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Este documento explora los conceptos de densidad aparente y real del suelo, proporcionando fórmulas para su cálculo y ejemplos prácticos. Se explica la importancia de la densidad aparente en la determinación del peso del suelo y se introduce el concepto de porosidad, destacando su papel en la vida de los microorganismos y el desarrollo de las raíces de las plantas. Además, se aborda la capacidad de intercambio de cationes (cic) y su relación con la fertilidad del suelo, incluyendo ejemplos de cálculo y análisis de la proporción de cationes base.
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Elías Jaime Matadamas Ortiz I. DENSIDAD DEL SUELO. Una de las características importantes del suelo es su densidad. En términos elementales decimos que la densidad de un cuerpo es la relación que existe entre la masa o peso del cuerpo y su volumen:
Así, el suelo considerado como un cuerpo organizado tiene una densidad que depende de una relación del peso, tamaño y del arreglo de sus partículas sólidas de origen mineral y orgánico, y de los espacios vacíos inter-partículas e intra- agregados. Esta densidad particular del suelo es llamada Densidad aparente (Dap) :
muestra de suelo dentro de una estufa a una temperatura de 105ºC por un tiempo de 24 horas. A su vez, el volumen total del suelo (Vt) es la suma del volumen que ocupan las partículas sólidas del suelo (Vp) y el volumen del espacio poroso o espacio vacío (Vep). Por lo cual tenemos:
Otro valor de densidad del suelo es la Densidad real (Dr) , la cual se define como la relación que existe entre el peso del suelo seco (Pss) y el volumen de las partículas (Vp):
Para un suelo agrícola el valor de la densidad real es de aproximadamente 2 .65 g/cm^3.
Con el valor de la densidad aparente de un suelo agrícola (Dap) podemos calcular el peso de una determinada superficie de terreno (m^2 ) a una cierta profundidad (m):
son esenciales para la vida de los microorganismos del suelo y para el desarrollo de las raíces de las plantas. Como ya vimos, existe un cierto volumen vacío en la matriz del suelo cuyo valor se simboliza como Vep , o volumen de espacio poroso. Considerando este valor y relacionándolo con el volumen total del suelo (Vt), podemos determinar la porosidad de un suelo, la cual se define como el porcentaje de espacio poroso con respecto al volumen total , y cuya fórmula es:
Derivado de una serie de razonamientos matemáticos, que no abordaremos aquí, podemos calcular el porcentaje de porosidad de un suelo a partir de los valores de densidad aparente (Dap) y de la densidad real (Dr) de un suelo con la siguiente fórmula: % de porosidad = [ 1 – (Dap/Dr)] x 100
Con un porcentaje de porosidad de 52.83 % lo ideal es que la mitad de ese espacio esté ocupado por agua y la otra mitad esté ocupado por aire o atmósfera.
La capacidad de intercambio de cationes se define como la cantidad de miliequivalentes (meq) de cationes intercambiables presentes en el complejo
de adsorción por cada 100 g de suelo seco. Se define a 1 equivalente (1 eq) al resultado de dividir el peso atómico del elemento ión entre su número de valencia:
Ahora bien, 1 miliequivalente (1 meq) es la milésima parte de un equivalente:
De esta manera cada catión tendrá una equivalencia con relación a otros cationes en el intercambio que se efectúa entre el complejo de adsorción y los cationes de la solución del suelo tomando como base de comparación a 1 mg de H+. Entre los cationes de importancia agrícola que se encuentran en el suelo tenemos: H+, Ca2+, Mg2+, K+^ y Na+. A continuación calcularemos los gramos de cationes equivalentes a 1 miliequivalente ( 1 meq). Nombre del catión Simbolo Peso atómico Valencia 1 meq (gramos) Hidrógeno H+^1 1 0. Calcio Ca2+^40 2 0. Magnesio Mg2+^24 2 0. Potasio K+^39 1 0. Sodio Na+^23 1 0. Por lo anterior, un miliequivalente de H+^ corresponde a 0.001 gramos del catión o a 1 mg en 100 g de suelo, que a su vez es equivalente a 0.020 g de Ca2+, 0.012 g de Mg2+, 0.039 g de K+^ y a 0.023 g de Na+^ en el fenómeno de intercambio de cationes. Si tomamos los datos del ejemplo No. 3 relativos al peso del suelo en donde una 1 ha de suelo a una profundidad de 20 cm peso 2’ 500 000 Kg o 2 500 ton; 1 miliequivalente de cada uno de estos cationes corresponderá a una cantidad en kilos del catión por hectárea: Catión 1 meq (gramos en 100 g suelo) Peso de una hectárea (Kg) Kilogramos del catión /ha H+^ 0.001 2.5 x 10^6 Ca2+^ 0.020 2.5 x 10^6 Mg2+^ 0.012 2.5 x 10^6 K+^ 0.039 2.5 x 10^6 Na+^ 0.023 2.5 x 10^6 Observando la tabla anterior, la primera cuestión que se nos viene a la mente es ¿Cómo salieron los datos de los kilogramos del catión por hectárea?. La respuesta es muy simple y resulta de hacer el siguiente razonamiento:
Otra situación de cálculo es la que se presenta cuando nos proporcionan los datos de la cantidad de kilogramos de los cationes y nosotros tenemos que determinar el número de cationes para un cierto peso de suelo.
El porcentaje de sodio intercambiable (PSI) es la proporción de miliequivalentes de sodio que se encuentra en el complejo de adsorción con relación a la capacidad de intercambio catiónico de ese suelo y se calcula con la siguiente fórmula:
La presencia del catión sodio en el suelo tiene importancia práctica ya que con un valor superior del 15 % tenemos problemas de sodicidad y disgregación consecuente de los separados del suelo. VI. PORCENTAJE DE SATURACIÓN DE BASES (PSB). A los cationes Ca2+, Mg2+, K+^ y Na+^ se les denomina cationes base y al catión H+^ se le considera un catión ácido. La proporción de cationes base en relación a la CIC se le conoce como el porcentaje de saturación de bases y nos da una idea de la naturaleza de los cationes intercambiables del complejo de adsorción y de la fertilidad del suelo. Se calcula con la siguiente fórmula: