MANUAL PARA EL ANÁLISIS DE SUELOS AGRÍCOLAS Y AGUA PARA RIEGO Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego MINISTERIO DE DESARROLLO AGRARIO Y RIEGO INSTITUTO NACIONAL DE INNOVACIÓN AGRARIA DIRECCIÓN DE SUPERVISIÓN Y MONITOREO DE LAS ESTACIONES EXPERIMENTALES AGRARIAS MANUAL PARA EL ANÁLISIS DE SUELOS AGRÍCOLAS Y AGUA PARA RIEGO Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria MANUAL PARA EL ANÁLISIS DE SUELOS AGRÍCOLAS Y AGUA PARA RIEGO Tabla de contenido MINISTERIO DE DESARROLLO AGRARIO Y RIEGO Presentación ............................................................................................................................... 6 Ministra de Desarrollo Agrario y Riego 1. Introducción ........................................................................................................................... 7 Jennifer Lizetti Contreras Álvarez 2. Muestreo y preparación de la muestra ................................................................................. 8 Viceministro de Políticas y Supervisión del Desarrollo Agrario 2.1. Muestreo de suelos ..................................................................................................... 9 Victor Hugo Parra Puente 2.2. Preparación de las muestras ....................................................................................... 15 Viceministro de Desarrollo de Agricultura Familiar e Infraestructura Agraria y Riego 3. Análisis de propiedades físicas .............................................................................................. 24 Christian Alfredo Barrantes Bravo 3.1. Determinación del contenido de humedad ................................................................ 25 Jefe del INIA 3.2. Densidad aparente (método con parafina) ................................................................. 30 Jorge Juan Ganoza Roncal, M. Sc. 3.3. Textura del suelo (determinación del tamaño de partículas) ..................................... 33 © Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA) 4. Análisis de propiedades químicas ......................................................................................... 40 Primera edición digital: 4.1. Determinación del pH (reacción del suelo), método del potenciómetro.................... 41 Marzo, 2024 4.2. Determinación conductividad eléctrica (CE), método conductimétrico ..................... 45 Publicado: 4.3. Determinación de carbonatos (CaCO3), método de titulación .................................... 50 Marzo, 2024 4.4. Determinación de materia orgánica (MO), método de Walkley & Black .................... 55 Disponible en: 4.5. Capacidad de intercambio catiónico y determinación de cationes intercambiables. https://repositorio.inia.gob.pe/ Método de acetato de amonio 1 N, pH 7 .................................................................... 62 ISBN: 4.6. Determinación de la acidez y aluminio intercambiable, método Barnhisel y Bertsch ......... 74 978-9972-44-151-6 4.7. Determinación del nitrógeno total, método Kjeldahl ................................................. 78 Editado por: 4.8. Determinación del fósforo disponible ........................................................................ 84 Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA) 4.9. Determinación del potasio disponible ........................................................................ 97 Equipo Técnico de Edición y Publicaciones 4.10. Determinación de micronutrientes: Fe, Cu, Zn y Mn ................................................ 101 Av. La Molina 1981, Lima-Perú 4.11. Determinación de boro ............................................................................................ 111 Teléf. (511) 2402100 - 2402350 www.gob.pe/inia 5. Análisis de la calidad del agua de riego ................................................................................ 118 5.1. Determinación del pH ................................................................................................. 119 Todos los derechos reservados. Prohibida la reproducción de este libro por cualquier medio, total o parcialmente, sin permiso 5.2. Determinación de la conductividad eléctrica .............................................................. 121 expreso. 5.3. Determinación de cationes ......................................................................................... 124 Hecho el Depósito Legal en la Biblioteca Nacional del Perú N° 2024-02445 5.4. Determinación de aniones .......................................................................................... 126 Autores: Beatriz Sales-Dávila, Tomás D. Samaniego-Vivanco, Karito A. Durand-Pasco, Ángel A. 6. Referencias bibliográficas ..................................................................................................... 136 Norabuena-Segovia, Rafael J. Calderón-Espinoza, Josselyn M. Ortega-Vega, Karen E. Munayco- 7. Anexos .................................................................................................................................... 142 Peralta / Editora general: Emely E. Lazo-Torreblanca / Revisión de contenido: Emely E. Lazo- Torreblanca / Diseño y diagramación: Italo S. Sandoval Arteaga, Luis E. Calderon Paredes 4 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 5 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Presentación Introducción El Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA) es el organismo técnico especializado adscrito La degradación del suelo es un proceso degenerativo ocasionado por diversos factores como al Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego (MIDAGRI), que tiene como finalidad desarrollar la contaminación comercial, agrícola, industrial; pérdida de tierra de cultivo, sobrepastoreo ciencia, tecnología, innovación y transferencia tecnológica en materia agraria. Entre sus y prácticas agrícolas inadecuadas; además del cambio climático a largo plazo. Asimismo, no funciones especializadas, se tienen los servicios tecnológicos agrarios como la producción de se descarta la posibilidad de que toda la capa superior del suelo del mundo podría volverse semillas, plantones y reproductores de alto valor genético (bovinos, ovinos, caprinos, cuyes y improductiva en 60 años si continúan las tasas actuales de pérdida (Maximillian et al., 2019), ya camélidos sudamericanos) y servicios analíticos a productores. El análisis de suelo, agua, foliar que su capacidad de suplir y mantener una cantidad adecuada de nutrientes se verá reducida y, y abonos orgánicos, es un servicio tecnológico ofrecido en los laboratorios especializados de las por ende, las plantas cultivadas en dichas tierras no dispondrán de nutrientes necesarios para Estaciones Experimentales Agrarias (EEA) del INIA. su crecimiento y desarrollo. El presente manual describe los fundamentos teóricos, materiales, equipos, reactivos, Para reducir las pérdidas de la capacidad productiva del suelo y producir un cultivo en él, es procedimientos, análisis de resultados de las técnicas e interpretación de un informe de ensayo necesario suplir la pérdida de nutrientes y adicionar lo requerido por el cultivo. De acuerdo de suelo y de agua de riego. El contenido, consta de dos secciones importantes: la primera se al tipo de manejo o fertilización del suelo, se realizan los análisis físico, químico y biológico, enfoca en pruebas físicas y químicas de suelos que incluyen parámetros para evaluar la fertilidad los cuales permitirán un buen desarrollo del cultivo con una disminución en los costos de del suelo, así como también pH, conductividad eléctrica, materia orgánica oxidable, textura, producción, rentabilizando la actividad agrícola. Sin embargo, otros factores que intervienen fósforo y potasio disponible, capacidad de intercambio catiónico, etc. La segunda sección se en la producción agrícola deben ser tomados en cuenta en el manejo general del cultivo, tales centra en el análisis físico-químico del agua de riego, en el cual se incluyen parámetros como como el clima, la cantidad y severidad de plagas y enfermedades. pH, conductividad eléctrica, cationes y aniones solubles. La selección de los métodos para los diferentes tipos de análisis debe ser realizado bajo las McKean (1993) indica que los objetivos de un análisis de suelo son los siguientes: diagnosticar premisas de la investigación científica, de tal manera que los resultados obtenidos reflejen la deficiencia de un elemento en el suelo, brindar recomendaciones para la fertilización de los el estado actual de los suelos, y permitan establecer estrategias de manejo adecuadas para suelos, determinar las condiciones químicas o físicas y clasificar el tipo de suelo. Asimismo, optimizar el desarrollo de los cultivos en beneficio de la agricultura y de la sociedad. este mismo autor menciona que la fertilidad se determina fácilmente con un análisis del suelo, teniendo varias etapas, entre ellas: el muestreo, la preparación de la muestra, el análisis físico- Por tal razón, el presente manual titulado “Manual para el análisis de suelos agrícolas y químico, la interpretación de los resultados y la correlación y calibración; lo cual será explicado agua para riego" describe los métodos de análisis de suelo y agua normalizados y aprobados en el presente manual. internacionalmente, con el fin de contribuir con la mejora y fortalecimiento del sector agrario a nivel local, regional y nacional; y está dirigido al personal de servicios técnicos analíticos, productores, estudiantes e investigadores involucrados en la actividad agrícola. Jorge Juan Ganoza Roncal, M. Sc. Jefe del INIA 6 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 7 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 2.1 Muestreo de suelos La precisión de los resultados de las pruebas de suelos depende mayormente del manejo y la forma de la recolección de la muestra, la cual debe ser representativa del campo de donde se tomó y la recolección y manejo de la mimsma no debe causar un cambio en las propiedades del suelo de interés antes del análisis de laboratorio (Pennock et al., 2008). Al momento de planificar el muestreo se debe considerar lo siguiente: a. Reconocimiento del terreno: Identificar las áreas homogéneas con características similares de relieve, textura, estructura, color, tipo de drenaje, encalado, fertilización y presencia de cultivos. 2. muestreo y preparación de Unidad 3 la muestra Unidad 2 Unidad 1 Figura 1. Determinación de áreas homogéneas 8 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 9 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria b. Obtención de la muestra individual: Áreas pequeñas y no uniformes deben de ser muestreadas por separado. Antes de iniciar con el muestreo se recomienda limpiar la parte superficial de cada punto escogido, aproximadamente un área de 50 x 50 cm. Si el muestreo se realiza con una lampa recta, abrir un hoyo en forma de “V” con una profundidad de 30 cm (Figura 2). Figura 2. Muestreo de suelos Figura 3. Pasos para obtener una muestra representativa de suelos a Extraer con la lampa una porción (submuestra) de 3-4 cm de espesor en forma inclinada e introducirla en partir de submuestras un balde limpio, desechando los bordes laterales, y luego mezclarla con las 15 o 20 submuestras más que se deberán extraer. Luego, tomar una muestra representativa de aproximadamente 500 g. 10 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 11 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria En cultivos perennes o frutales, el procedimiento es similar al caso descrito paracultivos transitorios o c. Obtención de muestra compuesta: Consiste en realizar diferentes patrones de recorrido en cada área semitransitorios. La variación está en la profundidad y forma: se abren los hoyos en cuatro lados del árbol, a la seleccionada dentro de un mismo lote, como se describe en la Figura 6. altura de la copa, a 30 cm de profundidad. Sin embargo, dependiendo del caso, se recomienda 0-30 cm y 30-60 cm. A B C Figura 4. Muestreo en especies arbóreas Para asegurar la toma de un volumen uniforme de suelo a lo largo de diferentes profundidades de muestreo, es recomendable utilizar sondas de suelo y barrenas diseñadas para este propósito. Sin embargo, de no contar con dichas herramientas es posible utilizar palas de hoja plana. A B D E F Figura 6. Distintos patrones de muestreo: (a) tresbolillo, (b) zigzag, (c) en equis, (d) cuadrangular, (e) líneas paralelas y (f) recorrido en S Figura 5. Materiales para muestreo de suelos con (a) barreno y (b) pala de hoja plana 12 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 13 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Para ello, se toman entre 10 a 30 muestras individuales o submuestras que luego se colocarán en un balde o 2.2. Preparación de las muestras costal grande para ser mezcladas (hasta que presente una buena homogeneización), para luego tomar 1 kg de suelo en una caja o bolsa de plástico y ser enviada al laboratorio. Principio d. Profundidad: Por lo general, las muestras se toman en la capa arable del suelo (0-15 cm), sin embargo, dependiendo de las necesidades se pueden muestrear diferentes profundidades. Las combinaciones de La NOM-021-RECNAT-2000 [AS-01] (Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales [SEMARNAT], 2002, pp. 10-12) profundidad de muestra más comúnmente utilizadas son: 0-15 cm y 15-60 cm, o 0-30 cm y 30-60 cm. Sin establece que es muy importante la preparación de la muestra, al igual que la muestra de suelo y el análisis; ya que, de embargo, si se espera que el nutriente del suelo de interés se estratifique por profundidad, como ocurre con los existir errores en estas etapas del proceso, se obtendrían resultados de ensayos físico-químicos inválidos. La muestra nutrientes altamente móviles solubles en agua, los incrementos de muestreo adicionales ayudarían a garantizar de suelo incluye diferentes etapas de proceso con el fin de asegurar que se encuentre en óptimo estado y así obtener recomendaciones precisas. resultado de ensayos de calidad analítica. El desarrollo de estas actividades debe darse en condiciones ambientales adecuadas y limpias. e. Etiquetado: Se realiza siempre que sea posible etiquetar la muestra con la información necesaria para la adecuada identificación de la misma. Un ejemplo de etiqueta se muestra en la Figura 7. La misma norma establece consideraciones a tener en cuenta para colectar y preparar la muestra de suelo para realizar análisis de metales tóxicos: • El riesgo de contaminar al momento de colectar y preparar la muestra teniendo en cuenta los dispositivos usados, pueden darse en proporciones altas; sobre todo cuando se trabaja con elementos que contienen concentraciones muy pequeñas. • Utilizar material de polietileno para evitar la contaminación de elementos como cadmio, plomo y zinc. • Después de tamizada, la muestra debe ser empacada para su posterior análisis. El tamizado debe darse en un tamiz de malla 10 de acero inoxidable. 