El análisis estadístico del efecto de aplicación de enmiendas sobre el pH, acidez intercambiable (Al+3+H+) y aluminio intercambiable (Al+3) de los suelos evaluados se presenta en los Cuadros 10, 11 y 12. Estos datos fueron obtenido en el trabajo conjunto en el proyecto de acidez y fueron reportados por Díaz (2017).
Los datos estadísticos de pH indican que se presentaron diferencias estadísticas altamente significativas para tratamientos, para las enmiendas en los suelos de Zamora, Loja y El Oro y para dosis e interacciones en todos los suelos. Los datos de acidez intercambiable indican efectos altamente significativos para tratamientos, enmiendas dosis y sus interacciones. Por otro lado, los datos de aluminio intercambiable muestran el mismo comportamiento de la acidez intercambiable, exceptuando el suelo de Paute donde no se observó significancia.
Fuente de Variación
Grados de
libertad --- Cuadrados Medios ---
San Lorenzo Esmeraldas El Pangui Zamora Saraguro Loja Paute Azuay El Guabo El Oro Total 215 0.30 0.57 0.25 0.03 0.35 Tratamientos 71 0.88** 1.69** 0.73** 0.09** 10.40** Enmiendas (A) 8 0.46ns 4.84** 2.26** 0.02ns 3.03** Dosis(B) 7 8.33** 11.07** 4.62** 0.89** 6.70** A*B 56 0.04** 0.12** 0.05** 0.01** 0.08** Repetición 2 0.02ns 0.03ns 0.02ns 0.00ns 0.01ns Error 142 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Promedio 6.21 5.90 5.89 5.19 6.54 CV (%) 0.08 0.12 0.08 0.03 0.09
Cuadro 10. ADEVA del efecto de dosis de aplicación de materiales de encalado en pH en muestras de suelos incubados en el invernadero del CADET (Díaz, 2017).
25
Las tendencias del comportamiento del pH, acidez intercambiable y aluminio intercambiable en la respuesta a la aplicación de dosis crecientes de las enmiendas en los cinco suelos evaluados se presenta en las Figuras 2 a 16 y en los Cuadros 13 a 17.
Fuente de Variación
Grados de
libertad --- Cuadrados Medios ---
San Lorenzo Esmeraldas El Pangui Zamora Saraguro Loja Paute Azuay El Guabo El Oro Total 215 0.53 0.13 0.10 3.42 0.00 Tratamientos 71 1.57** 0.39** 0.29** 10.04* 0.01** Enmiendas (A) 8 1.68** 0.89** 0.40** 6.99ns 0.01ns Dosis(B) 7 13.79** 2.49** 2.42** 90.72** 0.12** A*B 56 0.08** 0.07** 0.01** 0.76** 0.00** Repetición 2 0.00ns 0.00ns 0.00ns 0.01ns 0.00ns Error 142 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00
Promedio (cmolc kg suelo-1) 1.32 1.14 0.85 5.97 0.28
CV (%) 0.06 0.32 0.36 0.31 0.23
Fuente de Variación
Grados de
libertad --- Cuadrados Medios ---
San Lorenzo Esmeraldas El Pangui Zamora Saraguro Loja Paute Azuay El Guabo El Oro Total 215 19.33 0.06 0.04 0.47 0.00 Tratamientos 71 10.29** 0.18** 0.13** 1.39** 0.01** Enmiendas (A) 8 2.15** 0.48** 0.13ns 1.41ns 0.03** Dosis(B) 7 16.39** 1.03** 1.10** 12.43** 0.09** A*B 56 0.75** 0.03** 0.01** 0.06** 0.00** Repetición 2 0.00ns 0.00ns 0.00ns 0.05 ns 0.00 ns Error 142 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00
Promedio (cmolc kg suelo-1) 0.61 0.67 0.52 2.00 0.13
CV (%) 0.49 0.37 0.4 0.34 0.54
Cuadro 11. ADEVA del efecto de dosis de aplicación de materiales de encalado en acidez intercambiable en muestras de suelos incubados en el invernadero del CADET (Díaz, 2017).
Cuadro 12.ADEVA del efecto de dosis de aplicación de materiales de encalado en aluminio intercambiable en muestras de suelos incubados en el invernadero del CADET (Díaz, 2017).
26
Figura 6. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de El Guabo, El Oro, incubado en el invernadero del CADET.
