Tabla 2-2).




El incremento en los contenidos de Alp en profundidad en el horizonte A, y sobre todo

en el horizonte 2B/A, confirman que en esta parte del suelo la materia orgánica ha

tenido una intensa humificación, favoreciéndose su acumulación mediante la

formación de complejos entre las sustancias húmicas y cationes multivalentes como

el Al (Baldock y Broos, 2011). Por el contrario, los bajos contenidos de Alp

encontrados en los dos primeros centímetros del horizonte A se pueden deber, según

criterio de Ferro et al. (2014), a que la materia orgánica que se está acumulando en la

superficie del suelo es muy poco transformada y por tanto tiene poca actividad

química para asociarse con cationes como el Al.


A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con pirofosfato de sodio, en

%, después de lavar las muestras con KCl.

Extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente

antioqueño, Colombia.

41

Tabla 2-2: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con pirofosfato de sodio, en %, después de lavar las muestras con KCl, para las profundidades

estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia

estadísticamente significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de confianza.


cm

Alp % Fep % Sip %


A

M1 0 - 1 0.84 1.19 1.02 i 0.48 0.64 0.56 a 0.18 0.23 0.21 h

M2 1 - 2 0.87 1.17 1.02 i 0.42 0.57 0.51 ab 0.16 0.22 0.19 h

M4 3 - 4 1.28 1.57 1.40 h 0.26 0.40 0.33 abc 0.24 0.27 0.26 g

M6 5 - 6 1.45 1.75 1.60 fgh 0.24 0.33 0.28 bc 0.32 0.40 0.36 ef

M8 7 - 8 1.42 1.72 1.53 gh 0.18 0.23 0.20 d 0.26 0.40 0.33 fg

M10 9 - 10 1.42 1.84 1.66 fg 0.14 0.19 0.16 de 0.31 0.43 0.38 de

M12 11 - 12 1.55 2.02 1.78 def 0.12 0.18 0.15 ef 0.40 0.52 0.44 cd

M14 13 - 14 1.74 2.12 1.91 de 0.10 0.19 0.14 ef 0.49 0.53 0.51 c

2B/A

M15 14 - 15 2.24 2.74 2.48 bc 0.10 0.16 0.13 ef 0.68 0.75 0.71 b

M17 16 - 17 2.74 2.96 2.83 ab 0.09 0.15 0.12 f 0.70 0.83 0.77 b

M19 18 - 19 3.54 3.83 3.67 a 0.09 0.14 0.11 f 0.84 0.87 0.85 a

M21 20 - 21 3.67 3.82 3.74 a 0.10 0.16 0.12 ef 0.85 0.98 0.90 a

3C/A M22 21 - 22 1.88 2.05 1.97 cd 0.19 0.22 0.20 cd 0.11 0.13 0.12 i

M23 22 - 23 1.72 1.79 1.75 ef 0.18 0.20 0.19 d 0.09 0.10 0.10 j

4Bs M29 28 - 29 1.01 1.09 1.04 i 0.39 0.46 0.42 ab 0.10 0.12 0.11 i





Flórez y Parra (2001), indican que el Al es uno de los elementos más dinámicos en

los Andisoles y que la cantidad de este metal extraída de manera selectiva con el

pirofosfato de sodio es directamente proporcional al contenido de carbono orgánico

del suelo. Otros investigadores como Arbestain et al. (2001), García et al. (2004),

Zapata (2006), Nierop et al. (2007), Tonneijck et al. (2010) y Takahashi y Dahlgren

(2016), también han encontrado relaciones positivas entre el contenido de Alp y el

contenido de materia orgánica en los horizontes superiores del suelo, así como

menores contenidos de Alp en los horizontes subsuperficiales (B y C) de Andisoles de

diversas regiones del mundo.

La drástica disminución en los contenidos de Alp que se presentó al pasar del

horizonte 2B/A a los horizontes 3C/A y 4Bs, a pesar de que en éstos la materia

orgánica podría estar más humificada, se debe a un decrecimiento sustancial en su

contenido, por un lado, y a la mayor participación del Fe en la formación de complejos

organometálicos en esta zona del suelo.

En el horizonte A el contenido de Alp tendió a incrementarse desde los 2 cm de

profundidad, donde presentó un valor de 1.02%, hasta los 6 cm de profundidad, en

donde mostró un valor de 1.60%, luego decreció hasta los 8 cm de profundidad

(1.53%) y finalmente continuó incrementándose de nuevo hasta los 14 cm de

profundidad, alcanzando en esta última porción del suelo su mayor valor dentro del

horizonte, que correspondió a 1.91%.

La disminución que se presentó en el contenido de Alp al pasar de los 6 a los 8 cm de

profundidad, muestra un cambio importante en la acumulación del Al ligado a la

materia orgánica dentro del horizonte A, ya que la tendencia del mismo a

incrementarse en los primeros 6 cm del suelo fue interrumpida por este decrecimiento

para iniciar posteriormente con otro aumento gradual hasta el final del horizonte, lo

que produjó dos picos en los valores de Alp, a los 6 y a los 14 cm de profundidad;

esto también pudiera estar evidenciando discontinuidades pedogéneticas las cuales

llevarían a plantear una nueva definición de otro horizonte, posiblemente un

paleosuelo, lo cual implicaría un trabajo posterior más exhaustivo.

Los contenidos de Fep tuvieron un comportamiento contrario al mostrado por el Alp

en todos los horizontes estudiados. Los contenidos de Fep decrecieron a través de

los horizontes con mayor contenido de materia orgánica (A y 2B/A), presentando los



43

valores más altos en los dos primeros centímetros del suelo (0.56 y 0.51%,

respectivamente). En el límite inferior del horizonte 2B/A se obtuvo el menor

contenido de Fep, que correspondió a un valor de 0.11% a los 19 cm de profundidad.

Al pasar al horizonte 3C/A los contenidos de Fep se incrementaron hasta valores de

0.20% a los 22 cm de profundidad y de 0.19% a los 23 cm de profundidad, y

continuaron aumentando hasta los 29 cm de profundidad, en el horizonte 4Bs, donde

el contenido de Fep llegó a un valor de 0.42% (Tabla 2-2).

En todas las profundidades analizadas los contenidos de Alp fueron mayores que los

contenidos de Fep y el valor promedio de Alp (1.96%) fue más de ocho veces el valor

promedio de Fep (0.24%), lo que indica que el Al es el catión que predomina en los

complejos organometálicos del suelo y concuerda con lo reportado por Wagai et al.

(2015), quienes realizaron extracciones con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido

de amonio de manera secuencial en un Andisol alofánico de Japón y encontraron que

el contenido de Fep fue entre un 50 y un 80% más bajo que el de Alp, debido a que

en el suelo los óxidos e hidróxidos de Fe son mucho más estables

termodinámicamente que los complejos Fe-humus, por lo cual la formación de estos

últimos se ve menos favorecida (Zapata, 2006; Takahashi y Dahlgren, 2016).

La disminución gradual en los valores de Fep que se presentó a través de los

horizontes A y 2B/A podría explicarse por el incremento que se dió en los contenidos

de Alp en esta misma zona del suelo, ya que a medida que aumenta la saturación de

la materia orgánica con el Al, la disponibilidad de los grupos carboxilo (-COOH) e

hidroxilo (-OH) para formar complejos organometálicos decrece y es mucho más difícil

para el Fe asociarse con estos grupos funcionales (Yuan et al., 2000). Este mismo

comportamiento químico podría explicar los incrementos en los contenidos de Fep, y

la disminución en los de Alp, en los horizontes 3C/A y 4Bs, pues en ellos decrecen la

materia orgánica y el Al unido a ella. El alto valor de Fep que se obtuvo a los 29 cm

de profundidad se debe, muy probablemente, a la acumulación iluvial de Fe que se

presenta en esta porción del suelo. Estos resultados concuerdan con los obtenidos

por Ferro et al. (2014), quienes investigaron los procesos de movilización de metales

y de materia orgánica en Espodosoles de Galicia (España), y encontraron en los

horizontes Bhs2 de los perfiles analizados que los contenidos de Fep decrecían a

medida que los contenidos de Alp se incrementaban.




Los contenidos de Sip mostraron un comportamiento muy similar al que tuvieron los

contenidos de Alp, éstos tendieron a incrementarse desde la superficie del horizonte

A, donde se presentaron valores de 0.21% para el primer centímetro de profundidad y

de 0.19% para el segundo centímetro de profundidad, hasta el límite inferior del

horizonte 2B/A, donde se presentaron los mayores valores de este elemento, que

fueron de 0.85 y 0.90% a los 19 y 21 cm de profundidad, respectivamente. En los

horizontes 3C/A y 4Bs los contenidos de Sip decrecieron drásticamente hasta valores

de 0.12% a los 22 cm, de 0.10% a los 23 cm y de 0.11% a los 29 cm de profundidad.

Al igual que lo propuesto para explicar la variación de los contenidos de Alp en las

diferentes profundidades, los altos contenidos de Sip obtenidos en los horizontes A y

2B/A se podrían relacionar con la alta acumulación de materia orgánica que se

presenta en esta zona del suelo, lo cual favorece la formación de complejos

organometálicos, mientras que los bajos contenidos de Sip que se consiguieron en

los horizontes 3C/A y 4Bs se podrían deber a una baja disponibilidad de ligandos

orgánicos asociada a la disminución en el contenido de materia orgánica que se

presenta en estos dos horizontes subsuperficiales.

Dentro del horizonte A los contenidos de Alp y de Sip mostraron un comportamiento

muy similar que puede estar relacionado con una afinidad importante del Al y el Si

con los ligandos orgánicos. A los 6 cm de profundidad se presentó una ruptura en la

tendencia del comportamiento de todos los elementos extraídos con pirofosfato de

sodio, que podría estar relacionada con algún cambio estructural en la materia

orgánica acumulada en esta parte del suelo, posiblemente indicadora de una

discontinuidad pedogenética o litológica en el suelo a esta profundidad o de la

existencia de un paleosuelo.

2.3.3 Extracción con oxalato ácido de amonio

La extracción con oxalato ácido de amonio permite obtener el Al, Fe y Si que hacen

parte de los complejos organometálicos, de los aluminosilicatos no cristalinos como la

alofana y la imogolita, y de los óxidos e hidróxidos no cristalinos como la ferrihidrita

(Wada, 1989; Dahlgren et al., 1993; García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006;

Zapata, 2006; Jansen et al., 2011). Sin embargo, Dai et al. (2011) y Asano y Wagai

(2014) indican que cuando el suelo ha sido sometido a una extracción previa con

pirofosfato de sodio, como en este caso, el Al, Fe y Si que se extraen con el oxalato



45

ácido de amonio provienen principalmente de la disolución de los aluminosilicatos no

cristalinos y de los óxidos e hidróxidos no cristalinos. En la Figura 2-6 se puede

observar el comportamiento que tuvieron los valores de Alo, Feo y Sio a través de los

diferentes horizontes y en la Tabla 2-3 se presentan los contenidos de estos

elementos obtenidos en cada una de las profundidades estudiadas.


A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con oxalato ácido de amonio,

en %, después de lavar las muestras secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio.



Tabla 2-3: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con oxalato ácido de amonio, en %, después de lavar las muestras secuencialmente con KCl y

pirofosfato de sodio, para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no presenten letras comunes en la

misma columna indican diferencia estadísticamente significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de confianza.


cm

Alo % Feo % Sio %


A

M1 0 - 1 0.07 0.12 0.09 g 0.09 0.14 0.11 bc 0.01 0.03 0.02 i

M2 1 - 2 0.06 0.13 0.09 g 0.08 0.10 0.09 bc 0.02 0.04 0.03 hi

M4 3 - 4 0.24 0.32 0.28 f 0.05 0.09 0.07 cd 0.03 0.04 0.03 ghi

M6 5 - 6 0.30 0.34 0.32 ef 0.05 0.15 0.09 cd 0.02 0.05 0.03 ghi

M8 7 - 8 0.07 0.16 0.11 g 0.03 0.03 0.03 de 0.02 0.06 0.04 ghi

M10 9 - 10 0.07 0.18 0.12 g 0.01 0.02 0.01 fg 0.02 0.07 0.04 fgh

M12 11 - 12 0.25 0.43 0.33 ef 0.01 0.02 0.02 f 0.04 0.11 0.06 efg

M14 13 - 14 0.26 0.42 0.34 ef 0.01 0.03 0.02 fg 0.04 0.10 0.06 efg

2B/A

M15 14 - 15 0.31 0.51 0.41 de 0.01 0.02 0.01 g 0.04 0.14 0.09 def

M17 16 - 17 0.34 0.65 0.49 d 0.01 0.02 0.01 g 0.05 0.18 0.11 cde

M19 18 - 19 0.49 0.78 0.61 cd 0.01 0.02 0.02 ef 0.15 0.27 0.20 bcd

M21 20 - 21 1.30 1.34 1.31 bc 0.01 0.02 0.02 f 0.45 0.47 0.46 abc

3C/A M22 21 - 22 7.77 8.48 8.02 ab 0.23 0.29 0.25 ab 3.16 3.55 3.32 ab

M23 22 - 23 8.84 9.55 9.30 a 0.32 0.37 0.34 a 3.82 4.08 3.98 a

4Bs M29 28 - 29 8.33 9.29 8.84 ab 3.86 4.69 4.38 a 3.33 3.91 3.64 a




47

Al comparar los valores de Alo obtenidos en los diferentes horizontes se nota una

marcada diferencia en las cantidades extraídas de este elemento. En los horizontes A

y 2B/A, donde predominan los complejos organometálicos sobre los materiales

alofánicos, los contenidos de Alo, que estuvieron entre 0.09 y 1.31%, fueron menores

que los de Alp, que estuvieron entre 1.02 y 3.74%, debido a la extracción previa con

pirofosfato de sodio que se realizó sobre las muestras, en la que se liberó la mayor

parte del Al activo presente en esta zona del suelo, asociado principalmente con

sustancias húmicas en forma de complejos Al-humus, por lo tanto cuando el suelo

reaccionó con el oxalato ácido de amonio se extrajo el poco Al restante, proveniente

de la disolución de los aluminosilicatos no cristalinos y de los óxidos e hidróxidos no

cristalinos que se habían formado en estos dos horizontes, pero en muy bajas

cantidades. Por el contrario, en los horizontes 3C/A y 4Bs, donde predominan los

materiales alofánicos sobre los complejos organometálicos, los contenidos de Alp,

que estuvieron entre 1.04 y 1.97%, fueron muy bajos comparados con los contenidos

de Alo, que estuvieron entre 8.02 y 9.30%, debido a que en esta zona del suelo la

mayor proporción del Al activo proviene de la disolución de aluminosilicatos no

cristalinos como la alofana y la imogolita, y de óxidos e hidróxidos no cristalinos.

Hiradate et al. (2006) y Tsai et al. (2010) afirman que en los horizontes A de

Andisoles ricos en materia orgánica, la cantidad de materiales alofánicos es mucho

más baja que en los horizontes B y C, debido a que en la superficie del suelo, la alta

disponibilidad de ligandos orgánicos favorece la formación de complejos

organometálicos, dejando muy poco Al disponible para la síntesis de coloides

inorgánicos no cristalinos, mientras que en los horizontes subsuperficiales, donde

generalmente disminuyen los contenidos de materia orgánica y aumentan los valores

de pH, el Al que está en solución puede reaccionar con Si y producir alofana e

imogolita o precipitar en forma de óxidos e hidróxidos de Al no cristalinos.

Dai et al. (2011), realizaron extracciones selectivas de Al de manera secuencial en

Andisoles del Japón y encontraron que en los horizontes no alofánicos, los valores de

Alp variaron entre 0.58 y 1.27% y los valores de Alo estuvieron entre 0.26 y 0.54%,

mientras que en los horizontes alofánicos, los valores de Alp variaron entre 0.15 y

0.95% y los valores de Alo estuvieron entre 1.02 y 5.41%, lo cual atribuyeron a la alta

cantidad de complejos Al-humus formados en los horizontes no alofánicos y a la

predominancia de coloides inorgánicos no cristalinos en los horizontes alofánicos.




Asano y Wagai (2014), también realizaron extracciones selectivas de Al, Fe y Si de

manera secuencial en un Andisol alofánico del Japón y reportaron contenidos de Alp

que variaron entre 0.34 y 0.59% y contenidos de Alo que variaron entre 3.37 y 5.30%,

lo que indica que la mayor proporción del Al activo presente en este suelo está

formando parte de coloides inorgánicos no cristalinos.

En el horizonte A el contenido de Alo se incrementó desde los 2 cm de profundidad,

donde presentó un valor de 0.09%, hasta los 6 cm de profundidad, donde llegó a un

valor de 0.32%, luego decreció hasta los 8 cm de profundidad (0.11%) y a partir de

este punto volvió a incrementarse hasta los 14 cm de profundidad, alcanzando en

esta porción del suelo su máximo valor dentro del horizonte, que correspondió a

0.34%. El comportamiento observado con el Alo en el horizonte A define

prácticamente dos subhorizontes diferentes, posiblemente uno de ellos enterrado, a

partir de los 8 cm de profundidad.

Las variaciones que se presentaron en los valores de Alo dentro del horizonte A

fueron muy similares a las mostradas por los valores de Alp, confirmando un posible

cambio en la génesis del suelo, ya que en varias investigaciones desarrolladas en

Andisoles, donde se realizaron extracciones selectivas sobre muestras frescas de

suelo, las discontinuidades litológicas y/o los suelos enterrados siempre estuvieron

asociados con cambios en los contenidos de Al, Fe y Si extraídos con pirofosfato de

sodio y con oxalato ácido de amonio (Buurman et al., 1997; Dubroeucq et al., 2002;

Alcalá de Jesús et al., 2009; Tanikawa et al., 2009).

Los contenidos de Feo, en general, tendieron a decrecer desde la superficie del

horizonte A, donde se presentaron valores de 0.11% en el primer centímetro del

suelo, y de 0.09% a los 2 cm de profundidad, hasta el límite inferior del horizonte

2B/A, donde se presentaron valores de 0.01% a los 17 cm de profundidad, y de

0.02% a los 19 y 21 cm de profundidad. En el horizonte 3C/A los contenidos de Feo

se incrementaron hasta un valor de 0.34% a los 23 cm, y finalmente, a los 29 cm de

profundidad, en el horizonte 4Bs, se presentó el mayor contenido de Feo que fue de

4.38% (Tabla 2-3).

Al comparar en los horizontes A y 2B/A los valores de Fep, que estuvieron entre 0.11

y 0.56%, con los valores de Feo, que estuvieron entre 0.01 y 0.11%, se puede notar

que en la extracción con pirofosfato de sodio se liberó la mayor cantidad del Fe activo



49

presente en esta porción del suelo, que se encontraba formando, muy seguramente,

complejos Fe-humus. Por el contrario, en cada una de la profundidades estudiadas en

los horizontes 3C/A y 4Bs, los valores de Feo, que estuvieron entre 0.25 y 4.38%,

fueron mayores que los valores de Fep, que estuvieron entre 0.19 y 0.42%, lo que

podría indicar que la mayor parte del Fe activo en esta zona del suelo estaría

formando parte de coloides inorgánicos no cristalinos, posiblemente ferrihidrita.

Asano y Wagai (2014) y Wagai et al. (2015), realizaron extracciones selectivas de Al,

Fe y Si de manera secuencial en un Andisol alofánico del Japón y encontraron que el

oxalato ácido de amonio extrajo en promedio entre 5 y 10 veces más Fe que el

pirofosfato de sodio, lo cual se evidenció al comparar los contenidos de Feo, que

variaron entre 1.71 y 2.21%, con los contenidos de Fep que estuvieron entre 0.11 y

0.20%.

En el horizonte A el contenido de Feo decreció desde el primer centímetro del suelo,

donde presentó un valor de 0.11%, hasta los 4 cm de profundidad, donde llegó a un

valor de 0.07%, luego se incrementó hasta los 6 cm de profundidad (0.09%),

posteriormente volvió a decrecer hasta un valor de 0.01% a los 10 cm de profundidad,

y a partir de este punto se incrementó nuevamente hasta los 14 cm de profundidad

(0.02%). Estas variaciones en los contenidos de Feo podrían ayudar a diferenciar dos

porciones de suelo dentro del horizonte A, la primera entre 1 y 6 cm de profundidad,

en donde se obtuvieron los mayores contenidos de Feo, y la segunda entre los 8 y 14

cm de profundidad, en la cual se presentaron contenidos más bajos de Feo.

Los contenidos de Sio tendieron a aumentar desde la superficie del horizonte A,

donde se presentaron valores de 0.02% en el primer centímetro del suelo y de 0.03%

a los 2 cm de profundidad, hasta el límite inferior del horizonte 2B/A, donde se

presentaron valores de 0.20 y 0.46% a los 19 y 21 cm de profundidad,

respectivamente. En el horizonte 3C/A, los contenidos de Sio se incrementaron

notablemente hasta llegar al valor máximo de 3.98% obtenido a los 23 cm de

profundidad. Por último, en el horizonte 4Bs, el contenido de Sio también fue alto y

correspondió a un valor de 3.64%.

Al igual que lo ocurrido con el Al y el Fe, cuando se comparan, en los horizontes A y

2B/A, los contenidos de Sip, que estuvieron entre 0.19 y 0.90%, con los contenidos de

Sio, que estuvieron entre 0.02 y 0.46%, se puede notar que los contenidos de Sip




fueron mucho más altos que los contenidos de Sio, lo cual indica que la mayor parte

del Si activo presente en esta zona del suelo está asociado con sustancias húmicas

formando complejos organometálicos. Lo contrario ocurre en los horizontes 3C/A y

4Bs, donde los contenidos de Sio, que estuvieron entre 3.32 y 3.98%, superaron

ampliamente los contenidos de Sip, que estuvieron entre 0.10 y 0.12%, debido a que

la mayor proporción del Si activo presente en estos dos horizontes subsuperficiales

está formando parte de aluminosilicatos no cristalinos como la alofana y la imogolita.

Dentro del horizonte A el contenido de Sio se incrementó gradualmente desde la

superficie, donde presentó un valor de 0.02%, hasta los 14 cm de profundidad, donde

mostró un valor de 0.06%. Al igual que en el caso del Feo, observando el

comportamiento del Sio (Figura 2-6), se podrían separar dos porciones de suelo

dentro de este horizonte, la primera comprendida entre la superficie del suelo y entre

los 8 cm de profundidad, donde se presentaron los menores contenidos de Sio, y la

segunda que iría desde los 8 cm hasta los 14 cm de profundidad, en la cual se

obtuvieron los mayores contenidos de Sio y donde el incremento en los contenidos de

este elemento, a medida que aumenta la profundidad, fue más marcado.

Los contenidos de Alo, Feo y Sio junto con los contenidos de Alp y Sip obtenidos por

este método de extracción secuencial están mostrando cambios importantes en sus

tendencias a partir de los 8 cm de profundidad, dentro del mismo horizonte A, los

cuales se podrían explicar por un cambio litológico debido a la presencia de una capa

delgada de ceniza sin meteorizar o con una pedogénesis incipiente, o podrían indicar

la presencia de un suelo enterrado o de una discontinuidad. Estos resultados

indicarían que este método sirvió para separar horizontes enterrados y/o

discontinuidades litológicas que macromorfológicamente no se evidencian en campo,

lo que implicaría un cambio en la nomenclatura del perfil y una reclasificación

taxonómica del suelo desde el punto de vista genético, por ejemplo el horizonte A se

podría subdividir en un horizonte A (0 – 8 cm) y en un 2Ab (8 – 14 cm). A pesar de

esto para poder comprobar estas afirmaciones se requiere de un trabajo más

exhaustivo teniendo en cuenta otras metodologías que se utilizan para trabajar con

paleosuelos, como análisis de pedocomponentes, análisis mineralógicos, análisis de

la fracción arcilla mediante difracción de rayos x, entre otros.



51

2.3.4 Extracción con ditionito-citrato-bicarbonato

La extracción con ditionito-citrato-bicarbonato se utiliza para disolver complejos Fe-

humus, hidróxidos de Fe no cristalinos como la ferrihidrita y óxidos e hidróxidos de Fe

cristalinos formados durante la pedogénesis (magnetita, hematita y goethita), por lo

tanto permite cuantificar el Fe secundario total presente en el suelo (Mehra y Jackson,

1960; Giosan et al., 2002; Zapata, 2006; Hu et al., 2013; Ludwig et al., 2013). Sin

embargo, Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014) indican que cuando las muestras

de suelo han sido sometidas a extracciones previas con pirofosfato de sodio y con

oxalato ácido de amonio, como en este caso, el Fe que se extrae con el ditionito-

citrato-bicarbonato proviene principalmente de la disolución de los óxidos e hidróxidos

de Fe cristalinos.

Vacca et al. (2003) y Lair et al. (2009), afirman que los contenidos de óxidos e

hidróxidos de Fe cristalinos han sido utilizados ampliamente como indicadores del

grado de evolución de los suelos, ya que a medida que se incrementa el tiempo

durante el cual la pedogénesis ha actuado sobre el material parental se incrementan

también los contenidos de estos minerales; sin embargo Garcia et al. (2004) y Jansen

et al. (2011) resaltan que en los Andisoles el Fe predomina en forma de complejos

organometálicos (Fe-humus) y/o como componente de coloides inorgánicos no

cristalinos o amorfos, principalmente ferrihidrita.