2.2.1 Metodología ISO 11464:2006 La Metodología ISO 11464:2006 (International Organization for Standardization (ISO), 2006) establece lo siguiente. Equipos Figura 7. Modelo de etiqueta para muestra de suelo • Estufa de secado. Recomendaciones • Liofilizador (opcional). • Trituradora, molino, mortero, martillo de madera u otro martillo con cabeza blanda. • No mezclar muestras de diferentes lotes. • Tamiz, conforme a ISO 565, con apertura de 2 mm. • No tomar muestras de un campo que ha sido recientemente fertilizado. • Agitadores mecánicos. • No tomar muestras de lugares: • Espátulas.  Al pie de cercas o zanjas. • Balanza analítica con precisión de hasta 0.1 g.  Con acumulaciones de materiales vegetales o estiércol. • Balanza, con precisión de hasta 1g.  Donde hubieron quemas recientes.  Pantanosos o de acumulación de sales. 14 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 15 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Procedimiento • Secado en estufa: Extender todo el material, en una capa no superior a 5 cm, sobre una bandeja de material que no absorba la humedad del suelo y que no provoque contaminación. Introducir la bandeja en la estufa En varias etapas del procedimiento, el analista deberá tomar decisiones, especialmente si los diferentes tamaños de y secar a una temperatura que no supere los 40 ° C. partícula deben combinarse o tratarse por separado: esto dependerá de la naturaleza del suelo y los objetivos del programa analítico. La muestra se volverá a homogeneizar después de que se haya llevado a cabo cualquier operación c. Triturado y remoción de materiales gruesos de separación, tamizado o triturado que pueda haber resultado en la segregación de partículas de diferentes tamaños. • Separación de piedras y otros: Si el suelo ha sido secado en grandes agregados será necesario triturar la Cabe mencionar que se recomienda tomar precauciones especiales con muestras de suelos potencialmente peligrosos. muestra, para lo cual, los materiales extraños como piedras, fragmentos de vidrio y basura, deben retirarse Evite cualquier contacto con la piel y tome las medidas necesarias para el secado (extracción de aire, ventilación, etc.). de la muestra seca. Este proceso puede ser facilitado por el uso de un tamiz y por la recolección manual de Se debe tener cuidado para evitar la contaminación de la muestra a través del aire o por el polvo (por ejemplo, de la los fragmentos más grandes. Se debe tener cuidado para minimizar la cantidad de material fino adherido a atmósfera del laboratorio o entre muestras almacenadas o procesadas cerca unas de otras). la materia extraña eliminada. Determinar y registrar la masa de cualquier materia eliminada en esta etapa. Se recomienda que el pretratamiento del material del suelo siempre se realice en una habitación utilizada sólo para Si el material a examinar es un suelo o un desecho contaminado, el analista puede desear triturar la muestra este propósito, y se encuentre alejada de los lugares donde se realizan las mediciones analíticas. Si la muestra tiene una completa; incluidos, por ejemplo, trozos de escoria, para pasar el tamiz de 2 mm. consistencia similar al polvo, parte de ella puede perderse y esto puede alterar sus propiedades físico-químicas. a. Descripción de la muestra • Triturado: Si se ha utilizado un tamiz de 2 mm para facilitar la eliminación de materias extrañas, las partículas grandes secas que queden en el tamiz deben triturarse (con un equipo adecuado) hasta que sean más Examine la muestra tal como se recibió y registre la descripción, incluidos los detalles de materiales extraños, pequeñas. Toda la muestra que pasa por el tamiz debe pesarse y mezclarse bien. restos de vegetación y otras características notables o relevantes. b. Secado Si la fracción de agregados mayores a 2 mm es baja, puede ser más eficiente tamizar las partículas más pequeñas que 2 mm antes del triturado. En casos especiales, se puede triturar toda la muestra. Las Se pueden secar las muestras al aire o en una estufa por 24 h, o hasta lograr la pérdida de masa de la muestra fracciones pueden recombinarse después de triturarlas usando un mezclador mecánico . de suelo hasta que obtenga un valor inferior a 5 % (fracción de la masa). Una vez completado el proceso de secado, se debe determinar y registrar la masa total de la muestra seca. d. Submuestreo Para acelerar el proceso de secado, se debe descomponer el tamaño de los agregados más grandes (mayores de El submuestreo es necesario cuando la muestra no puede almacenarse (muestra de laboratorio y muestra de 15 mm) durante el proceso. Cuando las muestras se sequen al aire, se han de triturar ligeramente a mano con archivo) o usarse (muestra analítica) por completo, debido a su tamaño. Para la preparación de una muestra un martillo de madera o un mortero, teniendo mucho cuidado de evitar la contaminación. Cuando las muestras de laboratorio, dividir la muestra seca, triturada y tamizada en porciones representativas de 200-300 g. Para se secan en un horno, se recomienda retirarlas de éste temporalmente y tratarlas de la misma manera. Este la preparación de una muestra analítica, divida la muestra de laboratorio en porciones según parámetro a procedimiento también facilita la separación de partículas mayores a 2 mm. determinar. Evite la producción de polvo tanto como sea posible. El porcentaje de humedad, el espesor de la capa, el tipo de material y del aire, y la tasa de ventilación definen el • Submuestreo a mano (cuarteo): Mezclar bien la muestra de suelo y extenderla en una capa fina sobre tiempo de secado de la muestra de suelo. En una estufa, el tiempo de secado para suelos arenosos no suele ser una bandeja que no influya en la composición de la muestra. Separe el suelo por igual en cuatro porciones superior a 24 horas, y para suelos arcillosos, más de 48 horas. Para suelos que contienen una gran proporción (cuadrantes). Combine dos de las cuatro porciones en diagonal, rechazando las otras dos. Repita este de materia orgánica fresca (por ejemplo, raíces de plantas, etc.), es posible que se requieran entre 72 y 96 procedimiento hasta obtener la cantidad de suelo deseado. horas. • Submuestreo mecánico: Existe una variedad de equipos apropiados para el submuestreo, a menudo • Secado al aire: Extender todo el material, en una capa no superior a 5 cm, sobre una bandeja que no fabricados de acuerdo con las normas nacionales. Estos pueden usarse para submuestreo de acuerdo con la absorba la humedad del suelo y que no provoque contaminación. Es fundamental que se evite la luz solar norma nacional apropiada y las instrucciones del fabricante. directa y que la temperatura no supere los 40 °C. 16 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 17 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria e. Molienda Procedimiento Si se va a tomar una muestra analítica menor a 2 g para el análisis, es preferible que toda la submuestra se muela hasta obtener un tamaño menor a 250 µm de partícula, antes de realizar una submuestra adicional para a. Recepción y registro el análisis. La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-01] (SEMARNAT, 2002, pp. 10-12) establece: Se recomienda moler una submuestra de suelo preparado para ser nuevamente molida hasta que la submuestra • Las muestras son recepcionadas y registradas con la debida identificación de campo. íntegra pase por un tamiz de 250 µm, o de un tamaño especificado en la metodología a probar. Si se va a realizar • Tener en cuenta los contenidos de la Figura 7. más de un análisis, se triturará suficiente material hasta el tamaño de partícula más pequeño especificado, para permitir que todos los análisis se realicen en esta submuestra. • Para facilitar el manejo interno del desarrollo de actividades una vez ingresada la muestra se asignará un código. Cabe mencionar que no se permite la molienda para determinar algunos parámetros con extracciones químicas porque aumenta la superficie de la muestra y, por tanto, su reactividad. Si es necesario, la fracción mayor a 2 mm se puede moler y mezclar con la fracción menor a 2 mm, antes de realizar el análisis químico. 2.2.2 Metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-01] Equipos y materiales De acuerdo a la metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-01] (SEMARNAT, 2002, pp. 10-12) se requiere lo siguiente: • Etiquetas. • Rodillo de madera. • Cilindro de madera. • Cuadernillo de registro. • Tamiz de 2 mm. • Botes de vidrio de 1 L. • Hojas de plástico de 40 x 70 cm. • Balanza analítica con precisión de hasta 0.1 g Figura 8. Recepción de muestras de suelos 18 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 19 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria b. Secado c. Molienda La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-01] (SEMARNAT, 2002, pp. 10-12) indica: La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-01] (SEMARNAT, 2002, pp. 10-12) establece que: • La fase de secado se realiza para facilitar el tamizado y obtener una buena homogeneización de la muestra de • Antes de empezar la molienda se deben separar los materiales gruesos de la muestra. suelo. • La molienda de la muestra de suelo se hace con un rodillo, como se aprecia en la Figura 10. • El secado de la muestra se realiza a medio ambiente. • El secado de la muestra de suelo debe darse sobre un papel extendido o también sobre fibra de vidrio. • La profundidad inferior que debe extenderse la muestra para el secado es de 2.5 cm, a una temperatura menor de 35 °C y humedad relativa entre 30-70 %. Figura 10: Molienda de muestra de suelo Figura 9. Secado de muestras de suelos al aire 20 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 21 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria d. Tamizado La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-01] (SEMARNAT, 2002, pp. 10-12) menciona que, de la muestra de suelo debidamente tamizada y homogeneizada, se extrae la submuestra que va a ser analizada para cada De acuerdo a la metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-01] (SEMARNAT, 2002, pp. 10-12) se establece que: determinación analítica (entre 200-300 g). Luego a esta submuestra extraída se pesa en la balanza analítica, • Una vez molido el suelo pasa por un tamiz de 2 mm de diámetro (malla 10). Cabe mencionar que, para todo ello teniendo en cuenta la magnitud de pesada a trabajar. hacer el diagnóstico de la fertilidad de suelo, el grado de fineza del tamizado es lo más requerido en la g. Almacenamiento mayoría de los análisis. • Para realizar los análisis físico-químicos se separa una muestra del suelo tamizado de 500-800 g. La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-01] (SEMARNAT, 2002, pp. 10-12) indica: • Las muestras analizadas son almacenadas como custodia para cualquier circunstancia de solicitud de pedido de repetición o estudio. • Los recipientes deben permanecer herméticamente cerrados y debidamente clasificados. Se recomienda conservar el número de registro del laboratorio. • La muestra almacenada puede sufrir cambios (tenerlo en cuenta en caso se desee volver a utilizar). Para ello no olvidar indicar si el informe de ensayo pertenece a muestras recientes o almacenadas. Asimismo, se debe considerar las condiciones ambientales de almacenamiento a fin de que la muestra conserve sus características fisicoquímicas. Figura 11. Tamizado de muestra de suelo e. Homogeneizado La Metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-01] (SEMARNAT, 2002, pp. 10-12) indica: • Esta fase del proceso es muy importante, ya que luego va al empaque y la muestra se encuentra en óptimas condiciones para ser analizadas. • El homogeneizado se realiza girando la muestra en diferentes direcciones. Figura 12. Muestras identificadas para su almacenamiento f. Pesado 22 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 23 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 3.1. Determinación del contenido de humedad Principio Cuando hablamos del contenido de humedad se refiere a la cantidad de masa o volumen de agua que se encuentra en una masa de suelo en un momento determinado. Generalmente se determina por pérdida de peso de una muestra de suelo con contenido de humedad porcentual original después de ser secada en una estufa de aire a 105 °C. La pérdida en peso se expresa en porcentaje sobre la base de peso seco (Porta et al., 2003). La humedad presenta una gran variabilidad espacio-temporal. Además, al ser sometida a 105 °C, algunas fracciones de la materia orgánica y otros compuestos volátiles pueden ser descompuestos, por lo que la muestra no puede ser usada para otro ensayo (Bazán 2017). 