Los minerales arcillosos del suelo y la materia orgánica tienden a tener carga negativa, lo que atrae iones (cationes) con carga positiva a sus superficies mediante fuerzas electrostáticas. Como resultado, los cationes permanecen dentro de la zona de las raíces del suelo y no se pierden fácilmente por lixiviación. Los cationes adsorbidos pueden intercambiarse fácilmente con otros cationes en la solución del suelo, de ahí el término “intercambio catiónico”. Los cationes adsorbidos reponen los iones en la solución del suelo cuando las concentraciones disminuyen debido a la absorción por las raíces de las plantas.
Tabla de Contenido
Capacidad de Intercambio Catiónico
La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es una medida de las cargas negativas totales dentro del suelo que adsorben cationes de nutrientes vegetales como calcio (Ca 2+ ), magnesio (Mg 2+ ) y potasio (K + ). Como tal, la CIC es una propiedad del suelo que describe su capacidad para suministrar cationes nutrientes a la solución del suelo para la absorción de las plantas. La Figura 1 ilustra los cationes retenidos en los minerales arcillosos del suelo que pueden intercambiarse con los de la solución del suelo. Las raíces de las plantas pueden eliminar los nutrientes de la solución del suelo, lo que hace que los nutrientes se alejen de las partículas de arcilla.
La adición de fertilizante al suelo provoca un aumento inicial en la concentración de nutrientes en la solución del suelo, lo que hace que los nutrientes se muevan hacia las partículas de arcilla.
Los cationes de nutrientes que las plantas utilizan en mayores cantidades son el potasio (K + ), el calcio (Ca 2+ ) y el magnesio (Mg 2+ ). Otros cationes adsorbidos en los sitios de intercambio son amonio (NH 4 + ), sodio (Na + ), hidrógeno (H + ), aluminio (Al 3+ ), hierro (Fe 2+ o Fe 3+ ), manganeso (Mn 2+ ) , cobre (Cu 2+ ) y zinc (Zn 2+ ). Los cationes de micronutrientes como el zinc, el cobre, el hierro y el manganeso suelen estar presentes en concentraciones muy bajas en los suelos. Las concentraciones de amonio también suelen ser muy bajas porque los microorganismos convierten el amonio en nitrato en un proceso llamado nitrificación.
Cómo cambia la CIC con el pH del suelo
La Capacidad de Intercambio Catiónico de la materia orgánica del suelo y de algunos minerales arcillosos varía con el pH. Generalmente, la CIC es más baja en suelos con pH de 3,5 a 4,0 y aumenta a medida que aumenta el pH al encalar un suelo ácido. Debido a que la CIC puede variar considerablemente con el pH del suelo, es una práctica común medir la CIC del suelo. CIC a un pH de 7,0. También tenga en cuenta que pueden ocurrir algunas cargas positivas en superficies minerales específicas del suelo a pH bajo. Estas cargas positivas retienen aniones (iones cargados negativamente) como cloruro (Cl – ) y sulfato (SO 4 2- ).
Calcular la capacidad de intercambio catiónico a partir de una prueba de suelo de rutina
El valor de Capacidad de Intercambio Catiónico incluido en los informes típicos de laboratorio de análisis de suelos se calcula sumando las concentraciones (expresadas como miliequivalentes de carga por 100 gramos de suelo) de potasio, magnesio, calcio, sodio e hidrógeno, que se extraen de los suelos mediante un método de extracción adecuado. . El Laboratorio de Análisis de Suelos de la Universidad de Georgia utiliza el procedimiento Mehlich I, basado en una solución de extracción con doble ácido (HCl 0,05 N + NH 2 SO 4 0,025 ).
Este método es apropiado para suelos ácidos y con baja CIC, que se encuentran comúnmente en Georgia. La CIC de suelos que contienen grandes cantidades de arcilla o materia orgánica, o que son alcalinos, no se puede analizar satisfactoriamente utilizando el extracto de Mehlich I. En este tipo de suelos se deben utilizar otros métodos de extracción del suelo.