Drouza et al. (2007), reportaron altos contenidos de Fed en suelos derivados de

materiales volcánicos en Grecia y atribuyeron estos resultados a las condiciones

climáticas secas de la isla, las cuales facilitaban la pérdida del agua de los coloides

amorfos, por lo que el Fe liberado durante la meteorización formaba principalmente

óxidos cristalinos. Alcalá de Jesús et al. (2009), encontraron que la formación de la

ferrihidrita es un proceso que se favorece en los Andisoles y depende de la velocidad

de liberación del Fe de los minerales ferromagnesianos, y que la formación de los

óxidos de Fe cristalinos, como la hematita, depende de la deshidratación interna de

los hidróxidos amorfos (ferrihidrita), debida a los cambios de humedad que se

presentan en el suelo. Tsai et al. (2010), también encontraron en suelos derivados de

ceniza volcánica en Taiwán que a medida que disminuía la altitud y el contenido de

materia orgánica, y aumentaba la temperatura, los contenidos de óxidos de Fe

cristalinos en los suelos eran mayores.




En la Figura 2-7 se puede observar el comportamiento que tuvieron los valores de

Ald, Fed y Sid a través de los diferentes horizontes y en la Tabla 2-4 se presentan los

contenidos de estos elementos obtenidos en cada una de las profundidades

estudiadas.


A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con ditionito-citrato-

bicarbonato, en %, después de lavar las muestras secuencialmente con KCl,

pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio.



53

Tabla 2-4: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con ditionito-citrato-bicarbonato, en %, después de lavar las muestras secuencialmente con

KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio, para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no

presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia estadísticamente significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de

confianza.


cm

Ald % Fed % Sid %


A

M1 0 - 1 0.000 0.003 0.001 k 0.009 0.011 0.010 bc 0.184 0.206 0.192 a

M2 1 - 2 0.000 0.003 0.002 k 0.010 0.011 0.010 ab 0.131 0.144 0.137 ab

M4 3 - 4 0.044 0.045 0.045 gh 0.005 0.007 0.006 de 0.113 0.119 0.116 b

M6 5 - 6 0.052 0.066 0.058 de 0.004 0.012 0.007 cd 0.114 0.120 0.117 b

M8 7 - 8 0.050 0.053 0.051 fg 0.003 0.004 0.003 f 0.105 0.106 0.106 c

M10 9 - 10 0.055 0.060 0.057 de 0.003 0.004 0.004 ef 0.100 0.104 0.102 d

M12 11 - 12 0.066 0.067 0.066 bc 0.002 0.003 0.002 gh 0.097 0.105 0.101 d

M14 13 - 14 0.067 0.070 0.068 ab 0.002 0.003 0.003 fg 0.085 0.091 0.088 e

2B/A

M15 14 - 15 0.052 0.060 0.057 de 0.002 0.002 0.002 hi 0.084 0.096 0.089 e

M17 16 - 17 0.059 0.063 0.060 cd 0.002 0.002 0.002 hij 0.071 0.086 0.078 f

M19 18 - 19 0.030 0.040 0.037 hi 0.002 0.002 0.002 ij 0.078 0.081 0.080 f

M21 20 - 21 0.050 0.059 0.055 ef 0.001 0.002 0.002 j 0.080 0.082 0.081 f

3C/A M22 21 - 22 0.010 0.013 0.011 jk 0.007 0.009 0.008 cd 0.104 0.108 0.106 c

M23 22 - 23 0.013 0.014 0.014 ij 0.008 0.011 0.009 bc 0.096 0.102 0.100 d

4Bs M29 28 - 29 0.087 0.127 0.103 a 0.261 0.333 0.286 a 0.064 0.083 0.076 f





Los menores contenidos de Ald se presentaron en el horizonte A, en el primer

centímetro del suelo y a los 2 cm de profundidad y fueron de 0.001 y 0.002%,

respectivamente. A partir de este punto el contenido de Ald se incrementó hasta los 6

cm de profundidad, donde mostró un valor de 0.058%, luego decreció hasta los 8 cm

de profundidad (0.051%) y finalmente volvió a incrementarse hasta un valor de

0.068% a los 14 cm de profundidad. En el horizonte 2B/A el contenido de Ald mostró

un comportamiento muy irregular, se incrementó desde los 15 cm de profundidad,

donde presentó un valor de 0.057%, hasta los 17 cm de profundidad, donde mostró

un valor de 0.060%, luego decreció hasta los 19 cm de profundidad (0.037%) y

posteriormente volvió a incrementarse hasta un valor de 0.055% a los 21 cm de

profundidad. En el horizonte 3C/A los contenidos de Ald disminuyeron hasta valores

de 0.011% a los 22 cm de profundidad y de 0.014% a los 23 cm de profundidad. Por

último, en el horizonte 4Bs, a los 29 cm de profundidad, el contenido de Ald se

incrementó notablemente hasta alcanzar el valor máximo de 0.103%.

El comportamiento que tuvieron los valores de Ald dentro del horizonte A fue muy

semejante al mostrado por los valores de Alp y de Alo, lo que podría estar indicando,

como se dijo anteriormente, un cambio en la génesis de este horizonte a partir de los

8 cm de profundidad. En el horizonte 2B/A los valores de Ald presentaron un

comportamiento muy variable, lo que dificulta su interpretación desde el punto de

vista pedogenético. Por último, los cambios en los contenidos de Ald que se

presentaron en los horizontes 3C/A y 4Bs se podrían deber a diferencias en la

composición de la materia orgánica o entre compuestos inorgánicos acumulados en

ellos. A pesar de esto, si se comparan los valores de Ald con los valores de Alp y de

Alo obtenidos en esta investigación, se puede notar que el Al extraído con ditionito-

citrato-bicarbonato es demasiado bajo, lo que indica este reactivo solo actuó sobre

una cantidad muy pequeña de compuestos que no son dominantes en los Andisoles,

debido a que el pirofosfato de sodio y el oxalato ácido de amonio disolvieron los

componentes sólidos de mayor importancia pedogenética en la fracción coloidal de

este suelo, complejos Al-humus en los horizontes no alofánicos y aluminosilicatos no

cristalinos en los horizontes alofánicos. Esto podría explicar en parte porque los

comportamientos del Ald en los horizontes 2B/A, 3C/A y 4Bs son difíciles de

interpretar pedogenéticamente. También hay que tener en cuenta que el ditionito-

citrato-bicarbotano es un extractante muy selectivo para Fe pero no tanto para Al

(Mehra y Jackson, 1960; Pansu y Gautheyrou, 2006; Zapata, 2006; Algoe et al.,

2012).



55

Los valores de Fed, en general, tuvieron un comportamiento muy similar al mostrado

por los valores de Feo en todos los horizontes estudiados. Los contenidos de Fed

tendieron a decrecer desde la superficie del horizonte A, donde se presentaron

valores cercanos a 0.010% en los dos primeros centímetros del suelo, hasta el límite

inferior del horizonte 2B/A, donde se presentaron valores de 0.002%, a los 19 y 21 cm

de profundidad. En el horizonte 3C/A los contenidos de Fed se incrementaron hasta

valores de 0.008 y 0.009% a los 22 y 23 cm de profundidad, respectivamente, y en el

horizonte 4Bs, a los 29 cm de profundidad, se obtuvo el mayor contenido de Fed que

fue de 0.286%.(Tabla 2-4).

Al comparar los contenidos de Fed con los contenidos de Fep y de Feo se puede

notar que, en general, los óxidos e hidróxidos de Fe cristalinos representan un

porcentaje muy pequeño de la fracción coloidal en este suelo, ya que en los

horizontes no alofánicos (A y 2B/A) la mayor proporción del Fe está haciendo parte de

complejos organometálicos mientras que en los horizontes alofánicos (3C/A y 4Bs) la

mayoría del Fe está formando parte de coloides inorgánicos no cristalinos,

posiblemente ferrihidrita.

El incremento en el contenido de Fed a los 29 cm de profundidad se debe muy

posiblemente a la acumulación iluvial de Fe que se presenta en esta zona del perfil,

sin embargo se puede notar que el contenido de Feo (4.38%) fue más de 15 veces el

contenido de Fed (0.286%), lo que indica que al igual que en los demás horizontes

del suelo, solo una pequeña fracción del Fe acumulado en el horizonte 4Bs está

formando parte de óxidos e hidróxidos de Fe cristalinos. Por lo tanto, se podría decir

que en este Andisol, el alto contenido de materia orgánica, el régimen de humedad

údico del suelo que garantiza una alta disponibilidad de agua, y las bajas

temperaturas, inhiben la cristalización de los óxidos de Fe y son responsables de los

bajos contenidos de Fed obtenidos en todos los horizontes estudiados.

En el horizonte A el contenido de Fed se incrementó y decreció alternada y

caóticamente desde el primer centímetro del suelo hasta los 14 cm de profundidad. A

pesar de que este comportamiento es bastante irregular, al igual que con los

contenidos de Feo, se pueden diferenciar dos porciones de suelo dentro de este

horizonte, la primera entre 1 y 6 cm de profundidad, en donde se obtuvieron los

mayores contenidos de Fed, y la segunda entre los 8 y 14 cm de profundidad, en la




cual se presentaron contenidos más bajos de Fed y donde el comportamiento de este

elemento en profundidad mostró menor variación.

Los contenidos de Sid tuvieron la tendencia a decrecer desde la superficie del suelo,

donde se presentaron los mayores valores de este elemento, que fueron de 0.192%

en el primer centímetro del suelo y de 0.137% a los 2 cm de profundidad, hasta el

límite inferior del horizonte 2B/A, donde se obtuvieron valores de 0.080 y 0.081% a

los 19 y 21 cm de profundidad, respectivamente. En el horizonte 3C/A el contenido de

Sid se incrementó hasta valores de 0.106% a los 22 cm de profundidad y de 0.100%

a los 23 cm de profundidad. Por último en el horizonte 4Bs, a los 29 cm de

profundidad se presentó el menor valor de Sid que correspondió a 0.076%. Sin

embargo, al no conocerse con claridad de donde proviene el Si extraído con ditionito-

citrato-bicarbonato (García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006; Jansen et al.,

2011), la interpretación de estos resultados se dificulta y brinda muy poca

información.

2.3.5 Extracción con hidróxido de sodio

La extracción con hidróxido de sodio se utiliza para disolver complejos Al-humus,

aluminosilicatos no cristalinos (alofana e imogolita), óxidos e hidróxidos de Al no

cristalinos, óxidos e hidróxidos de Al cristalinos (gibsita) y arcillas silicatadas 1:1 con

bajo grado de ordenamiento, es decir, permite cuantificar el Al secundario total

presente en el suelo (Wada, 1989; García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006;

Jansen et al., 2011). Sin embargo, Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014) indican

que cuando las muestras de suelo han sido sometidas a extracciones previas con

pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio, como en este caso, el Al que se

extrae con el hidróxido de sodio proviene principalmente de la disolución de los

óxidos e hidróxidos de Al cristalinos (gibsita) y de arcillas silicatadas 1:1 con bajo

grado de ordenamiento.

En la Figura 2-8 se puede observar el comportamiento que tuvieron los valores de

Aln, Fen y Sin a través de los diferentes horizontes y en la Tabla 2-5 se presentan los

contenidos de estos elementos obtenidos en cada una de las profundidades

estudiadas.



57


A, de los contenidos promedios de Al, Fe y Si extraídos con NaOH, en %, después de

lavar las muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de

amonio y ditionito-citrato-bicarbonato.

Dentro del horizonte A los valores de Aln mostraron un comportamiento diferente al

presentado por los valores de Alp, de Alo y de Ald. El contenido de Aln decreció

desde el primer centímetro del suelo, donde presentó un valor de 0.137%, hasta los 2

cm de profundidad, donde mostró un valor de 0.134%, luego se incremento hasta los

4 cm de profundidad (0.162%), posteriormente volvió a decrecer hasta los 10 cm de

profundidad (0.141%) y por último se incrementó de nuevo hasta un valor de 0.159%

a los 14 cm de profundidad. En el horizonte 2B/A el contenido de Aln mostró un

comportamiento muy irregular: se incrementó desde los 15 cm de profundidad, donde

presentó un valor de 0.162%, hasta los 17 cm de profundidad, donde mostró un valor

58 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y silicio


Tabla 2-5: Contenidos de Al, Fe y Si extraídos con NaOH, en %, después de lavar las muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de

sodio, oxalato ácido de amonio y ditionito-citrato-bicarbonato, para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs.

Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencias estadísticamente significativas entre medias, por



cm

Aln % Fen % Sin %


A

M1 0 - 1 0.128 0.145 0.137 ef 0.001 0.002 0.001 ghi 7.86 10.68 9.03 a

M2 1 - 2 0.127 0.144 0.134 efg 0.002 0.002 0.002 fgh 8.24 10.10 8.94 a

M4 3 - 4 0.155 0.166 0.162 bc 0.002 0.003 0.002 ef 6.89 7.24 7.07 de

M6 5 - 6 0.155 0.159 0.157 cd 0.002 0.004 0.003 de 7.49 8.61 8.08 ab

M8 7 - 8 0.143 0.155 0.149 de 0.002 0.004 0.003 cde 7.26 7.59 7.46 bcd

M10 9 - 10 0.138 0.146 0.141 ef 0.003 0.005 0.004 bcd 7.46 7.86 7.66 bc

M12 11 - 12 0.159 0.160 0.159 bc 0.002 0.002 0.002 ef 6.83 7.65 7.30 cd

M14 13 - 14 0.151 0.174 0.159 cd 0.002 0.003 0.002 fg 6.63 7.57 7.01 de

2B/A

M15 14 - 15 0.156 0.167 0.162 bc 0.004 0.005 0.005 ab 6.72 7.72 7.21 cd

M17 16 - 17 0.162 0.164 0.163 abc 0.003 0.004 0.004 bcd 6.17 6.34 6.26 f

M19 18 - 19 0.131 0.160 0.146 de 0.003 0.005 0.004 bc 4.74 5.76 5.36 fg

M21 20 - 21 0.164 0.172 0.167 ab 0.003 0.005 0.004 bcd 5.50 7.00 6.26 ef

3C/A M22 21 - 22 0.082 0.092 0.086 g 0.000 0.000 0.000 hi 3.57 3.97 3.70 gh

M23 22 - 23 0.084 0.092 0.088 fg 0.000 0.000 0.000 i 3.63 3.79 3.69 gh

4Bs M29 28 - 29 0.242 0.337 0.279 a 0.006 0.007 0.007 a 1.82 2.47 2.16 h




59

de 0.163%, luego decreció hasta los 19 cm de profundidad (0.146%) y posteriormente

volvió a incrementarse hasta un valor de 0.167% a los 21 cm de profundidad. En el

horizonte 3C/A los contenidos de Aln disminuyeron hasta valores de 0.086% a los 22

cm de profundidad y de 0.088% a los 23 cm de profundidad. Finalmente, en el

horizonte 4Bs, a los 29 cm de profundidad, el contenido de Aln se incrementó

notablemente hasta alcanzar el valor máximo de 0.279%.

Dai et al. (2011), realizaron extracciones selectivas de Al de manera secuencial y

sobre muestras frescas de suelo en Andisoles del Japón, con el fin de comparar los

dos métodos. Estos autores reportaron contenidos de Aln, obtenidos por el método

secuencial, que variaron entre 0.20 y 1.76% y resaltaron que con las extracciones

selectivas realizadas sobre muestras frescas no se evidenció la presencia de

minerales secundarios de Al en el suelo, mientras que el método de extracciones

secuenciales indicó que en el suelo sí se presentaban pequeñas cantidades de estos

coloides, lo cual se corroboró con difractogramas de rayos x, que confirmaron la

existencia de gibsita y haloisita, por lo cual concluyeron que el método de

extracciones secuenciales es más preciso en la estimación de las diferentes

fracciones de Al en los Andisoles. El comportamiento descrito puede estar indicando

que los compuestos de aluminio no cristalinos (menos evolucionados) están

recubriendo compuestos cristalinos que no son atacados en la extracción en material

de suelo fresco pero que aparecen en la extracción secuencial al ser removidos los

complejos solubles en pirofosfato de sodio y en oxalato ácido de amonio. Este modelo

de organización de diferentes compuestos en forma de capas en el suelo lo

observaron DeKimpe y Schnitzer (1990) y lo confirmaron Jaramillo et al. (1997),

aunque con compuestos orgánicos.

Al comparar los contenidos de Aln con los contenidos de Alp y de Alo obtenidos en

esta investigación, se puede notar que, en general, los óxidos e hidróxidos de Al

cristalinos (gibsita) y las arcillas silicatadas 1:1 con bajo grado de ordenamiento

representan un porcentaje muy pequeño de la fracción coloidal en este suelo, ya que

en los horizontes no alofánicos (A y 2B/A), la mayor proporción del Al está haciendo

parte de complejos organometálicos, mientras que en los horizontes alofánicos (3C/A

y 4Bs), la mayoría del Al está formando parte de coloides inorgánicos no cristalinos,

muy posiblemente por que la edad de estas capas de ceniza no es tan alta como para

que en ellas predominen minerales cristalinos como la gibsita y/o por que la constante

disponibilidad de agua en el suelo inhibe la cristalización de las arcillas silicatadas.




Otros investigadores como Arbestain et al. (2001), García et al. (2004) y Jansen et al.

(2011) también reportaron bajos contenidos de Al proveniente de la disolución de

minerales secundarios cristalinos en todos los Andisoles que estudiaron, debido a la

predominancia de los complejos organometálicos y de la alofana e imogolita en la

fracción coloidal de estos suelos.

Por otro lado, si se tiene en cuenta que en esta investigación una fracción del Aln

también podría provenir de complejos organometálicos que no se alcanzaron a

solubilizar en las extracciones previas que se realizaron sobre las muestras (Regelink

et al., 2013), se puede afirmar que la mayor proporción del Al activo ligado a la

materia orgánica del suelo se extrajo con el pirofosfato de sodio, mientras que con el

hidróxido de sodio se liberó una cantidad muy pequeña de Al, asociado posiblemente

a compuestos orgánicos más insolubles y de menor actividad química. Esto se pone

de manifiesto al observar que en los horizontes no alofánicos (A y 2B/A) los

contenidos de Alp fueron en general entre 10 y 13 veces más altos que los contenidos

de Aln.

Las variaciones en los contenidos de Aln dentro del horizonte A, podrían ayudar a

diferenciar tres porciones de suelo en esta zona del perfil, la primera conformada por

los dos primeros centímetros del suelo, la segunda estaría comprendida entre los

cuatro y los 10 cm de profundidad y la tercera entre los 10 y los 14 cm de

profundidad. A pesar de esto, como la mayor proporción del Aln proviene de la

disolución de componentes orgánicos e inorgánicos que no son dominantes en la

fracción coloidal de los Andisoles y que además poseen muy poca actividad química,

la interpretación pedogenética de estos resultados no es tan concluyente como en los

casos del Alp y del Alo.

En el horizonte 2B/A el contenido de Aln se incrementó y decreció alternadamente,

desde los 15 hasta los 21 cm de profundidad. El comportamiento tan irregular del Aln

en este horizonte impide la generación de alguna conclusión importante desde el

punto de vista pedogenético. Finalmente, en los horizontes 3C/A y 4Bs, se esperaban

los mayores contenidos de Aln, ya que éstos se desarrollaron de capas de ceniza de

mayor edad y por consiguiente debían de contener mayor cantidad de coloides

inorgánicos cristalinos, como la gibsita; este supuesto se cumplió para el horizonte

4Bs, donde se alcanzó el mayor valor de Aln (0.279% a los 29 cm de profundidad),

pero no se cumplió para el horizonte 3C/A, en donde por el contrario se consiguieron



61

los menores valores de este elemento (0.086 y 0.088% a los 22 y 23 cm de

profundidad, respectivamente), por lo cual estas diferencias se podrían deber más a

cambios en la composición química de la materia orgánica que se extrae con el

hidróxido de sodio que a cambios en los contenidos de coloides inorgánicos

cristalinos.

En el horizonte A la extracción de Fe con hidróxido de sodio presentó un

comportamiento bastante consistente pues el contenido de Fen tendió a

incrementarse desde el primer centímetro del suelo, donde presentó un valor de

0.001%, hasta los 10 cm de profundidad (0.004%), para luego decrecer hasta valores

cercanos a 0.002%, obtenidos a los 12 y a los 14 cm de profundidad. En el horizonte

2B/A el contenido de Fen decreció y se incrementó alternadamente desde los 15 cm

de profundidad, donde presentó un valor de 0.005%, hasta los 21 cm de profundidad,

donde llegó a valores cercanos a 0.004%. En el horizonte 3C/A, a los 22 y 23 cm de

profundidad, no se detectó Fen, por último, en el horizonte 4Bs, a los 29 cm de

profundidad, se presentó el mayor contenido de este elemento, que correspondió a un

valor de 0.007%.

Los contenidos de Fen obtenidos por este método de extracción secuencial provienen

posiblemente de complejos organometálicos muy insolubles que no alcanzaron a ser

disueltos en las extracciones previas que se realizaron con pirofosfato de sodio, con

oxalato ácido de amonio y con ditionito-citrato-bicarbonato (Jan et al., 2013). Sin

embargo estos valores son tan pequeños y poseen tanta variación en profundidad

que su análisis se dificulta y no aporta mucha información acerca de la génesis del

suelo.

Los contenidos de Sin, en general, tendieron a decrecer en profundidad a través de

todos los horizontes estudiados. Los mayores valores de Sin se presentaron en el

horizonte A, en los dos primeros centímetros del suelo, y fueron de 9.03 y 8.94%,

respectivamente, mientras que los menores valores de Sin se obtuvieron en los

horizontes 3C/A y 4Bs, y fueron de 3.70% a los 22 cm de profundidad, de 3.69% a los

23 cm de profundidad y de 2.16% a los 29 cm de profundidad.

Los contenidos de Sin obtenidos por este método de extraccion secuencial provienen

principalmente de la disolución de arcillas silicatadas 1:1 con bajo grado de

ordenamiento y de compuestos de sílice amorfa o sílice hidratada como ópalos y




*Alofana e imogolita (%) = Sio x 7.1

fitolitos, debido a que en las extracciones previas que se realizaron con pirofosfato de

sodio y con oxalato ácido de amonio se liberó el Si asociado a compuestos orgánicos

y a aluminosilicatos no cristalinos (Wada, 1989; García et al., 2004; Pansu y

Gautheyrou, 2006; Jansen et al., 2011). A pesar de esto, si se tiene en cuenta que en

todos los horizontes estudiados la fracción coloidal inorgánica está dominada por

aluminosilicatos no cristalinos como alofana e imogolita* (0.143 y 28.25%), y que la

cantidad de arcillas silicatas 1:1 presentes en el suelo es prácticamente nula, puede

decirse que la mayor proporción del Si extraído con NaOH en esta investigación

proviene de la disolución de fitolitos y de láminas de sílice opalina (Zapata, 2006).

Zapata (2006), afirma que la acumulación de estas formas de sílice amorfa es muy

importante en los horizontes superficiales, debido a que los fitolitos considerados

como sílice biogénica son subproductos del metabolismo de las plantas y a que en

esta zona del suelo los ligandos orgánicos compiten activamente para asociarse con

el Al y formar complejos Al-humus, lo que causa un incremento de la concentración

del Si en la solución del suelo y favorece la precipitación de las láminas de sílice

opalina. Por el contrario, los horizontes subsuperficiales, no reciben aportes directos

de material vegetal y además presentan una menor disponibilidad de ligandos

orgánicos, lo que hace que el Al que está en solución reaccione con el silicio para

formar principalmente aluminosilicatos no cristalinos, inhibiendo así la precipitación de

estas formas de sílice amorfa.

Por lo anterior, los altos contenidos de Sin que se obtuvieron en los horizontes A y

2B/A, se podrían deber a que en esta zona del suelo es donde se acumula la mayor

cantidad de fitolitos, y a la presencia de láminas de sílice opalina, mientras que los

horizontes 3C/A y 4Bs que no reciben aportes directos de materiales orgánicos,

deben presentar contenidos más bajos de fitolitos, y por sus condiciones químicas

también deben de contener menor cantidad de láminas de sílice opalina, lo que

explicaría la disminución que se dio en los valores de Sin en estos dos horizontes

subsuperficiales. Estos resultados son similares a los obtenidos por Dubroeucq et al.

(2002) y Basile-Doelsch et al. (2005), quienes encontraron que los mayores valores

de Si se presentaron en las zonas del suelo donde había mayor acumulación de

fitolitos y de compuestos de sílice amorfa (horizontes A), y que a medida que

aumentaba la profundidad dentro del perfil y se llegaba a horizontes con menor

contenido de materiales orgánicos (horizontes B y C), los valores de Si decrecieron

debido a una disminución en la cantidad de estos componentes.



63

De todas maneras es importante resaltar que los fitolitos no son la única fuente de Si

importante en los Andisoles, ya que como lo propone Flórez (2004), el Si también

puede provenir de la disolución del vidrio volcánico, de los fenocristales de

feldespatos y ferromagnesianos y de los fragmentos de matriz.

Dentro del horizonte A el contenido de Sin decreció desde el primer centímetro del

suelo, donde presentó un valor de 9.03%, hasta los 4 cm de profundidad, donde llegó

a un valor de 7.07%, luego se incrementó hasta los 6 cm de profundidad (8.08%),

decreció nuevamente hasta los 8 cm de profundidad (7.46%) y volvió a incrementarse

hasta un valor de 7.66% a los 10 cm de profundidad. A partir de este punto, el

contenido de Sin decreció de nuevo hasta valores de 7.30 y 7.01% obtenidos a los 12

y a los 14 cm de profundidad, respectivamente. Estas variaciones en los contenidos

de Sin, podrían ayudar a diferenciar dos porciones de suelo dentro de este horizonte,

la primera estaría constituida por los primeros 6 cm del suelo, donde se presentaron

los mayores valores de Sin y las mayores variaciones de este elemento en

profundidad, y la segunda que estaría comprendida entre los 8 y los 14 cm de

profundidad, donde se obtuvieron menores valores de Sin y donde el comportamiento

de este elemento en profundidad fue un poco mas estable.