3. ANÁLISIS DE 3.1.1. Metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-05] Equipos y materialesDe acuerdo a la metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-05] (SEMARNAT, 2002, pp. 16) se requiere: • Desecador PROPIEDADES • Cápsulas de aluminio para humedad• Estufa con circulación de aire • Balanza de capacidad de 0.01 g • Pinzas FÍSICAS ProcedimientoLa metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-05] (SEMARNAT, 2002, pp. 16) recomienda lavar, limpiar e identificar las cápsulas de aluminio a ser utilizadas, además de lo siguiente: • En una estufa, por un periodo de 8 horas y a 105 °C, colocar las cápsulas y registrar el peso; luego, volver a introducir las cápsulas a la estufa hasta obtener el peso constante. Una vez que las cápsulas son retiradas de la estufa pasan a un desecador para su enfriamiento. • Haciendo uso de las pinzas, sacar las cápsulas frías del desecador y tararlas completamente, incluyendo las tapas; resultando en el peso de la cápsula. • Obtener la muestra de aproximadamente 30-50 g y colocarla en la cápsula de aluminio. Si la muestra va a ser transportada, se deberá asegurar que la cápsula esté bien cerrada. • Luego, pesar la cápsula conteniendo el suelo húmedo (PC+Wsh). 24 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 25 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Cálculos (PC + Wsh) - (PC + Wss) Humedad (%) = x 100 % (PC + Wss) - PC Donde: PC = Peso de la cápsula (g) Wsh = Peso de suelo húmedo (g) PC+Wsh = Peso de la cápsula más el peso del suelo húmedo (g) PC + Wss = Peso de la cápsula más el peso del suelo seco (g) Figura 13. Secado de muestras de suelo en la estufa 3.1.2. Metodología ASTM 2974-20e1: Determinación de humedad, contenido de cenizas y material orgánico de turba y otros suelos orgánicos • A 105 °C, introducir a la estufa la tapa en la parte inferior. De acuerdo a la American Society for Testing and Materials [ASTM] (2020) se tiene lo siguiente: • Al cabo de 24 horas sacar la cápsula de la estufa y colocar en el desecador hasta que se enfríe para luego pesarlo. Este peso será el peso de la cápsula más el peso del suelo seco (PC + Wss). a. Método de prueba A • Colocar nuevamente la cápsula a la estufa por 1 hora y después retirarla, dejarla enfriar en el desecador y pesar. Repetir este procedimiento hasta obtener el peso constante. • Registrar con precisión 0.01 g la masa de un plato o cápsula de porcelana equipado con una cubierta de papel de aluminio resistente. El recipiente debe tener una capacidad no menor a 100 mL. • Colocar una muestra de ensayo de al menos 50 g en el recipiente descrito. • Triture los agregados blandos con una cuchara o espátula. El grosor de la capa de suelo en el recipiente no debe exceder los 3 cm. • Cubra inmediatamente con la cubierta de papel de aluminio y registre la masa con una precisión de 0.01 g. • Secar sin tapar durante al menos 16 horas a 105 °C o hasta que no hayan cambios en la masa de la muestra, después de periodos de secado adicionales superiores a 1 hora. Retirar de la estufa, tapar bien, enfriar en un desecador y registrar la masa con una precisión de 0.01g. Figura 14. Muestras secas de suelo para el pesado final 26 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 27 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Cálculos para el método de prueba A • Cuando la masa de la muestra alcance un valor constante, calcular la humedad eliminada durante el secado Calcule el contenido de humedad de la siguiente manera: al aire, como el porcentaje de humedad de campo. • Triturar una porción representativa de la muestra secada al aire durante 1 a 2 min en una licuadora de alta velocidad. Usar la porción molida para pruebas de humedad, cenizas, nitrógeno, capacidad de intercambio (A - B) Contenido de humedad (%) = x 100 catiónico y similares. A • Mezclar completamente la muestra molida secada al aire. Pesar con una precisión de 0.01 g el equivalente a 50 g de muestra de ensayo. Luego, calcular según la siguiente fórmula: Donde: A = masa de la muestra de ensayo recibida (g) B = masa de la muestra secada al horno (g) 50 x NMasa de muestra equivalente (g) = 50 - 100 Este cálculo se utiliza —principalmente— para fines agrícolas, forestales, energéticos y hortícolas; y el resultado debe denominarse porcentaje de humedad de campo. Donde: Un cálculo alternativo es el siguiente: N = humedad eliminada en el secado al aire. (A - B) Contenido de humedad (%) = x 100 De aquí en adelante se sigue con la metodología A de forma completa. B Donde: Cálculos para el método B A = muestra de ensayo recibida (g) Calcular el contenido de humedad de la siguiente manera: B = masa de la muestra secada al horno (g) Este cálculo se utiliza para fines geotécnicos, y el resultado debe denominarse como porcentaje de humedad Contenido de humedad (%) = (50 – B) x 2 según el peso seco. Se recomienda tener cuidado de indicar el método de cálculo utilizado. Donde: B = muestra secada a estufa, en gramos. b. Método de prueba B Este cálculo determina el contenido de humedad como porcentaje de humedad de campo. Un cálculo La ASTM (2020) menciona lo siguiente: alternativo es el siguiente: • Este método de prueba debe usarse cuando se determina el contenido de pH, nitrógeno, la capacidad de intercambio catiónico y similares. Contenido de humedad (%) = (50 - B) x 100 B • Seleccionar una muestra de prueba representativa de 100 a 300 g. • Determinar la masa de la muestra de ensayo con una precisión de 0.01 g y esparcir uniformemente en una bandeja grande y plana. Triturar los agregados blandos con una cuchara o espátula y dejar que la muestra Este cálculo da el porcentaje de humedad según el peso seco. alcance el equilibrio de humedad con el aire del ambiente. Esto requerirá al menos 24 horas. Revolver ocasionalmente para mantener la máxima exposición al aire de toda la muestra. 28 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 29 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 3.2. Densidad aparente (método con parafina) • Derretir la parafina a 60 °C y sumergir el terrón hasta la presencia de una capa delgada. • Una vez obtenido el terrón cubierto por una capa delgada de parafina, se procede a realizar su pesado. Principio • Para registrar el peso del terrón sumergido en agua, se pesa el terrón parafinado sumergido en el agua de forma adecuada al interior de la balanza. Este parámetro permite caracterizar el estado de compactación del suelo en respuesta al uso de la tierra y las prácticas de su manejo. La densidad aparente refleja la masa o el peso de cierto volumen del suelo. Influye en otros parámetros físico-químicos, como en la infiltración (velocidad de entrada de agua al suelo), la porosidad, la profundidad efectiva, la Cálculos proliferación de las raíces y la disponibilidad de nutrientes. Un aumento de la densidad aparente implica una disminución de macroporos y un aumento de mesoporos y microporos; y los cambios resultantes impactan en la conductividad La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-03] (SEMARNAT, 2002, pp. 13-14) indica: hidráulica (Indoria et al., 2020). a. La masa de agua desplazada por el terrón es igual a la suma de su volumen y de la parafina El método de la parafina tiene la ventaja de no requerir la toma y el traslado de grandes masas de suelo, además de no requerir el uso de cilindros. También es útil si se desea conocer la densidad de los agregados de un tamaño determinado. (Vt + Vp) = (Ptpa) - (Ptpw) El método consiste en recubrir un agregado de suelo con una película de parafina sólida que, mediante pesadas en aire y agua, se determina el volumen desplazado (Blake y Hartge, 1986). En general se requieren al menos tres repeticiones Donde: por situación a analizar —es decir, aproximadamente 3 terrones dan la certeza obtenida con 1 muestra de cilindro—. Es Densidad del agua = 1 g/cm3 necesario conocer la densidad de la parafina sólida, la cual posee está entre 0.8-0.9 g/cm3 (Sandoval et al., 2012). Vt = Volumen del terrón Vp = Volumen de la parafina Dp = Densidad de la parafina 3.2.1. Metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-03] Ptpa = Peso del terrón parafinado Ptpw = Peso del terrón sumergido en agua Equipos y materiales b. Volumen de la parafina • Vaso de precipitado (500 ml de capacidad). • Parafina (entre 56-60 °C como punto de fusión). Vp = (Ptpa) - (Pta) • Terrones de suelo, 2 cm de diámetro como máximo. 0.9 • Hilo de algodón. • Termómetro. Donde: • Estufa. Densidad de la parafina (Dp) = 0.9 g/cm 3 • Balanza analítica. Ptpa = Peso del terrón parafinadoPta = Peso del terrón Procedimiento c. Densidad aparente Según la metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-03] (SEMARNAT, 2002, pp. 13-14) se siguen los siguientes pasos: Da (g/cm3) = PtaVt • Colocar entre 2-3 terrones de suelo en una estufa a 105 °C y llevar a peso constante. • Atar con el hilo de algodón y bien sujeto a uno de los terrones y el otro extremo en forma de lazo, con el fin de Donde: sujetar al brazo del platillo de la balanza. Pta = Peso del terrón V t = Volumen del terrón • El peso del terrón al aire se obtiene pesándolo sujeto al brazo del platillo de la balanza. 30 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 31 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Nota: 3.3. Textura del suelo (determinación del tamaño de partículas) Para hacer la corrección de la densidad del agua por efecto de temperatura, tener en cuenta la Tabla 1. Principio Bouyoucos (1962) propuso el método del hidrómetro, que se basa en la ley de Stokes que establece una relación entre el tamaño de las partículas y la velocidad de sedimentación. Temperatura Densidad del agua (°C) (g/cm3) Ley de Stokes 10 0.99970 Las partículas se evalúan por su velocidad de sedimentación de la suspensión en una solución de agua, lo cual es útil para 12 0.99950 cuantificar el tamaño de las partículas. Medina-González et al. (2007) explican de forma más detallada que, sobre una 14 0.99924 partícula de suelo en una solución líquida, actúan dos fuerzas fundamentales. Una de las fuerzas, Fab (fuerza constante), dirigida hacia abajo, dada por diferencia de peso entre la partícula de suelo y el líquido desplazado: 16 0.99894 18 0.99860 Fab = g (ms-ml) 20 0.99820 22 0.99770 Donde:g = Aceleración de la gravedad 24 0.99730 ms = Masa de las partículas del suelo 26 0.99678 ml = Masa del líquido desplazado 28 0.99623 Fab = Fuerza constante 30 0.99565 Considerando que la partícula tiene forma perfectamente esférica, la ecuación anterior puede ser escrita como: 32 0.99503 34 0.99437 Fab = 1/6 πgX3 (ρs − ρl) 36 0.99369 Donde: Tabla 1. Relación de la densidad del agua con la temperatura X = Diámetro de la partícula ρs = Densidad del suelo ρl = Densidad del líquido Tipos de suelos g/cm3 La otra fuerza que actúa sobre la partícula es la fuerza de Stokes (Far), y está dirigida hacia arriba: Orgánicos y volcánicos < de 1.00 Minerales Far = 3πXην Arcillosos 1.0-1.19 Donde: Francos 1.20-1.32 η = Viscosidad del líquido Arenosos > a 1.32 ν = Velocidad de caída de la partícula Far = Fuerza de Stokes Tabla 2. Interpretación de resultados para determinar los tipos de suelos 32 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 33 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria A medida que se incrementa la velocidad de la partícula, como consecuencia de la fuerza constante Fab, se incrementa Reactivos Far. Cuando esta se iguala a Fab, la partícula desciende con velocidad constante. Igualando ambas expresiones, se obtiene que la velocidad final de la partícula está dada por: La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-09] (SEMARNAT, 2002, pp. 21-23) menciona: ν = g(ρs − ρl) X 2/18η • Agua oxigenada al 30 %. • Oxalato de sodio saturado. Pesar 30 g de oxalato de sodio y disolver en 1 L de agua destilada. • Metasilicato de sodio. Pesar 50 g de metasilicato de sodio, disolver en 1 L de agua y enrasar. Realizar la lectura con el hidrómetro. Cuando se utiliza esta ecuación se asumen cuatro principios fundamentales: (1) la velocidad ν se alcanza tan pronto como comienza la decantación del suelo, (2) la decantación y la resistencia son únicamente influenciadas por la viscosidad del • Hexametafosfato de sodio [(Na3PO3)6]. Pesar 50 g de (Na3PO3)6, disolver en agua destilada y enrasar a 1 L. fluido, (3) las partículas son lisas y esféricas, y (4) no existe interacción entre partículas individuales. Procedimiento Determinación con el hidrómetro La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-09] (SEMARNAT, 2002, pp. 21-23) brinda las siguientes pautas: En la lectura se toma en cuenta los errores asociados a la fluctuación de temperatura en la solución, el incremento de • Pesar 60 g de suelo de textura fina o 120 g de suelo de textura gruesa en un vaso de precipitado de 0.5 L. la densidad de la solución producto del dispersante, y el error asociado al menisco del líquido a la hora de realizar