Valores típicos de CIC en suelos
En la mayoría de los informes de suelos, la Capacidad de Intercambio Catiónico se expresa como miliequivalentes (meq) de carga (número de cargas) por 100 gramos de suelo (meq/100 go como cmol/kg cuando se utilizan unidades científicas internacionales). Se utiliza el número de miliequivalentes en lugar del peso (libras, gramos, etc.) de cationes adsorbidos porque la CIC representa el número total de cargas, lo cual es un mejor estándar de comparación de diferentes suelos porque cada especie de catión tiene un peso y suelo diferentes. difieren en las proporciones de las diferentes especies de cationes.
La Tabla 1 muestra las capacidades típicas de intercambio catiónico de minerales arcillosos del suelo y suelos de diversas texturas. Debido a que el suelo es una mezcla de diferentes tamaños de partículas (arena, limo y arcilla), tipos de minerales arcillosos y materia orgánica en diversas proporciones, los componentes dominantes y el pH del suelo dictan la Capacidad de Intercambio Catiónico del suelo.
| Suelo y componentes del suelo | CIC (meq/100 g) |
| Tipo de arcilla | |
| Caolinita | 3-15 |
| illita | 15-40 |
| Montmorillonita | 80-100 |
| Textura de la tierra | |
| Arena | 1-5 |
| Franco arenoso fino | 5-10 |
| Marga | 5-15 |
| Franco arcilloso | 15-30 |
| Arcilla | >30 |
| Materia orgánica | 200-400 |
Porcentaje de Saturación de Bases
El porcentaje de saturación de bases (BS) es el porcentaje de la Capacidad de Intercambio Catiónico ocupada por los cationes básicos Ca 2+ , Mg 2+ y K + . Los cationes básicos se distinguen de los cationes ácidos H + y Al 3+ . A un pH del suelo aproximado de 5,4 o menos, Al 3+ está presente en una concentración significativamente alta que dificulta el crecimiento de la mayoría de las especies de plantas, y cuanto más bajo es el pH del suelo, mayor es la cantidad de Al 3+ tóxico . Por lo tanto, los suelos con un alto porcentaje de saturación de bases son generalmente más fértiles porque:
- Tienen poco o ningún catión ácido Al 3+ que sea tóxico para el crecimiento de las plantas.
- Los suelos con un alto porcentaje de saturación de bases tienen un pH más alto; por lo tanto, están más protegidos contra los cationes ácidos de las raíces de las plantas y los procesos del suelo que acidifican el suelo (nitrificación, lluvia ácida, etc.).
- Contienen mayores cantidades de cationes nutrientes esenciales para las plantas K + , Ca 2+ y Mg 2+ para uso de las plantas.
El porcentaje de saturación de bases se expresa de la siguiente manera:
%BS = [(Ca 2+ + Mg 2+ + K + )/CEC] × 100
Dependiendo del pH del suelo, la saturación de bases del suelo puede ser una fracción de la CIC o aproximadamente igual a la Capacidad de Intercambio Catiónico. En general, si el pH del suelo es inferior a 7, la saturación de bases es inferior a la CIC. A un pH de 7 o superior, las superficies de materia orgánica y mineral arcillosa del suelo están ocupadas por cationes básicos y, por lo tanto, la saturación de bases es igual a la CIC. La Figura 2 ilustra la cantidad relativa de cationes retenidos en la superficie del suelo a varios niveles de pH del suelo.
Importancia de CEC y BS
La Capacidad de Intercambio Catiónico de un suelo afecta las prácticas de fertilización y encalado. Por ejemplo, los suelos con alta CIC retienen más nutrientes que los suelos con baja CIC. Cuando se aplican grandes cantidades de fertilizantes en una sola aplicación en suelos arenosos con baja CIC, es más probable que se produzca una pérdida de nutrientes por lixiviación. Por el contrario, estos nutrientes son mucho menos susceptibles a pérdidas en suelos arcillosos.
La producción de cultivos libera acidez en el suelo. El pH del suelo disminuirá más debido a la producción de cultivos en suelos con baja CIC. Los suelos con alta CIC generalmente están bien amortiguados, de modo que el pH cambia mucho menos debido a la producción de cultivos. Por lo tanto, los suelos arenosos con bajo contenido de CIC necesitan ser encalados con mayor frecuencia pero en dosis más bajas que los suelos arcillosos. Se necesitan tasas de cal más altas para alcanzar un pH óptimo en suelos con alta CIC debido a su mayor abundancia de cationes ácidos a un pH determinado.
Fuente: extension.uga.edu
