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Variación global del pH del suelo. Rojo = suelo ácido. Amarillo = suelo neutro. Azul = suelo alcalino. Negro = sin datos.

El pH del suelo es una medida de la acidez o basicidad (alcalinidad) de un suelo . El pH del suelo es una característica clave que se puede utilizar para realizar análisis informativos tanto cualitativos como cuantitativos con respecto a las características del suelo. [1] El pH se define como el logaritmo negativo (base 10) de la actividad de los iones hidronio ( H+
o, más precisamente, H
3O+
aq) en una solución . En suelos, se mide en una lechada de suelo mezclada con agua (o una solución salina, como 0,01 M CaCl
2), y normalmente cae entre 3 y 10, siendo 7 neutral. Los suelos ácidos tienen un pH por debajo de 7 y los suelos alcalinos tienen un pH por encima de 7. Los suelos ultra ácidos (pH <3,5) y los suelos muy fuertemente alcalinos (pH> 9) son raros. [2] [3]

El pH del suelo se considera una variable maestra en los suelos, ya que afecta a muchos procesos químicos. Afecta específicamente a la disponibilidad de nutrientes de las plantas al controlar las formas químicas de los diferentes nutrientes e influir en las reacciones químicas que experimentan. El rango de pH óptimo para la mayoría de las plantas está entre 5,5 y 7,5; [3] sin embargo, muchas plantas se han adaptado para prosperar a valores de pH fuera de este rango.

Clasificación de los rangos de pH del suelo [ editar ]

El Servicio de Conservación de Recursos Naturales del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos clasifica los rangos de pH del suelo de la siguiente manera: [4]

Denominaciónrango de pH
Ultra ácido<3,5
Extremadamente ácido3,5–4,4
Muy fuertemente ácido4.5–5.0
Fuertemente ácido5.1–5.5
Moderadamente ácido5,6–6,0
Ligeramente acido6.1–6.5
Neutral6,6–7,3
Ligeramente alcalino7,4–7,8
Moderadamente alcalino7,9–8,4
Fuertemente alcalino8.5–9.0
Muy fuertemente alcalino> 9,0

Determinación del pH [ editar ]

Los métodos para determinar el pH incluyen:

  • Observación del perfil del suelo: Ciertas características del perfil pueden ser indicadores de condiciones ácidas, salinas o sódicas. Algunos ejemplos son: [5]
    • Incorporación deficiente de la capa superficial orgánica con la capa mineral subyacente; esto puede indicar suelos fuertemente ácidos;
    • La secuencia clásica de horizontes de podzol , ya que los podzoles son fuertemente ácidos: en estos suelos, un horizonte eluvial pálido (E) se encuentra debajo de la capa superficial orgánica y se superpone a un horizonte B oscuro;
    • La presencia de una capa de caliche indica la presencia de carbonatos de calcio, que están presentes en condiciones alcalinas;
    • La estructura columnar puede ser un indicador de condición sódica.
  • Observación de flora predominante. Las plantas de calcificación (aquellas que prefieren un suelo ácido) incluyen Erica , Rhododendron y casi todas las demás especies de Ericaceae , muchos abedules ( Betula ), dedalera ( Digitalis ), aulagas ( Ulex spp.) Y pino silvestre ( Pinus sylvestris ). Las plantas de Calcicole (amantes de la lima) incluyen fresnos ( Fraxinus spp.), Madreselva ( Lonicera ), Buddleja , cornejos ( Cornus spp.), Lilas ( Syringa) y especies de Clematis .
  • Uso de un kit de prueba de pH económico, donde en una pequeña muestra de suelo se mezcla con una solución indicadora que cambia de color según la acidez.
  • Uso de papel tornasol . Se mezcla una pequeña muestra de tierra con agua destilada, en la que se inserta una tira de papel tornasol . Si el suelo es ácido, el papel se vuelve rojo, si es básico, azul.
  • Algunos otros pigmentos de frutas y verduras también cambian de color en respuesta al cambio de pH. El jugo de arándano se vuelve más rojizo si se agrega ácido y se vuelve índigo si se titula con suficiente base para producir un pH alto. La col roja se ve afectada de manera similar.
  • Uso de un medidor de pH electrónico disponible comercialmente , en el que se inserta un electrodo de vidrio o de estado sólido en suelo humedecido o en una mezcla (suspensión) de suelo y agua; el pH generalmente se lee en una pantalla de visualización digital.
  • Recientemente, se han desarrollado métodos espectrofotométricos para medir el pH del suelo que implican la adición de un colorante indicador al extracto del suelo. [6] Estos se comparan bien con las mediciones de electrodos de vidrio, pero ofrecen ventajas sustanciales como la falta de deriva, unión líquida y efectos de suspensión.