la Agregar 40 mL de agua oxigenada y luego evaporar hasta secar. Agregar 40 mL más y observar la reacción. lectura. En este método se calcula el porcentaje de partículas en suspensión de la siguiente manera: Volver a evaporar a sequedad y repetir hasta que no haya presencia de efervescencia al agua oxigenada (dos adiciones son suficientes para la mayoría de los suelos). R • Después de eliminar la materia orgánica y llevar el suelo a sequedad, pesar 50 g de suelo de textura arcillosa o SSSA P= x 100 100 g de suelo de textura arenosa y ponerlos en un vaso de precipitado de 250 mL. Agregar agua hasta cubrir Ms la superficie con una lámina de 2 cm, luego agregar 5 mL de oxalato de sodio y 5 mL de metasilicato de sodio, y dejar en reposo por 15 min (si el suelo tiene mucha arcilla puede prolongarse el tiempo hasta 30 min). • Llevar el contenido de muestras de los vasos de precipitado a las copas del agitador mecánico, pasando todo el Donde: material con la ayuda de una piseta. Activar los agitadores y proceder a dispersar 5 min. Terminado el tiempo P = Porcentaje de partículas en suspensión de agitación, quitar la copa del dispersor y pasar el contenido a una probeta de 1 L o al cilindro de Bouyoucos, RSSSA = Lectura corregida del hidrómetro, calculada sustrayendo la lectura en la solución blanco (es decir, enjuagando la copa con agua destilada y con ayuda de una piseta. sin muestra) a la lectura tomada con el suelo (con muestra) en suspensión. • Añadir agua destilada hasta completar 1 L con el hidrómetro dentro de la suspensión en el caso de la probeta, y Ms = Muestra de suelo si utiliza el cilindro de Bouyoucos llevar a 1113 mL con el hidrómetro dentro de la suspensión. Retirarlo y agitar a mano la suspensión por 1 min. 3.3.1. Metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-09] • Registrar las lecturas después de 2 horas de terminada la dispersión. Para ello, introducir el hidrómetro en la probeta 20 segundos antes de hacer la lectura final y, 40 segundos después, realizar la lectura final propiamente Equipos y materiales dicha. También se mide la temperatura de la suspensión. • Hidrómetro de Bouyoucos. Cálculos • Probeta (1 L). • Cilindro de Bouyoucos. De acuerdo a la metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-09] (SEMARNAT, 2002, pp. 21-23) se establece lo siguiente: • Agitador para textura (de dispersión). • Corregir las lecturas del hidrómetro agregando 0.36 °C por cada grado centígrado por encima de 19.5 °C, • Agitador manual. restando la misma cantidad por cada grado inferior a dicha temperatura (tabla de corrección por temperatura). • Termómetro. 34 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 35 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria • La lectura a los 40 segundos multiplicada por 2, es igual al porcentaje de arcilla más limo. Restando de 100, se 3.3.2. Metodología empleada en la EEA Donoso obtiene el porcentaje de arena. • La lectura obtenida a 2 h multiplicada por 2, es igual al porcentaje de arcilla. El porcentaje de limo se obtiene Equipos y materiales por diferencia. • Con los porcentajes de limo, arena y arcilla se determina la textura correspondiente con el triángulo de textural • Balanza electrónica (mínimo con dos decimales). (Figura 15). • Dispersor eléctrico tipo Hamilton Beach. • Hidrómetro de Boyoucos ASTM 152H (g/L). 100 • Cronómetro. 10 • Termómetro de vidrio o digital.CLASES TECTURALES 90 • Probeta de sedimentación (1000 mL o 1130 mL). 20 • Papel parafilm 4" x 250". 80 • Agitador de madera. 30 • Piseta de 1 L. 70 arcilla 40 Reactivos 60 % arcilla % limo • Hexametafosfato o polifosfato de sodio. 50 50 • Carbonato de sodio. arcilla arcillo limoso • Alcohol isoamílico o amílico. arenoso 60 40 • Agua destilada o desionizada. franco arcilloso franco arcilloso • Agente dispersante: solución de hexametafosfato de sodio y carbonato de sodio. Pesar 37.5 g de Hexametafosfato limoso 70 30 de sodio y 7.94 g de Carbonato de Sodio, disolver y enrasar a volumen de 1 L con agua destilada. franco arcilloso arenoso 20 80 franco franco arenoso franco limoso 90 10 limo arenoso franco arena 100 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 % arena Figura 15. Triángulo textural (United States Department of Agriculture [USDA], 2017) Nota: No multiplicar por 2 si se trabaja con 100 g de suelo, porque la calibración del hidrómetro está en Figura 16. Dispersor porcentaje considerando el mismo peso del suelo. eléctrico múltiple 36 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 37 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Procedimiento • Tarar 50 g de suelo (tierra fina seca al aire). • Pasar la muestra al vaso metálico para la dispersión, adicionar agua destilada o desionizada hasta aproximadamente un tercio por debajo del volumen final, y agregar 10 mL de la solución de hexametafosfato (solución dispersante) e insertar el vaso de dispersión en el agitador de textura. • Prender el equipo y agitar por 5 min. • Trasegar la suspensión de suelo a la probeta de sedimentación (tener en cuenta que al inicio esta probeta debe contener agua destilada, aproximadamente 250 mL, antes de trasegar la suspensión). Lavar el vaso de dispersión con agua destilada o desionizada y enrazar la probeta a 1 L. • Agitar la suspensión haciendo uso del agitador de madera —esta agitación debe ser vigorosa y de arriba hacia abajo—, unas cinco veces. Esta fase del proceso también se puede realizar tapando la probeta con papel parafilm agitando por 1 min hasta homogenizar. • Luego se introduce el hidrómetro durante 40 s. • Después de ese tiempo se hace la primera lectura con el hidrómetro de Boyoucos. En caso de haber mucha espuma, usar gotas de alcohol amílico. Figura 17. Análisis de textura de suelo • Retirar el hidrómetro, tomar la temperatura y dejar en reposo por 2 h. Cálculos • Después de transcurrido ese tiempo, volver a introducir el hidrómetro en la suspensión y efectuar la segunda lectura, al igual que la temperatura de la suspensión. 1.a Lectura corregida 40 s x 100 % Arena = 100 - La efectividad del método se da mediante una buena dispersión, para ello el equipo debe encontrarse en condiciones Peso de la muestra óptimas; tanto las paletas de la agitación, como las varillas del vaso del dispensador. 2.a Lectura corregida 2 h x 100 % Arcilla = 100 - Nota: Peso de la muestra • Corregir las lecturas del hidrómetro teniendo en cuenta la tabla de corrección por temperatura. • Para determinar la clase textural, para ambos métodos se utiliza el triángulo textural % Limo = 100 - (% Arena + % Arcilla) utilizando el porcentaje de arena, arcilla y limo. 38 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 39 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.1. Determinación del pH (reacción del suelo), método del potenciómetro Principio El pH es en definición el -log[H +30 ] y de acuerdo con la ley de acción de masas tenemos que: 2H2O = H3O + OH [H3O] [OH] = cte = 10 -14 pH + pOH= 14 4. ANÁLISIS DE En consecuencia, la concentración de H + y OH- varían inversamente (Porta et al., 2003). El medidor de pH más utilizado mide el pH a través de dos electrodos que se insertan dentro de la solución o suspensión del suelo. El electrodo denominado de referencia tiene un potencial eléctrico constante y el electrodo de vidrio es selectivo de iones, es decir, es un electrodo que contiene un material sensible a los cambios con respecto a la concentración de iones en la solución de prueba, de tal forma que la caída de potencial entre el electrodo y la superficie exterior del PROPIEDADES material depende de esta concentración (Naumann et al., 2002).Las soluciones salinas más extendidas son las siguientes. • Concentración 1:1 en H2O: Es una mezcla de volumen de agua y suelo en partes iguales. Es el método más común en campo debido a la facilidad de contar con agua, sin embargo, este método es susceptible a las QUÍMICAS variaciones estacionales del pH de suelo, es por eso que no es usado para la clasificación de suelos.• Concentración 1:2 en CaCl2: Es una mezcla de una parte de suelo y dos partes de cloruro de calcio 0.01 M (CaCl2), mostrando lecturas uniformes, independientemente de la época del año debido a que el Ca+2 desplaza los iones de hidrógeno y aluminio de las superficies de intercambio (Porta et al., 2003). • Concentración 1:1 en KCl: Se trabaja con solución de KCl a 1 N, teniendo en cuenta una relación 1:1 con el suelo. Generalmente, se utiliza para probar la presencia de aluminio intercambiable. La alta concentración de KCl desplaza a los iones de hidrógeno y aluminio. Las lecturas en su gran mayoría son uniformes y son más comunes en regiones con suelos ácidos (United States Department of Agriculture [USDA], 2014). 40 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 41 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.1.1. Metodología ISO 10390:2005  Solución buffer de pH 9.18. Pesar 3.81 g de borato de sodio (Na2B4O7.10H2O) en 1 L de agua destilada, previamente hervida y enfriada. El pH de este buffer es 9.27, 9.22, 9.18, 9.14 y 9.10 a 15 °C, 20 °C, 25 °C, Interferencias 30°C y 35 °C, respectivamente. Algunos factores que afectan la variabilidad analítica del pH del suelo (Gavriloaiei, 2012): Procedimiento • La relación suelo/solución (si aumenta esta relación, los valores de pH también aumentan). La metodología ISO 10390:2005 (International Organization for Standardization [ISO], 2005) menciona: • La fuerza iónica de la solución del suelo. • La posición de los electrodos en la suspensión. Calibración del potenciómetro • Las fluctuaciones de temperatura provocan errores en la medición. Los pasos exactos para la calibración del equipo se explican en su manual. Generalmente los pasos en la calibración • Cuando los electrodos se recubren, se producirán errores en las mediciones. comprenden: Si un electrodo se recubre con un material aceitoso que no se remueve mediante enjuague, se puede: • Fijar la temperatura de calibración que generalmente es (25 °C). • Limpiar mediante un baño ultrasónico. • Insertar los electrodos en el buffer 10.01, agitar suavemente en el buffer y ajustar el equipo al valor de pH • Lavar con detergente, enjuagando varias veces con agua, para luego colocarlo en una solución de HCl 1:10, y cuando la lectura se ha estabilizado. volverlo a enjuagar con abundante agua destilada. • Lavar los electrodos usando agua destilada e insertar en el buffer 7.01 y proceder como en el caso anterior • Limpiarlo de acuerdo con las instrucciones del fabricante. (buffer 10.01). • Lavar los electrodos usando agua destilada e insertar en el buffer 4.01 y proceder como en el caso anterior Reactivos (buffer 7.01). • Lavar los electrodos para ser usados en las muestras. • Agua reactiva: Agua aceptada por el Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) ASTM tipo II, las cuales • Los electrodos son almacenados en agua destilada cuando el potenciómetro no está en uso. tienen baja conductividad y están libres de dióxido de carbono. Este disolvente debe ser reemplazado, por lo menos, una vez al mes. El análisis se puede hacer con agua destilada simple, sin embargo, al estar en contacto con el anhídrido carbónico del medio ambiente el contenido de pH varía entre 5.8-6.0, y la conductividad La calibración se debe realizar con al menos dos puntos que soporten el pH esperado de las muestras y que estén eléctrica de 3-5 µS/cm. Para estos casos se utiliza agua destilada libre de anhídrido carbónico que se prepara aproximadamente separadas a tres unidades de pH o más. Los ajustes se repiten sucesivamente con los dos buffers, hirviendo y que tendrá un pH de 6.8-7.2 y, probablemente, tenga una conductividad eléctrica menor a 3 µS/cm. hasta que las lecturas se diferencien del valor certificado del buffer en 0.05 unidades de pH. Se debe controlar la lectura en una muestra a la temperatura de 25±1 °C. • Soluciones buffer a pH 4, 7 y/o 10 que han sido preparadas a partir de sales del NIST o pueden comprarse como soluciones de vendedores comerciales. De no contar con las soluciones comerciales se pueden preparar de la Preparación de la muestra de suelo y medición de pH siguiente manera (ISO 10390, 2005): • Agregar 20 g de suelo a un vaso de precipitado  Solución buffer de pH 4.0. Para preparar esta solución se pesa 5.105 g de C8H5O4K (peso molecular = 204.44 con capacidad de 50 mL, y añadir 20 mL de agua g/mol) seco a 115 °C, durante 2 horas. Para su preparado se trabaja con agua destilada previamente hervida reactiva (1:1). Cubrir y agitar continuamente por y enfriada, y se lleva a volumen final de 500 mL. Agregar 1 mL de cloroformo para preservar. 5 min. Cabe mencionar que también se podría trabajar utilizando 20 g de muestra con 40 mL  Solución buffer de pH 6.86. Secar KH2PO4 y Na2HPO4 a 115 °C por 2 horas. Pesar 3.44 g de KH PO y 3.55 g de agua reactiva (1:2), así como también en 2 4 de Na2HPO4, disolver en agua destilada y enrasar a 1 L. El pH de este buffer es 6.9, 6.86, 6.85, y 6.84 a 15 °C, proporciones de 1:2.5. 