Suelos alcalinos: características, composición y corrección

Los suelos alcalinos son suelos que tienen un alto valor de pH (mayor de 8.5). El pH es una medida del grado de acidez o alcalinidad de una solución acuosa y su valor indica la concentración de iones H+  presentes.

El pH del suelo es uno de los índices más importantes en el análisis de suelos, puesto que influye decisivamente en los procesos biológicos que ocurren en esta matriz, incluyendo el desarrollo de las plantas.

Figura 1. Los suelos alcalinos poseen alto contenido de arcillas, lo cual provoca expansión y contracción. Fuente: flickr.com/photos/eddgarreve

Los pH de valores extremos ácidos o básicos, generan condiciones adversas para el desarrollo de todas las formas de vida en el suelo (vegetales y animales).

Matemáticamente el pH se expresa como:

pH= -log [H+]

donde [H+] es la concentración molar de iones H+ o hidrogeniones.

El uso del pH es muy práctico, pues evita manejar cifras largas. En soluciones acuosas, la escala de pH varía entre 0 y 14. Las soluciones ácidas, donde la concentración de iones H+ es alta y mayor que la de iones OH (oxihidrilo), tienen pH menores de 7. En soluciones alcalinas donde las concentraciones de iones OHson las dominantes, el pH tiene valores mayores de 7.

El agua pura a 25oC, tiene una concentración de iones H+ igual a la concentración de iones OH y por tanto su pH es igual a 7. Este valor de pH se considera neutro.

Figura 2. Las flores de la planta Hortensia (Hydrangea macrophylla), son azules si el suelo donde crece tiene pH ácido y rosadas, si el suelo es alcalino. Fuente: Raul654 [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]

Características generales de los suelos alcalinos

Entre las características de los suelos alcalinos podemos mencionar:

Estructura

Son suelos con una estructura muy pobre y de muy baja estabilidad, poco fértiles y problemáticos para la agricultura. Presentan un sellado superficial característico.

Frecuentemente presentan una capa calcárea dura y compacta entre 0.5 y 1 metro de profundidad y varios tipos de compactaciones en forma de costras y pisos.

Esto conlleva a una alta resistencia mecánica a la penetración de las raíces de las plantas, y problemas de aireación reducida e hipoxia (baja concentración de oxígeno disponible).

Composición

Poseen presencia dominante de carbonato de sodio Na2CO3Son suelos arcillosos, donde la presencia mayoritaria de arcilla provoca la expansión del suelo por hinchamiento en presencia de agua.

Algunos iones que presentes en exceso, resultan tóxicos para las plantas.

Retención de agua

Tienen deficiente captación y almacenamiento de agua.

Poseen baja capacidad de infiltración y baja permeabilidad, por lo tanto, drenaje deficiente. Esto conlleva a que el agua de lluvia o de riego se queda retenida en la superficie, generando además la baja solubilidad y movilidad de los escasos nutrientes disponibles, que termina traduciéndose en deficiencia de nutrientes.

Ubicación

Generalmente se ubican en regiones semiáridas y áridas, donde las lluvias son escasas y no se lixivian los cationes alcalinos del suelo.

Composición química y correlación con el desarrollo de las plantas

Como suelos arcillosos con predominancia de arcillas en su composición, poseen agregados de silicatos de aluminio hidratados que pueden exhibir varios colores (rojo, naranja, blanco), debido a la presencia de impurezas particulares.

Las concentraciones excesivas de iones de aluminio, son tóxicas para las plantas (fitotóxicas), y por tanto, resultan un problema para los cultivos.

La condición alcalina del suelo genera una composición química característica con factores como:

Una alta salinidad o concentración excesiva de sales solubles en agua

Esta condición reduce la transpiración de las plantas y la absorción de agua por las raíces, debido a la presión osmótica que genera.

Sodicidad o exceso de ión sodio (Na+)

La alta sodicidad reduce la conductividad hidráulica del suelo, disminuye la capacidad de almacenamiento de agua y el transporte de oxígeno y nutrientes.

Altas concentraciones de boro soluble

Siendo el boro tóxico para las plantas (fitotóxico).

Limitación de nutrientes

Los pH con valores altos asociados a los suelos alcalinos, con concentraciones predominantes de iones OH, limitan la disponibilidad de nutrientes vegetales.

Ión bicarbonato (HCO3) presente en altas concentraciones

El bicarbonato es también fitotóxico, puesto que inhibe el crecimiento de la raíz y la respiración de las plantas.

Presencia de ión aluminio (Al3+) en altas concentraciones

El aluminio es otro metal fitotóxico que tiene efectos similares a la presencia excesiva de bicarbonatos.

Otros iones fitotóxicos

En general, los suelos alcalinos presentan concentraciones fitotóxicas de iones cloruro (Cl), sodio (Na+), boro (B3+), bicarbonato (HCO3) y aluminio (Al3+).

Nutrientes

Los suelos alcalinos también poseen reducida solubilidad de nutrientes vegetales, particularmente de macronutrientes como fósforo (P), nitrógeno (N), azufre (S) y potasio (K) y de micronutrientes como zinc (Zn), cobre (Cu), manganeso (Mn) y molibdeno (Mo).

Corrección de suelos alcalinos

La producción de cultivos vegetales en ambientes áridos y semiáridos, está limitada por las restricciones que imponen las bajas y variables precipitaciones lluviosas, la infertilidad existente y las limitaciones físicas y químicas propias del suelo alcalino.

Existe un creciente interés en incorporar los suelos alcalinos a la producción agrícola a través de la implementación de métodos de corrección y mejoramiento de sus condiciones.

Estrategias para mejorar los suelos alcalinos

El manejo de los suelos alcalinos incluye tres estrategias principales para aumentar su productividad:

  • Estrategias para mitigar las restricciones de las capas profundas o subsuelo de los suelos alcalinos.
  • Estrategias para aumentar la tolerancia de los cultivos a las limitaciones de los suelos alcalinos.
  • Estrategias para evitar el problema a través de soluciones de ingeniería agronómica apropiadas.

Prácticas de corrección de suelos alcalinos

-Corrección de salinidad transitoria

Para el mejoramiento de condiciones de salinidad transitoria (salinidad no asociada a surgimientos de aguas subterráneas), el único método práctico consiste en mantener un flujo de agua hacia su interior a través del perfil del suelo.

Esta práctica podría incluir la aplicación de yeso (CaSO4) para aumentar la fracción de lixiviado de sales de la zona de desarrollo de las raíces. En subsuelos sódicos, en contraste, se requiere la aplicación de enmiendas apropiadas en adición al lixiviado o lavado de los iones sodio.

El boro soluble también puede eliminarse con lavados. Posteriormente al lixiviado de sodio y boro, se corrigen las deficiencias en nutrientes.

-Arado del subsuelo o subsolado profundo

El arado del subsuelo o subsolado profundo, consiste en remover la matriz del subsuelo para romper capas endurecidas compactadas y mejorar la fertilidad y la humedad agregando agua.

Esta técnica mejora la productividad del suelo, pero sus efectos no se mantienen a largo plazo.

La corrección de la sodicidad del suelo (o exceso de ión sodio, Na+) con subsolado profundo, solo tiene efectos positivos en el largo plazo si se estabiliza la estructura del suelo con adición de mejoradores químicos, como calcio en forma de yeso (CaSO4) o materia orgánica, además de controlar el tráfico o paso de personas, ganado y vehículos, para reducir la compactación del suelo.

-Corrección por adición de yeso

El yeso como fuente de iones calcio (Ca2+) para reemplazar a los iones sodio (Na+) del suelo, ha sido usado extensivamente con éxito variable, con el objetivo de mejorar los problemas estructurales en los suelos sódicos.

La corrección con yeso previene un excesivo hinchamiento y dispersión de las partículas de arcilla, incrementa la porosidad, la permeabilidad y reduce la resistencia mecánica del suelo.

También existen trabajos de investigación que reportan un aumento del lixiviado de sales, de sodio y de elementos tóxicos, con el uso de yeso como corrección de suelos alcalinos.

-Mejoramiento con uso de polímeros

Existen técnicas recientemente desarrolladas para el mejoramiento de suelos sódicos, que incluyen el uso de varios polímeros de poliacrilamida (PAM por sus siglas en inglés).

Los PAM son efectivos en incrementar la conductividad hidráulica en suelos sódicos.

-Corrección con materia orgánica y acolchado

Los acolchados superficiales(o mulchs en inglés) tienen varios efectos favorables: reducen la evaporación del agua superficial, mejoran la infiltración y disminuyen el movimiento de agua y sales hacia el exterior.