Los altos contenidos de Sin obtenidos muestran que, o el extractante es muy

selectivo para Si, o que el suelo no ha tenido una pedogénesis intensa en el proceso

de desilificación, probablemente porque las cenizas no tienen una edad

suficientemente grande para que se haya producido.

2.3.6 Discusión general

En la Figura 2-9 se puede observar el comportamiento que tuvo cada uno de los

elementos medidos (Al, Fe y Si) con los cinco extractantes utilizados en este método

secuencial. Tanto el Al, como el Fe, en los horizontes no alofánicos, están asociados

principalmente a compuestos orgánicos pues las mayores cantidades de ellos fueron

extraídas con pirofosfato de sodio; en cambio en estos mismos horizontes la mayor

parte del Si fue extraída con hidróxido de sodio, debido a la acumulación de

componentes de sílice amorfa en esta zona del suelo. En los horizontes alofánicos, el

oxalato ácido de amonio fue el extractante más eficiente en los tres elementos.

Extrajo casi las mismas cantidades de Fe y de Si y aproximadamente el doble de Al.




En todo el espesor de suelo estudiado, el KCl extrajo muy pocas cantidades de Al, Fe

y Si. A pesar de que este suelo es muy fuerte a fuertemente ácido, los contenidos de

Al intercambiable, que agronómicamente pueden ser altos (Tabla 1-1), son

insignificantes en el conjunto de materiales activos del mismo, al igual que el Fe y el

Si, resultado que también reportan Pansu y Gautheyrou (2006) y Jansen et al. (2011).




ditionito-citrato-bicarbonato y NaOH (Comportamiento de cada uno de los elementos

medidos con los cinco extractantes).



65

El ditionito-citrato-bicarbonato extrajo muy pocas cantidades de los tres elementos

posiblemente debido a que en las extracciones que le precedieron se removieron

estos elementos de compuestos susceptibles a haber sido solubilizados también por

el ditionito-citrato-bicarbonato. Además cabe la posibilidad de que los materiales

cristalinos que disuelve preferencialmente el ditionito-citrato-bicarbonato sean

escasos en este suelo, al igual que en los Andisoles que trabajaron Ugolini y

Dahlgren (2003), García et al. (2004) y Jansen et al. (2011), quienes tuvieron

resultados similares a los reportados en este trabajo.

En la Figura 2-10 se observa el comportamiento de los tres elementos medidos (Al,

Fe, Si) con cada uno de los extractantes utilizados en este método secuencial. En la

extracción con KCl se puede notar que los contenidos de Al fueron mayores que los

contenidos de Fe y Si, lo que indica que de estos tres elementos, el Al es el catión

que predomina en el complejo de cambio del suelo.

En la extracción con pirofosfato de sodio, los contenidos de Al y Si presentaron un

comportamiento muy similar, y contrario al del Fe, lo que puede explicarse por la alta

afinidad que existe entre los ligandos orgánicos y el Al y el Si que favorece la

formación de complejos Al-humus y Si-humus en los horizontes no alofánicos y

porque en el suelo los óxidos e hidróxidos de Fe son mucho más estables

termodinámicamente que los complejos Fe-humus, por lo cual la producción de estos

últimos se ve menos favorecida (Zapata, 2006; Takahashi y Dahlgren, 2016).

También se puede pensar que en los horizontes no alofánicos el Al y el Si compiten

activamente con el Fe para asociarse con los grupos carboxilo (-COOH) e hidroxilo (-

OH) presentes en las sustancias húmicas, lo que disminuye en gran medida la

formación de complejos Fe-humus, pero al pasar a los horizontes alofánicos, donde

se favorece la asociación del Al y el Si para formar materiales inorgánicos (alofana e

imogolita), pueden quedar más sitios reactivos disponibles en la materia orgánica

para ser ocupados por el Fe y esto explicaría el incremento que se presentó en los

contenidos de Fep en los horizontes 3C/A y 4Bs (Yuan et al., 2000).

La alta cantidad de Al, Fe y Si ligados a la materia orgánica (extracción con

pirofosfato de sodio) en los horizontes A de este suelo, evidencian el efecto anti-

alofánico que se está produciendo en esta zona del perfil y explican las bajas

cantidades de Al, Fe y Si extraídas con oxalato ácido de amonio en dichos horizontes,




así como la tendencia inversa entre las extracciones con pirofosfato de sodio y con

oxalato ácido de amonio en los horizontes alofánicos subyacentes.




ditionito-citrato-bicarbonato y NaOH (Comportamiento de los tres elementos medidos

con cada uno de los extractantes).

En los horizontes alofánicos, el contenido promedio de Alo (8.71%) fue más de 2

veces el contenido promedio de Sio (3.64%), lo que permite afirmar que la alofana

presente en este suelo es rica en Al (Dahlgren et al., 1993; Nanzyo et al., 1993).



67

Levard et al. (2012), indican que como regla general, la alofana rica en Al es más

frecuente y más estable en los Andisoles que la alofana rica en Si. Por otro lado, el

alto contenido de Feo que se obtuvo en el horizonte 4Bs se debe a la acumulación

iluvial de Fe que se presenta en esta zona del suelo, muy posiblemente en forma de

ferrihidrita, uno de los coloides ricos en este elemento que es predominante en los

Andisoles (García et al., 2004; Jansen et al., 2011).

En la extracción con ditionito-citrato-bicarbonato, los contenidos de Al obtenidos en

todas las profundidades analizadas fueron muy bajos, debido a que la mayor

proporción del Al activo en este suelo se liberó en las extracciones previas que se

realizaron con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio, y a que las fuentes

orgánicas e inorgánicas poco solubles que disuelve el ditionito-citrato-bicarbonato se

encuentran en muy baja proporción en el suelo (Pansu y Gautheyrou, 2006; Regelink

et al., 2013). Los contenidos de Fed también fueron muy bajos comparados con los

contenidos de Fep y de Feo, lo que indica que los óxidos de Fe cristalinos no son

minerales dominantes en la fracción coloidal de este suelo, ya que en los horizontes

no alofánicos la mayor proporción del Fe activo está formando parte de complejos

organometálicos, mientras que en los horizontes alofánicos, la mayor proporción del

Fe activo esta haciendo parte de coloides inorgánicos no cristalinos como la

ferrihidrita (García et al., 2004; Jansen et al., 2011). Los contenidos de Sid superaron

los contenidos de Ald y de Fed en los horizontes A, 2B/A y 3C/A, pero siguen siendo

bajos comparados con los contenidos de Sip y de Sio, lo que indica que el Si extraído

con ditionito-citrato-bicarbonato también proviene posiblemente de fuentes orgánicas

e inorgánicas que se encuentran en muy baja proporción en los Andisoles y que no

fueron solubilizadas en las extracciones previas que se realizaron con pirofosfato de

sodio y con oxalato ácido de amonio.

En la extracción con hidróxido de sodio se presentaron contenidos muy bajos de Al y

de Fe y muy altos de Si. Estos bajos contenidos de Aln y Fen se deben a que como

las extracciones que se han hecho son secuenciales, en los pasos previos a la

extracción con hidróxido de sodio, los otros extractantes han solubilizado y removido

casi todo el Al y el Fe presentes en complejos orgánicos e inorgánicos no cristalinos,

por lo que el hidróxido de sodio sólo pudo actuar sobre materiales cristalinos y poco

solubles que son escasos en estos suelos (Pansu y Gautheyrou, 2006; Dai et al.,

2011; Jansen et al., 2011). Las altas cantidades de Si extraídas con hidróxido de

sodio en los horizontes no alofánicos, y su comportamiento en profundidad están




confirmando la presencia y distribución de los fitolitos y/o de las láminas de sílice

opalina en el suelo, pues estos componentes son la fuente principal de Si en esta

etapa del proceso de extracción selectiva llevado a cabo (Pansu y Gautheyrou, 2006;

Zapata, 2006; Jansen et al., 2011).

Dentro del horizonte A, la Figura 2-11 muestra que los contenidos de Alp, de Alo y de

Ald tuvieron un comportamiento muy similar, ya que en los tres casos la tendencia

inicial del Al a incrementarse en los primeros 6 cm del suelo fue interrumpida por un

decrecimiento muy marcado a los 8 cm de profundidad y a partir de este punto los

contenidos de este elemento volvieron a aumentar gradualmente hasta el final del

horizonte, lo que podría estar indicando un cambio genético en el mismo a partir de

los 8 cm de profundidad.

Los contenidos de Fep, de Feo y de Fed también presentaron comportamientos muy

similares entre sí y decrecieron en profundidad a través del horizonte A. Sin embargo,

con los tres extractantes, los mayores contenidos de Fe se presentaron entre el

primer centímetro del suelo y los 6 cm de profundidad, mientras que los menores

contenidos de Fe se obtuvieron entre los 8 y los 14 cm de profundidad. De igual

manera, las variaciones en los contenidos de Sip y de Sio ayudan a diferenciar dos

porciones de suelo dentro del horizonte A, la primera comprendida entre el primer

centímetro del suelo y los 6 cm de profundidad, y la segunda, comprendida entre los 8

y los 14 cm de profundidad.

Según lo expuesto anteriormente, los comportamientos mostrados por el Al y por el

Fe extraídos con pirofosfato de sodio, con oxalato ácido de amonio y con ditionito-

citrato-bicarbonato, en el horizonte A, junto con las variaciones presentadas por los

contenidos de Sip y de Sio, en este mismo horizonte, definen prácticamente dos

subhorizontes diferentes, que no fueron diferenciables en la descripción de campo,

posiblemente uno de ellos enterrado a partir de los 8 cm de profundidad. Sin

embargo, para poder precisar mejor esta alternativa se requiere de un trabajo más

exhaustivo teniendo en cuenta otras metodologías que puedan complementar la

información obtenida en esta investigación (Figura 2-11).



69

Figura 2-11: Cambio en profundidad, en el horizonte A, de los contenidos promedios

de Al, Fe y Si obtenidos en las extracciones selectivas y secuenciales realizadas con

KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio, ditionito-citrato-bicarbonato y

NaOH (Comportamiento de los tres elementos medidos con cada uno de los

extractantes).




2.3.7 Discusión comparativa entre la metodología de

extracción tradicional y la metodología de extracción

secuencial

En el capítulo 1 de esta investigación se realizó la caracterización de las propiedades

ándicas del perfil, tomando de cada uno de los horizontes observados una sola

muestra general de suelo que posterioremente se utilizó para efectuar las

extracciones con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio, siguiendo la

metodología tradicional propuesta para los Andisoles, en donde cada una de estas

extracciones se hace por separado y sobre suelo fresco, mientras que en el capítulo 2

se hizo un muestreo más detallado de los horizontes y las extracciones con estos

reactivos se efectuaron siguiendo la metodología de extracción secuencial propuesta

por Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014), en donde una misma muestra de suelo

reacciona sucesivamente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio,

ditionito-citrato-bicarbonato e hidróxido de sodio.

En la Tabla 2-6 se presentan los contenidos de Al, Fe y Si obtenidos con pirofosfato

de sodio y con oxalato ácido de amonio por el método de extracción tradicional y por

el método de extracción secuencial y a continuación se exponen las principales

diferencias entre estas dos metodologías.

Los resultados obtenidos para el Al por el método de extracción tradicional muestran

para los horizontes A y 2B/A, clasificados como no alofánicos, valores de Alp de 1.63

y 3.78% y valores de Alo de 1.74 y 4.72%, respectivamente, y para los horizontes

3C/A, 4Bs, 5Ab, 6Ab, 7Ab, y 7Bwb, clasificados como alofánicos, contenidos de Alp

que estuvieron entre 0.79 y 1.83% y contenidos de Alo que estuvieron entre 8.47 y

10.50%. Estos resultados son similares a los reportados por Suda et al. (2012, 2013),

quienes estudiaron los contenidos de Al, Fe y Si extraídos con pirofosfato de sodio y

con oxalato ácido de amonio en Andisoles bajo uso agrícola y forestal del Japón, y

también efectuaron cada una de estas extracciones sobre muestras frescas de suelo

encontrando que en los horizontes no alofánicos, los valores de Alp estuvieron entre

0.86 y 1.98% y los valores de Alo estuvieron entre 1.59 y 3.68%, mientras que en los

horizontes alofánicos, los valores de Alp estuvieron entre 0.25 y 0.70% y los valores

de Alo estuvieron entre 2.30 y 7.21%.



71

Tabla 2-6: Contenidos de Al, Fe y Si obtenidos con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio por el método de extracción tradicional

(extracciones realizadas en muestras frescas de suelo) y por el método de extracción secuencial (extracciones realizadas de manera sucesiva

sobre la misma muestra de suelo).


cm

Método de extracción tradicional Muestra

Profundidad

cm

Método de extracción secuencial

Alp Fep Sip Alo Feo Sio Alp Fep Sip Alo Feo Sio

A 0 – 14 1.63 0.34 0.36 1.74 0.63 0.29

M1 0 – 1 1.02 0.56 0.21 0.09 0.11 0.02

M2 1 – 2 1.02 0.51 0.19 0.09 0.09 0.03

M4 3 – 4 1.40 0.33 0.26 0.28 0.07 0.03

M6 5 – 6 1.60 0.28 0.36 0.32 0.09 0.03

M8 7 – 8 1.53 0.20 0.33 0.11 0.03 0.04

M10 9 – 10 1.66 0.16 0.38 0.12 0.01 0.04

M12 11 – 12 1.78 0.15 0.44 0.33 0.02 0.06

M14 13 – 14 1.91 0.14 0.51 0.34 0.02 0.06

Valor promedio 1.63 0.34 0.36 1.74 0.63 0.29 1.49 0.29 0.33 0.21 0.05 0.04

2B/A 14 – 21 3.78 0.11 0.86 4.72 0.31 1.30

M15 14 – 15 2.48 0.13 0.71 0.41 0.01 0.09

M17 16 – 17 2.83 0.12 0.77 0.49 0.01 0.11

M19 18 – 19 3.67 0.11 0.85 0.61 0.02 0.20

M21 20 – 21 3.74 0.12 0.90 1.31 0.02 0.46

Valor promedio 3.78 0.11 0.86 4.72 0.31 1.30 3.18 0.12 0.81 0.70 0.02 0.22

3C/A 21 – 28 1.83 0.23 0.11 9.15 1.00 3.88 M22 21 – 22 1.97 0.20 0.12 8.02 0.25 3.32

M23 22 – 23 1.75 0.19 0.10 9.30 0.34 3.98

Valor promedio 1.83 0.23 0.11 9.15 1.00 3.88 1.86 0.20 0.11 8.66 0.29 3.65

4Bs 28 – 40 0.96 0.50 0.11 8.47 5.78 3.80 M29 28 – 29 1.04 0.42 0.11 8.84 4.38 3.64

5Ab 40 – 55 0.90 0.19 0.07 9.40 0.85 4.37 - - - - - - - -

6Ab 55 – 65 0.79 0.09 0.06 9.20 0.44 4.56 - - - - - - - -

7Ab 65 – 83 0.84 0.05 0.05 10.50 0.38 5.26 - - - - - - - -

7Bwb 83 – 93 0.82 0.06 0.05 10.20 0.45 5.25 - - - - - - - -

8Ab 93 – 103 1.65 1.80 1.53 0.30 0.09 0.10 - - - - - - - -

9C 103 – + 0.99 1.62 1.07 0.15 0.11 0.04 - - - - - - - -




Teóricamente, si las extracciones selectivas de Alp, Fep y Sip y de Alo, Feo y Sio se

realizan sobre muestras frescas de suelo, los valores de Alo, Feo y Sio muestran una

tendencia a superar los valores de Alp, Fep y Sip, ya que en la extracción con

pirofosfato de sodio se obtienen el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de los

complejos organometálicos, en cambio en la extracción con oxalato ácido de amonio

se obtienen el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de los complejos

organometálicos más el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de los coloides

inorgánicos no cristalinos, incluyendo los aluminosilicatos (Wada, 1989; Dahlgren et

al., 1993; Nanzyo et al., 1993; van Breeemen y Buurman, 1998; Pansu y Gautheyrou,

2006; Zapata, 2006).

Con base a lo anterior y en los resultados obtenidos para el Al por el método de

extracción tradicional, se podría decir que en los horizontes no alofánicos (A y 2B/A),

las diferencias entre los contenidos de Alo y de Alp fueron muy pequeñas debido

seguramente a la poca cantidad de coloides inorgánicos no cristalinos presentes en

esta porción del suelo que al ser disueltos por el oxalato, incrementaron levemente

los valores de Alo, mientras que en los horizontes alofánicos (3C/A, 4Bs, 5Ab, 6Ab,

7Ab y 7Bwb), las diferencias entre los contenidos de Alo y de Alp fueron muy grandes

hecho que podría ser explicado por la alta cantidad de coloides inorgánicos no

cristalinos que se habían formado en esta zona del suelo y que al ser disueltos por el

oxalato incrementaron en gran proporción los valores de Alo.

Los resultados obtenidos para el Al por el método de extracción secuencial muestran

que en general, los horizontes A y 2B/A, clasificados como no alofánicos, presentaron

valores altos de Alp y valores bajos de Alo, debido a que en la extracción con

pirofosfato de sodio, que se hizo primero, se liberó la mayor parte del Al activo

presente en ellos, asociado principalmente con sustancias húmicas en forma de

complejos Al-humus. Por el contrario, en los horizontes 3C/A y 4Bs, los contenidos de

Alp fueron bajos mientras que los contenidos de Alo fueron muy altos, debido a que

en esta zona del suelo la mayor proporción del Al extraído provino de la disolución de

los aluminosilicatos no cristalinos y de los óxidos e hidróxidos no cristalinos.

Según lo expuesto anteriormente, la principal diferencia que se presenta entre realizar

extracciones selectivas de Al de manera secuencial y efectuarlas sobre muestras

frescas de suelo (método tradicional), es que al usar el método secuencial en los

horizontes no alofánicos, los valores de Alp generalmente van a ser mayores que los



73

valores de Alo, debido a que en la extracción con pirofosfato de sodio, que se hace

primero, se libera la mayor parte del Al activo presente, en cambio al ejecutar las

extracciones selectivas sobre muestras frescas de suelo, en los mismos horizontes no

alofánicos, los valores de Alo van a ser ligeramente mayores que los valores de Alp,

por causa del Al adicional que proviene de la disolución de los coloides inorgánicos

no cristalinos. De otro lado, en los horizontes alofánicos, los valores de Alo

generalmente van a ser mucho mayores que los valores de Alp, sin importar si estas

extracciones selectivas se realizan de manera secuencial o sobre muestras frescas

de suelo, debido a que la mayor proporción del Al activo en esta zona del suelo está

formando parte de los coloides inorgánicos no cristalinos.

Los resultados que se obtuvieron para el Fe por el método de extracción tradicional

muestran que en todos los horizontes con propiedades ándicas, los valores de Feo

fueron mayores que los valores de Fep, pero en los horizontes alofánicos, las

diferencias entre los valores de Feo y de Fep fueron mucho más grandes. Esto se

pone de manifiesto al observar que los horizontes 3C/A, 4Bs, 5Ab, 6Ab, 7Ab y 7Bwb,

presentaron contenidos de Feo que estuvieron entre 0.38 y 5.78% y contenidos de

Fep que estuvieron entre 0.05 y 0.50%, mientras que los horizontes A y 2B/A,

presentaron contenidos de Feo de 0.63 y 0.31% y contenidos de Fep de 0.34 y

0.11%, respectivamente. Como en el caso anterior estos resultados concuerdan con

los presentados por Suda et al. (2012, 2013), quienes encontraron que en todos los

horizontes no alofánicos, los contenidos de Feo, que estuvieron entre 0.77 y 1.75%,

fueron mayores que los contenidos de Fep, que estuvieron entre 0.43 y 0.99%, y que

igualmente en todos los horizontes alofánicos, los contenidos de Feo, que estuvieron

entre 1.07 y 2.40%, fueron mayores que los contenidos de Fep, que estuvieron entre

0.03 y 0.16%.

Los resultados que se obtuvieron para el Fe por el método de extracción secuencial

están mostrando que en los horizontes no alofánicos (A y 2B/A) los valores de Fep

fueron mayores que los valores de Feo, lo cual se debe a que en la extracción con

pirofosfato de sodio se liberó la mayor cantidad del Fe activo presente en esta porción

del suelo, que se encontraba formando principalmente complejos Fe-humus. Por el

contrario, en cada una de la profundidades estudiadas en los horizontes alofánicos

(3C/A y 4Bs) los valores de Feo fueron mayores que los valores de Fep, lo que indica

que la mayor parte del Fe activo en esta zona del suelo está formando parte de

coloides inorgánicos no cristalinos.




Podría decirse, al igual que lo que se propuso para el Al, que la principal diferencia

que se presenta entre realizar extracciones selectivas de Fe de manera secuencial y

efectuarlas sobre muestras frescas de suelo (método tradicional), es que al usar el

método secuencial en los horizontes no alofánicos, los valores de Fep generalmente

tienden a ser mayores que los valores de Feo, debido a que en la extracción con

pirofosfato de sodio, que se hace primero, se libera la mayor parte del Fe activo

presente, mientras que al ejecutar las extracciones selectivas sobre muestras frescas

de suelo, en los mismos horizontes no alofánicos, los contenidos de Feo van a ser

ligeramente mayores que los de Fep, por causa del Fe adicional que proviene de la

disolución de los coloides inorgánicos no cristalinos. En los horizontes alofánicos, los

contenidos de Feo tienden a ser mayores que los de Fep, sin importar si estas

extracciones selectivas se realizan de manera secuencial o sobre muestras frescas

de suelo, debido a que la mayor proporción del Fe activo en esta zona del suelo está

formando parte de coloides inorgánicos no cristalinos.

En los resultados obtenidos para el Si por el método de extracción tradicional, se

puede observar que en todos los horizontes con propiedades ándicas, excepto en el

horizonte A, los contenidos de Sio, que variaron entre 1.30 y 5.26%, fueron mayores

que los contenidos de Sip, que variaron entre 0.05 y 0.86%, por causa del Si adicional

proveniente de la disolución de los aluminosilicatos no cristalinos. También se puede

notar que la diferencia entre los valores de Sio y de Sip es mucho más marcada en

los horizontes alofánicos que en los no alofánicos. Sin embargo, en el horizonte A, el

contenido de Sip (0.36%) fue ligeramente mayor que el contenido de Sio (0.29%), lo

cual se podría explicar por pequeñas variaciones en las propiedades químicas de las

muestras que se utilizaron en cada extracción o por la posible disolución de algunos

componentes inorgánicos por parte del pirofosfato de sodio (Kleber et al., 2004;


Finalmente, al igual que lo ocurrido con el Al y el Fe, cuando se observan los

resultados obtenidos para el Si por el método de extracción secuencial en los

horizontes no alofánicos (A y 2B/A), se puede notar que los contenidos de Sip fueron

más altos que los contenidos de Sio, debido a la predominancia de los complejos Si-

humus en esta zona del suelo. Lo contrario ocurre en los horizontes alofánicos (3C/A

y 4Bs), donde los contenidos de Sio superaron ampliamente los contenidos de Sip, lo

cual indica que la mayor proporción del Si activo presente en estos dos horizontes



75

subsuperficiales está formando parte de aluminosilicatos no cristalinos como la

alofana y la imogolita.

En la Tabla 2-6 se observa que los contenidos de Alp obtenidos por el método de

extracción tradicional en los horizontes A (1.63%), 2B/A (3.78%) y 3C/A (1.83%)

fueron más o menos similares a los valores promedios de Alp obtenidos por el

método de extracción secuencial en estos mismos horizontes (1.49%, 3.18% y 1.86%,

respectivamente), y que esta semejanza también se presentó en los contenidos de

Fep y Sip, lo que permite afirmar que en el método de extracción secuencial, las

cantidades de Al, Fe y Si extraídas por el KCl son muy bajas en comparación con las

cantidades de estos mismos elementos que son extraídas por el pirofosfato de sodio,

y que además hay cierta equivalencia entre los resultados que se producen al

analizar una sola muestra tomada de todo un horizonte (muestreo general) y los

obtenidos al promediar los valores encontrados en varias muestras tomadas de ese

mismo horizonte (muestreo detallado). Sin embargo, la desventaja que presenta el

muestreo general frente al muestro detallado es que al tener un solo valor del

elemento para toda una porción de suelo no se pueden observar los cambios del

elemento generados en profundidad dentro del horizonte.

Contrario a lo observado en los valores de Alp, Fep y Sip, si se comparan, en los

horizontes A y 2B/A, los contenidos de Alo, Feo y Sio obtenidos por el método de

extracción tradicional con los obtenidos por el método de extracción secuencial se

puede advertir fácilmente que las diferencias entre estos valores son muy altas,

debido a que en el método de extracción secuencial, el pirofosfato de sodio que es el

reactivo que reacciona primero con el suelo, extrae la mayor cantidad de Al, Fe y Si

dejando una cantidad muy baja de componentes susceptibles a ser solubilizados por

el oxalato ácido de amonio. No obstante, si se realiza esta misma comparación en los

horizontes 3C/A y 4Bs, las diferencias entre los valores de Alo, Feo y Sio obtenidos

por ambos métodos son mucho menores, ya que en los horizontes alofánicos la

mayor proporción de estos elementos no es extraída por el pirofosfato de sodio sino

por el oxalato ácido de amonio.

En la Tabla 2-7 se presentan los valores obtenidos para las relaciones Alo + 1/2 Feo y

Alp/Alo utilizando el método de extracción tradicional y el método de extracción

secuencial y a continuación se discuten las principales diferencias que se generan

entre ambas metodologías.