20 °C, 25 °C, 30 °C, y 35 °C, respectivamente. Figura 18. Agitación de muestras de suelos para el análisis de pH 42 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 43 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria • Dejar reposar la mezcla durante 1 hora aproximadamente, para permitir que la mayor parte de la arcilla Cálculos y reportes de resultados suspendida se asiente desde la fase sobrenadante, filtrar o centrifugar la fase acuosa para la medición de pH. Si el sobrenadante es heterogéneo, decantar la fase aceitosa y medir el pH de la fase acuosa. Es posible que sea La obtención de resultados es de lectura directa visualizada en el pH-metro. Los resultados se informan de la siguiente necesario limpiar el electrodo, si se recubre con un material aceitoso. manera: • Ajustar los electrodos en un sistema de tal manera que el electrodo de vidrio se sumerja lo suficientemente profundo en la solución sobrenadante para establecer un contacto efectivo. El pH del suelo medido en el sobrenadante acuoso a T (°C) • Si la temperatura de la muestra difiere en más de 2 °C de la solución buffer, se debe corregir los valores del pH medido. Donde: T = temperatura donde se realizó la prueba, o la temperatura de compensación, siempre que el valor de pH esté reportado a dicha temperatura. Aseguramiento y control de la calidad Para cada batch de muestras: • Estándar control: Realizar una lectura del buffer más cercano a los valores de mayor frecuencia de pH y que está incluido en los buffers de calibración de la secuencia de lecturas. Criterio de aceptación: ± 0.05 unidades de pH respecto al valor certificado del buffer. • Duplicado de muestras: Repetir la lectura de una muestra del batch. Criterio de aceptación: ± 0.05 unidades de pH entre el resultado original y el resultado duplicado. 4.2. Determinación conductividad eléctrica (CE), método conductimétrico Principio La salinidad del suelo es la concentración de los principales iones disueltos en el agua en los poros del suelo. Estos son principalmente Na+, Mg+2, Ca+2, Cl−, SO -2, HCO −4 3 y, en algunos casos, también CO -2 3 . En las tierras agrícolas, el K + y el NO −3 también se convierten en iones principales y, por lo tanto, contribuyen significativamente a la salinidad. Todos estos iones se acumulan en los suelos como consecuencia de la evaporación y de la transpiración de las plantas, que extraen agua casi pura de los suelos dejando atrás sus sales, y también como consecuencia de las prácticas de fertilización. A medida que aumenta la salinidad del suelo, el potencial del agua de los poros del suelo disminuye, lo que obliga a las plantas a superar una brecha de energía cada vez mayor para la absorción de agua del suelo (Visconti y de Paz, 2016). Figura 19. Lectura de pH en muestras de suelo 44 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 45 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria El agua del suelo es un buen conductor porque, en condiciones naturales, contiene iones disueltos que son partículas • Las burbujas de aire en los electrodos, por ejemplo, formadas durante el calentamiento de los extractos cargadas móviles. Desde el punto de vista práctico, es difícil o imposible obtener muestras representativas de la perturban las mediciones. Se debe determinar la conductividad eléctrica con extractos a la temperatura solución del suelo con los contenidos habituales de agua de una muestra en campo (Visconti y de Paz, 2016). Además, adecuada. la salinidad del suelo varía continuamente al igual que su contenido de agua, lo que exige una estandarización. Por acuerdo internacional, el contenido de agua estándar del suelo para la evaluación de la salinidad es la saturación del • Las mediciones de conductividades eléctricas inferiores a 1 mS/m están influenciadas por el dióxido de agua del suelo (pasta saturada). Por lo tanto, el estándar universal para la evaluación de la salinidad del suelo es la carbono y el amoníaco de la atmósfera. En este caso, las medidas quedan fuera del ámbito de aplicación de conductividad eléctrica (CE) del extracto de saturación del suelo a 25 °C (USDA, 2014). los estándares internacionales, por lo que estas medidas deben llevarse a cabo con un adaptador de células de medición. La determinación de la conductividad eléctrica involucra la medida física de la resistencia en ohms, cuyo valor del material conductor (solución salina) es inversamente proporcional al área de la sección transversal y directamente Equipos y materiales proporcional a su longitud. La resistencia de la solución se mide mediante un circuito de resistencias en paralelo, denominado Puente de Wheatstone (García, 2007). • Medidor de conductividad con celda de conductividad, equipado con ajuste de rango de medición y corrección de temperatura automático, y con una precisión de 1 mS/m a 20 °C. De preferencia, el medidor de conductividad Antiguamente esta medida se expresaba en también debe estar equipado con un control de constante de celda. mhos, las cuales tienen las siguientes relaciones: • Termómetro con una sensibilidad de al menos 0.1 °C. Fuente decorriente  1 S = 1 mho • Balanza analítica con sensibilidad mínima de 0.01 g. R1 1 dS/m= 1 milimho/cm Rx • Agitador que permita el movimiento lo suficientemente vigoroso para producir y mantener el extracto de agua  1:5, ubicado en un ambiente cuya temperatura se encuentre a 20±1 °C.  1 mmho /cm = 1mS/cm (miliSiemens • Papel filtro, con pocas cenizas y de alta propiedad retentiva. por centímetro) R2 R3 Resistencia • Vaso de precipitación de 250 mL para la agitación de la muestra. de la solución Figura 20. Puente de Wheastone para medir la conductividad 4.2.1. Metodología ISO 11265:1994 En la metodología ISO 11265:1994 (International Organization for Standardization [ISO], 1994) se menciona: Interferencias • Los valores medidos de la conductividad eléctrica pueden verse influenciados por la contaminación de los electrodos. • Este tipo de interferencia es muy difícil de identificar. La contaminación de los electrodos puede cambiar la constante de la celda, y esto se puede percibir midiendo la conductividad de las soluciones estándar. Ante cualquier inconsistencia de los resultados, se debe hacer el lavado respectivo de los electrodos, hasta confirmar que el electrodo vuelve a dar resultados confiables. Figura 21. Equipo para medición de la conductividad eléctrica 46 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 47 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Reactivos Conductividad eléctrica (mS/m a 25 °C) Variación aceptada 0 a 50 5 mS/m • Agua grado 2 según ISO 3696, que sea compatible con ASTM tipo II, cuya conductividad eléctrica específica no > 50 a 200 20 mS/m debe ser más alta de 0,2 mS/m a 25 °C. > 200 10 % • Soluciones estándares de conductividad comerciales, que han sido validadas en comparaciones con los estándares NIST, las cuales son las siguientes: Tabla 3. Variaciones aceptadas según de acuerdo a la conductividad eléctrica  Solución de cloruro de potasio (KCl) a 0,1 M (mol/L): Pesar 7,456 g de KCl previamente secado durante 24 horas a 220±10 °C, disolver en agua, y diluir en 1 L a 20 °C. La conductividad eléctrica específica de la Calibración y comprobación de la constante de celda solución es 1290 mS/m a 25 °C. • Medir la conductividad eléctrica de las soluciones estándares de KCl a 0.01, 0.02 y 0.1 M a 25 °C.  Solución de KCl a 0,01 M: Tomar 100 mL de la solución de KCl a 0,1 M y diluir a 1000 mL con agua destilada en un matraz a 20 °C. La conductividad eléctrica específica de la solución es 141 mS/m a 25 °C. • Para cada solución estándar calcular la constante de celda y promediar. Dicho promedio no debe diferenciarse más de 5 % del valor obtenido por el fabricante del conductímetro. Si es mayor, volver a ajustar la constante de  Solución de KCl a 0,02 M: Tomar 200 ml de la solución de KCl a 0,1 M y diluir a 1000 mL con agua destilada celda del conductímetro. en un matraz a 20 °C. La conductividad eléctrica específica de la solución es 277 mS/m a 25 °C. • Para calcular la constante de celda, considerar la siguiente relación: Procedimiento ksK = G • Pesar 20 g de la muestra de suelo seco y transferirlo a un vaso de precipitación de 250 mL. • Añadir 100 mL de agua a una temperatura de 20±1 °C, taparla y agitarla en un shaker durante 30 min. Donde: -1 • Filtrar utilizando el papel filtro. El volumen filtrado debe ser suficiente para poder realizar la determinación de K = Constante de celda (m ) conductividad eléctrica visualmente en mS/m. ks = Conductividad eléctrica específica de la solución estándar de conductividad (mS/m) • Llevar a cabo un blanco en la determinación, que es el agua. G = Conductividad medida de la misma solución estándar (mS/m) Resultados Notas: Para el reporte de resultados, considerar un decimal y en mS/m a 25 °C. • Es importante que la extracción se realice a 20 °C, ya que la solubilidad de las sales presentes depende de este factor (temperatura). Aseguramiento y control de la calidad • Después de la filtración, se permite que la temperatura pueda variar. Para cada batch de muestras: • Se llama blanco a todos los compontes menos la muestra. El valor del blanco no debe exceder a 1 mS/m. Si excede este valor, repetir la extracción. • Duplicado de muestras: Realizar el ensayo duplicado de una muestra del batch. • Según el rango que contiene la conductividad medida de las muestras duplicadas, seguir • Estándar control: Realizar una lectura de la solución estándar más cercana a los valores de mayor frecuencia de los valores de la tabla siguiente: conductividad eléctrica medidas en dicho batch. • Criterio de aceptación: Considerar el error máximo permisible (EMP) de las soluciones estándar según certificado de análisis. 48 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 49 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.3. Determinación de carbonatos (CaCO ), método de titulación 4.3.1. Metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-29]3 La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-29] (SEMARNAT, 2002, pp. 56-57) indica: Principio El carbonato en los suelos está constituido por la calcita (CaCO3) y la dolomita [CaMg(CO3)2] presentándose Equipos y materiales predominantemente en zonas áridas. Los carbonatos pueden ser heredados de una calcita que se fragmenta o una calcilulita u otras rocas sedimentarias que contengan dichos minerales, así como de calcitas autigénicas (secundarias) • Bureta. formadas a partir de una solución rica en HCO -3 (Porta et al., 2003). • Botellas de polietileno de 250 mL con boca ancha para agitación. Estos minerales reaccionan con el ácido clorhídrico (HCl) o el sulfúrico (H SO ) de acuerdo a las siguientes reacciones • Agitador mecánico recíproco.2 4 (Bazán 2017): Reactivos CaCO3 + HCl CaCL2 + H2CO3 + HCl H2CO3 H2O + CO2 • Ácido clorhídrico 0.2 M. Agregar lentamente 85 ml de HCl concentrado a 4 L de agua en un matraz Erlenmeyer graduado y agitar de forma constante. Enfriar y enrazar a 5 L con agua. CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + H2CO3 + H2SO4 • Solución de ácido clorhídrico 0.1 M valorado con material de referencia de carbonato de sodio. Diluir una H2CO3 H2O + CO2 ampolleta de concentración analítica estándar, obtenida comercialmente de acuerdo a las instrucciones del fabricante. El CO2 generado puede ser medido en un calcímetro a cierta temperatura y presión atmosférica. • Solución de hidróxido de sodio 0.1 M. Disolver 4 g de lentejas de NaOH en 1 L de agua. Valorarlo inmediatamente El exceso de HCl o H2SO4 también puede ser calculado titulando con NaOH, ajustándose a las siguientes reacciones: por titulación con material de referencia certificado de HCl 0.1 M, usando fenolftaleína como indicador. • Solución indicador fenolftaleína 0.1 %. Disolver 100 mg de fenolftaleína en 100 ml de etanol al 96 %. HCl + NaOH NaCl + H2O H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Procedimiento Los métodos que se utilizan para determinar la cantidad de carbonatos son: • Pesar 5 g de suelo fino (0.001 g de precisión) dentro de las botellas de agitación. Incluir dos blancos y una muestra de referencia o 500 mg de CaCO3 puro. a. El método de titulación indirecta o retrotitulación. Consiste en añadir una determinada cantidad excesiva y exacta de HCl 0.2 M estandarizado, calentar suavemente la solución, enfriar y retrotitular con una solución • Agregar 100 mL de HCl 0.2 M con pipeta y agitar. valorada NaOH 0.1 M estandarizado, usando fenolftaleína como indicador de viraje de color. Esto se basa en • Cerrar holgadamente la tapa de rosca, y agitar ocasionalmente durante la siguiente hora. Reposar durante la que todo el carbonato ha sido eliminado en forma de CO2, y solamente queda una solución de ácido fuerte. noche. En este caso, no es necesario esperar a que la solución esté fría. El método de titulación indirecta resulta indispensable cuando se titulan carbonatos insolubles como los de magnesio (Chavira y Castellanos, 1987). • Al siguiente día agitar durante 2 horas en el agitador recíproco. b. El método alternativo: Calcímetro de Bernard. Este consiste en utilizar una bureta medidora de gases conectada • Permitir que la suspensión se asiente (o filtrar), pipetear 10 mL de la solución sobrenadante, dentro de un a un matraz de reacción, que mide el volumen de CO2 que se desprende de la muestra al ser adicionado el HCl matraz Erlenmeyer y agregar 25 mL de agua. diluido 1:1 (Lamas et al., 2005). El cual fue calibrado previamente con Na CO calidad reactivo. • Agregar unas pocas gotas de indicador fenolftaleína y titular con NaOH 0.1 M.2 3 50 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 51 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Cálculos 4.3.2. Método del calcímetro: metodología empleada en la EEA Donoso % CaCO = M x Y - Z3 x 0.00050 x V x 100 % Equipo y materiales P • Material común de laboratorio. Donde: • Calcímetro de Bernard. Y = Gasto de hidróxido de sodio del blanco, en mL Z = Gasto de hidróxido de sodio de la muestra, en