Se requieren medidas precisas y repetibles del pH del suelo para la investigación científica y el monitoreo. Esto generalmente implica análisis de laboratorio que utilizan un protocolo estándar; un ejemplo de dicho protocolo es el del Manual de métodos de laboratorio y de campo de estudios de suelos del USDA. [7] En este documento, el protocolo de tres páginas para la medición del pH del suelo incluye las siguientes secciones: Aplicación; Resumen del método; Interferencias; La seguridad; Equipo; Reactivos; y procedimiento.

Resumen del método

El pH se mide en soluciones de suelo-agua (1: 1) y suelo-sal (1: 2 ). Por conveniencia, el pH se mide inicialmente en agua y luego se mide en . Con la adición de un volumen igual de 0,02 M CaCl2 a la suspensión de suelo que fue preparado para el pH del agua, la relación final-solución del suelo es de 1: 2 0,01 M . Una muestra de suelo de 20 g se mezcla con 20 ml de agua de ósmosis inversa (RO) (1: 1 p: v) con agitación ocasional. Se deja reposar la muestra durante 1 h con agitación ocasional. La muestra se agita durante 30 sy se mide el pH del agua 1: 1. Se añade 0,02 M (20 ml) a la suspensión de suelo, se agita la muestra y se mide el pH de CaCl2 0,01 M 1: 2 (4C1a2a2).

- Resumen del método USDA NRCS para la determinación del pH del suelo [7]

Factores que afectan el pH del suelo [ editar ]

El pH de un suelo natural depende de la composición mineral del material parental del suelo y de las reacciones de intemperismo sufridas por ese material parental. En ambientes cálidos y húmedos, la acidificación del suelo ocurre con el tiempo a medida que los productos de la meteorización son lixiviados por el agua que se mueve lateralmente o hacia abajo a través del suelo. En climas secos, sin embargo, la erosión y la lixiviación del suelo son menos intensas y el pH del suelo suele ser neutro o alcalino. [8] [9]

Fuentes de acidez [ editar ]

Muchos procesos contribuyen a la acidificación del suelo. Estos incluyen: [10] [11]

  • Lluvia: La precipitación promedio tiene un pH de 5.6 y se presenta como un poco más ácida debido al dióxido de carbono atmosférico ( CO2) que es cuando se combina con agua forma ácido carbónico ( H
    2    CO
    3    ) que es ácido. Cuando esta agua fluye a través del suelo, resulta en la lixiviación de cationes básicos del suelo como bicarbonatos; esto aumenta el porcentaje de Al3+
    y H+
    en relación con otros cationes. [12]
  • La respiración de las raíces y la descomposición de la materia orgánica por microorganismos libera CO
    2    que aumenta el ácido carbónico ( H
    2    CO
    3    ) concentración y posterior lixiviación.
  • Crecimiento de las plantas: las plantas absorben nutrientes en forma de iones (p. Ej., NO-
    3    , NH+
    4    , Ca2+
    , H
    2    correos-
    4    ), y a menudo absorben más cationes que aniones . Sin embargo, las plantas deben mantener una carga neutra en sus raíces. Para compensar la carga positiva adicional, liberarán H+
    iones de la raíz. Algunas plantas también exudan ácidos orgánicos al suelo para acidificar la zona alrededor de sus raíces para ayudar a solubilizar los nutrientes metálicos que son insolubles a pH neutro, como el hierro (Fe).
  • Uso de fertilizantes: Amonio ( NH+
    4    ) los fertilizantes reaccionan en el suelo mediante el proceso de nitrificación para formar nitrato ( NO-
    3    ), y en el proceso suelte H+
     iones.
  • Lluvia ácida : La quema de combustibles fósiles libera óxidos de azufre y nitrógeno a la atmósfera. Estos reaccionan con el agua de la atmósfera para formar ácido sulfúrico y nítrico en la lluvia.
  • Meteorización oxidativa : oxidación de algunos minerales primarios, especialmente sulfuros y los que contienen Fe2+
    , generan acidez. Este proceso suele ser acelerado por la actividad humana:
    • Despojos de minas : Se pueden formar condiciones severamente ácidas en los suelos cerca de algunos despojos de minas debido a la oxidación de la pirita .
    • Los suelos de sulfato ácido que se forman naturalmente en ambientes costeros y estuarinos anegados pueden volverse muy ácidos cuando se drenan o excavan.

