EVALUACION DEL ESTADO DE ACIDIFICACION DE TRES PERFILES DE SUELOS FORESTALES CARACTERISTICOS DEL SISTEMA CENTRAL A. CARDONA, R. JIMENEZ BALLESTA, A. ALV AREZ GONZALEZ y P. CARRAL. DPTO. DE QUÍMICA AGRÍCOLA, GEOLOGÍA y GEOQUÍMICA. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MADRID. RESUMEN Habida cuenta que los suelos del Sistema Central frecuentemente son de naturaleza ácida, en el presente trabajo se evalúa el estado de acidificación de tres perfiles de suelos forestales ácidos localizados en dicho Sistema. Los valores de la capacidad .amortiguadora al pH del suelo se encuentran en el rango 3,8 a 13,7 cmol (p+) kg-lpH-l. Las curvas de valoración de cada horizonte en cada perfil nos muestra que la capacidad de intercambio catiónico es la principal impulsora de la capacidad amortiguadora. Se considera que la materia orgánica desempeña un papel fundamental en dicha capacidad en los horizontes superficiales, mientras que en los horizontes subsuperficiales es donde el efecto de los oxihidróxidos de aluminio en la capacidad amortiguadora tiene un papel notable. P.e.: capacidad buffer, acidificación, suelos forestales ácidos, Sistema Central. SUMMARY Three profiles of acid soils from the Central System of Spain were studied in order to determined buffer capacities in their differents horizons. The values ranged from 3,8 a 13,7 cmol (p+) kg-IpH-I. These values depended on organic matter fraction in upper horizons and on Al-oxihidroxides in lower horizons. K.W.: buffer capacity, acidification, forest acid soils, Central System. INTRODUCCION La acidificación natural de los suelos se produce cuando aumenta la cantidad de iones hidronio (H30+) y de ciertas formas de aluminio asociados con la capacidad de cambio catiónico relacionada con la materia orgánica y los minerales de la arcilla. Los procesos de acidificación natural del suelo pueden incrementar el efecto de las deposiciones ácidas que llegan al mismo. Como posibles causas de mortalidad en los bosques han sido citados los cambios climáticos, procesos dinámicos naturales, los efectos directos e indirectos de la deposición ácida, entre otros. Habida cuenta que los suelos del Sistema Central español son fundamentalmente de naturaleza ácida (Jiménez Ballesta et al. 1984, Alvarez y Jiménez Ballesta 1989), la incidencia de posibles aportes de naturaleza ácida puede acelerar el proceso. Por ello en el 109 presente trabajo, se evalúa la capacidad amortiguadora y el estado de acidificación de tres suelos representativos de dicho Sistema. MATERIALES Y METODOS Los suelos objeto de estudio corresponden a tres perfiles pertenecientes a suelos de carácter ácido originados dos sobre pizarras y uno sobre esquistos. Una descripción general de estos perfiles se muestra en la Tabla 1. Sobre la fracción seca y tamizada <2 mm se realizaron las determinaciones de: pH en H20 y KCI 1 N (1:2,5 suelo: disolución); textura (pipeta Robinson); materia orgánica (Wackley and Black, 1934); capacidad de intercambio catiónico (e.I.e.) por el método del AcNH4; formas libres de Al, (Duchaufour y Souchier, 1966) y aluminio de cambio (lN KCI - Coleman and Thomas 1967). El A13+ fue determinado mediante un espectrofotómetro de absorción atómica Perkin Elmer 3110. Todas las muestras fueron analizadas por duplicado . . 'La determinación de las capacidades buffer se ha llevado a cabo mediante la metodología propuesta por Magdoff y Bartlett (1985). La capacidad de amortiguamiento actual (C.B. act.) se determinó como la inversa de la pendiente que une los puntos próximos al punto de adición cero (Aitken et al., 1990). La capacidad de amortiguamiento potencial (e.B. pot.) nos informa sobre el comportamiento del suelo frente a adiciones ácidas y se determina como la inversa de la pendiente en este tramo de la curva. RESULTADOS YDISCUSION En la Figura 1 se muestran los resultados obtenidos de pH s' materia orgánica y capacidades buffer para cada perfil con sus correspondientes horizontes; los valores de pHH20 están en el rango entre 5.0-5.5 y los de pH KC1 entre 3.5-4.3, sin producirse bruscas variaciones a lo largo del perfil. Los contenidos en materia orgánica son variables, oscilando entre un 0.77 y 12,63 % Y