mL P = Peso de la muestra seca al aire, en g M = Molaridad de la solución de NaOH V = Volumen utilizado de la solución sobrenadante Notas • El ácido clorhídrico se usa para el intervalo de un contenido bajo de carbonatos (<10 %). En concentraciones mayores usar menos muestra o concentraciones mayores de los reactivos. A muy altos contenidos (>50 %) se deben usar concentraciones mayores de los reactivos como una menor muestra. • Cuando use un titulador automático: ajustar el punto final a pH 7.80. Figura 22. Calcímetro de Bernard • Por este método, puede ser que el carbonato de calcio equivalente se sobre estime un poco, debido a que algunos componentes del suelo no carbonatados pueden reaccionar con HCl. Reactivos Por ello, a muy bajos contenidos de carbonatos (<10 %), el error puede ser relativamente grande. Sin embargo, muchos otros métodos no pueden asegurar una alta precisión en este • Ácido clorhídrico al 50 %. intervalo por lo que el presente método es conveniente por su operatividad y precisión. • Agua destilada Tipo II o III. No realizar el análisis en suelos con un pH -H2O- < 6.5, donde se asume que los carbonatos están ausentes. Procedimiento • Pesar 1 g de suelo y colocar en un frasco de vidrio de aproximadamente 100 mL. Clase % CaCO3 • Verter 10 mL de ácido clorhídrico al 50 % en un vaso de plástico de 20 mL. Muy bajo <0.5 • Introducir el vaso de plástico conteniendo la solución de ácido clorhídrico en el frasco de vidrio que contiene Bajo 0.5-2.0 el suelo y colocar en el gasómetro en la parte inferior donde se encuentra el tampón, no olvidar tapar la fuga del gas. Mediano 2.1-15 • Luego agitar el frasco de vidrio presionando el tampón. Si en la muestra hay carbonato, la columna de agua Alto 16-40 saturada se desplaza y no hay presión de CO2 y el nivel de agua se mantiene constante. Cuando no hay más Muy alto >40 desplazamiento en la columna inmediatamente leer los mililitros desplazados. Registrar esta lectura. Tabla 4. Interpretación de resultados • Lavar el tampón con agua destilada agregando por el orificio del tampón hasta visualizar que no quede partículas de suelo y secar para proceder nueva lectura (tratando de eliminar el agua del orificio de vidrio del tapón). 52 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 53 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.4. Determinación de materia orgánica (MO), método de Walkley & Black Principio La determinación de la materia orgánica total está basada en la determinación de carbono (C) por diferentes procedimientos. Los valores en carbono total encontrados incluyen: (1) los restos vegetales y animales recién depositados en el suelo, (2) la fracción húmica en su proceso de mineralización, (3) la fracción húmica en su proceso de humificación; y 4) formas inertes de carbono elemental, tales como carbón, grafito, que algunas veces se presentan en grandes cantidades en los suelos. Los valores de carbono se expresan en porcentaje y también como porcentaje de materia orgánica (MO) al multiplicarse el porcentaje de carbono por el factor convencional de van Vammelen (1.724). El uso de este factor se ha generalizado en la consideración de que la MO del suelo contiene en promedio 58 % de carbono (Fassbender, 1987). La determinación del carbono orgánico del suelo se basa en el método de oxidación húmeda con ácido crómico Walkley & Black. El carbono orgánico (CO) del suelo se oxida mediante una solución de dicromato de potasio 0,167 M (K2Cr2O7) en ácido sulfúrico concentrado (Global Soil Laboratory Network [GLOSOLAN], 2019). El calor de reacción eleva la temperatura que es suficiente para inducir una oxidación sustancial. La reacción es la siguiente (Bazán, 2017): Figura 23. Análisis de carbonato Cálculos 8H2SO4 + 3C + 2K2Cr2O7 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 3 CO2 + 8 H2O 4(Cr6+ + 3e-) Cr3+V*0.4 [Reducción] % de CaCO3 = g 3(C - 4e-) C4+ [Oxidación] Donde: 4Cr6+ + 3C 4Cr3+ + 3C4+ V = Volumen medido de CO2 de la muestra g = Peso de la muestra El Cr2O -2 7 reducido durante la reacción con el suelo, es proporcional al carbono orgánico oxidable presente en la muestra. A continuación, se puede estimar el carbono orgánico midiendo el dicromato no reducido restante, titulando Ejemplo: por retroceso con sulfato ferroso o sulfato ferroso amónico, usando difenilamina o complejo o-fenantrolina-ferroso Si se tiene: V = 91; g= 1 g. como indicador. 91 x 0.4 K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 7H2O % de CaCO3 = = 36.4 %1 Nota: Antes de iniciar el análisis verificar el nivel de SD en el calcímetro (enrazar a 99 mL). 54 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 55 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.4.1. Metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-07] La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-07] (SEMARNAT, 2002, pp. 17-20) menciona: Materiales • Matraces Erlenmeyer de 500 mL. • Bureta para K2Cr2O7 (50 mL). • Bureta para FeSO4.7H2O (50 mL). • Pipeta volumétrica (10 mL). • Probeta de vidrio (25 mL). Reactivos Figura 23. Digestión de muestras Los reactivos que a continuación se mencionan deben ser de grado analítico, a menos que se indique otra necesidad. • Dejar reposar durante 30 minutos sobre una lámina de asbesto o sobre una mesa de madera, evitando las • Dicromato de potasio 0.166 M o 1N. Disolver 48.82 g de K2Cr2O7 en agua destilada enrazar a 1000 mL en un mesas de acero o cemento. matraz volumétrico. • Añadir 200 mL de agua destilada. • Ácido sulfúrico concentrado (H2SO4). • Añadir 5 mL de H3PO4 concentrado. • Ácido fosfórico concentrado (H3PO4). • Adicionar de 5 a 10 gotas del indicador de difenilamina. • Indicador de difenilamina. Disolver 0.5 g de difenilamina en 20 mL de agua y añadir 100 mL de ácido sulfúrico • Titular con la disolución de sulfato ferroso gota a gota hasta un punto final verde claro. (H2SO4) concentrado. • Sulfato ferroso 1.0 M (aproximadamente). Disolver 278 g de FeSO4.7H2O en agua a la que previamente se le añadieron 80 mL de H2SO4 concentrado, enfriar, diluir y enrazar a un litro. Esta solución debe ser valorada con Cálculos K2Cr2O7 1 N antes de realizar la determinación. % Carbono orgánico = B - M x N x 0.39 gProcedimiento Donde: B = Volumen de sulfato ferroso gastado para valorar el blanco de reactivos (mL) • Pesar 0.5 g de suelo seco y pasado por un tamiz de 0.5 mm. Colocarlo en un matraz Erlenmeyer de 500 mL. M = Volumen de sulfato ferroso gastado para valorar la muestra (mL) Procesar un blanco con reactivos por triplicado. N = Normalidad exacta del sulfato ferroso (valorar por separado al momento de analizar las muestras) • Adicionar exactamente 10 mL de dicromato de potasio 1 N girando el matraz cuidadosamente para que entre en contacto con todo el suelo. • Agregar cuidadosamente con una bureta 20 mL de H2SO4 concentrado a la suspensión, girar nuevamente el % Materia orgánica = % Carbono orgánico x 1.724 matraz y agitar de esa forma durante un minuto. 56 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 57 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.4.2. Metodología empleada en la EEA Donoso Nota: Si al añadir el dicromato de potasio al suelo la solución se torna verdosa o si se gastan menos Equipos y materiales de 2 mL de sulfato ferroso al titular la muestra, se debe reducir el peso de la muestra a la mitad. • Cuchara de 1 mL. • Erlenmeyers de 125 mL. El factor 0.39 resulta de multiplicar: • Pipetas graduadas volumétricas. • Bureta de 25 mL y 50 mL con separación de 0.1 mL. 12 1 • Fiola de 100 mL.x x 100 = 0.39 4000 0.77 • Pizeta 1000 mL o 1 L. A B • Campana de extracción de gases. • Balanza analítica 0.001 g de sensibilidad. Donde (A) es el peso miliequivalente del carbono, (B) es un factor de corrección —debido a que existe el supuesto que el método sólo oxida 77 % del carbono—, y 100 es la conversión a porcentaje. En la mayoría de los laboratorios se • Espectrofotómetro UV-Visible sigue usando el factor de Van Benmelen de 1.724 para estimar la materia orgánica a partir del carbono orgánico, el cual resulta de la suposición de que la materia orgánica contiene un 58 % de carbono (1/0.58 = 1.724). Reactivos Alternativamente, puede emplearse una solución de sulfato ferroso amónico 0.5 N, pesar 196.1 g de Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O, disolverlos en 800 mL de agua destilada con 20 mL de H2SO4 concentrado y diluir a 1 L. • Dicromato de potasio (K2Cr2O7) P. A. 1 N. Disolver en agua 49.04 g del reactivo K2Cr2O7 (previamente secada a Se ha reportado que los cloruros reaccionan con el dicromato en este método. Se ha propuesto que su efecto sea 105 °C por 24 horas) y enrazar a 1L. corregido mediante: • Ácido sulfúrico Q. P. de 96 % de pureza y densidad igual a 1.84 g/cc. C1 Cc = C - • Sulfato ferroso (FeSO4.7H2O) 0.5 N o sulfato ferroso amoniacal (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O 0.5 N. 12 • Sulfato ferroso (FeSO4.7H2O) 0.5 N. Disolver exactamente 140 g de FeSO4.7H2O en 800 mL de agua destilada, transferir a un envase de 1 L, adicionar 15 mL de H2SO4 Q. P. Enfriar y enrasar a volumen de 1 L (esta solución Donde: debe mantenerse en un lugar fresco y protegida de la luz). Cc = Contenido de carbono orgánico en el suelo, en porcentaje • Sulfato ferroso amoniacal (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O 0.5 N. Disolver exactamente 196.1 g de la sal en 800 mL de C = Contenido de carbono orgánico determinado por el método, en porcentaje agua destilada, luego transferir a un envase de 1L, adicionar 20 mL de H2SO4 Q.P. Enfriar y enrasar a volumen Cl = Contenido de cloruros en el suelo en porcentaje. Alternativamente, también se ha recomendado separar de un 1L (está solución debe mantenerse en lugar fresco y protegida de la luz). los cloruros por lavado o eliminar su efecto mediante la adición de 25 g de sulfato de plata por cada litro de • Difenilamina P. A. como indicador al 5 %. Disolver 5 g del indicador [(C H ) NH ] en 20 mL de agua destilada y ácido sulfúrico concentrado. 6 5 2 2luego adicionar 100 mL de H2SO4 (guardar en frasco ámbar). 58 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 59 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Procedimiento Cálculos • Pesar 1.0 g de suelo y colocar en un matraz de 125 mL (si los suelos son muy oscuros u orgánicos, pesar de 0.25 a 0.5 g de suelo). [(V1 x N1) - (V2 x N2)] x 0.40 % C = • Llevar la muestra a la campana extractora para las diluciones. g • Adicionar 10 mL de K2Cr2O7 1 N. • Adicionar 10 mL de H2SO4 Q. P. (manipular con cuidado pues produce una reacción exotérmica). % M.O. = % C x 1.724 • Agitar manualmente para homogenizar la solución (durante la reacción hay generación de color). Donde: • Dejar en reposo por 1 hora. C= Carbono • Adicionar aproximadamente 30 mL de agua destilada y dejar enfriar, obteniendo el extracto. • Tomar una alícuota de 20 mL del extracto y agregar 0.5 mL del indicador difenilamina sulfúrica. g = Peso de suelo (g) V = Volumen utilizado del dicromato de potasio (mL) • Titular en forma lenta con la solución de sulfato ferroso amoniacal hasta el cambio de color (vira de verde a 1 verde oscuro o intenso). Al producirse el cambio, detener la titulación y anotar el gasto. N1= Normalidad del dicromato de potasio V2= BLANCO = Volumen gastado del sulfato ferroso amoniacal (mL) N2= Normalidad del sulfato ferroso amoniacal. 0.40 = 3 * 10-3 * 100* 1.333 M. O. = Materia orgánica 3 * 10-3 = Peso equivalente del carbono en gramos 1.333 = Factor de asunción del 75 % de recuperación. Ejemplo de cálculo Si se tiene: g = 1 g; V1 = 10 mL; N1 = 1; V2 = 12; N2 = 0.5 [(10 x 1) - (12 x 0.5)] x 0.40 % C = = 1.6 % g % M.O. = 1.6 x 1.724= 2.76 % Figura 24. Análisis de materia orgánica 60 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 61 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.5 Capacidad de intercambio catiónico y determinación de cationes intercambiables. 