Tabla 2-7: Relaciones Alo + 1/2 Feo y Alp/Alo obtenidas por el método de extracción tradicional (extracciones realizadas en muestras frescas

de suelo) y por el método de extracción secuencial (extracciones realizadas de manera sucesiva sobre la misma muestra de suelo).


cm

Método de extracción tradicional Muestra

Profundidad

cm

Método de extracción secuencial

Alo + 1/2 Feo Alp/Alo Alo + 1/2 Feo Alp/Alo Alo2 + 1/2 Feo2 Alp2/Alo2

A 0 – 14 2.05 0.94

M1 0 – 1 0.15 11.03 1.50 0.92

M2 1 – 2 0.14 11.24 1.46 0.92

M4 3 – 4 0.32 5.04 1.94 0.84

M6 5 – 6 0.37 4.96 2.15 0.84

M8 7 – 8 0.12 15.63 1.80 0.94

M10 9 – 10 0.13 15.10 1.90 0.93

M12 11 – 12 0.34 5.55 2.22 0.85

M14 13 – 14 0.35 5.78 2.37 0.85

Valor promedio 2.05 0.94 0.24 9.29 1.92 0.89

2B/A 14 – 21 4.88 0.80

M15 14 – 15 0.41 6.25 3.00 0.86

M17 16 – 17 0.49 6.19 3.42 0.86

M19 18 – 19 0.62 6.27 4.37 0.86

M21 20 – 21 1.32 2.85 5.15 0.74

Valor promedio 4.88 0.80 0.71 5.39 3.99 0.83

3C/A 21 – 28 9.65 0.20 M22 21 – 22 8.14 0.25 10.22 0.20

M23 22 – 23 9.47 0.19 11.32 0.16

Valor promedio 9.65 0.20 8.80 0.22 10.77 0.18

4Bs 28 – 40 11.36 0.11 M29 28 – 29 11.03 0.12 12.28 0.11

5Ab 40 – 55 9.82 0.10 - - - - - -

6Ab 55 – 65 9.42 0.09 - - - - - -

7Ab 65 – 83 10.69 0.08 - - - - - -

7Bwb 83 – 93 10.42 0.08 - - - - - -

8Ab 93 – 103 0.34 5.56 - - - - - -

9C 103 – + 0.21 6.45 - - - - - -



77

Al observar los valores de las relaciones Alo + 1/2 Feo y Alp/Alo obtenidos por el

método de extracción tradicional se puede afirmar que los horizontes A y 2B/A

cumplieron con el contenido de Alo + 1/2 Feo mayor o igual a 2% para poder ser

considerados materiales con propiedades ándicas y que por presentar una relación

Alp/Alo mayor a 0.5 fueron clasificados como no alofánicos. De igual manera los

horizontes 3C/A, 4Bs, 5Ab, 6Ab, 7Ab y 7Bwb también cumplieron con el contenido de

Alo + 1/2 Feo mayor o igual a 2% para poder ser considerados materiales con

propiedades ándicas pero por presentar una relación Alp/Alo menor a 0.5 fueron

clasificados como alofánicos.

Al analizar los valores promedios de la relación Alo + 1/2 Feo obtenidos por el método

de extracción secuencial en los horizontes A y 2B/A (0.24 y 0.71%, respectivamente),

se observa que en ninguno de los dos casos se cumple con el requerimiento para

poder considerar estos horizontes como materiales con propiedades ándicas, debido

a que en esta relación no se están cuantificando el Al y el Fe provenientes de los

complejos organometálicos, los cuales fueron disueltos previamente por el pirofosfato

de sodio y son los mayores responsables de las propiedades ándicas en los

horizontes no alofánicos.

Con este método de extracción secuencial, los valores promedios calculados para la

relación Alp/Alo en estos mismos horizontes también presentan problemas para ser

interpretados, ya que esta relación nunca debe ser mayor a uno y en ambos casos se

obtuvieron valores superiores (9.29 y 5.39, respectivamente), lo cual se debe a los

bajos contenidos de Alo obtenidos en esta zona del suelo y que al ser los

denominadores de la fracción incrementan mucho el resultado de la relación.

En los horizontes 3C/A y 4Bs, los valores promedios de la relación Alo + 1/2 Feo

obtenidos por el método de extracción secuencial fueron de 8.80 y 11.03%,

respectivamente, y los valores promedios de la relación Alp/Alo fueron de 0.22 y 0.12,

respectivamente. Es fácil advertir que en estos horizontes los valores conseguidos

para ambas relaciones son muy similares a los obtenidos por el método de extracción

tradicional, debido a que en esta zona del perfil los mayores contenidos de Al, Fe y Si

son extraídos por el oxalato ácido de amonio, lo que le resta importancia a la

extracción previa que se hace con pirofosfato de sodio en el método secuencial.




Las dificultades expuestas al momento de definir si un horizonte puede considerarse

o no un material con propiedades ándicas o si puede ser clasificado como alofánico o

no alofánico se hicieron evidentes con el método de extracción secuencial en los

horizontes A y 2B/A y se deben principalmente a que estas dos relaciones (Alo + 1/2

Feo y Alp/Alo) han sido desarrolladas para calcularse a partir de valores de Al y Fe

extraídos con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio pero por el método

de extracción tradicional.

Para sobrepasar estas dificultades hay que tener en cuenta que teóricamente cuando

la extracción con oxalato ácido de amonio se hace sobre muestras frescas (método

tradicional), además de obtenerse el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de

coloides inorgánicos no cristalinos, también se obtienen el Al, Fe y Si provenientes de

la disolución de los complejos organometálicos, o sea la fracción que extrae el

pirofosfato de sodio, y el Al, Fe y Si intercambiables, o sea la fracción extraída por el

KCl (van Breeemen y Buurman, 1998; Pansu y Gautheyrou, 2006). Esto quiere decir

que cuando la extracción con oxalato ácido de amonio se hace sobre muestras

frescas de suelo se extraen cantidades de Al, Fe y Si activos equivalentes a las que

se obtienen sumando entre sí los contenidos de Al, Fe y Si extraídos secuencialmente

con KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio. Por lo tanto, para que las

relaciones Alo + 1/2 Feo y Alp/Alo obtenidas por el método de extracción secuencial

sean comparables con las obtenidas por el método de extracción tradicional, a los

valores de Alo, Feo y Sio obtenidos por el método de extracción secuencial se les

deben sumar los valores de Alp, Fep y Sip y de Alk, Fek y Sik igualmente obtenidos

por el método de extracción secuencial.

De modo similar puede decirse que teóricamente cuando la extracción con pirofosfato

de sodio se hace se hace sobre muestras frescas (método tradicional), además de

obtenerse el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de los complejos

organometálicos, también se obtienen el Al, Fe y Si intercambiables, o sea la fracción

extraída por el KCl, por lo tanto a los valores de Alp, Fep y Sip obtenidos por el

método de extracción secuencial también se les pueden sumar los valores de Alk,

Fek y Sik obtenidos igualmente por el método de extracción secuencial. Sin embargo,

como ya se había indicado los valores de Alk, Fek y Sik son tan pequeños que no

afectan en gran medida el resultado de la suma.



79

Así, en la Tabla 2-7 los valores de Alo2 corresponden a la suma de los valores de Alk,

de Alp y de Alo; los valores de Feo2 corresponden a la suma de los valores de Fek,

de Fep y de Feo y los valores de Alp2 corresponden a la suma de los valores de Alk y

de Alp. Al observar los resultados de las relaciones calculadas con estas nuevas

variables la situación cambia bastante para los horizontes no alofánicos. El horizonte

A presenta valores de Alo2 + 1/2 Feo que oscilan entre 1.46 y 2.37%, debido a la

distribución diferencial de los complejos organometálicos y de los coloides

inorgánicos no cristalinos dentro del mismo horizonte, sin embargo el valor promedio

de esta relación (1.92%) es muy cercano al valor obtenido por el método de

extracción tradicional (2.05%), lo que muestra que este horizonte no ha desarrollado

unas propiedades ándicas tan marcadas como las que se presentan en los demás

horizontes del perfil, posiblemente por derivarse de la capa de ceniza que se depositó

más recientemente. En el horizonte 2B/A, los valores de Alo2 + 1/2 Feo oscilan entre

3.0 y 5.15%, pero el valor promedio de esta relación (3.99) ya permite considerar este

horizonte como un material con propiedades ándicas. Así mismo, los valores

promedios de la relación Alp2/Alo2 para ambos horizontes fueron de 0.89 y 0.83,

permitiendo clasificar estos horizontes como no alofánicos.

La importancia genética que tiene el método de extracción secuencial frente al

método de extracción tradicional es que permite separar muy bien las diferentes

fracciones de Al, Fe y Si presentes en los Andisoles, al realizar la extracción con KCl

se obtienen los valores de Al, Fe y Si intercambiables, al realizar la extracción con

pirofosfato de sodio se obtienen el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de los

complejos organometálicos, al realizar la extracción con oxalato ácido de amonio se

obtienen el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de coloides inorgánicos no

cristalinos (alofana, imogolita y ferrihidrita), finalmente en las extracciones con

ditionito-citrato-bicarbonato y con hidróxido de sodio se obtienen el Al, Fe y Si

provenientes de componentes con mayor grado de cristalinidad pero que no son

dominantes en la fracción coloidal de los Andisoles y por lo tanto tienen una

importancia pedogenética más baja que las fracciones orgánicas e inorgánicas no

cristalinas.

Lo contrario ocurre con el método tradicional, ya que en la extracción con oxalato

ácido de amonio se obtienen el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de complejos

organometálicos junto con el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de coloides

inorgánicos no cristalinos (alofana, imogolita y ferrihidrita), y no se puede separar




cada fracción. De forma similar ocurre en la extracción con ditionito-citrato-

bicarbonato, donde se disuelven todas las fracciones de Fe presentes en el suelo

(complejos Fe-humus, Fe presente en coloides inorgánicos no cristalinos y Fe

presente en óxidos cristalinos), y en la extraccion con hidróxido de sodio, donde se

disuelven todas las fracciones de Al presentes en el suelo (complejos Al-humus, Al

presente en coloides inorgánicos no cristalinos y Al presente en óxidos cristalinos) sin

poder discriminar cada una de éstas.

2.4 Conclusiones

Las extracciones selectivas de Al, Fe y Si, realizadas secuencialmente,

permiten separar de forma clara los horizontes no alofánicos de los alofánicos

y muestran que son estimadores confiables de las diferentes fracciones de

estos tres elementos presentes en los Andisoles.

Los contenidos de Al, Fe y Si obtenidos en las extracciones realizadas con

pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio muestran que en los

horizontes A y 2B/A la fracción coloidal del suelo está dominada por complejos

organometálicos (Al-humus, Fe-humus y Si-humus), mientras que en los

horizontes 3C/A y 4Bs predominan los aluminosilicatos no cristalinos y los

óxidos e hidróxidos no cristalinos.

Los bajos contenidos de Ald, Fed y Sid y de Aln y Fen obtenidos en todos los

horizontes se deben a las extracciones previas que se realizaron sobre las

muestras con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio, en las que

se liberó la mayor proporción del Al, Fe y Si activos del suelo, por un lado, y a

las cantidades tan bajas de coloides inorgánicos cristalinos que presentan los

Andisoles.

Los altos contenidos de Sin obtenidos en los horizontes superficiales del suelo

(A y 2B/A) se deben muy posiblemente a la disolución de los fitolitos y/o de las

láminas de sílice opalina presentes en esta zona del perfil y a que la edad de

las capas de ceniza no es lo suficientemente alta para que el suelo haya

sufrido una desilificación intensa.

En el horizonte A, los comportamientos mostrados por el Al y por el Fe

extraídos con pirofosfato de sodio, con oxalato ácido de amonio y con ditionito-

citrato-bicarbonato, junto con las variaciones presentadas en los contenidos de

Sip y de Sio, se pueden relacionar con un cambio genético importante a partir



81

de los 8 cm de profundidad, que no pudo ser detectado en campo, y que

corresponde posiblemente a una discontinuidad genética o a un suelo

enterrado. Alternativas que deben confirmarse con metodologías más

especializadas en futuras investigaciones.

En las extracciones selectivas realizadas secuencialmente los valores de Alp,

Fep y Sip en los horizontes no alofánicos, tienden a ser mayores que los de

Alo, Feo y Sio, debido a que el pirofosfato de sodio, que es el reactivo que

reacciona primero con el suelo, libera la mayor parte del Al, Fe y Si activos

presentes, mientras que en las extracciones sobre muestras frescas de suelo

en los mismos horizontes, los contenidos de Alo, Feo y Sio son ligeramente

más altos que los de Alp, Fep y Sip, debido a que el oxalato ácido de amonio

además de disolver los complejos orgánometalicos también disuelve los

coloides inorgánicos no cristalinos.

Para el caso de los horizontes alofánicos, los contenidos de Alo, Feo y Sio

tienden a ser mayores que los de Alp, Fep y Sip, sin importar si las

extracciones selectivas se realizan de manera secuencial o sobre muestras

frescas de suelo, debido a que la mayor proporción del Al, Fe y Si activos en

estos horizontes está formando parte de coloides inorgánicos no cristalinos.

En los horizontes no alofánicos el método de extracción secuencial genera

valores de Alo + 1/2 Feo muy bajos, por lo que estos horizontes no alcanzan a

cumplir el requisito definido por la taxonomía para poder ser considerados

materiales con propiedades ándicas. Por el contrario, los valores de Alo/Alp

que se producen en esta misma situación son muy altos y se salen del rango

tradicional que se ha utilizado para clasificar los horizontes no alofánicos (0.5

– 1.0). Ambas anomalías se pueden explicar por los bajos valores de Alo y

Feo obtenidos para estos horizontes, lo cual es consecuencia de la extracción

previa que se hace al suelo con pirofosfato de sodio.

La extracción con oxalato ácido de amonio sobre muestras frescas de suelo

extrae cantidades de Al, Fe y Si activos equivalentes a las que se obtienen

sumando entre sí los contenidos de Al, Fe y Si extraídos secuencialmente con

KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio. Por lo tanto para poder

obtener valores coherentes en las relaciones Alo + 1/2 Feo y Alp/Alo obtenidas

por el método de extracción secuencial en los horizontes no alofánicos, se

deben sumar entre sí los valores de Alk, Alp y Alo y los valores de Fek, Fep y

Feo.




En los horizontes alofánicos las similitudes entre las relaciones Alo + 1/2 Feo y

Alp/Alo obtenidas por los dos métodos de extracción se deben a que la mayor

proporción del Al, Fe y Si activos en estos horizontes es extraída por el oxalato

ácido de amonio.

2.5 Bibliografía

Alcalá de Jesús, M., Hidalgo, C., Gutiérrez, M. 2009. Mineralogía y retención

de fosfatos en Andisoles. Terra Latinoamericana (27): 275-286.

Algoe, C., Stoops, G., Vandenberghe, R., Van Ranst, E. 2012. Selective

dissolution of Fe-Ti oxides – Extractable iron as a criterion for Andic properties

revisited. Catena (92): 49-54.

Arbestain, M.C., Barreal, M.E., Macías, F. 2001. Sulfate sorption in

nonvolcanic Andisols and Andic soils from Galicia, NW Spain. Geoderma

(104): 75-93.

Arnalds, O and Stahr, K. 2004. Volcanic soil resources: occurrence,

development, and properties. Catena (56): 1-2.

Asano, M and Wagai, R. 2014. Evidence of aggregate hierarchy at micro-to

submicron scales in an allophanic Andisol. Geoderma (216): 62-74.

Baldock, J.A and Broos, K. 2011. Soil Organic Matter. In: Huang, P.M.,

Sumner, M.E. (Eds.), Handbook of Soil Sciences. CRC Press. 1-52 p.

Basile-Doelshc, I., Amundson, R., Stone, W., Masiello, C., Bottero, J., Colin,

F., Masin, F., Borschneck, D., Meunier, J. 2005. Mineralogical control of

organic carbon dynamics in a volcanic ash soil on La Reunion. European

Journal of Soil Science (56): 689-703.

Bockheim, J.G and Gennadiyev, A.N. 2000. The role of soil-forming processes

in the definition of taxa in Soil Taxonomy and World Soil Reference Base.

Geoderma (95): 53-72.

Buurman, P., Boer, K., Pape, Th. 1997. Laser diffraction grain-size

characteristics of Andisols in perhumid Costa Rica: the aggregate size of

allophane. Geoderma (78): 71-91.

Dahlgren, R., Shoji, S., Nanzyo, M. 1993. Mineralogical characteristics of

volcanic ash soils. In: Volcanic ash soils: genesis, properties and utilization.

Shoji S., M. Nanzyo and R. Dahlgren, editors. Developments in Soil Science

21. Elsevier Science Publisher. Ámsterdam. 101-143 p.



83

Dahlgren, R and Saigusa, M. 1994. Aluminum release rates from allophanic

and non allophanic Andosols. Soil Science and Plant Nutrition (40): 125-136.

Dai, Q., Ae, N., Suzuki, T., Rajkumar, M., Fukunaga, S., Fujitake, N. 2011.

Assessment of potentially reactive pools of aluminum in Andisols using a five-

step sequential extraction procedure. Soil Science and Plant Nutrition (57):

500-507.

DeKimpe, C.R and Schnitzer, M. 1990. Low-temperature ashing of humic and

fulvic acid. Soil Science Society American Journal (54): 399-403.

Drouza, S., Georgoulias, F., Moustakas, N. 2007. Investigation of soils

developed on volcanic materials in Nisyros Island, Greece. Catena (70): 340-

349.

Dubroeucq, D., Geissert, D., Barois, I., Ledru, M. 2002. Biological and

mineralogical features of Andisols in the Mexican volcanic higlands. Catena

(49): 183-202.

Ferro, V., Nóvoa, J.C., Costa, M., Klaminder, J., Martínez, A. 2014. Metal and

organic matter immobilization in temperate podzols: A high resolution study.

Geoderma (217-218): 225-234.

Flórez, M.T y Parra, L.N. 2001. Génesis de suelos y paleosuelos ándicos a

partir del estudio de pedocomponentes (parte 2). Revista Facultad de

Ingeniería Universidad de Antioquía (22): 50-66.

Flórez, M.T. 2004. Meteorización experimental de los fragmentos de matriz y

los vidrios volcánicos. Tesis Ph D. En Suelos y Aguas. Universidad Nacional

de Colombia. Sede Palmira. 210 p.

García, E., Nóvoa, J., Pontevedra, X., Martínez, A., Buurman, P. 2004.

Aluminium fractionation of European volcanic soils by selective dissolution

techniques. Catena (56): 155-183.

Giosan, L., Flood, R., Aller, R. 2002. Paleoceanographic significance of

sediment color on western North Atlantic drifts: I. Origin of color. Marine

Geology (189): 25-41.

Hiradate, S., Hirai, H., Hashimoto, H. 2006. Characterization of allophanic

Andisols by solid state 13 C, 27 Al and 29 Si NMR and by C stable isotopic ratio, δ13 C. Geoderma (136): 696-707.

Hu, P., Liu, Q., Torrent, J., Barrón, V., Jin, C. 2013. Characterizing and

quantifying iron oxides in Chinese loess/paleosols: Implications for

pedogénesis. Earth and Planetary Science Letters (369-370): 271-283.




Jan, J., Borovec, J., Kopa, J., Hejzlar, J. 2013. What do results of common

sequential fractionation and single-step extractions tell us about P binding with

Fe and Al compounds in non-calcareous sediments?. Water research (47):

547-557.

Jansen, B., Nierop, K.G.J., Verstraten, J.M. 2005. Mechanisms controlling the

mobility of dissolved organic matter, aluminium and iron in podzol B horizons.

European Journal of Soil Science (56): 537-550.




Jaramillo, D.F., Ortiz, C., Peláez, C., Zapata, R., Uribe, C. 1997. Extracción de

sustancias hidrofóbicas en Andisoles repelentes al agua del Oriente

antioqueño, con solventes polares. Revista Facultad Nacional de Agronomía

Medellín 50(2): 19-43.




Kamprath, E.J. 1970. Exchangeable Al as a criterion for liming leached mineral

soils. Soil Science Society of America Proceedings (34): 252-254.



Lair, G., Zehetner, F., Hrachowitz, M., Franz, N., Maringer, F., Gerzabek, M.

2009. Dating of soil layers in a young floodplain using iron oxide crystallinity.

Quaternary Geochronology (4): 260-266.

Levard, C., Doelsch, E., Basile-Doelsch, I., Abidin, Z., Miche, H., Masion, A.,

Rose, J., Borschneck, D., Bottero, J. 2012. Structure and distribution of

allophanes, imogolite and proto-imogolite involcanic soils. Geoderma (183-

184): 100-108.

Lin, C and Coleman, M.T. 1960. The measurement of exchangeable aluminum

in soils. Soil Science Society of America Proceedings (24): 444-446.

Ludwig, P., Egli, R., Bishop, S., Chernenko, V., Frederichs, T., Rugel, G.,

Merchel, S., Orgeira, M.J. 2013. Characterization of primary and secondary

magnetite in marine sediment bycombining chemical and magnetic unmixing

techniques. Global and Planetary Change (110): 321-339.



85

Mehra, O.P and Jackson, M.J. 1960. Iron oxide removal from soils and clays

by a dithionite-citrate system buffered with sodium bicarbonate. Clays and Clay

Mineral (7): 317-327.

Meijer, E.L., Buurman, P., Fraser, A., García-Rodeja, E. 2007. Extractability

and FTIR characteristics of poorly-ordered minerals in a collection of volcanic

ash soils. In: Arnalds, O., Bartoli, F., Buurman, P., Garcia-Rodeja, E.,

Oskarsson, H., Stoops, G. (Eds.), Soils of Volcanic Regions of Europe.

Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. 155-180 p.

Nanzyo, M., Dahlgren, R., Shoji, S. 1993. Chemical characteristics of volcanic

ash soils. In: Volcanic ash soils: genesis, properties and utilization. Shoji S., M.

Nanzyo and R. Dahlgren, editors. Developments in Soil Science 21. Elsevier

Science Publisher. Ámsterdam. 145-187 p.

Nierop, K.G.J., Tonneijck, F.H., Jansen, B., Verstraten, J.M. 2007. Organic

Matter in Volcanic Ash Soils under Forest and Paramo along an Ecuadorian

Altitudinal Transect. Soil Science Society of America Journal (71): 1119-1127.


Organic and Inorganic Methods. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. 993 p.

Regelink, I., Liping, W., Koopmans, G., van Riemsdijk, W. 2013. Asymmetric

flow field-flow fractionation as a new approach to analyse iron-(hydr)oxide

nanoparticles in soil extracts. Geoderma (202–203): 134-141.

Shoji, S., Dahlgren, R., Nanzyo, M. 1993. Genesis of volcanic ash soils. In:

Volcanic ash soils: genesis, properties and utilization. Shoji S., M. Nanzyo and

R. Dahlgren, editors. Developments in Soil Science 21. Elsevier Science

Publisher. Amsterdam. 37-71 p.

Suda, A., Makino, T., Higashi, T. 2012. Extractability of manganese and iron

oxides in typical Japanese soils by 0.5 mol L-1 hydroxylamine hydrochloride

(pH 1.5). Soil Science and Plant Nutrition (58): 684-695.

Suda, A., Makino, T., Higashi, T. 2013. An improved selective extraction

method for Mn oxides and occluded metals with emphasis on applicability to

Andisols. Soil Science and Plant Nutrition (59): 840-851.

Takahashi, T and Dahlgren, R. 2016. Nature, properties and function of

aluminun humus complexes in volcanic soils. Geoderma (263): 110-121.

Tanikawa, T., Takahashi, M., Imaya, A., Ishizuka, K. 2009. Highly accumulated

sulfur constituents and their mineralogical relationships in Andisols from central

Japan. Geoderma (151): 42-49.




Tonneijck, F.H., Jansen, B., Nierop, K.G.J., Verstraten, J.M., Sevink, J., De

Lange, L. 2010. Towards understanding of carbon stocks and stabilization in

volcanic ash soils in natural Andean ecosystems of northern Ecuador.

European Journal of Soil Science (61): 392-405.

Tsai, C., Chen, Z., Kao, C., Ottner, F., Kao, S., Zehetner, F. 2010. Pedogenic

development of volcanic ash soils along a climosequence in Northern Taiwan.

Geoderma (156): 48-59.

Ugolini, F.C and Dahlgren, R.A. 2003. Soil development in volcanic ash. Global

Environmental Research (6): 69-81.

Vacca, A., Adamo, P., Pigna, M., Violante, P. 2003. Genesis of tephra-derived

soils from the Roccamon fina Volcano, south central Italy. Soil Science Society

of America Journal (67): 198-207.

van Breeemen, N and Buurman, P. 1998. Soil formation. Kluwer Academic

Publishing, Dordrecht. 377 p.

Vodyanitskii, Yu., Vasil'ev, A., Morgun, E., Rumyantseva, K. 2007. Selectivity

of reagents used to extract iron from soil. Eurasian Soil Science (40): 1076-

1086.

Wada, K. 1989. Allophane and imogolite. In Dixon. J. B. and Weed, S. B. (eds.)

Minerals in Soils Environments. Soil Science Society of America, Madison.

1051-1087 p.

Wagai, R., Kajiura, M., Asano, M., Hiradate, S. 2015. Nature of soil organo-

mineral assemblage examined by sequential density fractionation with and

without sonication: Is allophanic soil different. Geoderma (241-242): 295-305.

Yuan, G., Theng, B.K.G., Parfitt, R.L., Percival, H.J. 2000. Interaction of

allophane with humic acid and cations. European Journal of Soil Science (51):

35-41.

Zapata, R. D. 2006. Química de los procesos pedogenéticos. Medellín.

Universidad Nacional de Colombia. 358 p.

3. Caracterización óptica de la materia

orgánica obtenida en las extracciones

selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en

un Andisol de la cuenca alta de la

quebrada Santa Elena, Oriente

antioqueño, Colombia

3.1 Introducción

Los Andisoles se caracterizan porque se desarrollan a partir de materiales

provenientes de eyecciones volcánicas y/o materiales volcanoclásticos y por tener

una fracción coloidal dominada por minerales de bajo rango de ordenamiento

(coloides inorgánicos no cristalinos) y por complejos Al-humus y/o Fe-humus (Soil

Survey Staff, SSS, 1999).