disminuyen con la profundidad como regla general. En la Tabla 2 se dan los resultados de los análisis de la capacidad de cambio catiónico, del aluminio de cambio, porcentaje de saturación de bases y oxihidróxidos libres de aluminio. Los contenidos en arcilla varían entre 6.8 y 19.4 %. Las curvas amortiguadoras de los horizontes para cada perfil se representan en la Figura 2 para los perfiles 1, n y nI. Los valores de las capacidades amortiguadoras actuales (e.B. act.) están comprendidas entre 2.8 y 11.5 cmol(p +) Kg- 1 pH- 1, siendo el más elevado el correspondiente al horizonte con mayor contenido en materia orgánica. Los valores de las capacidades amortiguadoras potenciales (e.B. pot.) oscilan entre 7.9 y 22.2 cmol(p+) Kg-l pH-l. La capacidad buffer actual parece estar relacionada con los contenidos en materia orgánica, mientras que la capacidad buffer potencial parece coincidir con los mayores porcentajes de oxihidróxidos de Al y de arcilla. En el tramo de adición ácida (valores negativos de las gráficas) se observa, de forma general, un descenso relativamente acusado del pH para las primeras adiciones ácidas, más brusco para los horizontes superficiales (de media a una unidad de pH) que para los inferiores (en torno a media unidad). Teniendo en cuenta los valores de pHH20 ' las capacidades amortiguadoras deben generarse por la capacidad de intercambio catiónico (Ulrich, 1989), aunque no es de desdeñar la acción de otros componentes que comienzan a ejercer una acción amortiguadora (Prenzel, 1985). El mayor contenido en Al de cambio y oxihidróxidos de Al en horizontes inferiores explica que en el tramo de adición ácida sea mayor el poder amortiguador. Los horizontes superiores alcanzan los valores más bajos de pH en adiciones ácidas (la curva de este horizonte siempre está en el tramo ácido por debajo que las curvas de 110 los otros horizontes). Así, el valor más bajo de pH en la adición ácida más alta corresponde al horizonte Ah del perfil 1 que coincide con los menores contenidos en oxihidróxidos y aluminio de cambio junto con los menores porcentajes de arcilla y limo fino. La capacidad buffer que reside en la capacidad de intercambio catiónico de la materia orgánica en horizontes superficiales, y sobre todo en suelos arenosos como son estos casos (Aitken et al.,1990 y Bache, 1988)., parece ya superada en las dos primeras adiciones ácidas. Este hecho se justifica por la pérdida de poder amortiguador que sufren las sustancias con capacidad de cambio al ver que ciertos componentes alumÍnicos no cambiables bloquean las posiciones de cambio catiónico. Así mismo, la presencia de ciertos cationes metálicos (como el AI3+) que tienden a complejarse con la materia orgánica propician el descenso amortiguador de la misma ante una adición ácida. Este estado de acidificación en el que el rango amortiguador de los oxihidróxidos de Al se solapa con el debido a la capacidad de cambio catiónico consideramos que puede ser crítico para la salud del bosque, pues junto a deficiencias nutricionales de cationes básicos, tenemos los problemas de toxicidad generados por el aluminio. En el tramo básico de la curva de valoración del suelo (valores positivos en el eje de abscisas) se observa que las dos primeras adiciones básicas, suponen una subida de pH más brusca para horizontes inferiores, estando más amortiguado el proceso para el caso de los horizontes superiores (al contrario que para el tramo ácido). CONCLUSIONES Las capacidades amortiguadoras al pH del suelo de diversos suelos del Sistema Central varían aproximadamente entre 5 y 14 cmol (p+) kg- 1. Se encuentra que la mayor capacidad amortiguadora coincide con el mayor contenido en materia orgánica, dependiendo así mismo del valor de pH del mismo. A pHs más ácidos la capacidad amortiguadora está en relación con los oxihidróxidos de aluminio. AGRADECIMIENTOS El presente trabajo forma parte de un proyecto financiado por la C.I.C.Y.T. (N° AMB94 0830), a la que agradecemos sinceramente su colaboración. BIBLIOGRAFIA AITKEN, R.L., MOODY, P.W., McKINLEY, P.G. (1990). "Lime requirement of Acidic Queensland Soils. I. Relations between Soil Properties and pH Buffer Capacity". Aust. 1. Soil Research. 