Fuentes de alcalinidad [ editar ]

La alcalinidad total del suelo aumenta con: [13] [14]

  • Meteorización de minerales de silicato , aluminosilicato y carbonato que contienen Na+
    , Ca2+
    , Mg2+
    y K+
    ;
  • Adición de minerales de silicato, aluminosilicato y carbonato a los suelos; esto puede suceder por la deposición de material erosionado en otros lugares por el viento o el agua, o por la mezcla del suelo con material menos degradado (como la adición de piedra caliza a suelos ácidos);
  • Adición de agua que contiene bicarbonatos disueltos (como ocurre cuando se riega con aguas con alto contenido de bicarbonato).

La acumulación de alcalinidad en un suelo (como carbonatos y bicarbonatos de Na, K, Ca y Mg) ocurre cuando no hay suficiente agua fluyendo a través del suelo para lixiviar las sales solubles. Esto puede deberse a condiciones áridas o mal drenaje interno del suelo ; en estas situaciones, la mayor parte del agua que ingresa al suelo es transpirada (absorbida por las plantas) o se evapora, en lugar de fluir a través del suelo. [13]

El pH del suelo generalmente aumenta cuando aumenta la alcalinidad total , pero el equilibrio de los cationes agregados también tiene un efecto marcado en el pH del suelo. Por ejemplo, aumentar la cantidad de sodio en un suelo alcalino tiende a inducir la disolución del carbonato de calcio , lo que aumenta el pH. Los suelos calcáreos pueden variar en pH de 7.0 a 9.5, dependiendo del grado en que el Ca2+
o Na+
dominan los cationes solubles. [13]

Efecto del pH del suelo sobre el crecimiento de las plantas [ editar ]

Suelos ácidos [ editar ]

Las plantas cultivadas en suelos ácidos pueden experimentar una variedad de estreses que incluyen  toxicidad por aluminio  (Al), hidrógeno  (H) y / o manganeso (Mn), así como deficiencias de nutrientes de calcio  (Ca) y magnesio  (Mg). [15]

La toxicidad del aluminio es el problema más extendido en suelos ácidos. El aluminio está presente en todos los suelos en diversos grados, pero el Al 3+ disuelto es tóxico para las plantas; El Al 3+ es más soluble a pH bajo; por encima de pH 5,0, hay poco Al en forma soluble en la mayoría de los suelos. [16] [17] El aluminio no es un nutriente para las plantas y, como tal, no es absorbido activamente por las plantas, sino que ingresa pasivamente a las raíces de las plantas a través de la ósmosis. El aluminio puede existir en muchas formas diferentes y es un agente responsable de limitar el crecimiento en varias partes del mundo. Se han realizado estudios de tolerancia al aluminio en diferentes especies de plantas para ver los umbrales viables y las concentraciones expuestas junto con la función tras la exposición. [18]El aluminio inhibe el crecimiento de las raíces; las raíces laterales y las puntas de las raíces se vuelven más gruesas y las raíces carecen de ramificaciones finas; las puntas de las raíces pueden volverse marrones. En la raíz, el efecto inicial del Al 3+ es la inhibición de la expansión de las células de la rizodermis, provocando su ruptura; a partir de entonces, se sabe que interfiere con muchos procesos fisiológicos que incluyen la captación y transporte de calcio y otros nutrientes esenciales, la división celular, la formación de la pared celular y la actividad enzimática. [16] [19]

El estrés de los protones ( iones H + ) también puede limitar el crecimiento de las plantas. La bomba de protones, H + -ATPasa, del plasmalema de las células de la raíz trabaja para mantener el pH casi neutro de su citoplasma. Una alta actividad de protones (pH dentro del rango de 3,0 a 4,0 para la mayoría de las especies de plantas) en el medio de crecimiento externo supera la capacidad de la célula para mantener el pH citoplasmático y el crecimiento se detiene. [20]

En suelos con un alto contenido de minerales que contienen manganeso , la toxicidad del Mn puede convertirse en un problema a un pH de 5,6 e inferior. El manganeso, como el aluminio, se vuelve cada vez más soluble a medida que desciende el pH, y los síntomas de toxicidad por Mn pueden verse a niveles de pH por debajo de 5,6. El manganeso es un nutriente vegetal esencial, por lo que las plantas transportan Mn a las hojas. Los síntomas clásicos de la toxicidad por manganeso son arrugas o ahuecamiento de las hojas.

Disponibilidad de nutrientes en relación con el pH del suelo [ editar ]

Disponibilidad de nutrientes en relación con el pH del suelo [21]

El pH del suelo afecta la disponibilidad de algunos nutrientes de las plantas :

Como se discutió anteriormente, la toxicidad del aluminio tiene efectos directos sobre el crecimiento de las plantas; sin embargo, al limitar el crecimiento de las raíces, también reduce la disponibilidad de nutrientes para las plantas. Debido a que las raíces están dañadas, la absorción de nutrientes se reduce y las deficiencias de los macronutrientes (nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio) se encuentran con frecuencia en suelos muy fuertemente ácidos a ultra ácidos (pH <5,0). [22]

La disponibilidad de molibdeno aumenta a pH más alto; esto se debe a que el ion molibdato es absorbido más fuertemente por las partículas de arcilla a un pH más bajo. [23]

El zinc , el hierro , el cobre y el manganeso muestran una menor disponibilidad a un pH más alto (mayor sorción a un pH más alto). [23]

El efecto del pH sobre la disponibilidad de fósforo varía considerablemente, dependiendo de las condiciones del suelo y del cultivo en cuestión. La opinión predominante en las décadas de 1940 y 1950 era que la disponibilidad de P se maximizaba cerca de la neutralidad (pH del suelo 6.5–7.5) y disminuía a pH más alto y más bajo. [24] [25] Las interacciones del fósforo con el pH en el rango de moderado a ligeramente ácido (pH 5,5–6,5) son, sin embargo, mucho más complejas de lo que sugiere este punto de vista. Las pruebas de laboratorio, las pruebas en invernadero y las pruebas de campo han indicado que los aumentos del pH dentro de este rango pueden aumentar, disminuir o no tener ningún efecto sobre la disponibilidad de P para las plantas. [25] [26]

Disponibilidad de agua en relación con el pH del suelo [ editar ]

Más información: El contenido de agua , potencial de agua y el suelo alcalino

Los suelos fuertemente alcalinos son sódicos y dispersivos , con infiltración lenta , baja conductividad hidráulica y escasa capacidad de agua disponible . [27] El crecimiento de las plantas está severamente restringido porque la aireación es pobre cuando el suelo está húmedo; en condiciones secas, el agua disponible para las plantas se agota rápidamente y los suelos se vuelven duros y terrones (suelo de alta resistencia). [28]

Muchos suelos fuertemente ácidos, por otro lado, tienen una fuerte agregación, buen drenaje interno y buenas características de retención de agua. Sin embargo, para muchas especies de plantas, la toxicidad del aluminio limita severamente el crecimiento de las raíces y puede ocurrir estrés por humedad incluso cuando el suelo está relativamente húmedo. [dieciséis]

Preferencias de pH de la planta [ editar ]

En términos generales, diferentes especies de plantas se adaptan a suelos de diferentes rangos de pH. Para muchas especies, el rango adecuado de pH del suelo es bastante conocido. Las bases de datos en línea de las características de las plantas, como USDA PLANTAS [29] y Plantas para un futuro [30] pueden utilizarse para buscar el rango de pH del suelo adecuado para una amplia gama de plantas. También se pueden consultar documentos como los valores de los indicadores de Ellenberg para plantas británicas [31] .

Sin embargo, una planta puede ser intolerante a un pH particular en algunos suelos como resultado de un mecanismo particular, y ese mecanismo puede no aplicarse en otros suelos. Por ejemplo, un suelo bajo en molibdeno puede no ser adecuado para plantas de soja a pH 5.5, pero suelos con suficiente molibdeno permiten un crecimiento óptimo a ese pH. [22] De manera similar, algunas calcifuges (plantas intolerantes a suelos de pH alto) pueden tolerar suelos calcáreos si se les suministra suficiente fósforo. [32]Otro factor de confusión es que diferentes variedades de la misma especie a menudo tienen diferentes rangos adecuados de pH del suelo. Los fitomejoradores pueden usar esto para cultivar variedades que puedan tolerar condiciones que de otro modo se considerarían inadecuadas para esa especie; ejemplos son los proyectos para cultivar variedades de cereales tolerantes al aluminio y tolerantes al manganeso para la producción de alimentos en suelos fuertemente ácidos. [33]

La siguiente tabla proporciona los rangos de pH del suelo adecuados para algunas plantas ampliamente cultivadas, como se encuentra en la base de datos de PLANTAS del USDA . [29] Algunas especies (como Pinus radiata y Opuntia ficus-indica ) toleran solo un rango estrecho en el pH del suelo, mientras que otras (como Vetiveria zizanioides ) toleran un rango de pH muy amplio.