Una de las características más importantes de los Andisoles es que presentan una

alta acumulación de materia orgánica, mayor a la que exhibe cualquier otro suelo

mineral, que se manifiesta en la formación de horizontes A de colores muy oscuros y

con espesores muy importantes, que pueden alcanzar contenidos de carbono

orgánico que usualmente están entre un 5 y 15% (Shoji et al., 1993; Tanikawa et al.,

2009).

A pesar de que el clima frío y húmedo favorece el proceso de humificación, los altos

contenidos de carbono orgánico típicos de los Andisoles se deben a la presencia de

metales (especialmente Al y Fe) provenientes de la meteorización de los minerales

que contiene el material parental, que son capaces de unirse con las sustancias

húmicas a través de enlaces coordinados muy fuertes, lo que resulta en la

acumulación de complejos Al-humus y Fe-humus con una alta tolerancia frente a la




degradación microbial, por un lado, y a la interacción de las sustancias húmicas con

los coloides inorgánicos mediante reacciones de intercambio de ligando entre los

grupos carboxilo (COO-) de los ácidos húmicos y los grupos hidroxilo (OH2+)

presentes en la superficie de los aluminosilicatos no cristalinos y en los bordes de los

óxidos e hidróxidos de Fe y Al, lo que genera complejos de esfera interna con una

alta estabilidad química (Yuan et al., 2000; Zapata, 2006; Espinoza et al., 2009).

Las sustancias húmicas se producen en el suelo mediante la transformación de la

materia orgánica, a través de procesos químicos de origen biológico o de procesos

biológicos seguidos por reacciones químicas en las que no participan los

microorganismos. Sin embargo, su naturaleza química dependerá de la materia

orgánica a partir de la cual se forma y de las condiciones de humificación (Burdon,

2001; Zapata, 2006).

La materia orgánica del suelo está conformada por una variedad de componentes en

diversos estados de descomposición que van desde restos animales y vegetales

frescos hasta lo que se conoce como sustancias húmicas, pasando por las sustancias

no húmicas que corresponden a moléculas orgánicas con estructuras organizadas

que se reconocen químicamente como azúcares, aminoácidos, ácidos orgánicos y

proteínas. Las sustancias húmicas son materiales amorfos, sin vestigios de la

estructura original, de color oscuro y alto grado de transformación, que desde el punto

de vista analítico se agrupan en ácidos fúlvicos (solubles en medio ácido y básico),

ácidos húmicos (solubles en medio básico) y huminas (insolubles a cualquier pH) y

que representan, en la mayoría de los casos, más del 50% de la materia orgánica

total presente en el suelo (Hiradate et al., 2006; Zapata, 2006; Montoya et al., 2013;

Trubetskaya et al., 2013).

Dubroeucq et al. (2002) y Hiradate et al. (2004), afirman que los ácidos húmicos

presentan un alto contenido de carbono carbonilo y de carbono aromático, mientras

que en los ácidos fúlvicos predomina el carbono alifático, lo que sugiere una

composición dominada por unidades aromáticas condensadas en los ácidos húmicos

y por cadenas de carbono lineales y abiertas en los ácidos fúlvicos. Según Bendeck

(2003), la polimerización o policondensación de compuestos fenólicos produce, en

primer lugar, los ácidos fúlvicos en los que predominan las cadenas alifáticas sobre

los núcleos aromáticos. Al seguir aumentando la condensación de estas moléculas y

la cantidad de núcleos aromáticos y al disminuir las cadenas alifáticas, se forman los

Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en las extracciones


quebrada Santa Elena, Oriente antioqueño, Colombia.

89

ácidos húmicos. Finalmente un mayor incremento en la condensación y en la cantidad

de núcleos aromáticos y un empobrecimiento en cadenas alifáticas y en grupos

funcionales COOH, conlleva a la formación de las huminas (Jaramillo, 2011a; Li et al.,

2013).

Según lo anterior, los ácidos fúlvicos se diferencian de los ácidos húmicos por ser

menos condensados, tener menor tamaño y menor peso molecular y por poseer

mayor cantidad de grupos funcionales oxigenados; así mismo son más jóvenes, más

reactivos y más móviles, por lo que se consideran sustancias húmicas con bajo grado

de evolución o de humificación (Bendeck, 2003; Jaramillo, 2011a). Por el contrario,

los ácidos húmicos y las huminas al presentar un mayor grado de condensación y

polimerización, un mayor tamaño, un mayor peso molecular y una mayor cantidad de

compuestos aromáticos en sus estructuras, y por requerir un mayor tiempo para su

formación, se consideran sustancias húmicas con alto grado de evolución o de

humificación (Baglieri et al., 2010).

Debido a que la mayor parte de las sustancias húmicas se encuentran formando

macromoléculas muy complejas y muy poco solubles que se unen de distintas formas

con el componente inorgánico del suelo, es necesario romper esta unión para poder

cuantificarlas y analizarlas (Montoya et al., 2013; Takahashi y Dahlgren, 2016).

Zapata (2006), Trubetskaya et al. (2013) y Heymann et al. (2014) afirman que aunque

se han propuesto varios procedimientos para aislar la materia orgánica del suelo con

agentes quelatantes, urea, solventes orgánicos y soluciones salinas, los solventes

alcalinos como el pirofosfato de sodio (Na4P2O7) y el hidróxido de sodio (NaOH)

siguen siendo los más efectivos y ampliamente usados para la extracción de las

sustancias húmicas.

Kumada (1987), aprovechando los espectros UV-VIS, ha propuesto un sistema de

clasificación para los ácidos húmicos, teniendo como uno de los parámetros de

caracterización el ∆ log K [log de la absorbancia a 400 nm (log k 400) – log de la

absorbancia a 600 nm (log k 600)], donde a menor valor de ∆ log K se tendrá mayor

grado de humificación en las sustancias húmicas.

Según Ruiz (2003), la caracterización de las sustancias húmicas se realiza mediante

técnicas químicas y espectroscópicas como análisis elemental, pirólisis acoplada con

espectroscopía de masas, métodos degradativos, UV-VIS, fluorescencia y resonancia




magnética nuclear, que en general, son técnicas analíticas costosas y que exigen un

alto nivel de especialización (Li et al., 2013). Sin embargo, Jaramillo (2011a) resalta

que la determinación de la absorción de radiación a diferentes longitudes de onda de

los extractos obtenidos con las disoluciones selectivas es una de las metodologías de

caracterización más utilizadas por ser simple desde el punto de vista operativo y

analítico y porque varía de acuerdo con el tipo y grado de madurez o de humificación

que tengan las sustancias húmicas.

La relación E4/E6 es una de las determinaciones que se realizan con mayor

frecuencia. A un extracto obtenido de lavar una muestra de suelo con hidróxido de

sodio (NaOH) que contiene las sustancias húmicas disueltas se le mide el grado de

absorción de radiación (absorbancia) a dos longitudes de onda: 465 y 665 nm. El

respectivo índice se define como el cociente entre la absorbancia a 465 nm y la

absorbancia a 665 nm. Generalmente este índice permite diferenciar los ácidos

húmicos de los fúlvicos. Se considera que valores superiores a 5 son propios de los

ácidos fúlvicos, ya que mientras más compleja estructuralmente sea la molécula de la

sustancia húmica, es decir, a medida que aumente el peso molecular y el contenido

de carbono orgánico haciendo parte de estructuras aromáticas y altamente

conjugadas, menor es el valor de la relación E4/E6 (Stevenson, 1982; Ruiz, 2003;

Jaramillo, 2011a).

El índice melánico (IM) se determina extrayendo las sustancias húmicas del suelo con

una solución de hidróxido de sodio (NaOH) a la que se le mide la absorbancia a 450 y

520 nm, para calcular el índice como el cociente entre estas dos absorbancias

(absorbancia a 450 nm / absorbancia a 520 nm). Un índice melánico (IM) menor o

igual a 1.7 es característico del epipedón melánico que se desarrolla bajo cobertura

de gramíneas y donde se acumulan sustancias húmicas tipo A, con un alto grado de

humificación (Takahashi et al., 1994; Soil Survey Staff, SSS, 2014).

La densidad óptica del extracto obtenido con oxalato ácido de amonio (ODOE)

equivale a medir su absorbancia a 430 nm. Un incremento en el valor del ODOE en

un horizonte iluvial con respecto al valor del ODOE obtenido en el horizonte eluvial

suprayacente, indica una acumulación de materiales orgánicos y Al, con o sin Fe, que

se han translocado dentro del suelo y permite definir un endopedón espódico (Soil

Survey Staff, SSS, 2014).




91

El objetivo de este capítulo es caracterizar ópticamente la materia orgánica obtenida

en las extracciones selectivas y secuenciales realizadas con cloruro de potasio,

pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio, ditionito-citrato-bicarbonato e hidróxido

de sodio en un Andisol de la cuenca alta de la quebrada Santa Elena, Oriente

antioqueño.



La caracterización del sitio experimental se detalló en el numeral 1.2.1.


El suelo utilizado para este estudio fue un Andisol clasificado como Acrudoxic

Fulvudand, medial, mezclado, isotérmico.

Se hizo un muestreo intensivo de los horizontes superficiales del suelo tomando

muestras de 1 cm de espesor en las siguientes profundidades: En el horizonte A (0 –

14 cm) se tomaron las muestras M1 (0 – 1 cm), M2 (1 – 2 cm), M4 (3 – 4 cm), M6 (5 –

6 cm), M8 (7 – 8 cm), M10 (9 – 10 cm), M12 (11 – 12 cm) y M14 (13 – 14 cm). En el

horizonte 2B/A (14 – 21 cm) se tomaron las muestras M15 (14 – 15 cm), M17 (16 – 17

cm), M19 (18 – 19 cm) y M21 (20 – 21 cm). En los dos horizontes restantes, el 3C/A y

el 4Bs, se analizaron las muestras de tres profundidades: M22 (21 – 22 cm), M23 (22

– 23 cm) y M29 (28 – 29 cm).

3.2.3 Caracterización óptica de la materia orgánica obtenida en

las extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si

En cada uno de los extractos obtenidos secuencialmente con cloruro de potasio,

pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio, ditionito-citrato-bicarbonato e hidróxido

de sodio, se determinaron las absorbancias a 400 nm, 430 nm, 450 nm, 465 nm, 520

nm, 600 nm y 665 nm con un espectrofotómetro UV/VIS PerkinElmer Lambda 25.




Estas absorbancias se utilizaron para calcular la relación E4/E6 (absorbancia a 465

nm / absorbancia a 665 nm), el ∆ log K [log de la absorbancia a 400 nm (log k 400) –

log de la absorbancia a 600 nm (log k 600)], el índice melánico (IM) (absorbancia a

450 nm / absorbancia a 520 nm) y el ODOE (absorbancia a 430 nm) que, para los

extractos obtenidos con cloruro de potasio se identificaron como la relación E4/E6k, el

∆ log Kk, el IMk y el ODOEk. Para los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio se

identificaron como la relación E4/E6p, el ∆ log Kp, el IMp y el ODOEp. Para los

extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio se identificaron como la relación

E4/E6o, el ∆ log Ko, el IMo y el ODOEo. Para los extractos obtenidos con ditionito-

citratro-bicarbonato se identificaron como la relación E4/E6d, el ∆ log Kd, el IMd y el

ODOEd y por último, para los extractos obtenidos con hidróxido de sodio se

identificaron como la relación E4/E6n, el ∆ log Kn, el IMn y el ODOEn (Figura 3-1).

Figura 3-1: Esquema del procedimiento utilizado para la caracterización óptica de la

materia orgánica obtenida en las extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si

en un Andisol del Oriente antioqueño. Adaptado de Dai et al. (2011) y Asano y Wagai

(2014).




93

3.2.4 Manejo estadístico de los resultados

Todo el manejo estadístico de los resultados se realizó con el programa R versión

3.2.2. Para cada uno de los índices establecidos se calcularon los siguientes

estadísticos básicos: Media, valor Mínimo y valor Máximo. También se efectuaron las

pruebas de Shapiro Wilk y de Levene para confirmar que las observaciones se

distribuyeran en forma normal y presentaran la misma varianza en cada nivel del

factor. Por último, se hicieron comparaciones entre los valores promedios de la

relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en cada una de las

profundidades estudiadas.


Al realizar la confirmación del supuesto de normalidad con la prueba de Shapiro Wilk

se encontró que ninguno de los índices, en ninguna de las extracciones, cumplió con

esa distribución, por lo que las comparaciones entre los valores promedios de la

relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en cada una de las

profundidades estudiadas se hicieron con el método no paramétrico de comparación

de medias por rangos de Kruskal Wallis.

3.3.1 Extracción con cloruro de potasio

La extracción con KCl se ha utilizado tradicionalmente para obtener el Al

intercambiable adsorbido en las superficies cargadas de las arcillas y de la materia

orgánica (Takahashi et al., 2003). Sin embargo varios autores afirman que el KCl

como extractante no es completamente selectivo en la determinación del Al

intercambiable debido a que también puede disolver una pequeña fracción de los

complejos Al-humus (Ortíz et al., 2004; Takahashi et al., 2007; Takahashi y Dahlgren,

2016).

En la Figura 3-2 se pueden ver los extractos obtenidos con KCl en cuatro muestras de

suelo tomadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Los colores tan claros de estos

extractos, casi iguales a los de la solución de KCl antes de realizar las extracciones,

permiten pensar que este reactivo disuelve muy poca cantidad de materia orgánica,




ya que las sustancias húmicas del suelo generalmente presentan colores pardos ó

amarillentos muy oscuros (Hiradate et al., 2006; Montoya et al., 2013).

Figura 3-2: Extractos obtenidos con KCl de muestras de suelo tomadas en los

horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs (28 – 29 cm).

En la Figura 3-3 se puede observar el comportamiento que tuvieron los valores de la

relación E4/E6k, del ∆ log Kk, del IMk y del ODOEk a través de los diferentes

horizontes del suelo y en la Tabla 3-1 se presentan los valores de estos parámetros

para cada una de las profundidades estudiadas.

Los valores de la relación E4/E6k obtenidos en la mayoría de las profundidades

analizadas estuvieron por debajo de 2.59; sólo a los 8 y 10 cm de profundidad se

presentaron valores superiores: 3.75 y 3.37, respectivamente. Sin embargo, estos

valores se siguen considerando bajos y son característicos de ácidos húmicos con

alto peso molecular, alto grado de condensación y aromaticidad, alta estabilidad

química y alto grado de humificación (Stevenson, 1982; Ruiz, 2003; Jaramillo, 2011a).

Entre los 8 y 10 cm de profundidad se aprecia una reducción en el grado de

humificación de la materia orgánica, posiblemente originado por aportes de materiales

orgánicos frescos al suelo y/o por un cambio ambiental hacia un clima más seco que

no favoreció la humificación.




95



los extractos obtenidos con KCl.



Tabla 3-1: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en la extracción con KCl para las profundidades estudiadas

de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia estadísticamente

significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de confianza.


cm

E4/E6k ∆ log Kk IMk ODOEk

Min Max Media* Min Max Media* Min Max Media* Min Max Media*

A

M1 0 - 1 2.48 2.72 2.59 ab 0.51 0.57 0.53 a 1.51 1.59 1.54 ab 0.032 0.041 0.037 a

M2 1 - 2 2.36 2.67 2.51 ab 0.53 0.58 0.55 a 1.51 1.63 1.58 a 0.021 0.028 0.025 ab

M4 3 - 4 2.11 2.38 2.27 bc 0.39 0.46 0.42 cde 1.36 1.44 1.39 cde 0.012 0.026 0.021 bcd

M6 5 - 6 1.85 2.10 1.98 de 0.33 0.37 0.35 ghi 1.29 1.35 1.33 efg 0.016 0.023 0.019 bcde

M8 7 - 8 2.59 4.67 3.75 a 0.42 0.56 0.51 ab 1.34 1.52 1.42 cde 0.018 0.030 0.022 bcd

M10 9 - 10 3.31 3.43 3.37 a 0.50 0.76 0.59 a 1.41 1.70 1.51 abc 0.009 0.020 0.016 cdef

M12 11 - 12 1.75 1.84 1.81 f 0.31 0.32 0.31 i 1.27 1.28 1.28 g 0.016 0.027 0.023 bc

M14 13 - 14 1.98 2.02 2.00 de 0.36 0.37 0.36 fghi 1.31 1.33 1.32 fg 0.016 0.023 0.019 bcd

2B/A

M15 14 - 15 1.99 2.23 2.11 cd 0.41 0.51 0.45 bcd 1.38 1.48 1.42 bcd 0.015 0.026 0.021 bcd

M17 16 - 17 1.94 2.02 1.97 def 0.39 0.42 0.41 defg 1.35 1.40 1.37 def 0.023 0.028 0.026 ab

M19 18 - 19 1.70 2.00 1.87 ef 0.33 0.36 0.35 hi 1.32 1.35 1.33 fg 0.008 0.010 0.008 g

M21 20 - 21 1.90 2.26 2.03 de 0.33 0.46 0.38 efgh 1.28 1.46 1.36 def 0.009 0.013 0.011 fg

3C/A M22 21 - 22 2.03 2.12 2.08 cd 0.40 0.43 0.42 cde 1.36 1.40 1.39 cde 0.014 0.018 0.016 def

M23 22 - 23 2.21 2.34 2.28 bc 0.44 0.51 0.47 abc 1.41 1.48 1.45 abc 0.009 0.016 0.013 efg

4Bs M29 28 - 29 1.98 2.14 2.07 d 0.38 0.44 0.41 cdef 1.31 1.41 1.37 def 0.011 0.014 0.012 fg





97

En todas las profundidades estudiadas los valores de ∆ log Kk fueron inferiores a 0.6.

Los máximos valores de ∆ log Kk se obtuvieron en el primer centímetro del suelo y a

los 2 y 10 cm de profundidad y fueron de 0.53, 0.55 y 0.59, respectivamente. Según

Kumada (1987), un ∆ log K menor a 0.6 es típico de ácidos húmicos con alto grado de

evolución. Con este índice se repite lo observado con la relación E4/E6k entre los 8 y

10 cm de profundidad.

El máximo valor del IMk se obtuvo a los 2 cm de profundidad y fue de 1.58, mientras

que en las demás profundidades analizadas los valores de este índice fueron mucho

menores. Con este índice se presentó el mismo comportamiento observado con la

relación E4/E6k y con el ∆ log Kk: se tuvieron incrementos en él entre las

profundidades 6-10, 12-15 y 19-23 cm, confirmándose los cambios en el grado de

humificación de la materia orgánica en este suelo, en profundidad.

Los valores de ODOEk que se presentaron en todo el perfil estuvieron entre 0.037 y

0.008, siendo muy bajos como para indicar la formación de complejos alumino y/o

ferrihúmicos extractables con este solvente.

Los bajos valores obtenidos para la relación E4/E6k, para el ∆ log Kk y para el IMk en

todas las profundidades analizadas y el comportamiento tan similar que presentaron

estos tres parámetros a través de todo el perfil, estarían indicando que las sustancias

húmicas disueltas por el KCl poseen un alto grado de evolución o de humificación; sin

embargo, los colores tan claros de estos extractos permiten pensar que el KCl es un

reactivo muy poco eficiente en la extracción de la materia orgánica del suelo y que es

muy poco probable que haya liberado cantidades importantes de sustancias húmicas

con alto grado de humificación.

Los bajos valores del ODOEk también se podrían explicar por la poca capacidad que

tiene el KCl para disolver los complejos órgano-minerales formados entre el Al, el Fe y

la materia orgánica, que son los componentes principales de los materiales espódicos

(Soil Survey Staff, SSS, 2014).




3.3.2 Extracción con pirofosfato de sodio

La extracción con pirofosfato de sodio se ha utilizado principalmente para disolver los

complejos organometálicos formados entre la materia orgánica del suelo y cationes

como el Al, Fe y Si (Pansu y Gautheyrou, 2006; Takahashi y Dahlgren, 2016).

En la Figura 3-4 se pueden ver los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio en

cuatro muestras de suelo tomadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Los colores

tan oscuros (casi negros) de los extractos de los horizontes A y 2B/A, indican la

presencia de altas cantidades de sustancias húmicas extraídas de ellos, mucho más

que en los horizontes 3C/A y 4Bs que presentaron colores pardos y/o amarillentos en

sus extractos (Hiradate et al., 2006; Montoya et al., 2013).

Figura 3-4: Extractos obtenidos con pirofosfato de sodio de muestras de suelo


(28 – 29 cm), después de lavarlas con KCl.


relación E4/E6p, del ∆ log Kp, del IMp y del ODOEp a través de los diferentes




selectivas y secuenciales de Al, Fe y Si en un Andisol de la cuenca alta de


99



los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio, después de lavar las muestras con

KCl.

100 ….Evaluación genética a partir de la extracción selectiva y secuencial de las fracciones de aluminio, hierro y

silicio de un Andisol de la cuenca de Santa Elena, Antioquia, Colombia.

Tabla 3-2: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en la extracción con pirofosfato de sodio, después de lavar

las muestras con KCl, para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no presenten letras comunes en

la misma columna indican diferencia estadísticamente significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de confianza.


cm

E4/E6p ∆ log Kp IMp ODOEp


A

M1 0 - 1 7.09 7.22 7.13 ab 0.79 0.80 0.80 cd 1.81 1.82 1.82 ef 3.15 3.71 3.38 e

M2 1 - 2 6.63 7.17 6.86 b 0.77 0.79 0.78 d 1.78 1.81 1.79 fg 3.11 3.56 3.33 e

M4 3 - 4 5.27 5.53 5.44 c 0.63 0.65 0.65 f 1.75 1.77 1.77 gh 4.71 4.88 4.82 ab

M6 5 - 6 5.16 5.32 5.24 cd 0.61 0.63 0.62 g 1.73 1.75 1.74 h 4.94 5.50 5.28 a

M8 7 - 8 4.61 5.05 4.82 e 0.55 0.58 0.56 i 1.77 1.82 1.80 fg 3.95 4.22 4.12 c

M10 9 - 10 4.78 4.89 4.84 e 0.56 0.57 0.56 i 1.79 1.81 1.80 fg 3.94 4.29 4.15 bc

M12 11 - 12 5.34 5.73 5.52 c 0.58 0.61 0.60 h 1.85 1.88 1.87 bcd 3.79 3.90 3.86 d

M14 13 - 14 5.49 5.52 5.51 c 0.60 0.61 0.61 gh 1.87 1.89 1.88 bc 3.70 3.95 3.85 d

2B/A

M15 14 - 15 5.31 5.56 5.47 c 0.69 0.69 0.69 e 1.84 1.85 1.84 cde 3.88 3.97 3.94 cd

M17 16 - 17 5.10 5.66 5.33 c 0.68 0.72 0.70 e 1.83 1.89 1.86 cd 3.49 4.09 3.72 d

M19 18 - 19 5.07 5.55 5.36 c 0.66 0.70 0.69 e 1.80 1.85 1.83 de 2.93 3.15 3.05 ef

M21 20 - 21 4.80 5.11 4.93 de 0.65 0.67 0.66 f 1.80 1.95 1.85 de 2.62 2.89 2.73 fg

3C/A M22 21 - 22 7.84 8.44 8.15 ab 0.93 0.94 0.93 bc 2.25 2.27 2.26 ab 1.59 1.78 1.69 gh

M23 22 - 23 7.66 9.37 8.64 a 0.94 0.98 0.96 ab 2.28 2.35 2.31 a 1.23 1.43 1.36 hi

4Bs M29 28 - 29 7.13 11.02 8.90 ab 0.97 1.09 1.02 a 2.26 2.48 2.35 a 0.65 0.74 0.68 i





101

Al comparar los valores de la relación E4/E6p, del ∆ log Kp y del IMp con los valores

de la relación E4/E6k, del ∆ log Kk y del IMk, se podría afirmar que aparentemente el

KCl disuelve una fracción orgánica con mayor peso molecular, mayor grado de

condensación y mayor grado de humificación que la que extrae el pirofosfato de

sodio, lo que no concuerda con lo reportado en la mayoría de investigaciones donde

se ha utilizado el KCl para extraer iones intercambiables y en las que se ha concluido

que este reactivo tiene muy poco o ningún efecto en la disolución de la materia

orgánica del suelo (García et al., 2004; Jansen et al., 2011). Los valores tan bajos que

se obtuvieron para los índices de humificación en los extractos de KCl podrían estar

asociados a las características químicas propias de esta solución: baja capacidad

para disolver sustancias húmicas y alta capacidad para remover iones

intercambiables de las superficies cargadas de los coloides, ya que algunos

investigadores han observado que las absorbancias de los extractos obtenidos en

disoluciones selectivas de materia orgánica se pueden ver alteradas por la presencia

de iones como el Al+3 y el Fe+3 cuando éstos se encuentran en altas concentraciones

(Weishaar et al., 2003; Strack et al., 2015).

En el horizonte A los valores de la relación E4/E6p tendieron a decrecer desde el

primer centímetro del suelo (7.13) hasta los 8 cm de profundidad (4.82). A partir de

este punto hubo un cambio en la tendencia de los mismos y éstos comenzaron a

incrementarse hasta el final del horizonte, donde se alcanzaron valores de 5.52 y 5.51

a los 12 y 14 cm de profundidad, respectivamente. En el horizonte 2B/A los valores de

la relación E4/E6p estuvieron entre 4.93 y 5.47 y aunque presentaron una leve

tendencia a disminuir en profundidad, su comportamiento fue más estable (con

cambios menos marcados) que el de los valores de este mismo parámetro obtenidos

en el horizonte A. En los horizontes 3C/A y 4Bs se alcanzaron los mayores valores

para la relación E4/E6p que fueron de 8.15 a los 22 cm de profundidad, de 8.64 a los

23 cm de profundidad y de 8.90 a los 29 cm de profundidad.

Según Strack et al. (2015), la relación E4/E6 se puede usar para conocer las

proporciones en que se encuentran los ácidos fúlvicos y los ácidos húmicos presentes

en la materia orgánica extraída del suelo, por lo que sugieren que valores entre 2 y 5

indican un alto grado de evolución o de humificación en las sustancias húmicas y son

propios de los ácidos húmicos, mientras que valores más altos de esta relación

reflejan un bajo grado de aromaticidad en las moléculas, con predominio de




estructuras alifáticas, que son características más dominantes en los ácidos fúlvicos

(Hiradate et al., 2004; Hiradate et al., 2006).

Montoya et al. (2013), encontraron en un Typic Melanudand, que la relación E4/E6

presentó valores que estuvieron entre 4.12 y 4.48 en los ácidos húmicos y entre 9.68

y 10.86 en los ácidos fulvicos, mientras que para un Typic Haplustand reportaron

valores para este mismo parámetro que estuvieron entre 5.23 y 6.91 en los ácidos

húmicos y entre 10.94 y 11.43 en los ácidos fúlvicos, por lo cual concluyeron que en

el Typic Melanudand los materiales orgánicos presentaron un mayor grado de

humificación y una mayor estabilidad química.

Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente, los altos valores de la relación E4/E6p

obtenidos en los dos primeros centímetros del suelo (7.13 y 6.86, respectivamente)

son típicos de ácidos fúlvicos y estarían indicando la predominancia de sustancias

húmicas con un bajo grado de evolución o de humificación, lo cual se podría explicar

porque en la superficie del suelo es donde se acumula la materia orgánica más fresca

y con menor grado de transformación (Ferro et al., 2014). Así mismo, el decrecimiento

de este parámetro desde los dos primeros centímetros del suelo hasta los 6 y 8 cm de

profundidad, donde se presentaron valores de 5.24 y 4.82, respectivamente, puede

estar mostrando una humificación progresiva de la materia orgánica y la

predominancia de ácidos húmicos en la fracción orgánica acumulada en la parte

media de este horizonte (Stevenson, 1982; Ruiz, 2003; Jaramillo, 2011a).

Hiradate et al. (2006), Ohno et al. (2007) y Heymann et al. (2014), también reportaron

que a medida que se incrementaba la profundidad en los horizontes superficiales del

suelo aumentaba el grado de humificación de la materia orgánica, debido a que los

primeros centímetros de estos horizontes están altamente influenciados por la

presencia de residuos vegetales frescos, mientras que a una mayor profundidad

predominan los productos provenientes de la transformación de estos residuos

vegetales frescos, que se han ido incorporando al suelo y que se han asociado

fuertemente con el componente inorgánico del mismo.

El cambio en la tendencia inicial de los valores de la relación E4/E6p que se dió a

partir de los 8 cm de profundidad y que provocó el incremento de este parámetro

hasta los 14 cm de profundidad (final del horizonte A), está indicando una disminución

progresiva en el grado de humificación de la materia orgánica a través de esta zona




103

del perfil, debida posiblemente a diferencias en la composición inicial de los restos

vegetales aportados al suelo, a variaciones en las condiciones ambientales en las que

se desarrolló el proceso de humificación, principalmente en temperatura y/o humedad

(García et al., 2004; Baglieri et al., 2010) y/o a cambios en el tiempo durante el cual la

ceniza y la materia orgánica estuvieron expuestas a la pedogénesis. Estas

variaciones en los factores formadores de suelo se podrían asociar con un cambio

génetico en este horizonte a partir de los 8 cm de profundidad.

Strack et al. (2015), estudiaron la materia orgánica de suelos derivados de turberas

en Canadá y encontraron que la relación E4/E6, que presentó valores entre 5.47 y

9.07, era mucho menor en las zonas del suelo cercanas a la superficie que en las

zonas del suelo cercanas a el nivel freático, sugiriendo que una alta disponibilidad de

agua trae como resultado la producción de sustancias húmicas con menor peso

molecular, con menor aromaticidad y con menor grado de humificación: la presencia

de altas cantidades de agua reduce la tasa de humificación.

Los valores de la relación E4/E6p obtenidos en el horizonte 2A/B se pueden

interpretar como característicos de sustancias húmicas con un nivel de humificación

más similar al de los ácidos húmicos que al de los ácidos fúlvicos (Strack et al., 2015),

ya que a esta profundidad, la materia orgánica tiene un mayor grado de

transformación que el que presenta en los primeros centímetros del horizonte A.

En los horizontes 3C/A y 4Bs los altos valores obtenidos para la relación E4/E6p son

típicos de ácidos fúlvicos y estarían indicando un bajo nivel de humificación en la

materia orgánica presente en esta zona del suelo, explicable, probablemente por la

baja disponibilidad de ligandos orgánicos y las condiciones químicas dominantes en

los horizontes alofánicos, que favorecen la formación de coloides inorgánicos no

cristalinos y causan una disminución en las asociaciones que se dan entre el humus y

metales como el Al y el Fe, las cuales son indispensables para la estabilización de la

materia orgánica en los Andisoles y para que las sustancias húmicas iniciales

evolucionen hacia macromoléculas con estructuras más condensadas y complejas

(Takahashi y Dahlgren, 2016).

El ∆ log Kp presentó un comportamiento muy similar al mostrado por los valores de la

relación E4/E6p, lo que quiere decir que estos dos parámetros están midiendo los




mismos cambios en el grado de humificación de la materia orgánica generados al

interior del perfil.

Kumada (1987), afirma que valores de ∆ log K menores a 0.6 son característicos de

ácidos húmicos tipo A, los cuales presentan un alto contenido de carbono aromático y

un alto grado de humificación; que valores entre 0.6 y 0.8 son propios de ácidos

húmicos tipo B, los cuales presentan una menor aromaticidad y han alcanzado un

grado intermedio de humificación y que valores entre 0.8 y 1.1 son exclusivos de

ácidos húmicos tipo Rp, los cuales muestran una predominancia de carbono alifático

en sus estructuras y el menor grado de humificación. Hiradate et al. (2004),

encontraron en Andisoles del japon valores de ∆ log K que estuvieron entre 0.47 y

0.52 y también reportaron que la proporción de carbono aromático en los ácidos

húmicos se correlacionó significativamente con este parámetro (a menor valor de ∆

log K mayor proporción de carbono aromático en los ácidos húmicos).

De acuerdo con la clasificación de Kumada (1987), casi todo el material húmico

extraído con el pirofosfato de sodio presenta un grado de humificación intermedio

pues corresponde a ácidos húmicos tipo B. Hay un cambio drástico en la calidad de

los materiales húmicos, entre los 6 y 10 cm de profundidad, hacia ácidos húmicos tipo

A pero a partir de este punto el incremento en los valores de ∆ log Kp que se dio

hasta los 14 cm de profundidad puede relacionarse posiblemente con una

discontinuidad litológica en el suelo debida a cambios en la composición de la ceniza

y/o en el ambiente que se vieron reflejados en una menor humificación de la materia

orgánica acumulada a este nivel en el horizonte A.

También se confirma con el ∆ log Kp la menor humificación de los materiales

orgánicos acumulados en los horizontes 3C/A y 4Bs: ácidos húmicos tipo Rp,

observada en la relación E4/E6 de estos extractos con pirofosfato de sodio.

Jaramillo et al. (2006), realizó la caracterización de la materia orgánica de un Andisol

del Oriente antioqueño y encontró, para los horizontes A, 2Ab y 3Ab valores de ∆ log

K de 0.22, 0.14 y 0.32, respectivamente, lo que indica que el grado de humificación

de la materia orgánica se incrementó del horizonte A al 2Ab pero luego decreció en el

horizonte 3Ab.




105

Estos resultados demuestran que en Andisoles cuyos epipedones se hayan formado

por varias depositaciones intermitentes de ceniza, no siempre se cumple que el grado

de humificación de la materia orgánica se incremente en profundidad, ya que las

variaciones en la composición química de las capas de ceniza, en el tipo de

vegetación y en las condiciones ambientales pueden generar cambios importantes en

el proceso de humificación, que se ven reflejados en la formación de sustancias

húmicas con un menor grado de evolución (García et al., 2004; Broquen et al., 2005;

Zapata, 2006; Baglieri et al., 2010).

En el horizonte A los valores del IMp decrecieron desde el primer centímetro del suelo

(1.82) hasta los 6 cm de profundidad (1.74), para luego incrementarse hasta los 14

cm de profundidad (1.88). En el horizonte 2B/A el IMp se incrementó y decreció

alternadamente desde los 15 cm de profundidad (1.84) hasta los 21 cm de

profundidad (1.85), aunque se puede notar que estas variaciones se presentaron en

un rango muy estrecho de valores. Finalmente, en los horizontes 3C/A y 4Bs se

consiguieron los mayores valores para este parámetro: 2.26 a los 22 cm de

profundidad, 2.31 a los 23 cm de profundidad y 2.35 a los 29 cm de profundidad. El

comportamiento descrito para los valores del IMp está mostrando que en los primeros

6 cm del suelo el grado de humificación de la materia orgánica se incrementó en

profundidad, pero a partir de este punto decreció progresivamente hasta los 14 cm,

con variaciones muy similares a las observadas en los valores de la relación E4/E6p y

del ∆ log Kp en esta parte del suelo.

En el horizonte 2B/A los valores del IMp están indicando la presencia de sustancias

húmicas con un grado intermedio de humificación, mientras que en los horizontes

3C/A y 4Bs, los altos valores obtenidos para este parámetro se pueden relacionar con

niveles muy bajos de humificación en la materia orgánica presente en esta zona del

suelo. Es importante notar que el comportamiento del IMp en estos últimos dos

horizontes también es muy similar al comportamiento mostrado por la relación E4/E6p

y por el ∆ log Kp.

Los valores del ODOEp en el horizonte A presentaron una leve tendencia a decrecer

desde el primer centímetro del suelo (3.38) hasta los 2 cm de profundidad (3.33) para

luego incrementarse hasta los 6 cm de profundidad (5.28) y posteriormente volver a

decrecer hasta los 14 cm de profundidad (3.85). En el horizonte 2B/A los valores del

ODOEp decrecieron gradualmente desde los 15 cm de profundidad (3.94) hasta los




21 cm de profundidad (2.73) y en los horizontes 3C/A y 4Bs, los valores de este

parámetro continuaron disminuyendo y fueron de 1.69, 1.36 y 0.68 para los 22, 23 y

29 cm de profundidad, respectivamente.

En los horizontes A y 2B/A los valores del ODOEp obtenidos fueron altos, lo que

muestra que hubo una formación importante de complejos Al/Fe-humus en ellos,

mientras que el decrecimiento que se observó en los valores del ODOEp a través de

los horizontes 3C/A y 4Bs puede estar asociado con una disminución en el contenido

de las sustancias húmicas extraídas en esta parte del suelo, y puede estar mostrando

que en la extracción con pirofosfato de sodio los valores del ODOE se ven afectados

por la concentración que presenta la materia orgánica disuelta en los extractos.

Los cambios en las tendencias iniciales de los valores de la relación E4/E6p y del ∆

log Kp que ocurrieron en el horizonte A a partir de los 8 y 10 cm de profundidad, junto

con el cambio en la tendencia inicial de los valores del IMp que se dio a partir de los 6

cm de profundidad y hasta los 14 cm de profundidad, están mostrando una

disminución en el grado de humificación de la materia orgánica presente en esta zona

del suelo debida, posiblemente, a cambios químicos y/o estructurales en las

sustancias húmicas extraídas y que podría corresponder a una discontinuidad

genética, y por tanto litológica, en el suelo a esta profundidad, lo cual estaría en

concordancia con los resultados obtenidos en las extracciones selectivas de Al, Fe y

Si realizadas en este mismo suelo y reportadas en el capítulo 2 de esta investigación.

3.3.3 Extracción con oxalato ácido de amonio

La extracción con oxalato ácido de amonio se ha utilizado tradicionalmente para

disolver complejos organometálicos, aluminosilicatos no cristalinos como la alofana y

la imogolita, y óxidos e hidróxidos no cristalinos como la ferrihidrita (Wada, 1989;

Dahlgren et al., 1993; García et al., 2004; Pansu y Gautheyrou, 2006; Jansen et al.,

2011). Sin embargo, Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014) indican que cuando el

suelo ha sido sometido a una extracción previa con pirofosfato de sodio, como en

este caso, en la cual se disuelven la mayoría de los complejos organometálicos y se

extrae un porcentaje muy alto de la materia orgánica total, el oxalato ácido de amonio

puede actuar principalmente sobre los aluminosilicatos no cristalinos y sobre los

óxidos e hidróxidos no cristalinos y causar su disolución.




107

Basile-Doelsch et al. (2005), Ohno et al. (2007), Baglieri et al. (2010) y Levard et al.

(2012), reportan que en los Andisoles la materia orgánica se asocia íntimamente con

la fracción inorgánica del suelo, mediante reacciones de intercambio de ligando entre

los grupos carboxilo (-COO-) de los ácidos húmicos y los grupos hidroxilo (-OH2+)

presentes en las superficies de los aluminosilicatos no cristalinos y de los óxidos e

hidróxidos de Fe y Al, lo que causa que estos coloides inorgánicos sean recubiertos

por el humus (Yuan et al., 2000; Espinoza et al., 2009). Sin embargo, también afirman

que una menor proporción de la materia orgánica del suelo se incorpora a las

estructuras formadas por la alofana, por la imogolita y por los óxidos e hidróxidos no

cristalinos, por lo que queda ocluida y aislada de las reacciones que ocurren al

exterior de los coloides inorgánicos de los que está haciendo parte integral.

Teniendo en cuenta lo expuesto por los autores citados en el párrafo anterior, se

podría pensar que en esta investigación es muy probable que la materia orgánica

extraída por el oxalato ácido de amonio corresponda a la materia orgánica que hacía

parte de las estructuras formadas por la alofana, por la imogolita y por los óxidos e

hidróxidos no cristalinos, que no pudo ser liberada en la extracción con pirofosfato de

sodio, pero que sí se extrajo con el oxalato ácido de amonio, debido al proceso de

disolución que sufrieron los coloides inorgánicos que la contenían.

En la Figura 3-6 se pueden ver los colores de los extractos obtenidos con oxalato

ácido de amonio en cuatro muestras de suelo tomadas de los horizontes A, 2B/A,

3C/A y 4Bs. Al comparar éstos con los de la figura 3-4 se observa que en los cuatro

horizontes, los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio fueron mucho más

oscuros que los obtenidos con oxalato ácido de amonio, por lo que se podría decir

que el pirofosfato de sodio disolvió la mayor parte de la materia orgánica presente en

todas las profundidades estudiadas (Hiradate et al., 2006; Montoya et al., 2013).

Los colores tan claros de los extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio en los

horizontes A y 2B/A indican que la cantidad de sustancias húmicas disueltas por este

reactivo fue muy pequeña, debido a que en los horizontes no alofánicos la fracción

coloidal del suelo está dominada por los complejos organometálicos que fueron

extraídos previamente por el pirofosfato de sodio, mientras que los coloides

inorgánicos no cristalinos, sobre los cuales actuó el oxalato ácido de amonio, se

presentan en muy baja proporción, por lo que la cantidad de materia orgánica liberada

por la disolución de estos componentes también fue baja.




Los colores amarillentos de los extractos obtenidos en los horizontes 3C/A y 4Bs

indican que en esta zona del suelo el oxalato ácido de amonio pudo extraer un poco

más de sustancias húmicas, probablemente debido a la naturaleza alofánica de estos

horizontes, ya que al presentar un alto contenido de coloides inorgánicos no

cristalinos, la disolución de los mismos liberó una mayor cantidad de materia

orgánica. También cabe la posibilidad de que el Al, Fe y/o Si que hacían parte de

estos coloides inorgánicos hayan influenciado la coloración de los extractos (Hiradate

et al., 2006; Tsai et al., 2010; Takahashi y Dahlgren, 2016).

Figura 3-6: Extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio de muestras de suelo


(28 – 29 cm), después de lavarlas secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio.


relación E4/E6o, del ∆ log Ko, del IMo y del ODOEo a través de los diferentes


para cada una de las profundidades estudiadas. En el horizonte A los valores de la

relación E4/E6o presentaron un comportamiento bastante irregular. La relación

E4/E6o se incrementó desde el primer centímetro del suelo (4.17) hasta los 2 cm de

profundidad (4.97), luego decreció hasta los 6 cm de profundidad (1.90) y a partir de

este punto se incrementó y decreció alternadamente hasta el final de este horizonte,

donde llegó a un valor de 2.81 a los 14 cm de profundidad. En el horizonte 2B/A la

relación E4/E6o mostró un comportamiento muy estable y presentó valores que

estuvieron entre 2.03 y 2.12. Por último, en los horizontes 3C/A y 4Bs se obtuvieron

los mayores valores para este parámetro que fueron de 6.19 a los 22 cm de




109

profundidad, de 5.27 a los 23 cm de profundidad y de 5.77 a los 29 cm de

profundidad.



los extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio, después de lavar las muestras

secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio.



Tabla 3-3: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en la extracción con oxalato ácido de amonio, después de

lavar las muestras secuencialmente con KCl y pirofosfato de sodio, para las profundidades estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs.

Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia estadísticamente significativa entre medias, por



cm

E4/E6o ∆ log Ko IMo ODOEo


A

M1 0 - 1 3.75 4.82 4.17 a 1.33 1.50 1.43 ab 2.73 3.08 2.96 ab 0.013 0.017 0.014 cd

M2 1 - 2 3.09 8.00 4.97 a 1.53 2.55 1.91 a 3.30 3.86 3.58 a 0.008 0.013 0.010 de

M4 3 - 4 1.03 3.38 2.19 b 0.75 1.13 1.00 cdef 1.77 2.56 2.29 abcde 0.006 0.006 0.006 gh

M6 5 - 6 1.72 2.00 1.90 b 0.57 0.88 0.68 gh 1.48 1.90 1.66 def 0.008 0.011 0.009 e

M8 7 - 8 1.56 8.50 5.03 ab 0.60 1.01 0.78 fgh 1.46 2.14 1.74 cdef 0.004 0.007 0.006 fg

M10 9 - 10 2.79 2.79 2.79 ab 0.46 0.74 0.62 h 1.36 1.70 1.55 ef 0.006 0.007 0.006 g

M12 11 - 12 3.71 6.00 4.86 a 0.65 0.95 0.80 efgh 1.15 5.75 3.01 bcdef 0.003 0.004 0.004 h

M14 13 - 14 2.32 3.30 2.81 ab 0.72 1.35 0.95 defg 1.64 3.14 2.21 abcde 0.003 0.008 0.005 gh

2B/A

M15 14 - 15 1.77 2.45 2.07 b 0.56 0.74 0.65 h 1.43 1.56 1.48 f 0.007 0.011 0.008 ef

M17 16 - 17 1.63 2.68 2.12 b 0.62 0.87 0.74 fgh 1.59 2.03 1.77 cdef 0.006 0.008 0.007 fg

M19 18 - 19 1.52 3.06 2.06 b 0.49 1.11 0.70 gh 1.40 2.67 1.82 def 0.010 0.011 0.010 de

M21 20 - 21 1.51 2.31 2.03 b 0.74 0.81 0.77 efgh 1.35 1.94 1.73 def 0.015 0.018 0.017 bc

3C/A M22 21 - 22 4.78 8.53 6.19 a 1.11 1.29 1.19 abcd 2.48 3.02 2.70 abc 0.176 0.283 0.215 abc

M23 22 - 23 5.15 5.47 5.27 a 1.09 1.18 1.15 bcde 2.49 2.61 2.56 abcd 0.234 0.277 0.257 ab

4Bs M29 28 - 29 4.72 6.41 5.77 a 1.19 1.47 1.35 abc 2.59 3.31 3.01 ab 0.655 0.811 0.748 a





111

El comportamiento tan variable de la relación E4/E6o en el horizonte A hace muy

difícil su interpretación desde el punto de vista pedogenético, ya que los incrementos

y las disminuciones alternadas en este parámetro estarían indicando que así mismo

disminuye y aumenta el grado de humificación de la materia orgánica extraída

aunque, por los valores obtenidos se puede afirmar que esta fracción orgánica

presenta un grado de humificación más similar al de los ácidos húmicos que al de los

ácidos fúlvicos (Stevenson, 1982; Ruiz, 2003; Jaramillo, 2011a). En el horizonte 2B/A

la poca variación en los valores de la relación E4/E6o está mostrando que la materia

orgánica acumulada presenta una composición muy similar, afín con la de los ácidos

húmicos, y con un mayor grado de humificación que el de la materia orgánica extraída

en el horizonte A (Strack et al., 2015). Finalmente, los altos valores obtenidos para

este parámetro en los horizontes 3C/A y 4Bs indican la predominancia de ácidos

fúlvicos en la fracción orgánica disuelta del suelo y se podrían explicar por la

naturaleza alofánica de estos dos horizontes (Takahashi y Dahlgren, 2016).

En el horizonte A los valores de ∆ log Ko y del IMo presentaron incrementos y

disminuciones muy marcadas e irregulares, aunque con un patrón similar, que indican

una alta variabilidad en el grado de humificación de la materia orgánica extraída. En

el horizonte 2B/A ambos parámetros mostraron valores un poco más homogéneos y

menores que los obtenidos en el horizonte A, lo que puede interpretarse como

característico de sustancias húmicas más similares desde el punto de vista químico y

con un mayor grado de evolución. En los horizontes 3C/A y 4Bs los valores de ambos

parámetros se incrementaron con respecto a los valores obtenidos en el horizonte

2B/A, lo que puede deberse a una disminución en el grado de humificación de la

materia orgánica presente en esta zona del suelo.

Por otro lado, al comparar los valores de la relación E4/E6p, que estuvieron entre

4.82 y 8.90, con los valores de la relación E4/E6o, que estuvieron entre 1.90 y 6.19,

se podría afirmar que en todas las profundidades estudiadas, excepto a los 8 cm, la

materia orgánica extraída por el oxalato ácido de amonio presentó un mayor grado de

humificación que la extraída por el pirofosfato de sodio. Estos resultados son

similares a los obtenidos por Basile-Doelsch et al. (2005) y por Baglieri et al. (2010)

quienes indican que la materia orgánica que se encuentra haciendo parte integral de

los complejos formados con los aluminosilicatos no cristalinos presenta un alto grado

de humificación, y lo explican por las interacciones tan fuertes que se dan entre las




sustancias húmicas y estos coloides inorgánicos, las cuales aumentan la estabilidad y

la permanencia de la fracción orgánica en el suelo.

A pesar de lo expuesto para la relación E4/E6o, se puede notar, por el contrario, que

en todas la profundidades analizadas, excepto a los 15 cm, los valores de ∆ log Ko

fueron un poco mayores que los valores de ∆ log Kp, lo que indicaría un mayor grado

de humificación en la materia orgánica extraída por el pirofosfato de sodio.

Finalmente, los valores del IMo, que en algunas profundidades fueron superiores y en

otras fueron inferiores a los valores del IMp, están mostrando que en ciertas zonas

del suelo el pirofosfato de sodio extrajo la materia orgánica con mayor grado de

evolución mientras que en otras partes del perfil lo hizo el oxalato ácido de amonio.

De todas maneras es importante tener en cuenta que debido al color de los extractos

obtenidos y a la extracción previa que se realizó sobre las muestras con pirofosfato

de sodio, se puede afirmar que el oxalato ácido de amonio extrajo muy poca cantidad

de materia orgánica en todo el perfil, por lo que las interpretaciones pedogenéticas de

los índices de humificación calculados con este extractante pueden no ser tan

concluyentes como las conseguidas a partir de los índices de humificación generados

en la extracción con pirofosfato de sodio.

Por otra parte, en los horizontes A y 2B/A los valores obtenidos para el ODOEo

fueron muy bajos posiblemente debido al tratamiento previo que recibieron las

muestras con pirofosfato de sodio, y aunque se presentaron algunos incrementos de

este parámetro en profundidad, es muy poco probable que se deban a procesos de

eluviación-iluviación sino que más bien se podrían justificar por variaciones en los

contenidos de aluminosilicatos no cristalinos y/o de complejos organometálicos

producidos en el suelo in situ (Jaramillo, 2000; Klebler et al., 2004).

Finalmente, en los horizontes 3C/A y 4Bs el incremento en los valores del ODOEo

podría deberse a la presencia del Al, Fe y Si provenientes de la disolución de coloides

inorgánicos no cristalinos, ya que cuando estos iones se encuentran en altas

concentraciones también pueden afectar la absorción de radiación de las soluciones

que los contienen (Weishaar et al., 2003; Strack et al., 2015).




113

3.3.4 Extracción con ditionito-citrato-bicarbonato

La extracción con ditionito-citrato-bicarbonato se utiliza para disolver complejos Fe-

humus, hidróxidos de Fe no cristalinos como la ferrihidrita y óxidos e hidróxidos de Fe

cristalinos formados durante la pedogénesis (magnetita, hematita y goethita), por lo

que permite cuantificar el Fe secundario total presente en el suelo (Mehra y Jackson,

1960; Giosan et al., 2002; Hu et al., 2013; Ludwig et al., 2013). Sin embargo, Dai et al.

(2011) y Asano y Wagai (2014) indican que cuando las muestras de suelo han sido

sometidas a extracciones previas con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de

amonio, como en este caso, el ditionito-citrato-bicarbonato actúa principalmente en la

disolución de los óxidos e hidróxidos de Fe cristalinos, lo que podría explicar la falta

de coloración en los extractos obtenidos en este suelo por una baja concentración de

materiales húmicos en ellos (Figura 3-8).