Figura 2. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de San Lorenzo, Esmeraldas, incubado en el invernadero del CADET.
.
Figura 3. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de El Pangui, Zamora, incubado en el invernadero del CADET.
Figura 4. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de Saraguro, Loja, incubado en el invernadero del CADET.
Figura 5. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el pH en un suelo de Paute, Azuay,, incubado en el invernadero del CADET.
27
Figura 7. Efecto de la aplicación de dosis de cinco
materiales de encalado en acidez intercambiable en un suelo de San Lorenzo, Esmeraldas, incubado en el invernadero del CADET.
Figura 8. Efecto de la aplicación de dosis de cinco
materiales de encalado en la acidez intercambiable en un suelo de El Pangui, Zamora, incubado en el invernadero del CADET.
Figura 9. Efecto de la aplicación de dosis de cinco
materiales de encalado en el la acidez intercambiable en un suelo de Saraguro, Loja, incubado en el invernadero del CADET.
Figura 10. Efecto de la aplicación de dosis de cinco
materiales de encalado en la acidez intercambiable en un suelo de Paute, Azuay, incubado en el invernadero del CADET.
Figura 11. Efecto de la aplicación de dosis de cinco
materiales de encalado en la acidez intercambiable en un suelo de El Guabo, El Oro, incubado en el invernadero del CADET.
28
Figura 12. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el Al intercambiable en un suelo de San Lorenzo, Esmeraldas, incubado en el invernadero del CADET.
Figura 13. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el Al intercambiable en un suelo de El Pangui, Zamora, incubado en el invernadero del CADET.
Figura14. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el Al intercambiable en un suelo de Saraguro, Loja, incubado en el invernadero del CADET.
Figura 15. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el Al intercambiable en un suelo de Paute, Azuay, incubado en el invernadero del CADET.
Figura 16. Efecto de la aplicación de dosis de cinco materiales de encalado en el Al intercambiable en un suelo de El Guabo, El Oro, incubado en el invernadero del CADET.
29
Cuadro 13.Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de San Lorenzo, Esmeraldas, incubado en el invernadero del CADET
Dosis, t ha-1 CaCO3 MgCO3 CaMg(CO3)2 MgO Mg2SiO4
--- pH --- 0.0 5.40 i * 5.40 i 5.40 i 5.40 i 5.40 i 1.5 5.50 i 5.60 i 6.00 i 6.70 i 5.50 i 3.0 5.80 i 5.70 i 6.30 i 6.90 i 5.50 i 4.5 6.10 i 5.90i 6.60 i 7.40 i 5.60 i 6.0 6.70 hi 6.20 i 7.00 i 7.80 i 5.60 i
7.5 6.70 bcde 6.40 efghi 7.20 ghi 8.00 i 5.70 i 9.0 6.80 ab 6.30 bcdef 7.20 cdefgh 8.20 hi 5.70 cdefgh 10.5 6.90 a 6.60 abc 7.40 abc 8.30 defghi 5.70 bcde
--- Acidez intercambiable cmolc kg suelo-1 ---
0.0 2.72 i 2.72 i 2.72 i 2.72 i 2.72 i
1.5 1.33 i 1.72 i 1.52 i 1.86 i 1.76 i
3.0 1.16 i 1.63 i 1.41 i 1.73 i 1.53 i
4.5 0.64 cde 1.33 i 1.15 i 1.53 i 1.26 i
6.0 0.17 a 1.04 hi 0.83 efgh 1.31 i 0.95 ghi 7.5 0.08 abc 0.72 def 0.54 cd 1.09 i 0.95 ghi 9.0 0.05 a 0.44 c 0.22 ab 0.91 fghi 0.95 ghi 10.5 0.05 a 0.12 a 0.18 ab 0.91 fghi 0.95 ghi
--- Aluminio intercambiable, cmolc kg suelo-1 ---
0.0 1.08 i 1.08 i 1.08 i 1.08 i 1.08 i
1.5 0.78 i 0.88 i 0.76 i 0.87 i 0.87 i
3.0 0.63 i 0.75 i 0.68 i 0.74 i 0.74 i
4.5 0.53 i 0.65 i 0.52 i 0.64 i 0.67 i
6.0 0.15 bcd 0.56 i 0.41 ghi 0.50 i 0.55 i 7.5 0.08 abc 0.41 ghi 0.33 fgh 0.46 hi 0.44 ghi 9.0 0.001 ab 0.31 efg 0.20 cdef 0.31 fg 0.33 fgh 10.5 0.00 a 0.12 abcd 0.16 bcd 0.00 a 0.26 def
30
Cuadro 14.Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de El Pangui, Zamora, incubado en el invernadero del CADET.