28: 695-701. AL V AREZ GONZALEZ, A.M., JIMENEZ BALLESTA, R. (1989). "Fraccionamiento Edafoquímico del Aluminio en Suelos de Carácter Acido". III Congreso de Geoquímica, Soria. BACHE, B. (1988). "Measurements and mechanisms in acid soils". Commun. Soil Sci. Plant Anal. 19: 775-92. COLEMAN N.T. and THOMAS G.H. (1967). The basic chemistry of soil acidity. Soil acidity and liming. R.W. Pearson and F. Adams (eds.). Agronomy 12:1-41. Am. Soco Agron., Madison Wisconsin. DUCHAUFOUR, Ph. y SOUCHIER, B. (1966). "Note sur one methode d'extraction combinee de l'aluminium et du ler daus les sols".Science du Sol 1, 17-31. 111 JIMENEZ BALLESTA R., IBAÑEZ J.1. and DE LA MATA L. (1984). El aluminio y la acidez de cambio de diversos suelos. Relaciones numéricas con otros parámetros. Actas 1 Congreso Nacional de Ciencia del Suelo. 12,699-713. MAGDOFF F.R. and BARTLETT R.J. (1985). Soil pH buffering revisited. Soil Sci. Soco Am. J. 49: 145-148. PRENZEL J. (1985). Verlauf und ursachen der bodenversaerung. Z. Detsch Geol. Ges. 136: 293-302. ULRICH B. (1989). "Effects of acid precipitation on forests ecosystems in Europe. En "Acid Precipitation". (Adriano and Johnson Eds.). Springer-Verlag. Berlín.Cap. 2, 189-272. WACKLEY A. and BLACK, T. A. (1934). An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid tritation method. Soil Sci. 37: 29-38. Perfil Localización I Sierra de los Angeles n Sierra del Horno In Sierra del Horno Clasificación F.A.O. Acrisol crómico Vegetación Pinar Material Originario Esquistos Cambisol húmico Brezal+pinar Leptosol dístrico Brezal+pinar Color Horizontes Profundidad (cm) 0-19 2.5YR3/4 Ah Pizarra 2Bt 2C Ah 19-40 40-80 0-10 2.5YR3/6 5YR5/8 10YR4/3 Pizarra Bwl B w2 Ah 10-47 47-66 0-8 7.5YR5/4 7.5YR6/4 10YR4/2 C 8-29 10YR5/4 Tabla 1. Características de los perfiles seleccionados Perfil Horizonte Al K Ca2+ Mg2+ Na+ cmo!(p+)Kg I n In Ah 2Bt 2C Ah Bwl B w2 Ah C 0.6 1.2 1.7 4.5 3.7 4.5 4.5 1.7 6.1 2.8 3.3 5.8 5.6 5.7 6.3 4.0 2.3 0.8 1.0 1.6 1.9 1.9 1.8 1.2 1.5 1.9 1.7 1.4 1.8 1.2 1.3 2.2 Tabla 2. K+ S C.LC. 2.9 3.6 0.2 1.9 0.8 0.5 0.5 0.4 a V 1 12.8 9.1 6.2 10.7 10.1 9.3 9.9 7.8 16.7 14.4 10.5 33.9 18.3 31.1 20.5 15.0 76.6 63.2 59.0 31.6 55.2 29.9 48.3 52.8 A1 K : aluminio de cambio extraído con KC11N. S: suma de bases. e.1.e.: capacidad de intercambio catiónico. V: porcentaje de saturación en bases del complejo de cambio. a: porcentaje de arcilla O.L. A ! :óxidos libres de Al expresados en %A1203 112 OL A1 %AhO] % 7.6 14.5 19.4 6.4 7.7 8.8 8.5 11.3 0.56 1.07 0.91 1.39 1.43 1.31 0.95 1.23 Valores de pHH20. pHKcl. %M.O. y e.B. act. y e.B. pot. (cmol(p+)Kg- 1pH- 1 ) 20 . 15 10 . _- -- _ . 5 o Ah (0-19 cm) 2Bt (19-40 cm) 2Bt (40-80 cm) Bw1 (10-47 cm) Bw1 (47-66 cm) Horizontes del Perfil I 25 - - - -- - - - -- -- 15 10 5 o Ah (0-10 cm) Horizontes del Perfil 11 25 - - - -...-- ....... -- . -- 20 -.-----.. --- - ---.- -- -- -- - ---.---- ::..-==-~ --------- .-- .- .------- - .. -- --- ..- - --- -.--.---.- .. - .. -..- - - .- -.. 15 - - 10 5 o e (8-29 cm) Ah (0-8 cm) Horizontes del Perfil 111 • pH H20 D pHKCl1Ill %M.O. 11 C.B act. D C.B. pOt. Fig.1. Valores de pHH20. pH KCI • %M.O .• C.B. act. (cmol(p+)Kg- 1pH- 1 )y C.B. pot. (cmol(p+)Kg- 1pH- 1 )y para cada horizonte de cada perfil. 113 Perfil I 8,0 pH (CaCI 2, 0,01 M) r---.,....---.,....---;----;---------,-------,-----,---, 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2, o '-'--'---'--'-~__'__'_-'-'---'__'__'_..L...1......;__J_.l...-'--'-'---'--'-~J.....I-C__'_'__..............__I._L_"'--'--'--' -40 -30 -20 -10 o 10 20 30 40 cmol (p + ).Kg-1 ~hor Ah ---hor 2Bt --hor 2C Perfil 11 7, O pH (CaCI 2, 0,01 M) 6,0 5,0 4,0 3,0 2, o ....... ~_'_'_ -40 -30 _'_'_c..........._'_'_'__'__'_~'__'__'_-'--'-'_'___'_-'--'-__'_'_-'--'-'__'_'_~ -20 -10 o 10 20 30 40 cmol (p + ).Kg-1 -- hor Ah --- hor Bw1 -- hor Bw2 PerfilllI 8 o pH (CaCI , 2, 0,01 M) 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2, o '-'--'-__'__'_-'-'---'__I._L_-'--'---'---'--'--'--'-'--'-'-...1...-c...'---'-'"----'-~_'___'__...........'_'___'_-'-'-~ -40 -30 -20 -10 O 10 20 30 40 cmol (p + ).Kg-1 ~ hor Ah --- hor C Fig. 2. Curvas amortiguadoras de los Perfiles I, II Y III para sus correspondientes horizontes. 114