Nambu y Yonebayashi (2000), Schoning et al. (2005) y Espinoza et al. (2009)

reportan que los óxidos e hidróxidos de Fe cristalinos también pueden formar uniones

muy estables con la materia orgánica del suelo e incorporarla dentro de sus

estructuras, protegiéndola contra los procesos de degradación microbial y

aumentando su permanencia en el suelo. Podría pensarse entonces que la materia

orgánica liberada por el ditionito-citrato-bicarbonato en este trabajo corresponde a la

materia orgánica que estaba haciendo parte de los óxidos e hidróxidos de Fe

cristalinos y/o que se encontraba asociada con otros coloides inorgánicos en forma de

complejos organometálicos muy insolubles que no se alcanzaron a disolver en las

extracciones previas que se realizaron con pirofosfato de sodio y con oxalto ácido de

amonio.

Los colores tan claros de los extractos obtenidos en los horizontes A, 2B/A y 3C/A

indican que este reactivo disolvió muy poca materia orgánica en esta zona del suelo,

debido seguramente a las extracciones previas que se realizaron con pirofosfato de

sodio y con oxalato ácido de amonio, por un lado, y a la baja proporción en que se

encuentran los óxidos e hidróxidos de Fe cristalinos en los andisoles (Garcia et al.,

2004; Jansen et al., 2011). En el horizonte 4Bs, por el contrario, el color amarillento

del extracto obtenido, se podría explicar por la acumulación de óxidos e hidróxidos de

Fe que se presenta en esta zona del perfil, los cuales al ser disueltos por el ditionito-

citrato-bicarbonato liberaron la materia orgánica que estaba haciendo parte de sus

estructuras y aumentaron la concentración del Fe en la solución (Figura 3-8).




Figura 3-8: Extractos obtenidos con ditionito-citrato-bicarbonato de muestras de suelo


(28 – 29 cm), después de lavarlas secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y

oxalato ácido de amonio.


relación E4/E6d, del ∆ log Kd, del IMd y del ODOEd a través de los diferentes



En el horizonte A la relación E4/E6d se incrementó desde el primer centímetro del

suelo (5.01) hasta los 2 cm de profundidad (5.76), luego decreció hasta los 8 cm de

profundidad (3.14), y a partir de este punto presentó un comportamiento bastante

estable hasta el final de este horizonte, con valores que mostraron muy poca

variación y que estuvieron entre 3.13 y 3.24. En el horizonte 2B/A los valores de la

relación E4/E6d se incrementaron y decrecieron alternadamente desde los 15 cm de

profundidad (2.62) hasta los 21 cm de profundidad (2.71). En el horizonte 3C/A se

obtuvieron los menores valores para este parámetro que fueron de 0.67 y 0.68 a los

22 y 23 cm de profundidad, respectivamente. Finalmente, en el horizonte 4Bs, a los

29 cm de profundidad, el valor de la relación E4/E6d se incrementó notablemente y

fue de 4.92.




115



los extractos obtenidos con ditionito-citrato-bicarbonato, después de lavar las

muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio.



Tabla 3-4: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en la extracción con ditionito-citrato-bicarbonato, después

de lavar las muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio y oxalato ácido de amonio, para las profundidades estudiadas de los

horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia estadísticamente

significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de confianza.


cm

E4/E6d ∆ log Kd IMd ODOEd


A

M1 0 - 1 4.53 5.42 5.01 ab 0.73 0.78 0.76 bc 1.77 1.82 1.80 bc 0.172 0.184 0.176 bc

M2 1 - 2 4.86 6.47 5.76 a 0.76 0.85 0.81 ab 1.79 1.91 1.86 ab 0.120 0.142 0.131 c

M4 3 - 4 4.08 7.09 5.34 ab 0.71 0.83 0.77 b 1.78 1.87 1.84 abc 0.077 0.088 0.083 d

M6 5 - 6 3.77 4.27 3.94 b 0.68 0.71 0.70 cd 1.75 1.76 1.75 cd 0.076 0.108 0.088 d

M8 7 - 8 3.01 3.38 3.14 cd 0.61 0.66 0.64 de 1.58 1.65 1.61 de 0.126 0.143 0.134 c

M10 9 - 10 3.05 3.32 3.18 c 0.47 0.64 0.53 gh 1.41 1.63 1.49 gh 0.064 0.115 0.081 d

M12 11 - 12 3.00 3.55 3.24 c 0.54 0.62 0.58 ef 1.56 1.66 1.61 e 0.057 0.062 0.060 e

M14 13 - 14 3.07 3.21 3.13 c 0.56 0.58 0.56 efg 1.57 1.60 1.58 ef 0.049 0.051 0.050 g

2B/A

M15 14 - 15 2.58 2.65 2.62 ef 0.47 0.50 0.49 hi 1.47 1.51 1.49 gh 0.049 0.055 0.052 fg

M17 16 - 17 2.68 2.72 2.70 de 0.51 0.51 0.51 fgh 1.51 1.54 1.53 fg 0.038 0.042 0.039 h

M19 18 - 19 2.13 2.41 2.29 fg 0.36 0.43 0.40 jk 1.34 1.42 1.39 hi 0.054 0.068 0.059 ef

M21 20 - 21 2.34 3.27 2.71 e 0.43 0.48 0.45 ij 1.43 1.57 1.49 g 0.041 0.057 0.047 g

3C/A M22 21 - 22 0.66 0.69 0.67 g -0.04 -0.03 -0.04 k 0.89 0.91 0.90 i 0.388 0.414 0.401 a

M23 22 - 23 0.67 0.69 0.68 g -0.05 -0.03 -0.04 k 0.85 0.92 0.89 i 0.324 0.397 0.370 ab

4Bs M29 28 - 29 4.63 5.25 4.92 ab 1.03 1.08 1.06 a 2.03 2.13 2.08 a 0.385 0.520 0.436 a





117

Los valores de la relación E4/E6d obtenidos en todo el perfil están indicando que la

materia orgánica extraída presenta una composición química más afín a la de los

ácidos húmicos que a la de los ácidos fúlvicos y que el grado de humificación de la

misma tiene la tendencia a incrementarse en profundidad hasta el horizonte 3C/A

donde el ditionito-citrato-bicarbonato extrajo las sustancias húmicas con mayor grado

de humificación de todo el suelo. En el horizonte 4Bs se presentó un incremento en la

relación E4/E6d relacionado con una disminución en el grado de humificación de las

sustancias húmicas solubilizadas, las cuales también muestran una composición

química más afín a la de los ácidos húmicos y un grado de evolución similar al

obtenido para la fracción orgánica que se disolvió en los primeros centímetros del

horizonte A (Stevenson, 1982; Ruiz, 2003; Jaramillo, 2011a). Los valores de ∆ log Kd

y del IMd presentaron un comportamiento muy similar al de la relación E4/E6d a

través de todas las profundidades estudiadas en el perfil.

Los comportamientos de la relación E4/E6d, del ∆ log Kd y del IMd en el horizonte A

muestran un cambio importante en el grado de humificación de la materia orgánica

extraída, ya que inicialmente estos parámetros tendieron a decrecer a través de los

primeros 8 y 10 cm del suelo, lo que se podría interpretar como un progreso en la

humificación de la materia orgánica en profundidad, pero a partir de estos puntos, los

valores de los tres índices presentaron un cambio de tendencia y aumentaron

levemente hasta el final del horizonte A, indicando una disminución en el grado de

humificación de la fracción orgánica disuelta en estos últimos centímetros. Estas

tendencias reafirman la hipótesis de que el horizonte A puede dividirse en dos

porciones diferentes comprendidas entre la superficie del suelo y los 8 o 10 cm de

profundidad, y entre los 8 o 10 cm y los 14 cm de profundidad.

En el horizonte 2B/A los valores de la relación E4/E6d, del ∆ log Kd y del IMd se

incrementaron y decrecieron alternadamente desde los 15 hasta los 21 cm de

profundidad, sin embargo si se comparan con los valores de estos mismos

parámetros obtenidos en el horizonte A, se puede observar que son menores y más

homogéneos entre sí, lo que es característico de sustancias húmicas con mayor

grado de evolución y con una composición química más similar.

En el horizonte 3C/A, el ∆ log Kd y el IMd presentaron los menores valores de todo el

suelo, lo que está mostrando, al igual que la relación E4/E6d, que en esta zona el

ditionito-citrato-bicarbonato extrajo la materia orgánica con mayor grado de




humificación de todo el perfil. Estos resultados son contrarios a los obtenidos en las

extracciones previas realizadas con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de

amonio, donde en general, los índices calculados sugirieron un bajo grado de

humificación para la fracción orgánica presente en este horizonte, lo cual se explicó

principalmente por la naturaleza alofánica del mismo (Hiradate et al., 2006; Takahashi

y Dahlgren, 2016). Sin embargo, para Jaramillo (2011b), la materia orgánica en el

suelo puede distribuirse en forma de capas de composición y grado de humificación

diferentes, que en ocasiones incluyen la alternancia de materiales poco

evolucionados con materiales altamente transformados, que se solubilizan de manera

diferencial dependiendo del tipo de extractante que se utilice, lo que permite pensar

que en el horizonte 3C/A el pirofosfato de sodio y el oxalato ácido de amonio

disolvieron una materia orgánica con bajo grado de evolución que se encontraba

recubriendo otros compuestos orgánicos mucho más humificados que sólo

alcanzaron a ser extraídos posteriormente por el ditionito-citrato-bicarbonato.

Finalmente, en el horizonte 4Bs, por el contrario, se obtuvieron los mayores valores

para el ∆ log Kd y para el IMd, lo cual resalta que aunque en esta zona del suelo el

ditionito-citrato-bicarbonato pudo extraer un poco más de materia orgánica que en los

demás horizontes, estas sustancias húmicas presentaron un bajo grado de evolución

(Kumada, 1987; Takahashi et al., 1994; Soil Survey Staff, SSS, 2014).

En los horizontes A y 2B/A los valores del ODOEd fueron muy bajos debido,

posiblemente, a las extracciones previas que se realizaron con pirofosfato de sodio y

con oxalato ácido de amonio. En cambio en los horizontes 3C/A y 4Bs, el incremento

en los valores del ODOEd se puede deber a un pequeño aumento en la cantidad de

sustancias húmicas extraídas y/o en la cantidad de Fe liberado de los óxidos e

hidróxidos cristalinos y de otros complejos organometálicos que no se alcanzaron a

disolver en las extracciones previas.

3.3.5 Extracción con hidróxido de sodio

Dai et al. (2011) y Asano y Wagai (2014) indican que cuando las muestras de suelo

han sido sometidas a extracciones previas con pirofosfato de sodio, con oxalato ácido

de amonio y con ditionito-citrato-bicarbonato, como en este caso, el hidróxido de

sodio actúa principalmente en la disolución de los óxidos e hidróxidos de Al cristalinos

(gibsita) y de las arcillas silicatadas 1:1 con bajo grado de ordenamiento. Por lo tanto




119

es de esperarse que las sustancias húmicas liberadas por el hidróxido de sodio

correspondan a la fracción orgánica que se encontraba íntimamente asociada con

estos coloides inorgánicos y/o que estaba haciendo parte de otros complejos

organometálicos que no fueron disueltos en las extracciones que se realizaron

anteriormente.

En la Figura 3-10 se pueden ver los extractos obtenidos con hidróxido de sodio en

cuatro muestras de suelo tomadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Al observar

el color de estos extractos se nota que en los horizontes A y 2B/A este reactivo pudo

disolver un poco más de sustancias húmicas que en los horizontes 3C/A y 4Bs,

debido posiblemente al mayor contenido de materia orgánica que presentan estos

horizontes superficiales y a la naturaleza no alofánica de los mismos. Además, si se

tiene en cuenta la claridad de los extractos, es fácil advertir que a pesar de que el

hidróxido de sodio es considerado un reactivo altamente eficiente en la extracción de

las sustancias húmicas, disolvió poca materia orgánica, probablemente debido a que

fue el último extractante utilizado en este método secuencial por lo que sólo pudo

actuar sobre las sustancias húmicas que no alcanzaron a disolverse en los

tratamientos previos, posiblemente muy estables.

Figura 3-10: Extractos obtenidos con hidróxido de sodio de muestras de suelo

tomadas en los horizontes A (5 - 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm), 3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs

(28 – 29 cm), después de lavarlas secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio,

oxalato ácido de amonio y ditionito-citrato-bicarbonato.





relación E4/E6n, del ∆ log Kn, del IMn y del ODOEn a través de los diferentes



En el horizonte A, el comportamiento de la relación E4/E6n fue muy variable: decreció

entre las profundidades 1-2, 4-10 y 12-14 cm y se incrementó entre las profundidades

2-4 y 10-12 cm, indicando aparentemente cambios en el grado de humificación de la

materia orgánica extraída en esta zona del suelo. En el horizonte 2B/A la relación

E4/E6n decreció y se incrementó alternadamente desde los 15 cm de profundidad

(4.05) hasta los 21 cm de profundidad (4.38). En el horizonte 3C/A se presentaron los

menores valores para la relación E4/E6n de todo el perfil que fueron de 3.74 y 3.78

para los 22 y 23 cm de profundidad, respectivamente, lo que indica que en esta parte

del suelo el hidróxido de sodio solubilizó las sustancias húmicas con mayor grado de

humificación. Por último, en el horizonte 4Bs se obtuvo el mayor valor para este

índice de humificación que fue de 6.09 a los 29 cm de profundidad.

Los valores obtenidos para la relación E4/E6n en los horizontes A, 2B/A y 3C/A son

característicos de ácidos húmicos e indican que la materia orgánica extraída en esta

parte del perfil presenta un alto grado de humificación. En el horizonte 4Bs, por el

contrario, el alto valor obtenido para este mismo parámetro es propio de ácidos

fúlvicos y se asocia con un bajo grado de humificación en la fracción orgánica

acumulada en el suelo a esta profundidad (Strack et al., 2015), probablemente

relacionado con unas condiciones ambientales menos húmedas que las dominantes

cuando se estaba desarrollando el suelo suprayacente.

En el horizonte A, en general, el ∆ log Kn tendió a decrecer desde el primer

centímetro del suelo (0.77) hasta los 10 cm de profundidad (0.62), posteriormente se

incrementó hasta los 12 cm de profundidad (0.78) y finalmente decreció levemente

hasta los 14 cm de profundidad (0.76). En el horizonte 2B/A este índice de

humificación decreció y se incrementó alternadamente desde los 15 cm de

profundidad (0.68) hasta los 21 cm de profundidad (0.70). En el horizonte 3C/A se

presentaron valores de 0.68 y 0.64 en los 22 y 23 cm de profundidad,

respectivamente. Por último en el horizonte 4Bs, a los 29 cm de profundidad, se

presentó el mayor valor para el ∆ log Kn de todo el perfil, que fue de 0.88.




121

Figura 3-11: Cambio en profundidad, en los primeros 30 cm del suelo y en el

horizonte A, de los valores promedios de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del

ODOE en los extractos obtenidos con hidróxido de sodio, después de lavar las


ditionito-citrato-bicarbonato.



Tabla 3-5: Valores de la relación E4/E6, del ∆ log K, del IM y del ODOE obtenidos en la extracción con hidróxido de sodio, después de lavar

las muestras secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio y ditionito-citrato-bicarbonato, para las profundidades

estudiadas de los horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. Valores que no presenten letras comunes en la misma columna indican diferencia

estadísticamente significativa entre medias, por profundidad, con un 95% de confianza.


cm

E4/E6n ∆ log Kn IMn ODOEn


A

M1 0 - 1 4.25 4.41 4.32 bcde 0.77 0.78 0.77 bc 1.84 1.87 1.86 bcd 1.84 2.16 1.99 a

M2 1 - 2 4.05 4.17 4.10 cdef 0.78 0.80 0.79 ab 1.82 1.83 1.83 def 1.82 1.82 1.82 a

M4 3 - 4 4.45 4.73 4.62 ab 0.75 0.77 0.76 cd 1.84 1.87 1.86 bcd 0.85 0.92 0.88 b

M6 5 - 6 4.31 4.52 4.41 bc 0.72 0.76 0.74 de 1.80 1.87 1.84 cd 0.78 0.89 0.85 b

M8 7 - 8 3.97 4.61 4.37 bcd 0.60 0.64 0.63 h 1.60 1.65 1.63 g 0.54 0.59 0.57 cd

M10 9 - 10 3.32 4.90 4.26 bcd 0.55 0.66 0.62 h 1.53 1.66 1.61 g 0.47 0.57 0.52 d

M12 11 - 12 4.51 4.87 4.65 ab 0.77 0.79 0.78 bc 1.89 1.94 1.91 ab 0.56 0.68 0.61 c

M14 13 - 14 4.01 4.66 4.36 bcd 0.73 0.79 0.76 bcd 1.82 1.92 1.88 bcd 0.50 0.55 0.52 d

2B/A

M15 14 - 15 3.96 4.21 4.05 cdef 0.67 0.69 0.68 fg 1.73 1.76 1.74 efg 0.34 0.42 0.37 e

M17 16 - 17 3.87 4.03 3.92 ef 0.66 0.68 0.67 fg 1.72 1.74 1.73 fg 0.30 0.32 0.31 ef

M19 18 - 19 4.34 5.20 4.86 ab 0.72 0.77 0.75 cd 1.79 1.86 1.83 cde 0.17 0.19 0.18 gh

M21 20 - 21 4.06 4.60 4.38 bc 0.66 0.75 0.70 ef 1.76 1.96 1.85 cd 0.18 0.21 0.20 fg

3C/A M22 21 - 22 3.41 3.97 3.74 f 0.65 0.72 0.68 fg 1.83 1.93 1.89 abc 0.16 0.19 0.17 hi

M23 22 - 23 3.14 4.15 3.78 def 0.60 0.67 0.64 gh 1.80 1.90 1.86 bcd 0.16 0.17 0.16 ij

4Bs M29 28 - 29 5.86 6.53 6.09 a 0.87 0.89 0.88 a 2.36 2.38 2.37 a 0.13 0.17 0.15 j





123

De acuerdo con la clasificación de Kumada (1987), la mayor parte de la materia

orgánica extraída por el hidróxido de sodio en los horizontes A, 2B/A y 3C/A posee un

grado intermedio de humificación y corresponde a ácidos húmicos tipo B. Sin

embargo, en el horizonte A, el ∆ log Kn tendió a decrecer desde los primeros

centímetros del suelo hasta los 8 y 10 cm de profundidad donde alcanzó los valores

más bajos de todo el perfil que se estarían acercando hacia valores característicos de

ácidos húmicos tipo A. Este comportamiento puede interpretarse como una

humificación progresiva de la materia orgánica en profundidad a través de los

primeros 10 cm del suelo. En el horizonte 4Bs, por el contrario, el alto valor del ∆ log

Kn es típico de ácidos húmicos tipo Rp, lo que muestra que la materia orgánica

acumulada en este horizonte presenta un bajo grado de humificación, que se

evidenció también con la relación E4/E6n a esta misma profundidad en el perfil.

En el horizonte A el IMn mostró un comportamiento muy similar al presentado por la

relación E4/E6n, con valores que estuvieron entre 1.61 y 1.91, y en el horizonte 2B/A

este índice de humificación tendió a incrementarse desde los 15 cm de profundidad

(1.74) hasta los 21 cm de profundidad (1.85). En el horizonte 3C/A se presentaron

valores de 1.89 y 1.86 en los 22 y 23 cm de profundidad, respectivamente, y en el

horizonte 4Bs se alcanzó el mayor valor para este parámetro de todo el perfil que fue

de 2.37.

Los menores valores del IMn se presentaron entre los 8 y 10 cm de profundidad, lo

que muestra un incremento apreciable en el grado de humificación de la materia

organica acumulada en esta parte del suelo. A partir de los 10 cm de profundidad

hubo un cambio marcado en la tendecia inicial que traía este parámetro, que señala

una disminución en el grado de humificación de las sustancias húmicas presentes en

los últimos centímetros del horizonte A. Es importante notar que este comportamiento

también se observó en la relación E4/E6n y en el ∆ log Kn y se podría asociar con un

cambio en la génesis de este horizonte a partir los 10 cm de profundidad. Por otro

lado, el valor tan alto obtenido para el IMn en el horizonte 4Bs confirma lo observado

con la relación E4/E6n y con el ∆ log Kn: un bajo grado de humificación para las

sustancias orgánicas extraídas en este horizonte.

También es importante observar que en todas las profundidades estudiadas los

valores de la relación E4/E6n, que estuvieron entre 3.74 y 6.09 fueron menores que

los valores de la relación E4/E6p, que estuvieron entre 4.82 y 8.90, lo que indica que




la materia orgánica extraída por el hidróxido de sodio posee un mayor grado de

humificación que la extraída por el pirofosfato de sodio. Estos resultados son

similares a los obtenidos por Trubetskaya et al. (2013), quienes realizaron varias

extracciones sucesivas de la materia orgánica acumulada en los horizontes A de

diferentes suelos en el centro de Europa con una mezcla de pirofosfato de sodio

(Na4P2O7) e hidróxido de sodio (NaOH) y encontraron que en los últimos extractos la

relación E4/E6 era mucho menor que la de los extractos obtenidos al inicio del

procedimiento, por lo cual concluyeron que a medida que el suelo reaccionaba

secuencialmente con esta mezcla de reactivos se iban liberando sustancias húmicas

con mayor peso molecular, mayor grado de condensación y aromaticidad y con mayor

grado de humificación.

Con los valores del ∆ log Kn y del IMn no se cumplió lo descrito para la relación

E4/E6n, ya que en algunas de las profundidades estudiadas estos índices de

humificación fueron mayores y en otras fueron menores a los obtenidos con

pirofosfato de sodio, lo que podría estar indicando que las longitudes de onda en que

se mide la absorbancia para estos índices no son lo suficientemente específicas para

indentificar de manera eficiente el grado de humificación de los compuestos

solubilizados por cada extractante.

En general, el ODOEn tendió a decrecer en profundidad a través de todo el perfil. En

el horizonte A se presentaron los mayores valores para este parámetro, que

estuvieron entre 0.52 y 1.99. En el horizonte 2B/A los valores de ODOEn estuvieron

entre 0.18 y 0.37. Por último, en los horizontes 3C/A y 4Bs se presentaron los

menores valores de ODOEn que fueron de 0.17, 0.16 y 0.15 para los 22, 23 y 29 cm

de profundidad, respectivamente. El comportamiento descrito puede estar mostrando

que la cantidad de materia orgánica solubilizada en el suelo, después de los lavados

con los extractantes anteriores, decreció en profundidad y que los valores de ODOEn

se ven afectados por la concentración que presenta la materia orgánica en los

extractos.




125

3.3.6 Discusión general

En la Figura 3-12 se puede observar el comportamiento de cada uno de los índices

medidos con los cinco extractantes utilizados en este método secuencial. Salta a la

vista el comportamiento errático de los índices E4/E6, ∆ log K e IM con todos los

extractantes en todo el espesor del suelo. Sólo se presenta un patrón bien definido en

el ODOE que puede relacionarse con un alto grado de especificidad entre la

composición de los compuestos solubilizados y la longitud de onda utilizada para

detectarlos. Con todos los extractantes, todos los índices muestran cambios

importantes en el grado de humificación y en la composición de los compuestos

orgánicos solubilizados a partir de los 21 cm de profundidad.

En los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio, los

incrementos en los valores de la relación E4/E6, del ∆ log K y del IM a los 22, 23 y 29

cm de profundidad indican una disminución en el grado de humificación de la materia

orgánica disuelta en los horizontes alofánicos (3C/A y 4Bs), debida posiblemente a

las condiciones químicas de los mismos que favorecen la formación de coloides

inorgánicos no cristalinos y disminuyen la acumulación y el grado de evolución de las

sustancias húmicas que contienen.

En los extractos obtenidos con ditionito-citrato-bicarbonato y con hidróxido de sodio,

las disminuciones en los valores de la relación E4/E6, del ∆ log K y del IM a los 22 y

23 cm de profundidad (horizonte 3C/A) indican la presencia de sustancias húmicas

con un alto grado de evolución, que no alcanzaron a ser extraídas previamente por el

pirofosfato de sodio ni por el oxalato ácido de amonio, muy seguramente por

encontrarse recubiertas por otros compuestos orgánicos menos humificados,

mientras que los incrementos de estos índices a los 29 cm de profundidad (horizonte

4Bs) se asocian con un bajo grado de evolución en la materia orgánica presente en

este último horizonte.

Los cambios del ODOE observados en estas mismas profundidades, podrían indicar

que en las extracciones con pirofosfato de sodio y con hidróxido de sodio, los valores

de este parámetro están fuertemente influenciados por la concentración que tiene la

materia orgánica disuelta en los extractos, mientras que en las extracciones con

oxalato ácido de amonio y con ditionito-citrato-bicarbonato, los valores del ODOE se

pueden ver más influenciados por la presencia de cationes como el Al, Fe y Si.




Figura 3-12: Comportamiento de cada uno de los índices medidos con los cinco

extractantes en los primeros 30 cm del suelo.




127

En la mayoría de profundidades estudiadas los valores más bajos para la relación

E4/E6, para el ∆ log K y para el IM se obtuvieron en la extracción con KCl. Sin

embargo, si se tiene en cuenta la claridad de los extractos y lo reportado en la

mayoría de investigaciones puede afirmarse que es muy poco probable que este

extractante haya extraído compuestos orgánicos con un alto grado de humificación

(García et al., 2004; Jansen et al., 2011). Por lo tanto, los valores tan bajos de estos

tres parámetros se podrían explicar mejor por características químicas propias de la

solución de KCl y/o por la presencia de cationes intercambiables como el Al+3 y el

Fe+3 en los extractos (Weishaar et al., 2003; Strack et al., 2015). Los bajos valores del

ODOEk también se podrían deber a la poca cantidad de sustancias húmicas que

fueron extraídas por este reactivo en el suelo.