Dosis, t ha-1 CaCO3 MgCO3 CaMg(CO3)2 MgO Mg2SiO4
--- pH --- 0.0 5.00 i * 5.00 i 5.00 i 5.00 i 5.00 i 1.5 5.30 i 5.20 i 5.60 i 6.40 i 5.90 i 3.0 5.40 ghi 5.30 i 6.10 i 6.40 i 6.10 i 4.5 5.60 efg 5.60 i 6.20 i 6.60 ghi 6.30 i 6.0 5.90 bcd 5.90 i 6.30 i 6.90 efgh 6.40 i 7.5 6.00 abc 5.70 i 6.40 fghi 7.20 cde 6.50 i 9.0 6.20 a 5.90 i 6.60 efg 7.50 abc 6.80 ghi 10.5 6.50 a 6.00 i 6.60 cdef 7.50 ab 6.90 fghi
--- Acidez intercambiable cmolc kg suelo-1 ---
0.0 1.83 i 1.83 i 1.83 i 1.83 i 1.83 i
1.5 1.27 i 1.00 defg 1.22 hi 1.23 hi 1.58 i 3.0 1.02 defgh 0.85 de 0.92 def 1.05 efghi 1.43 i 4.5 0.81 d 0.85 de 0.92 def 1.05 efghi 1.32 i 6.0 0.58 bc 0.85 de 0.92 def 1.05 efghi 1.24 hi 7.5 0.41 ab 0.85 de 0.92 def 1.05 efghi 1.08 fghi 9.0 0.25 a 0.85 de 0.92 def 1.05 efghi 0.93 def 10.5 0.19 a 0.85 de 0.92 def 1.05 efghi 0.81 d
--- Aluminio intercambiable, cmolc kg suelo-1 ---
0.0 1.12 i 1.12 i 1.12 i 1.12 i 1.12 i
1.5 0.67 ghi 0.65 ghi 0.66 ghi 0.61 efghi 0.97 i 3.0 0.54 efghi 0.51 cdefgh 0.44 bcdef 0.57 efghi 0.92 i 4.5 0.42 bcde 0.47 bcdef 0.44 bcdef 0.57 efghi 0.82 i 6.0 0.33 bcd 0.46 bcdef 0.44 bcdef 0.57 efghi 0.73 i 7.5 0.31 bc 0.45 bcdef 0.44 bcdef 0.57 efghi 0.57 efghi 9.0 0.15 a 0.44 bcdef 0.44 bcdef 0.57 efghi 0.42 bcde 10.5 0.08 a 0.44 bcdef 0.44 bcdef 0.57 efghi 0.30 b
31
Cuadro 15.Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de Saraguro, Loja, incubado en el invernadero del CADET
Dosis, t ha-1 CaCO3 MgCO3 CaMg(CO3)2 MgO Mg2SiO4
--- pH --- 0.0 5.30 i * 5.30 i 5.30 i 5.30 i 5.30 i 1.5 6.10 i 6.00 i 5.70 i 6.60 i 5.20 i 3.0 6.30 i 6.10 i 6.20 i 6.50 i 5.10 i 4.5 6.90 i 6.40 i 7.20 i 6.70 i 5.20 i 6.0 7.50 f 6.30 i 7.50 i 7.00 i 5.90 i 7.5 7.70 ab 6.80 g 7.70 h 7.80 i 5.90 i 9.0 7.70 ab 6.0 e 7.70 f 7.80 i 6.00 i 10.5 7.80 a 7.00 c 7.90 d 8.10 i 6.10 i
--- Acidez intercambiable cmolc kg suelo-1 ---
0.0 1.32 i 1.32 i 1.32 i 1.32 i 1.32 i 1.5 0.95 i 1.22 i 1.09 i 1.22 i 1.15 i 3.0 0.82 i 1.18 i 0.98 i 1.14 i 1.05 i 4.5 0.62 hi 1.06 i 0.86 i 0.98 i 0.94 i 6.0 0.46 ef 0.96 i 0.72 i 0.82 i 0.83 i 7.5 0.24 bc 0.85 i 0.63 hi 0.71 i 0.79 i 9.0 0.14 ab 0.75 i 0.52 efgh 0.62 hi 0.65 i 10.5 0.06 a 0.64 i 0.41 de 0.54 fghi 0.54 fghi
--- Aluminio intercambiable, cmolc kg suelo-1 ---
0.0 0.83 i 0.83 i 0.83 i 0.83 i 0.83 i
1.5 0.68 i 0.68 i 0.79 i 0.68 i 0.73 i
3.0 0.63 i 0.61 i 0.67 i 0.55 i 0.62 i
4.5 0.51 i 0.56 i 0.54 i 0.45 i 0.57 i
6.0 0.34 fghi 0.47 i 0.47 i 0.38 ghi 0.50 i 7.5 0.24 cdef 0.38 ghi 0.38 ghi 0.30 fgh 0.46 i 9.0 0.14 bcd 0.24 cdef 0.33 fghi 0.27 efg 0.40 hi 10.5 0.01 a 0.13 abc 0.30 fgh 0.26 def 0.33 fghi
32
Cuadro 16. Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de Paute, Azuay, incubado en el invernadero del CADET.
Dosis, t ha-1 CaCO3 MgCO3 CaMg(CO3)2 MgO Mg2SiO4
--- pH ---
0.0 3.90 i * 3.90 i 3.90 i 3.90 i 3.90 i 1.5 4.10 efghi 4.10 ghi 4.20 ghi 4.10 ghi 4.10 fghi 3.0 4.20 defg 4.10 efghi 4.20 efghi 4.20 efghi 4.20 efghi 4.5 4.20 bcdef 4.0 cdef 4.20 def 4.50 defgh 4.20 def 6.0 4.20 bcdef 4.20 cdef 4.20 def 4.70 def 4.20 def 7.5 4.40 bcd 4.30 bcd 4.30 bcd 5.00 bcd 4.80 bcde 9.0 4.60 ab 4.30 ab 4.50 ab 5.00 ab 4.50 ab 10.5 4.70 a 4.50 ab 4.50 ab 5.10 ab 4.60 ab
--- Acidez intercambiable cmolc kg suelo-1 ---
0.0 9.41 i 9.41 i 9.41 i 9.41 i 9.41 i
1.5 7.42 i 7.42 i 6.75 i 7.02 i 7.33 i
3.0 5.96 i 7.23 i 6.58 i 6.66 i 7.14 i
4.5 4.35 fghi 7.05 i 5.63 i 6.57 i 6.93 i 6.0 4.14 defghi 5.18 i 4.78 hi 5.94 i 6.18 i 7.5 3.92 cdefgh 4.26 efghi 4.64 ghi 5.64 i 5.44 i 9.0 2.75 ab 4.13 cdefghi 3.36 bcd 5.45 i 5.07 i 10.5 1.93 a 3.35 bc 2.73 ab 4.33 efghi 3.64 bcde
--- Aluminio intercambiable, cmolc kg suelo-1 ---
0.0 3.07 i 3.07 i 3.07 i 3.07 i 3.07 i 1.5 2.21 i 2.63 i 2.77 i 2.95 i 2.53 i 3.0 1.96 i 2.32 i 2.35 i 2.66 i 2.43 i 4.5 1.63 i 2.16 i 2.12 i 2.34 i 2.32 i 6.0 1.34 fgh 2.01 i 1.96 i 2.07 i 2.17 i 7.5 1.01 cd 1.88 i 1.63 i 1.95 i 2.04 i 9.0 0.73 b 1.44 ghi 1.30 fg 1.67 i 1.77 i 10.5 0.40 a 1.14 def 1.03 cde 1.36 fghi 1.45 ghi
33
Cuadro 17. Efecto de la aplicación de cinco materiales de encalado en el pH y el contenido de acidez intercambiable y aluminio intercambiable en un suelo de El Guabo, El Oro, incubado en el invernadero del CADET.
Dosis, t ha-1 CaCO3 MgCO3 CaMg(CO3)2 MgO Mg2SiO4
--- pH ---
0.0 5.80 i * 5.80 i 5.80 i 5.80 i 5.80 i 1.5 6.20 efghi 6.00 i 6.70 hi 6.90 i 6.10 i 3.0 6.60 defghi 6.00 i 6.90 fghi 7.00 i 6.20 i 4.5 6.70 bcdefg 6.10 i 7.00 defghi 7.30 hi 6.20 i 6.0 6.90 bcdef 6.20 i 7.10 cdefghi 7.40 efghi 6.30 i 7.5 6.90 abc 6.30 i 7.10 bcdefgh 7.70 cdefghi 6.40 i 9.0 7.11 ab 6.30 i 7.20 bcdef 7.90 bcdefgh 6.40 i 10.5 7.20 a 6.50 i 7.40 i 8.20 bcde 6.50 i
--- Acidez intercambiable cmolc kg suelo-1 ---
0.0 0.39 i 0.39 i 0.39 i 0.39 i 0.39 i
1.5 0.31 i 0.35 i 0.35 i 0.36 i 0.32 i
3.0 0.28 hi 0.32 i 0.32 i 0.33 i 0.29 i
4.5 0.25 efghi 0.29 i 0.32 i 0.30 i 0.27 ghi 6.0 0.22 def 0.26 efghi 0.27 ghi 0.26 fghi 0.25 efghi 7.5 0.19 bcd 0.23 defg 0.27 ghi 0.23 defgh 0.23 defgh 9.0 0.15 ab 0.19 bcd 0.26 fghi 0.20 bcd 0.22 defg 10.5 0.12 a 0.17 abc 0.24 defghi 0.15 ab 0.21 cdef
--- Aluminio intercambiable, cmolc kg suelo-1 ---
0.0 0.25 i 0.25 i 0.25 i 0.25 i 0.25 i
1.5 0.05 abcde 0.14 i 0.13 i 0.19 i 0.18 i 3.0 0.05 abcde 0.12 i 0.12 i 0.18 i 0.12 i 4.5 0.03 abc 0.11 fghi 0.11 fghi 0.17 i 0.10 efghi 6.0 0.01 ab 0.10 efghi 0.09 defghi 0.15 i 0.08 cdefghi 7.5 0.00 a 0.08 cdeghi 0.07 cdefgh 0.13 i 0.06 bcdef 9.0 0.00 a 0.08 cdeghi 0.07 cdefghi 0.12 i 0.05 abcde 10.5 0.00 a 0.06 bcdefg 0.06 bcdefg 0.09 defghi 0.03 abc
34
Los datos de las Figuras 2 a la 6 demuestran el efecto claro de la aplicación de dosis de las enmiendas probadas (carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, óxido de magnesio y silicato de magnesio) que se hace evidente con el incremento progresivo del pH en los cinco suelos ácidos evaluados. Además, se observa que la respuesta del pH a la aplicación de las enmiendas agrupó a los suelos en dos categorías, la primera con los suelos de San Lorenzo y Paute y la segunda con los suelos de El Pangui, Saraguro y El Guabo. El comportamiento del pH en los suelos de la primera categoría sugiere que estos suelos son de carga variable debido a que las reacciones de las enmiendas con el suelo no incrementan apreciablemente el pH (Grove, Somner, et al., 1982, Qafoku, Van Ranst, et al., 2004, van Raij, 1986). Aparentemente, el suelo del Paute sería de carga permanente como gran parte de los suelos de la Sierra sur de Ecuador, pero su comportamiento podría estar influenciado por el alto contenido de MO que aporta con un alto porcentaje de variabilidad a la carga del suelo (Sumner and Pavan, 2005). Los nombres taxonómicos de la clasificación de suelos permiten, en cierta forma, deducir cual sería el comportamiento de la química de superficie de los suelos clasificados (Sollins, Robertson, et al., 1988), pero, aun en los trópicos, es difícil encontrar suelos que tengan solamente minerales de carga variable y generalmente se encuentran suelos que tienen una mezcla de minerales de carga variable y de carga permanente (Uehara and Gillman, 1980). Esta situación indica que, además del pH, es necesario determinar la mineralogía para poder determinar correctamente cual sería la carga eléctrica de la superficie de los suelos, particularmente los suelos de Ecuador que han pasado por intensa actividad geológica que ha promovido la mezcla de materiales parentales. La descripción de los suelos se encuentra en el Cuadro 5 y en la Figura 1 se presenta la foto de los suelos estudiados.
La respuesta a la aplicación de dosis las enmiendas utilizadas en el comportamiento del pH de los suelos del segundo grupo (El Pangui, Saraguro y El Guabo) indica que estos suelos son de carga permanente. La aplicación de las dosis de cal incrementa rápidamente el pH a valores superiores a 6.0 como se espera ocurra en suelos de estas características, indicando que la superficie de las arcillas no es muy reactiva y los OH- producidos por las reacciones de la cal incrementa el pH, pero no crea carga en la superficie de las arcillas (Espinosa y Molina, 1999, Uehara and Gillman, 1980). La determinación de la mineralogía de estos suelos ayudaría mucho definir si en realidad esto suelos están dominados por minerales de carga permanente
Por otro lado, los datos de los Cuadros 13 al 17 y las Figuras 2 a la 16 evidencian la acidez intercambiable (Al+3+H+) y el aluminio intercambiable (Al+3) se reducen conforme aumentan las dosis de las enmiendas, condición que ha sido ampliamente reportada en la literatura (Adams and Lund, 1966; Kamprath, 1984; Mite, et al., 2010; Mossor, 2001; Osorno y Osorno, 2010; Rengel, 2003; Smyth, 2012; Vásquez , et al., 2012). Los resultados de acidez intercambiable y aluminio intercambiable podrían ayudar a definir qué tipo de carga domina en el suelo, al determinar el comportamiento del ΔpH (Ahmed, et al., 2006; Appel, et al., 2003; Badole, et al., 2015; Barrow, 1987; Gillman and Sumner, 1987).
35 4.3 Determinación de ΔpH
La superficie de los materiales coloidales, sean éstos minerales u orgánicos, se encuentran cargados eléctricamente o en otras palabras, la superficie tiene un exceso o déficit de electrones. Los minerales arcillosos del suelo se pueden dividir en dos grupos con respecto al origen de su carga superficial: arcillas de carga permanente y arcillas de carga variable. Esta separación no es rígida porque por un lado un mismo coloide puede tener los dos tipos de carga, y por otro lado los coloides son una mezcla íntima de varios minerales. En general los suelos están dominados por cierto tipo de coloides, es decir, tienen un porcentaje más alto de un tipo de arcillas que son las que imparten las características de comportamiento de un determinado suelo (Uehara and Gillman, 1980).
Una arcilla cristalina perfectamente formada no posee exceso de carga en la superficie porque todos los átomos en el cristal están perfectamente balanceados. Con el tiempo se desarrollan imperfecciones en la estructura de las láminas que producen un exceso de carga positiva o negativa que debe ser compensada por iones de carga opuesta. Esta imperfección puede ser por ejemplo la substitución de un átomo de si tetravalente (Si+4) por un átomo de al trivalente (Al+3) en el tetraedro de la lámina de silicio, o la substitución de Fe y Mg divalentes (Fe+2, Mg+2) por Al en el octaedro de la lámina de aluminio. Este proceso es conocido como substitución isomórfica y provoca un exceso de carga negativa permanente en la superficie de las arcillas formadas por cristales definidos (Havlin, et al., 2014; Uehara and Gillman, 1980; van Raij, 1986). Las esmectitas, representadas por la montmorillonita y la vermiculita, son un típico ejemplo de los minerales arcillosos de carga permanente que comúnmente están presentes en las regiones temperadas del mundo, pero también aparecen en los trópicos. En ecuador existen suelos dominados por estas arcillas en las provincias de Guayas, Santa Elena, Manabí, Azuay y Loja (Espinosa, 2008; Espinosa Y Molina, 1999).
Por otro lado, en los suelos altamente meteorizados de los trópicos, las arcillas de carga permanente han sido severa o completamente alteradas dando lugar a la formación de otros minerales arcillosos con diferentes propiedades produciendo un cambio fundamental en la carga eléctrica de la superficie de estas arcillas. En este caso la carga eléctrica es creada por la adsorción de iones en la superficie de las arcillas y la carga neta está determinada por el ion que es adsorbido en exceso. Los procesos de creación de carga requieren de la presencia de estos iones, denominados iones determinantes (principalmente H+ y OH-) en la solución del suelo en cantidades suficientes para que ocurra adsorción. En el pasado, estos minerales se conocían como arcillas dependientes del pH porque la carga eléctrica está gobernada en gran parte por el pH de la solución del suelo, pero se ha demostrado que la carga neta también está influenciada por otras condiciones como la valencia y la concentración de los iones en la solución, la temperatura y la constante dieléctrica del medio (Uehara and Gillman, 1980; van Raij, 1986). Por esta razón, estos minerales se conocen ahora como arcillas de carga variable. A diferencia de los que ocurre con las arcillas de carga permanente, en las arcillas de carga variable se puede manipular la carga y crear condiciones diferentes través de manejo como el encalando el suelo, por ejemplo. Dentro de las arcillas de carga variable se encuentran los óxidos e hidróxidos de Fe y Al, los arcillas presentes en los suelos derivados de cenizas volcánicas (alofana, imogolita y complejos humus-Al) y la caolinita en cuyos bordes se desarrolla también carga variable. En Ecuador, estos suelos se encuentran ubicados al norte de la provincia de Esmeraldas, en la llanura Amazónica, en parches de la provincia de Loja y en los Andisoles de la Sierra norte (Espinosa, 2008; Espinosa y Molina, 1999; Zebrowski y Sourdat, 1997).