La aplicación superficial de residuos orgánicos en forma de compost, resulta en disminución de iones Na+, debido posiblemente a que algunos compuestos orgánicos solubles del material del compost pueden atrapar al ión sodio a través de la formación de compuestos químicos complejos.

Adicionalmente, la materia orgánica del compost aporta macronutrientes (carbono, nitrógeno, fósforo, azufre) y micronutrientes al suelo y promueve la actividad de microorganismos.

La corrección con materia orgánica también se efectúa en capas profundas del suelo, en forma de camas, con los mismos beneficios que la aplicación superficial.

Figura 3. Enmiendas con cenizas volcánicas, para mejorar la retención de agua, El Palmar, Tenerife, (Islas Canarias). Fuente: Patrick.charpiat [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], from Wikimedia Commons

-Aplicación de fertilizantes químicos en el subsuelo

La aplicación de camas de fertilizantes químicos en el subsuelo también es una práctica de corrección de suelos alcalinos que mejora la productividad agrícola, pues corrige la deficiencia de macro y micronutrientes.

-Cultivos de primer uso

Varios estudios han examinado la práctica de cultivos de primer uso como mecanismo para modificar la estructura del suelo, creando poros que permiten que las raíces se desarrollen en suelos hostiles.

Se han empleado especies nativas perennes leñosas para producir poros en subsuelos arcillosos impermeables, cuyo cultivo de primer uso modifica favorablemente la estructura y las propiedades hidráulicas del suelo.

-Reproducción de especies vegetales tolerantes a las restricciones del subsuelo salino

El uso de la reproducción selectiva para mejorar la adaptación de cultivos a las condiciones restrictivas de los suelos alcalinos ha sido muy cuestionado, pero es el método más efectivo a largo plazo y el más económico para mejorar la productividad de cosechas en estos suelos hostiles.

-Evitación de las limitantes del subsuelo

El principio de las prácticas de evitación se basa en el máximo uso de recursos de la relativamente benigna superficie del suelo alcalino, para el crecimiento y rendimiento de los cultivos vegetales.

La utilización de esta estrategia implica utilizar cultivos de maduración temprana, menos dependientes de la humedad del subsuelo y menos afectados por sus factores adversos, es decir, con la capacidad evitar la condiciones adversas presentes en el suelo alcalino.

-Prácticas agronómicas

Las prácticas agronómicas sencillas, como la cosecha temprana y el aporte de nutrientes aumentado, incrementan el desarrollo localizado de la raíz y de este modo, también permiten un aumento en el volumen de suelo superficial explotado en el cultivo.

La retención de podas y rastrojos son también técnicas agronómicas de mejoramiento de las condiciones de cultivo en suelos alcalinos.

Referencias

  1. Anderson, W. K., Hamza, M. A., Sharma, D. L., D’Antuono, M. F., Hoyle, F. C., Hill, N., Shackley, B. J., Amjad, M., Zaicou-Kunesch, C. (2005). The role of management in yield improvement of the wheat crop – a review with special emphasis on Western Australia. Australian Journal of Agricultural Research. 56, 1137–1149. doi:10.1071/AR05077
  2. Armstrong, R. D., Eagle. C., Matassa, V., Jarwal, S. (2007). Application of composted bedding litter on a Vertosol and Sodosol soil. 1. Effects on crop growth and soil water. Australian Journal of Experimental Agriculture. 47, 689–699.
  3. Brand, J. D. (2002). Screening rough-seeded lupins (Lupinus pilosus and Lupinus atlanticus Glads.) or tolerance to calcareous soils. Plant and Soil. 245, 261–275. doi:10.1023/A:1020490626513
  4. Hamza, M. A. and Anderson, W. K. (2003). Responses of soil properties and grain yields to deep ripping and gypsum application in a compacted loamy sand soil contrasted with a sandy clay loam soil in Western Australia. Australian Journal of Agricultural Research. 54, 273–282. doi:10.1071/AR02102
  5. Ma, G., Rengasamy, P. and Rathjen, A. J. (2003). Phytotoxicity of aluminium to wheat plants in high-pH solutions. Australian Journal of Experimental Agriculture. 43, 497–501. doi:10.1071/EA01153
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Biólogo egresada de la Universidad de Los Andes.

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