Al comparar los valores de la relación E4/E6 obtenidos con pirofosfato de sodio, con

oxalato ácido de amonio, con ditionito-citrato-bicarbonato y con hidróxido de sodio se

puede notar que, en general, el pirofosfato de sodio disolvió la materia orgánica con

menor grado de humificación en todo el perfil, seguido por el hidróxido de sodio que

pudo extraer una materia orgánica un poco más humificada. Por el contrario, los bajos

valores obtenidos para la relación E4/E6o y para la relación E4/E6d estarían

indicando que en la mayoría de profundidades estudiadas de los horizontes A y 2B/A,

el oxalato ácido de amonio extrajo los compuestos orgánicos con mayor grado de

evolución, mientras que en los horizontes 3C/A y 4Bs lo hizo el ditionito-citrato-

bicarbonato.

A diferencia de lo observado en la relación E4/E6o, los valores de ∆ log Ko están

mostrando que en la mayor parte del suelo el oxalato ácido de amonio extrajo la

materia orgánica con menor grado de humificación, seguido por el hidróxido de sodio.

Los comportamientos del ∆ log Kp y del ∆ log Kd permiten afirmar que en los primeros

10 cm del suelo el pirofosfato de sodio extrajo las sustancias húmicas con mayor

grado de evolución y que a partir de este punto la materia orgánica más humificada

fue solubilizada por el ditionito-citrato-bicarbonato, excepto en el horizonte 4Bs, a los

29 cm de profundidad, donde el valor del ∆ log Kn fue menor que el valor del ∆ log Kd.

El IMo también está mostrando que en la mayoría de profundidades estudiadas el

oxalato ácido de amonio extrajo las sustancias húmicas con menor grado de

evolución. El IMp y el IMn presentaron valores muy similares a través de los

horizontes A, 2B/A y 4Bs, lo que indica una similitud en el grado de humificación de la




materia orgánica extraída por ambos solventes. En el horizonte 3C/A los valores del

IMn fueron un poco menores que los del IMp indicando un mayor grado de

humificación en la materia orgánica extraída por el hidróxido de sodio. Finalmente, los

bajos valores obtenidos para el IMd están mostrando que a partir de los 10 cm de

profundidad el ditionito-citrato-bicarbonato extrajo las sustancias húmicas con mayor

grado de evolución.

En general, los mayores valores del ODOE se obtuvieron en las extracciones con

pirofosfato de sodio y con hidróxido de sodio, lo que muestra que el pirofosfato de

sodio fue capaz de disolver la mayor parte de los complejos organometálicos del

suelo, y que los compuestos más estables de esta composición sólo pudieron ser

disueltos por el hidróxido de sodio.

En la Figura 3-13 se pueden observar los colores de los extractos obtenidos

secuencialmente con KCl, pirofosfato de sodio, oxalato ácido de amonio, ditionito-

citrato-bicarbonato e hidróxido de sodio en muestras de suelo tomadas de los

horizontes A, 2B/A, 3C/A y 4Bs. En general, los colores de los extractos obtenidos

con KCl permiten pensar que este reactivo extrajo una cantidad muy mínima de

materia orgánica del suelo. Los colores de los extractos obtenidos con pirofosfato de

sodio indican que este reactivo fue el que más materia orgánica extrajo del suelo en

este método de extracción secuencial. Los colores de los extractos obtenidos con

oxalato ácido de amonio están mostrando que este reactivo extrajo muy poca materia

orgánica en los horizontes A y 2B/A y que pudo disolver una mayor cantidad de

sustancias húmicas en los horizontes 3C/A y 4Bs. También cabe la posibilidad de que

el color de los extractos en los horizontes 3C/A y 4Bs este siendo afectado por la

presencia de cationes como el Al, Fe y Si provenientes de la disolución de los

coloides inorgánicos no cristalinos. Los colores de los extractos obtenidos con

ditionito-citrato-bicarbonato indican que este reactivo extrajo poca materia orgánica en

los horizontes A, 2B/A y 3C/A y un poco más de materia orgánica en el horizonte 4Bs,

aunque también podría pensarse que el color del extracto obtenido en este último

horizonte puede estar afectado por la presencia del Fe en solución. Finalmente, los

colores de los extractos obtenidos con hidróxido de sodio están indicando que este

reactivo extrajo un poco más de materia orgánica en los horizontes A y 2B/A que en

los horizontes 3C/A y 4Bs.




129

Figura 3-13: Extractos obtenidos secuencialmente con KCl (a), pirofosfato de sodio

(b), oxalato ácido de amonio (c), ditionito-citrato-bicarbonato (d) e hidróxido de sodio

(e) de muestras de suelo tomadas en los horizontes A (5 – 6 cm), 2B/A (16 – 17 cm),

3C/A (22 – 23 cm) y 4Bs (28 – 29 cm).

a. b.

c. d.

e.




Las variaciones en los valores de los índices en profundidad pueden indicar cambios

en el grado de humificación de la materia orgánica a través del suelo, ó cambios en la

composición de los complejos orgánicos e inorgánicos con iones metálicos que se

están solubilizando, alternativas que deben ser estudiadas en nuevas investigaciones.

En la Figura 3-14 se puede observar el comportamiento de los cuatro índices medidos

con cada uno de los extractantes utilizados secuencialmente. En esta figura se

observa claramente que la relación E4/E6 fue el índice de humificación que tuvo los

mayores valores con todos los extractantes, seguido por el IM. En general, la relación

E4/E6 muestra que la mayor parte de los ácidos húmicos, en todo el perfil del suelo,

se extrajeron con KCl, con ditionito-citrato-bicarbonato y con hidróxido de sodio,

mientras que los ácidos fúlvicos se solubilizaron preferencialmente con pirofosfato de

sodio. En los extractos obtenidos con oxalato ácido de amonio se observa una mezcla

de ácidos húmicos y fúlvicos a través del perfil del suelo.

El IM muestra un comportamiento muy similar al de la relación E4/E6: en el extracto

con KCl parecen estar presentes los ácidos húmicos tipo A del suelo, mientras que en

los demás extractos la composición orgánica corresponde a otro tipo de humus con

un menor grado de evolución. Al igual que los dos índices anteriores, el ∆ log K está

mostrando la disolución de los compuestos orgánicos más humificados en el extracto

con KCl.

Finalmente, el comportamiento del ODOE está confirmando que éste no es indicador

del grado de humificación de la materia orgánica del suelo, pero sí de la presencia de

complejos Al/Fe-humus, como puede verse en los extractos obtenidos con pirofosfato

de sodio y con hidróxido de sodio, y de materiales inorgánicos no cristalinos de Al-Fe

y cristalinos de Fe, como puede verse en los extractos obtenidos con oxalato ácido de

amonio y con ditionito-citrato-bicarbonato, respectivamente, en los horizontes

alofánicos.

Las variaciones de la relación E4/E6k, del ∆ log Kk y del IMk fueron similares en todas

las profundidades estudiadas. Sin embargo, como se mencionó anterioremente, ellas

pueden deberse más a cambios en los contenidos Al, Fe y Si intercambiables en

profundidad que a diferencias en el grado de humificación de la materia orgánica.




131


extractantes en los primeros 30 cm del suelo.

Las tendencias de la relación E4/E6p, del ∆ log Kp y del IMp a través de todo el perfil

también fueron similares entre sí y muestran un mayor grado de humificación para la

materia orgánica extraída de los horizontes A y 2B/A y uno menor para la extraída de

los horizontes 3C/A y 4Bs, lo que se explica principalmente por la naturaleza no

alofánica de los horizontes A y 2B/A de este suelo que favorece la formación de

complejos Al/Fe-humus en ellos, y por la naturaleza alofánica de los horizontes

subsuperficiales que favorece la formación de coloides inorgánicos no cristalinos e

inhibe la producción de compuestos húmicos con estructuras complejas. (Takahashi y

Dahlgren, 2016).




Los incrementos y las disminuciones alternadas en los valores de la relación E4/E6o,

del ∆ log Ko y del IMo en el horizonte A indican una alta variabilidad en el grado de

humificación de la materia orgánica extraída por el oxalato ácido de amonio. Los

comportamientos de estos tres parámetros en el horizonte 2B/A pueden relacionarse

con la presencia de sustancias húmicas con un grado de evolución mayor al de la

fracción orgánica solubilizada en los primeros centímetros del horizonte A y con una

composición química más homogénea. Por último, los aumentos que presentaron

estos mismos índices en los horizontes 3C/A y 4Bs están indicando, al igual que la

relación E4/E6p, que el ∆ log Kp y que el IMp, una disminución en el grado de

humificación de las sustancias orgánicas solubilizadas en estos dos últimos

horizontes.

En la Figura 3-14 también se puede observar una similitud en las tendencias del

comportamiento de la relación E4/E6, del ∆ log K y del IM en cada una de las

extracciones, lo que muestra que estos tres índices miden de manera similar los

cambios que se generan en el grado de humificación de la materia orgánica en

profundidad. Por otro lado, las discrepancias que se presentaron para establecer el

grado de humificación de la materia orgánica solubilizada con cada extractante al

cambiar de índice, y que se hacen evidentes en la Figura 3-12, podrían estar

indicando que el extractante puede afectar en cierta forma la absorbancia de los

extractos.

El hecho de que en todos los extractos se pudieron detectar compuestos orgánicos

con diferentes grados de humificación, a pesar de que previamente las muestras

fueron tratadas con otros solventes, indica que ninguno de los extractantes utilizados

fue capaz de remover toda la materia orgánica del suelo y que, además, se presentó

una distribución de la materia orgánica en capas de composición y grado de

humificación diferentes, recubriendo los otros sólidos del suelo. Esta distribución en

capas de la materia orgánica puede hacer que en una determinada extracción

algunos compuestos, susceptibles de ser solubilizados por el extractante usado, no

se recuperen, por estar recubiertos por otros compuestos orgánicos insolubles en él.

Esto explica, en parte, la variabilidad observada entre los índices en los diferentes

extractos.




133

El análisis anterior es corroborado ampliamente por los resultados que se presentan

en las gráficas de la Figura 3-15 correspondientes al comportamiento de los índices

en el horizonte A del suelo.


extractantes en el horizonte A del suelo.

Las disminuciones en los valores de la relación E4/E6p, del ∆ log Kp y del IMp a

través de los primeros 8, 10 y 6 cm del suelo, respectivamente, están indicando un

incremento en profundidad en el grado de humificación de la materia orgánica, pero a

partir de estos puntos los cambios en las tendencias iniciales de los tres parámetros

mencionados y el incremento de los mismos hasta los 14 cm de profundidad,




muestran una disminución en el grado de humificación de las sustancias orgánicas

solubilizadas en esta parte del horizonte A.

Los valores de la relación E4/E6o, del ∆ log Ko y del IMo en este horizonte fueron

muy variables lo que dificulta mucho su interpretación desde el punto de vista

pedogenético. Por otro lado, los comportamientos de la relación E4/E6, del ∆ log K y

del IM en los extractos obtenidos con ditionito-citrato-bicarbonato y con hidróxido de

sodio, están mostrando, en general, un incremento en el grado de humificación de la

materia orgánica a través de los primeros 8 o 10 cm del suelo, y una disminución en

el grado de humificación de la misma a partir de estos puntos y hasta los 14 cm de

profundidad.

Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente, es fácil notar que en el horizonte A,

los cambios en las tendencias de los valores de la relación E4/E6, del ∆ log K y del IM

en los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio, con ditionito-citrato-bicarbonato y

con hidróxido de sodio son muy similares y se podrían deber posiblemente a

variaciones en la composición química de las capas de ceniza, en el tipo de

vegetación aportada al suelo y/o en las condiciones ambientales en las que se

desarrolló el proceso de humificación (principalmente humedad y temperatura), lo que

pudo promover la formación de sustancias húmicas con un menor grado de evolución

entre los 8 o 10 cm y los 14 cm de profundidad. Esta disminución en el grado de

humificación de la materia orgánica podría estar indicando la presencia de un suelo

enterrado o de una discontinuidad litológica y ayudaría a justificar la hipótesis de que

este horizonte puede dividirse en dos horizontes diferentes comprendidos entre la

superficie del suelo y los 8 o 10 cm de profundidad y entre los 8 o 10 cm y los 14 cm

de profundidad. Es importante resaltar que esta distinción no se pudo realizar en

campo debido a la falta de evidencias macro morfológicas y que está en concordancia

con los resultados obtenidos en las extracciones selectivas y secuenciales de Al, Fe y

Si realizadas en este mismo suelo y reportadas en el capítulo 2 de esta investigación.

3.4 Conclusiones

Los comportamientos de la relación E4/E6, del ∆ log K y del IM en los

extractos obtenidos con pirofosfato de sodio y con oxalato ácido de amonio, en

general están mostrando un mayor grado de humificación para la materia




135

orgánica extraída de los horizontes A y 2B/A y un menor grado de

humificación para la extraída de los horizontes 3C/A y 4Bs.

Los índices E4/E6, ∆ log K e IM coinciden, en general, en su capacidad para

identificar diferentes grados de humificación de la materia orgánica del suelo.

Se presentan diferencias importantes en el comportamiento de todos los

índices, con todos los extractantes, entre los horizontes no alofánicos y los

alofánicos en el suelo.

A través del perfil del suelo se presentan variaciones importantes entre los

valores de los índices estudiados que pueden indicar cambios en el grado de

humificación y/o en la composición de la materia orgánica acumulada en el

suelo.

La relación E4/E6 fue el índice que mejor caracterizó el grado de humificación

de la materia orgánica del suelo.

El KCl aparentemente extrajo los compuestos orgánicos más humificados del

suelo y aunque en la literatura se atribuye parte de este comportamiento a la

posibilidad que tiene esta sal de extraer iones intercambiables, debe

confirmarse esta alternativa con otras investigaciones.

En general, el pirofosfato de sodio fue el extractante que solubilizó los

compuestos orgánicos con menor grado de humificación, y el oxalato ácido de

amonio el que presentó el comportamiento más errático dentro del perfil,

posiblemente afectado por las extracciones que precedieron su utilización.

El ODOE fue un indicador eficiente de la presencia de complejos orgánicos en

los extractos obtenidos con pirofosfato de sodio y con hidróxido de sodio e

identificó acertadamente la acumulación iluvial de óxidos e hidróxidos de Fe

no cristalinos en el horizonte 4Bs en el extracto obtenido con oxalato ácido de

amonio.

Las tendencias de los valores de la relación E4/E6, del ∆ log K y del IM en los

extractos obtenidos con pirofosfato de sodio, con ditionito-citrato-bicarbonato y

con hidróxido de sodio permiten pensar que el horizonte A podría dividirse en

dos horizontes diferentes que no fueron diferenciables en campo,

comprendidos entre la superficie del suelo y los 8 o 10 cm de profundidad y

entre los 8 o 10 cm y los 14 cm de profundidad, lo que estaría en concordancia

con los resultados obtenidos en las extracciones selectivas y secuenciales de

Al, Fe y Si realizadas en este mismo suelo y reportadas en el capítulo 2 de

esta investigación.




3.5 Bibliografía

Asano, M and Wagai, R. 2014. Evidence of aggregate hierarchy at micro-to

submicron scales in an allophanic Andisol. Geoderma (216): 62-74.

Baglieri, A., Ioppolo, A., Négre, M., Abbate, C., Gennari, M. 2010.

Characterization of Glycerol-Extractable Organic Matter from Etna Soils of

Different Ages. Pedosphere 20(1): 120-128.

Basile-Doelshc, I., Amundson, R., Stone, W., Masiello, C., Bottero, J., Colin,

F., Masin, F., Borschneck, D., Meunier, J. 2005. Mineralogical control of

organic carbon dynamics in a volcanic ash soil on La Reunion. European

Journal of Soil Science (56): 689-703.

Bendeck, M. 2003. Origen y formación del humus. En: Memorias Seminario

Materiales Orgánicos en la Agricultura. Sociedad Colombiana de la Ciencia del

Suelo, Comité Regional de Antioquia. Medellín. CD-Room. 9 p.

Broquen, P., Lobartini, J., Candan, F., Falbo, G. 2005. Allophane, aluminum,

and organic matter accumulation across a bioclimatic sequence of volcanic ash

soils of Argentina. Geoderma (129): 167-177.

Burdon, J. 2001. Are the traditional concepts of the structures of humic

substances realistic?. Soil Science 166 (11): 752-769.

Dahlgren, R., Shoji, S., Nanzyo, M. 1993. Mineralogical characteristics of

volcanic ash soils. In: Volcanic ash soils: genesis, properties and utilization.

Shoji S., M. Nanzyo and R. Dahlgren, editors. Developments in Soil Science

21. Elsevier Science Publisher. Ámsterdam. 101-143 p.

Dai, Q., Ae, N., Suzuki, T., Rajkumar, M., Fukunaga, S., Fujitake, N. 2011.

Assessment of potentially reactive pools of aluminum in Andisols using a five-

step sequential extraction procedure. Soil Science and Plant Nutrition (57):

500-507.

Dubroeucq, D., Geissert, D., Barois, I., Ledru, M. 2002. Biological and

mineralogical features of Andisols in the Mexican volcanic higlands. Catena

(49): 183-202.

Espinoza, J., Fuentes, E., Báez, M. 2009. Sorption behavior of bensulfuron-

methyl on andisols and ultisols volcanic ash derived soils: Contribution of

humic fractions and mineral–organic complexes. Environmental Pollution

(157): 3387-3395.




137

Ferro, V., Nóvoa, J.C., Costa, M., Klaminder, J., Martínez, A. 2014. Metal and

organic matter immobilization in temperate podzols: A high resolution study.

Geoderma (217-218): 225-234.

García, E., Nóvoa, J., Pontevedra, X., Martínez, A., Buurman, P. 2004.

Aluminium fractionation of European volcanic soils by selective dissolution

techniques. Catena (56): 155-183.

Giosan, L., Flood, R., Aller, R. 2002. Paleoceanographic significance of

sediment color on western North Atlantic drifts: I. Origin of color. Marine

Geology (189): 25-41.

Heymann, K., Lehmann, J., Solomon, D., Liang, B., Neves, E., Wirick, S. 2014.

Can functional group composition of alkaline isolates from black carbon-rich

soils be identified on a sub-100 nm scale?. Geoderma (235-236): 163-169.

Hiradate, S., Nakadai, T., Shindo, H., Yoneyama, T. 2004. Carbon source of

humic substances in some Japanese volcanic ash soils determined by carbon

stable isotopic ratio, δ13C. Geoderma (119): 133-141.

Hiradate, S., Hirai, H., Hashimoto, H. 2006. Characterization of allophanic

Andisols by solid state 13 C, 27 Al and 29 Si NMR and by C stable isotopic ratio, δ13 C. Geoderma (136): 696-707.

Hu, P., Liu, Q., Torrent, J., Barrón, V., Jin, C. 2013. Characterizing and

quantifying iron oxides in Chinese loess/paleosols: Implications for

pedogénesis. Earth and Planetary Science Letters (369-370): 271-283.




Jaramillo, D.F. 2000. Clasificación Taxonómica de los suelos del Altiplano de

San Félix, Departamento de Caldas. Revista Facultad Nacional de Agronomía

Medellín 53 (2): 1059-1077.




Jaramillo, D.F. 2011a. Caracterización de la materia orgánica del horizonte

superficial de un Andisol hidromórfico del Oriente Antioqueño (Colombia).

Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

xxxv (134): 23-33.




Jaramillo, D.F. 2011b. Repelencia al agua en Andisoles de Antioquia.

Universidad Nacional de Colombia, Vicerrectoría Académica Editorial, Bogotá,

D.C. 218 p.



Kumada, K. 1987. Chemistry of soil organic matter. Japan Scientific Societies

Press. Tokio. 240 p.

Levard, C., Doelsch, E., Basile-Doelsch, I., Abidin, Z., Miche, H., Masion, A.,

Rose, J., Borschneck, D., Bottero, J. 2012. Structure and distribution of

allophanes, imogolite and proto-imogolite involcanic soils. Geoderma (183-

184): 100-108.

Li, X., Xing, M., Yang, J., Zhao, L., Dai, X. 2013. Organic matter humification in

vermifiltration process for domestic sewage sludge treatment by excitation–

emission matrix fluorescence and Fourier transform infrared spectroscopy.

Journal of Hazardous Materials (261): 491-499.

Ludwig, P., Egli, R., Bishop, S., Chernenko, V., Frederichs, T., Rugel, G.,

Merchel, S., Orgeira, M.J. 2013. Characterization of primary and secondary

magnetite in marine sediment bycombining chemical and magnetic unmixing

techniques. Global and Planetary Change (110): 321-339.

Mehra, O.P and Jackson, M. J. 1960. Iron oxide removal from soils and clays

by a dithionite-citrate system buffered with sodium bicarbonate. Clays and Clay

Mineral (7): 317-327.

Montoya, J.C., Menjivar, J.C., Bravo, I. 2013. Fraccionamiento y cuantificación

de la materia orgánica en Andisoles bajo diferentes sistemas de producción.

Acta agronómica 62 (4): 333-343.

Nambu, K and Yonebayashi, K. 2000. Quantitative Relationship between Soil

Properties and Adsorption of Dissolved Organic Matter onto Volcanic Ash and

Non -Volcanic Ash Soils. Soil Science and Plant Nutrition 46 (3): 559-569.

Ohno, T., Fernandez, I., Hiradate, S., Sherman, J. 2007. Effects of soil

acidification and forest type on water soluble soil organic matter properties.

Geoderma (140): 176-187.

Ortíz, M., Zapata, R., Sadeghian, S., Franco, H. 2004. Aluminio intercambiable

en suelos con propiedades ándicas y su relación con la toxicidad. Cenicafé 55

(2): 101-110.


Organic and Inorganic Methods. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. 993 p.




139

Ruiz, O. 2003. Sustancias húmicas e índices de humificación. En: Memorias

Seminario Materiales Orgánicos en la Agricultura. Sociedad Colombiana de la

Ciencia del Suelo, Comité Regional de Antioquia. Medellín. CD-Room. 13 p.

Schoning, I., Knicker, H., Kogel-Knabner, I. 2005. Intimate association between

O/N-alkyl carbon and iron oxides in clay fractions of forest soils. Organic

Geochemistry (36): 1378-1390.

Shoji, S., Dahlgren, R., Nanzyo, M. 1993. Morphology of volcanic ash soils. In:

Volcanic ash soils: genesis, properties and utilization. Shoji S., M. Nanzyo and

R. Dahlgren, editors. Developments in Soil Science 21. Elsevier Science

Publisher. Amsterdam. 7-35 p.

Soil Survey Staff (SSS). 1999. Soil Taxonomy. A Basic system of soil

classification for making and interpreting soil surveys. 2a ed. Agriculture

Handbook N° 436. Soil Survey Staff. Washington D.C. 869 p.

Soil Survey Staff (SSS). 2014. Keys to soil taxonomy. Twelfth Edition. USDA.

Washington D. C. 360 p.

Stevenson, F. 1982. Humus chemistry: genesis, composition, reactions. Wiley.

New York. 443 p.

Strack, M., Zuback, Y., Mc Carter, C., Price, J. 2015. Changes in dissolved

organic carbon quality in soils and discharge 10 years after peatland

restoration. Journal of Hydrology (527): 345-354.

Takahashi, T., Dahlgren, R., Sase, T. 1994. Formation of Melanic Epipedons

under Forest Vegetation In the Xeric Moisture Regime of Northern California.

Soil Science and Plant Nutrition 40 (4): 617-628.

Takahashi, T., Sato, T., Sato, A., Nanzyo, M. 2003. Relationship between 1 M

KCl-extractable aluminum and pyrophosphateextractable aluminum in A

horizons of non-allophanic Andosols. Soil Science and Plant Nutrition (49):

729-733.

Takahashi, T., Nanzyo, M., Hiradate, S. 2007. Aluminum status of synthetic Al-

humic substance complexes and their influence on plant root growth. Soil

Science and Plant Nutrition (53): 115-124.

Takahashi, T and Dahlgren, R. 2016. Nature, properties and function of

aluminun humus complexes in volcanic soils. Geoderma (263): 110-121.

Tanikawa, T., Takahashi, M., Imaya, A., Ishizuka, K. 2009. Highly accumulated

sulfur constituents and their mineralogical relationships in Andisols from central

Japan. Geoderma (151): 42-49.




Trubetskaya, O., Trubetskoj, O., Voyard, G., Richard, C. 2013. Determination

of hydrophobicity and optical properties of soil humic acids isolated by different

methods. Journal of Geochemical Exploration (132): 84-89.

Tsai, C., Chen, Z., Kao, C., Ottner, F., Kao, S., Zehetner, F. 2010. Pedogenic

development of volcanic ash soils along a climosequence in Northern Taiwan.

Geoderma (156): 48-59.

Wada, K. 1989. Allophane and imogolite. In Dixon. J. B. and Weed, S. B. (eds.)

Minerals in Soils Environments. Soil Science Society of America, Madison.

1051-1087 p.

Weishaar, J., Aiken, G., Bergamaschi, B., Fram, M., Fuji, R., Mopper, K. 2003.

Evaluation of specific ultraviolet absorbance as an indicator of the chemical

composition and reactivity of dissolved organic carbon. Environmental Science.

and Technology (37): 4702-4708.

Yuan, G., Theng, B.K.G., Parfitt, R.L., Percival, H.J. 2000. Interaction of

allophane with humic acid and cations. European Journal of Soil Science (51):

35-41.

Zapata, R. D. 2006. Química de los procesos pedogenéticos. Medellín.

Universidad Nacional de Colombia. 358 p.

evaluaciÓn genÉtica a partir de la …evaluaciÓn genÉtica a partir de la extracciÓn selectiva y...

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