Nombre científicoNombre comúnpH (mínimo)pH (máximo)
Vetiveria zizanioidesvetivergrass3,08.0
Pinus rigidapino de brea3,55.1
Rubus chamaemorusmora de nube4.05.2
Ananas comosuspiña4.06.0
Coffea arabicaCafe arábigo4.07.5
Rododendro arborescensazalea suave4.25.7
Pinus radiataPino de Monterrey4.55.2
Carya illinoinensispacana4.57.5
Tamarindus indicaTamarindo4.58.0
Vaccinium corymbosumarándano alto4,77.5
Manihot esculentamandioca5,05.5
Morus albamorera blanca5,07.0
Malusmanzana5,07.5
Pinus sylvestrisPino silvestre5,07.5
Carica papayapapaya5,08.0
Cajanus cajangandul5,08.3
Pyrus communispera común5.26,7
Solanum lycopersicumtomate de jardín5.57.0
Psidium guajavaguayaba5.57.0
Nerium adelfaadelfa5.57.8
Punica granatumgranada6.06,9
Viola sororiavioleta azul común6.07.8
Caragana arborescensPeashrub siberiano6.09.0
Cotoneaster enterocotoneaster6,88.7
Opuntia ficus-indicaHigo de Berbería (pricklypear)7.08.5

Cambiar el pH del suelo [ editar ]

Aumento del pH del suelo ácido [ editar ]

La cal agrícola finamente molida se aplica a menudo a suelos ácidos para aumentar el pH del suelo ( encalado ). La cantidad de piedra caliza o tiza necesaria para cambiar el pH está determinada por el tamaño de la malla de la cal (qué tan finamente se muele) y la capacidad amortiguadora del suelo. Un tamaño de malla alto (malla 60 = 0.25 mm; malla 100 = 0.149 mm) indica una cal finamente molida que reaccionará rápidamente con la acidez del suelo. La capacidad amortiguadora de un suelo depende del contenido de arcilla del suelo, el tipo de arcilla y la cantidad de materia orgánica presente, y puede estar relacionada con la capacidad de intercambio catiónico del suelo.. Los suelos con alto contenido de arcilla tendrán una mayor capacidad amortiguadora que los suelos con poca arcilla, y los suelos con alta materia orgánica tendrán una mayor capacidad amortiguadora que aquellos con poca materia orgánica. Los suelos con mayor capacidad amortiguadora requieren una mayor cantidad de cal para lograr un cambio equivalente en el pH. [34] La amortiguación del pH del suelo a menudo está directamente relacionada con la cantidad de aluminio en la solución del suelo y la absorción de los sitios de intercambio como parte de la capacidad de intercambio catiónico. Este aluminio se puede medir en una prueba de suelo en la que se extrae del suelo con una solución salina y luego se cuantifica con un análisis de laboratorio. Luego, usando el pH inicial del suelo y el contenido de aluminio, se puede calcular la cantidad de cal necesaria para elevar el pH al nivel deseado. [35]

Las enmiendas distintas de la cal agrícola que pueden usarse para aumentar el pH del suelo incluyen ceniza de madera, óxido de calcio industrial ( cal quemada ), óxido de magnesio , escoria básica ( silicato de calcio ) y conchas de ostra . Estos productos aumentan el pH de los suelos a través de diversas reacciones ácido-base . El silicato de calcio neutraliza la acidez activa en el suelo al reaccionar con  iones H + para formar ácido monosilícico (H 4 SiO 4 ), un soluto neutro. [36]

Disminuir el pH del suelo alcalino [ editar ]

El pH de un suelo alcalino se puede reducir agregando agentes acidificantes o materiales orgánicos ácidos. Se ha utilizado azufre elemental (90–99% S) en dosis de aplicación de 300–500 kg / ha; se oxida lentamente en el suelo para formar ácido sulfúrico. Los fertilizantes acidificantes, como el sulfato de amonio, el nitrato de amonio y la urea, pueden ayudar a reducir el pH de un suelo porque el amonio se oxida para formar ácido nítrico. Los materiales orgánicos acidificantes incluyen turba o turba de sphagnum. [37]

Sin embargo, en suelos de pH alto con un alto contenido de carbonato de calcio (más del 2%), puede ser muy costoso y / o ineficaz intentar reducir el pH con ácidos. En tales casos, a menudo es más eficiente agregar fósforo, hierro, manganeso, cobre y / o zinc, porque las deficiencias de estos nutrientes son las razones más comunes del crecimiento deficiente de las plantas en suelos calcáreos. [38] [39]

Ver también [ editar ]

  • Drenaje de ácido minero
  • Suelo de sulfato ácido
  • Capacidad de intercambio catiónico
  • Fertilizante
  • Encalado (suelo)
  • Horticultura orgánica

Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • "Un estudio del potencial de la cal, RC Turner, rama de investigación, Departamento de Agricultura de Canadá, 1965"
  • "Ajuste y medición del pH del suelo. PH del suelo y nutrientes para la jardinería doméstica"