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En suelos de carga variable, el denominado pHo es un parámetro importante para conocer el comportamiento de la carga. El pHo es aquel valor de pH en el cual se han adsorbido en la superficie de las arcillas la misma cantidad de H+ y OH- de modo que la carga neta superficial es cero. Este es un parámetro que determina el signo de la carga neta superficial. De esta forma, si el pH actual del suelo es menor que el pHo (más ácido), la carga neta en la superficie es positiva y por el contrario, la carga neta es negativa cuando el pH mayor que el pHo. Los horizontes superficiales de los suelos de carga variable tienen valores más bajos de pHo que los horizontes más profundos debido a su mayor contenido de MO. Esto es afortunado porque permite que el suelo retenga más cationes en los sitios donde son más necesarios. En horizontes subsuperficiales, que todavía están al alcance del sistema radicular de las plantas, cierta capacidad de intercambio aniónico sería beneficiosa por su efecto al retener aniones como nitrato (NO3-) y sulfato (SO42-) (Gillman, 1984; Qafoku, et al., 2004).
Como se indicó anteriormente, suelos que tengan solamente minerales de carga variable son raros aun en los trópicos y generalmente se encuentran suelos que tienen una mezcla de minerales de carga permanente y carga variable. En los trópicos los minerales de carga variable dominan mientras que en la zona temperada dominan las arcillas de carga permanente. Se puede inferir si un suelo tiene dominancia de arcillas de carga variable o permanente usando el ΔpH, que no es más que la diferencia entre los valores de pH obtenidos con KCl (pHKCl) y el pH obtenido con agua (pHH2O). El signo
y magnitud del ΔpH corresponden al signo y magnitud de la carga superficial de los colides (Gillman, 1984; Gillman, 2007; Uehara and Gillman, 1980). En el Cuadro 18 se presentan los datos de ΔpH de los suelos evaluados.
Cuadro 18.Cálculo de valores de ΔpH para cinco suelos de diferente material parental.
Ubicación Clasificación pHH2O pHKCl Al+3
cmolckg-1 suelo
∆pH
San Lorenzo, Esmeraldas Oxic Eutrudepts 5.4 4.4 1.08 -1.00
El Pangui, Zamora Oxic Dystrudepts 5.0 4.4 1.12 -0.60
Saraguro, Loja Typic Haplustepts 5.3 4.5 0.83 -0.80
Paute, Azuay Vertic Haplustolls 3.9 3.6 3.07 -0.30
El Guabo, El Oro Oxyaquic Haplustepts 5.5 5.4 0.25 -0.10
Uehara and Gillman (1980) y Gillman and Uehara (1980) sugieren que un valor de pH positivo cero o ligeramente negativo ( 0.5), generalmente, indica que el suelo está dominado por arcillas de carga variable. Suelos ácidos con valores de pH alrededor de cero generalmente tienen un contenido bajo de Al intercambiable. Un valor negativo alto de pH no indica si la carga es variable o permanente, pero si indica que existe una alta densidad de carga en la superficie, pero un valor negativo alto de pH asociado con niveles altos de Al extractable es un indicativo seguro de que el suelo está dominado por arcillas de carga permanente.
De acuerdo con estas premisas, los suelos de El Paute y el Guabo serían suelos de carga variable y los suelos de Saraguro, El Pangui y San Lorenzo serían de carga permanente. Esto no concuerda con los
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datos del efecto del pH a la aplicación de dosis de materiales de encalado que sugieren que los suelos de San Lorenzo y Paute serían de carga variable, debido a que las reacciones de las enmiendas con el suelo no incrementan apreciablemente el pH, mientras que en los suelos de El Pangui, Saraguro y El