4.5.1. Capacidad de intercambio catiónico EPA 9081 Método de acetato de amonio 1 N, pH 7 De acuerdo a la metodología EPA 9081 (United States Environmental Protection Agency [EPA], 1986) se tiene: Principio Equipos y materiales • Tubo de centrífuga y tapón: 50 mL, fondo redondo, cuello estrecho. La capacidad de intercambio catiónico se define como la capacidad que tienen las arcillas de adsorber y desadsorber • Agitador mecánico. cationes que se encuentran disponibles en la solución del suelo. El tipo de ión (catión) que es adsorbido por una arcilla • Matraz aforado: 100 mL. dependerá de sus características, siendo algunas de ellas (Tan, 1998): • En general, los iones divalentes y trivalentes son más fuertemente atraídos (Al+3 y Mg+2) que los iones Reactivos monovalentes (K+ y Na+). • El segundo factor que influye en la adsorción selectiva se debe al radio iónico y al grado de hidratación • Acetato de sodio (NaOAc) 1 N. Disolver 136 g de NaC2H2O2.3H2O en agua y diluir en 1000 mL. El pH de esta consecuente del ión. Los iones de menor radio iónico se hidratan más (Na+ y K+) y, en consecuencia, son solución debe ser de 8.2. Si es necesario, agregue unas gotas de ácido acético o solución de NaOH para llevar la adsorbidos con menor fuerza que los iones de mayor radio iónico (como el Ca+2), que se hidratan menos. reacción de la solución aal valor de pH requerido. • Un tercer factor es la concentración del ión en la solución del suelo. Como la adsorción se rige por principios de • Acetato de amonio (NH4OAc) 1 N. Diluir 114 mL de ácido acético glacial (99.5 %) con agua hasta un volumen de estequiometría química, a mayor concentración de un ión en el medio acuoso de la solución, mayor cantidad aproximadamente 1 litro. Luego, agregar 138 mL de hidróxido de amonio concentrado (NH4OH) y agregar agua de él será retenido, hasta alcanzar su respectivo equilibrio químico. para obtener un volumen de aproximadamente 1.980 mL. Verificar el pH de la solución resultante, agregar más NH4OH, según sea necesario, para obtener un pH de 7 y diluir la solución a un volumen de 2 L con agua. • Alcohol isopropílico al 99 %. La reemplazabilidad relativa de un ión se denomina Serie Liotrópica. Procedimiento Na+ > K+ ≈ NH + > Mg+2 > Ca+2 4 > Al +3 • Pesar 5 g de suelo en tubo plástico para centrifugación de 50 mL de capacidad. • Adicionar 33 mL de NaOAc, tapar los tubos y agitar por 5 minutos. Estas características tienen importancia en los procedimientos seguidos para la determinación de la Capacidad de • Remover los tapones y centrifugar la suspensión a ±3000 rpm hasta que el líquido sea claro. Descartar el Intercambio Catiónico (CIC). Por esta razón se han desarrollado numerosos métodos para determinación, basados en sobrenadante. el uso de diversas soluciones tanto para la extracción como para la lixiviación. Las capacidades de cambio obtenidas • En procesos alternados de agitación y centrifugación, lavar el suelo con dos porciones de NaOAc 1 N de 33 mL pueden variar mucho dependiendo de la metodología utilizada, como lo mencionan Van Bladel y Gheyi (1975). cada una. En cada caso descartar el sobrenadante. El método más ampliamente usado para suelos es el del acetato de amonio (NH4OAc). El complejo es saturado con el • Con agitación y centrifugación, lavar el suelo con tres porciones de 33 mL de alcohol etílico. Evitar que el suelo catión amonio (NH +4 ), luego el exceso de este catión es lavado con alcohol etílico. El NH + 4 adsorbido es determinado se seque completamente. cuantitativamente por destilación, o por desplazamiento con potasio tratando la muestra con KCl al 10 % para luego • Con agitación y centrifugación alternadas, lavar el suelo con tres porciones de 33 mL de NH OAc 1 N a pH 7. medir el ion amonio por destilación directa o por colorimetría (Bazán, 2017). 4Guardar el sobrenadante. Llevar a volumen final de 100 mL con NH4OAc. Los cationes de Ca+2 y Mg+2 se pueden determinar en el extracto amónico, mediante la técnica de absorción atómica. • Determinar por fotometría de llama el contenido de sodio, previa calibración del equipo con patrones de Na En este caso para evitar las interferencias se debe usar la solución de cloruro de lantano (LaCl3.7H2O) al 1 % u óxido de en NH4OAc. lantano al 1 %. • Calcular la concentración de Na+ de acuerdo a la curva de calibración o lectura en el equipo expresada en meq/L ó en mg/L (ppm de Na). 62 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 63 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Cálculos Reactivos A 100 • Acetato de amonio 1 N, pH 7.0. Disolver 77.08 g de la sal acetato de amonio en 1000 mL de agua destilada. CIC (meq/100g) = NaLect x x Wt 1000 Regular el pH a 7 (si es para acidificar con ácido y si es para alcalinizar con soda), es decir si se tiene un valor de pH = 6.97, se ajusta a 7 con hidróxido de sodio al 20 % ó 1 N, y si se tiene 7.80 de pH, se ajusta a pH = 7 con HCl a 1 N. Donde: • Preparación alternativa. Adicionar 60 mL de ácido acético (CH COOH) a 850 mL de agua destilada. Agregar 70 NaLect= meq/L de leídos 3mL de hidróxido de amonio (NH4OH). Homogenizar y dejar enfriar. Llevar a volumen de 1000 ml y ajustar a pH A = volumen total del extracto (mL) 7.0. Wt = peso del suelo (g) • Cloruro de lantano para análisis (P.A.): Solución de cloruro de lantano (LaCl3.7H2O) al 1 %. Pesar 2.67 g de cloruro de lantano y disolver para 1000 mL de agua destilada. 4.5.2. Metodología empleada en la EEA Donoso para la determinación de cationes intercambiables (Ca2+, Mg2+, K+ y • Agua destilada. Na+) • Los estándares de calcio, magnesio, sodio y potasio de 1000 ppm se adquieren en tiendas (estas son soluciones stock). Los parámetros a medir en el equipo de absorción atómica son: Equipos y materiales  Concentraciones de Ca: Std1 (2 ppm), Std2 (4 ppm) y Std3 (6 ppm). • Tubos de ensayo con capacidad para 20 mL.  Concentraciones de Mg: Std (0.5 ppm), Std (1 ppm) y Std (1.5 ppm). • Gradilla para tubos de ensayo de 20 mL. 1 2 3  Concentraciones de K: Std (2 ppm), Std (4 ppm) y Std (6 ppm). • Pipeta automática para tomar alícuota de 1 mL. 1 2 3 • Espectrofotómetro de absorción atómica.  Concentraciones de Na: Std1 (1 ppm), Std2 (2 ppm) y Std3 (3 ppm). Procedimiento • Pesar 2.5 g de suelo y colocarlo en un matraz de 125 mL que contiene un embudo con papel filtro Whatman Nº 2 (papel filtro lento) o su equivalente (papel filtro lento en pliego). • Lavar el suelo con agua destilada para eliminar los iones solubles (disminuir las sales de los suelos). Volumen de agua sugerido: 50 mL. Dejar filtrar y eliminar dicho filtrado. • Lavar el suelo con 50 mL de acetato de amonio 1 N, pH 7.0. Recibir el filtrado (extracto amónico) y recuperarlo para determinar los cationes cambiables: Ca2+, Mg2+, K+ y Na+. Figura 25. Espectrofotómetro de absorción atómica 64 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 65 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Preparación de la curva De la solución stock de 100 ppm de Ca se prepara estándares de 2, 4 y 6 ppm de Ca para un volumen de 100 mL. mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b 100 x 2Std 1 X = X = 2 mL100 100 x 4 Std2 X = X = 4 mL100 100 x 6 Std3 X = X = 6 mL100 Para preparar los estándares de 2, 4 y 6 ppm de Ca (Std1, Std2 y Std3, correlativamente) se necesitan 2, 4 y 6 mL de la solución stock de 100 ppm de Ca (Tabla 5). Alícuota de Sol. Volumen final con Concentración Estándares Stock de 100 ppm LaCl3.7H2O al 1 % conocida de Ca (mL) (mL) (ppm) Figura 26. Muestras pesadas para realizar análisis de capacidad intercambio cantiónico Std1 2 100 2 Std2 4 100 4 Std3 6 100 6 4.5.2.1. Calcio (Ca) Blanco 0 100 0 Tabla 5. Estándares para la curva de Ca Reactivos • Solución stock de 1000 ppm de Ca. • Solución stock de 100 ppm de Ca: Lectura A partir de 1000 ppm de Ca, preparar solución stock de 100 ppm de Ca para 250 mL. A una dilución de 1/10 mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b • Tomar 1 mL del extracto amónico, luego colocar en un tubo de ensayo y adicionar 9 mL de cloruro de lantano 250 x 100 al 1 % (para evitar las interferencias). X = = 25 mL 1000 • Homogenizar la disolución y realizar la lectura en el espectrofotómetro de absorción atómica frente a soluciones Del resultado se concluye que se necesitan 25 mL de estándar de 1000 ppm de Ca para preparar la solución estándares. stock de 100 ppm de Ca para 250 mL. 66 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 67 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.5.2.2. Magnesio (Mg) Alícuota de Sol. Volumen final con Concentración Estándares Stock de 100 ppm LaCl3.7H2O al 1 % conocida Reactivos de Mg (mL) (mL) (ppm) Std 0.5 100 0.5 • Solución stock de 1000 ppm de Mg. 1 Std2 1.0 100 1.0 • Solución stock de 100 ppm de Mg: Std3 1.5 100 1.5 A partir de 1000 ppm de Ca, preparar solución stock de 100 ppm de Mg para 250 mL. Blanco 0 100 0 mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b Tabla 6. Estándares para la curva de Mg 250 x 100 X = 1000 Lectura X = 25 mL A una dilución de 1/10 Del resultado, se concluye que se necesitan 25 mL de estándar de 1000 ppm de Mg para preparar la solución • Tomar 1 mL del extracto amónico, luego colocar en un tubo de ensayo y adicionar 9 mL de cloruro de lantano stock de 100 ppm de Mg para 250 mL. al 1 % (para evitar las interferencias). • Homogenizar la disolución y realizar la lectura en el espectrofotómetro de absorción atómica frente a soluciones estándares. Preparación de la curva De la solución stock de 100 ppm de Mg se prepara estándares de 0.5, 1.0 y 1.5 ppm de Mg para un volumen de 100 mL. 4.5.2.3. Potasio (K) mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b Reactivos 100 x 0.5 Std1 X = X = 0.5 mL • Solución stock de 1000 ppm de K.100 100 x 1.0 • Solución stock de 100 ppm de K: Std2 X = X = 1.0 mL100 A partir de 1000 ppm de K, preparar la solución stock de 100 ppm de K para 250 mL. 100 x 1.5 Std3 X = X = 1.5 mL mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b 100 250 x 100 X = 1000 Para preparar los estándares de 0.5, 1.0 y 1.5 ppm de Mg (Std1, Std2 y Std3 correlativamente) se necesitan 0.5, 1.0 y 1.5 mL de la solución stock de 100 ppm de Mg (Tabla 6). X = 25 mL Del resultado se concluye que se necesitan 25 mL de estándar de 1000 ppm de K para preparar la solución stock de 100 ppm de K para 250 mL. 68 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 69 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Preparación de la curva 4.5.2.4. Sodio (Na) De la solución stock de 100 ppm de K se preparan estándares de 2, 4 y 6 ppm de Ca para un volumen de 100 mL. Reactivo mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b • Solución stock de 1000 ppm de Na. 100 x 2 Std X = X = 2 mL • Solución stock de 100 ppm de Na:1 100 A partir de 1000 ppm de Na, preparar solución stock de 100 ppm de Na para 250 mL. 100 x 4 Std2 X = X = 4 mL mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b100 X = 250 x 100100 x 6 1000 Std3 X = X = 6 mL100 X = 25 mL Para preparar los estándares de 2, 4 y 6 ppm de K (Std1, Std2 y Std3, correlativamente) se necesitan 2, 4 y 6 mL de la Del resultado se concluye que se necesitan 25 mL de estándar de 1000 ppm de Na para preparar la solución solución stock de 100 ppm de K (Tabla 7). stock de 100 ppm de Na para 250 mL. Alícuota de Sol. Volumen final con Concentración Preparación de la curva Estándares Stock de 100 ppm LaCl3.7H2O al 1 % conocida de K (mL) (mL) (ppm) Std 2 100 2 De la solución stock de 100 ppm de Na se preparan estándares de 1, 2 y 3 ppm de Ca para un volumen de 100 mL.1 Std2 4 100 4 Std mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b3 6 100 6 Blanco 0 100 0 100 x 1 Tabla 7. Estándares para la curva de K Std1 X = X = 1 mL100 100 x 2 Lectura Std2 X = X = 2 mL100 A una dilución de 1/25 100 x 3Std3 X = X = 3 mL100 • Tomar 1 mL del extracto amónico, colocarlo en un tubo de ensayo y adicionar 24 mL de agua destilada. • Homogenizar la disolución y realizar la lectura en el espectrofotómetro de absorción atómica frente a soluciones estándares. 70 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 71 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Para preparar los estándares de 1, 2 y 3 ppm de Na (Std1, Std2 y Std3 correlativamente) se necesitan 1, 2 y 3 ml de la Ejemplo de cálculos solución stock de 100 ppm de Na (Tabla 8). • Si la lectura fuese 1.27 ppm de calcio (Ca) en el equipo de absorción atómica: Alícuota de Sol. Volumen final con Concentración Estándares Stock de 100 ppm LaCl3.7H2O al 1 % conocida de Na (mL) (mL) (ppm) 1.27 x 10 x 50Ca (meq/100g) = = 1.27 meq/100g 2.5 x 20.039 x 10 Std1 1 100 1 Std2 2 100 2 • Si la lectura fuese 0.27 ppm de magnesio (Mg) en el equipo de absorción atómica: Std3 3 100 3 Blanco 0 100 0 Mg (meq/100g) = 0.27 x 10 x 50 = 0.44 meq/100g 2.5 x 12.039 x 10 Tabla 8. Estándares para la curva de Na • Si la lectura fuese 0.85 ppm de potasio (K) en el equipo de absorción atómica: Lectura K (m eq/100g ) = 0.8 5 x 25 x 50A una dilución de 1/10 = 1.09 meq/100g2.5 x 39.098 x 10 • Tomar 1 mL del extracto amónico, luego colocar en un tubo de ensayo y adicionar 9 mL de agua destilada. • Homogenizar la disolución y realizar la lectura en el espectrofotómetro de absorción atómica frente a soluciones • Si la lectura fuese 1.27 ppm de sodio (Na) en el equipo de absorción atómica: estándares. Na (meq/100g) = 1.27 x 10 x 50 = 1.10 meq/100g 2.5 x 22.989 x 10 4.5.3 Cálculos Lect.EEA x Dis x SolCatión (meq/100 g) = g x p(mEq) x 10 Nota: Donde: Centimoles por kilogramo (Cmol(+)/Kg) es la unidad oficial en el Sistema Internacional de Lect. EAA = Lectura en el equipo de absorción atómica Medidas y es igual a milequivalentes por 100 gramos de suelo (mEq/100 g). Dis = Disolución de lectura Sol = Mililitros de acetato de amonio g = Gramos de suelo p(mEq) = Peso equivalente del catión 72 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 73 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.6. Determinación de la acidez y aluminio intercambiable, método Barnhisel y Bertsch 4.6.1 Metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-33] Principio La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-33] (SEMARNAT, 2002, pp. 61-62) Equipos y materiales La acidez intercambiable es el resultado de la presencia de hidrógeno (H+) y aluminio (Al+3) en diferentes proporciones, lo que causa una disminución en el pH. La alta concentración de Al+3 genera toxicidad en las plantas, además tiene • Material común de laboratorio. un efecto negativo sobre las propiedades químicas del suelo como la solubilización, disponibilidad y absorción de nutrimentos; físicas como estructura y estabilidad de agregados; y biológicas como tipo de organismos presentes en el • Tubos de polietileno para centrífuga (100 mL). suelo, ocasionando así una reducción en el crecimiento de las raíces, lo cual afecta negativamente el crecimiento del • Agitador mecánico de vaivén. cultivo. Asimismo, reduce la calidad de las cosechas e induce deficiencias nutricionales de Ca, Mg, P, S y Zn entre otros, por lo cual es indispensable conocer la acidez intercambiable de los suelos y relacionarla con el pH, textura y materia • Centrífuga. orgánica, entre otros (Grant, 1982). Reactivos La acidez intercambiable (Al+3 y H+) es desplazada más comúnmente con una solución salina neutra sin tampón, típicamente KCl. La extracción con KCl fue originada por Hopkins et al. (1903). Posteriormente Yuan (1959) amplió este • Cloruro de potasio 1 M. Pesar 74.55 g de KCl en un matraz volumétrico de 1 L, disolver y aforar con agua. método para distinguir entre la acidez de Al+3 y H+ empleando 1 M NaF para formar un complejo de aluminio en solución. Finalmente ajustar el pH a 7.0. Grant (1982) enfatizó además el valor de la extracción de KCl como método general para determinar la acidez del suelo, • Hidróxido de sodio 0.1 M. Pesar 4 g de NaOH y disolver en 1 L de agua (valorar con material de referencia especialmente en suelos muy ácidos. certificado de HCl 0.1 M). • Ácido clorhídrico 0.1 M (valorado). La cantidad de aluminio extraída del suelo depende en gran medida de la metodología utilizada, pudiendo medirse en • Fenolftaleína al 0.5% (p/v) en etanol. Pesar 0.5 g de fenolftaleína en un matraz volumétrico de 100 mL, disolver soluciones centrifugadas y filtradas, siendo esta última la más utilizada. También se ha demostrado que los extractantes con etanol y aforar. con mayor concentración extraen más Al+3 + H+. Asimismo, se ha demostrado que la cantidad de acidez intercambiable aumenta a mayor relación suelo-extractante y se han utilizado relaciones de (p/v) que van de 1:10 a 1:200 (Dai y Richter, • Solución de fluoruro de potasio 1 M. Pesar 58.1 g de KF en un matraz volumétrico de 1 L y aforar con agua. 2000). Procedimiento Para la determinación únicamente de aluminio intercambiable se adiciona fluoruro de sodio (NaF) para acomplejar al aluminio. La ecuación de esta reacción es: • Pesar 5 g de suelo en un tubo de polietileno. • Adicionar 50 mL de la solución de KCl 1 M. Al(OH)3 + 6 NaF K3AlF6 + 3 KOH • Tapar el tubo y colocar en el agitador mecánico durante 30 minutos. • Destapar los tubos y centrifugar durante 10 minutos a 2500 rpm. Posteriormente se titula con ácido clorhídrico (HCl) para cuantificar el Al+3 en las muestras. • Filtrar el sobrenadante en papel Whatman Nº 42 o su equivalente, recogiendo el filtrado en un vaso de precipitado de 100 mL. • Tomar una alícuota de 40 mL mediante una pipeta volumétrica y colocar en un matraz Erlenmeyer de 125 ml. 74 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 75 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria • Agregar 5 gotas de fenolftaleína al 0.5 % y titular con hidróxido de sodio 0.1 M valorado, hasta un punto final Al intercambiable de rosa permanente. • Titular un blanco (igual volumen que muestra, de cloruro de potasio 1 M) de la misma forma. (mL HCl x M x 100)Aluminio intercambiable (Cmol(+)/Kg) = g • Después de registrar el gasto de NaOH anterior, agregar 2 mL de fluoruro de potasio 1 M a la misma solución problema y titular ahora con HCl 0.1M valorado, hasta la desaparición del color rosa. • Esperar 30 minutos y agregar HCl 0.1 M valorado adicional, hasta un punto final claro. El aluminio e hidrógeno Nota: extraídos son calculados de acuerdo a la fórmula vista a continuación. Centimoles por kilogramo (Cmol(+)/Kg) es la unidad oficial en el Sistema Internacional de Medidas y es igual a milequivalentes por 100 gramos de suelo (mEq/100 g). 4.6.2. Metodología empleada en la EEA Donoso Reactivos • Solución 1 N de cloruro de potasio. Pesar 74.56 g de la sal KCl y disolver en aproximadamente 500 mL de agua destilada. Dejar que la temperatura se estabilice y completar a 1 L. • Solución 0.01 N de hidróxido de sodio. Disolver 0.4g NaOH en 1 L de agua destilada. • Indicador azul de bromotimol 0.1 %. Disolver 0.1 g de azul de bromotimol en 100 mL de etanol. Procedimiento Figura 27. Pesado de muestras para la determinación de acidez intercambiable • Colocar 2 g o 2 mL de suelo en frascos de 125 mL. Cál • Añadir 20 mL de KCl 1 N. Cálculos • Agitar durante 15 minutos. Filtrar en un balón volumétrico de 100 mL • Colocar una alícuota de 10 mL del extracto. Acidez intercambiable • Adicionar 2 a 3 gotas del indicador azul de bromotimol (el color se vuelve amarillo). • Titular con la base 0.01 N NaOH hasta que la solución se torne color azul. Acidez intercambiable (Cmol(+)/Kg) = (a - b) x M x 100 A Cálculos Donde: a = Mililitros de NaOH gastados en la muestra. M = Molaridad de la solución de NaOH. El gasto de hidróxido de sodio 0.01 N, en la titulación da directamente la cantidad de acidez intercambiable, la cual se puede expresar en mEq/100 g de suelo. b = Mililitros de NaOH gastados en el blanco. s = Peso de la muestra (g). 76 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 77 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.7. Determinación del nitrógeno total, método Kjeldahl Un sistema de destilación es usado para realizar la determinación cuantitativa del (NH4)2SO4 (o nitrógeno) en la solución que ha sufrido la digestión. Una cantidad de NaOH es adicionada en el proceso de destilación con el fin de neutralizar el H2SO4 no usado durante la digestión y a la vez dar un carácter alcalino a la solución y el N puede ser liberado en la forma Principio de NH3 de este sistema alcalino. La ecuación de neutralización es: Un número bastante grande de compuestos nitrogenados son encontrados en los suelos, y para su análisis el método clásico es el procedimiento Kjeldahl. En el transcurrir de los años se han probado diferentes modificaciones para mejorar NaOH + H2SO4 Na2SO4 + H2O o remplazar el procedimiento Kjeldahl. Sin embargo, el procedimiento clásico se mantiene como estándar. Bazán (2017) explica detalladamente el proceso, el cual se presenta a continuación. El condensador usado en el sistema de destilación sirve para enfriar el flujo gaseoso, el cual reacciona con el NH3 para formar NH4OH, de acuerdo a la siguiente reacción: La determinación comprende dos etapas: 1. Ataque o digestión de la muestra para convertirla en amoniaco. NH3 + H2O NH4(OH) 2. Determinación del amoniaco en la muestra atacada o digerida. El NH4(OH) destilado es recolectado en una solución ácida (ácido bórico), de tal forma que se produce la siguiente reacción: En este método la muestra sufre un proceso de digestión con una mezcla catalizadora que contiene H2SO4 y K2SO4. La digestión se realiza en presencia de calor y se usa un balón de cuello alargado. Cuando se trata una sustancia orgánica con ácido sulfúrico (H2SO4) hirviendo, hay un derrumbamiento molecular por oxidación de la materia orgánica formándose NH4 + H3BO3 H2O + NH3H2BO3 H2O, CO2, el nitrógeno se transforma en NH3 que, junto al ácido sulfúrico, forma (NH4)2SO4. El pH del ácido bórico (ácido débil) es menor que 5, pero como el NH4(OH) es destilado dentro de la solución de ácido H2SO4 + estructuras carbonatadas + calor CO2 + H2O + SO3 + NH3 (g) bórico, el pH de la solución tiende a incrementarse. La presencia de un indicador disuelto en el ácido bórico cambiará de color a medida que la solución se hace más alcalina. NH3(g) + H2SO4 (NH4)2SO4 El K SO usado sirve para elevar el punto de ebullición del H SO , acelerar la reacción y prevenir las pérdidas de N por El ácido bórico más la mezcla de la solución destilada, es titulada con un ácido (HCl ó H2SO4) de normalidad conocida, 2 4 2 4 volatilización. La mezcla catalizadora acelera la reacción del H2SO hasta que el indicador muestre un cambio a su coloración inicial. La reacción es: 4 con los compuestos orgánicos. El cuello alargado del balón Kjeldahl sirve como un condensador para prevenir las pérdidas del H2SO4. HCl + NH4H2BO3 NH4Cl + H3BO3 (NH4)2SO4 + calor 2NH3 + H2SO4 Los miliequivalentes (meq) de ácido usado en esta titulación, son iguales a los meq de N en la muestra de suelo. Cuando el proceso de digestión se inicia, la mezcla de muestra y solución de ataque se vuelve oscura (negra). Esto es causado por la formación de compuestos de carbón. Sin embargo, como el proceso continúa, el material oscuro desaparece a medida que el carbono es oxidado a CO2 con la consiguiente reducción del H2SO4 a H2O y formación de gases sulfurosos. Por lo tanto, un sistema de escape es necesario para la remoción de estos. Una coloración clara de toda la mezcla es un indicador de que todos los compuestos nitrogenados han sido destruidos. 78 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 79 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.7.1 Metodología ISO 11261 Procedimiento La metodología ISO 11261:1995 (International Organization for Standardization [ISO], 1995) indica lo siguiente: • Secar la muestra de suelo al aire, homogeneizar y pasar por tamiz de 0,25 mm. • Pesar 1 g de la muestra tamizada y llevar a un balón de digestión. Añadir 10 mL de ácido sulfúrico concentrado Equipos y materiales y digerir la muestra de suelo entre 45 minutos a 1 hora, a una temperatura comprendida entre 370 °C a 400 °C (hasta que la solución tome color gris azulado). • Balanza analítica. • Colocar la muestra digerida en el destilador y añadir 50 mL de hidróxido de sodio al 40 %. Destilar hasta • Micro bureta. completar la eliminación del ión amonio. Recoger aproximadamente un volumen de 150 mL en un matraz Erlenmeyer colector, al cual se le ha añadido previamente 20 mL del indicador Tachiro. • Cámara de extracción de gases. • Valorar el contenido del frasco con ácido sulfúrico 0.01 M hasta visualizar el cambio de color verde a violeta. • Digestor Kjeldahl. La determinación se realizará a cada muestra por duplicado y en presencia de una muestra en blanco. • Destilador Kjeldahl. • Balones Kjeldahl (100 mL). Cálculos La estimación del contenido de nitrógeno total del suelo, se obtendrá mediante la ecuación: Reactivos Todos los reactivos deben tener un elevado grado de pureza (p. a.). [(A - B) x M x 0.014 x 100] % N = PM • Ácido sulfúrico concentrado (H2SO4 = 1.84 g/mL). Donde: • Mezcla catalizadora. Mezclar 5 g de sulfato de potasio (K2SO4), 0.5 g de sulfato de cobre (CuSO4), 0.05 g de selenio (Se) o 0.05 g de titanio (Ti). % N = Contenido de nitrógeno del suelo (%). A = Volumen consumido en la valoración de la muestra (mL). • Hidróxido de sodio (NaOH) 40 %. Pesar 400 g de hidróxido de sodio (NaOH) en balanza técnica y disolver completamente en 750 mL de agua destilada. Mantener esta solución tapada y en reposo durante 24 horas. B = Volumen consumido en la valoración del blanco (mL). Llevar a volumétrico de 1 L y enrasar. Guardar en frasco plástico con tapa de goma. M = Concentración del ácido sulfúrico (mol). • Indicador Tachiro (con ácido bórico 2 %). Disolver 20 g de ácido bórico (H3BO3) en 600 mL de agua destilada a 60 0C; enfriar y añadir 20 mL de alcohol etílico (C2H5OH), 4 mL de rojo de metilo (C15H15N3O2) al 0.15 % y 4 mL 0.014 = Coeficiente para transformar los resultados en nitrógeno. de azul de metileno (C37H27N3Na2O9S3) al 0.1 %. Enrasar en frasco volumétrico de 1 L. PM = Peso de la muestra de suelo (g). • Ácido sulfúrico (H2SO4) o ácido clorhídrico (HCl) 0.01 M. Disolver el contenido del fixanal de una concentración mayor a 0.01 M de uno de estos dos ácidos, en 1 L de agua destilada; de acuerdo a las indicaciones del fabricante para obtener 0.01 M. 80 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 81 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.7.2 Metodología empleada en la EEA Donoso • Ácido bórico (H3BO3) al 2 %. Pesar 20 g de H3BO3 y disolver con 400 mL de agua destilada caliente. Una vez frío, llevar a volumen final de 1 L con agua destilada. Equipos y materiales • Hidróxido de sodio (1/1). Disolver 1 kg de hidróxido de sodio en escamas en 1 L de agua destilada. Adicionar 1 g de fenolftaleína en polvo. Agitar hasta disolver la sal (con ayuda de un depósito de agua fría o helada), se • Digestor y destilador micro Kjeldahl. guarda en una botella preferiblemente de polietileno y tapar bien. • Tubos de destilación adaptable a micro Kjeldahl de 100 mL. • Indicador. Pesar 100 mg de rojo de metilo y 180 mg de azul de metileno, disolver en una fiola de 100 mL con alcohol etílico (de 70 a 96 %). • Matraz de Erlenmeyer de 50 o 100 mL. • Bureta de 25 mL. Procedimiento • Cronómetro. • En un cuadrado de papel pesar 1 o 2 g de muestra tamizada por una malla de 0.25 mm, doblar el papel con el contenido e introducir dentro de un tubo de digestión, agregar 0.5 g de la mezcla de selenio y 3 mL de ácido sulfúrico concentrado. • Digerir el material (es decir calentar en la unidad de digestión) hasta que el residuo se torne claro (cuando esto sucede, significa que ha terminado la digestión) y dejar enfriar. • Una vez frío, adicionar en el tubo de digestión 2 a 3 mL de agua destilada para disolver los sólidos. Luego verterlo al aparato de destilación a través del embudo, enjuagar el balón o tubo dos veces más con agua destilada, abrir la llave y dejar caer lentamente el contenido a la cámara de vapor. Cuando todo el contenido ha sido trasvasado, cerrar la llave. • Añadir 25 mL de la solución de hidróxido de sodio (1/1) al embudo de la cámara de vapor, volver a abrir la llave y dejar caer lentamente hasta que la solución de la cámara se torne a un color rojo carmesí (púrpura intenso), indicación de la neutralización de la acidez. Cerrar la llave y dejar destilar. • Previamente se debe colocar en la salida del refrigerante un matraz de Erlenmeyer de 50 o 100 mL el que debe contener 20 mL de la solución de ácido bórico al 2 % más 2 o 3 gotas del indicador. Figura 28. Destilador Kjeldahl • Considerar como punto final cuando el contenido del Erlenmeyer tome un color de viraje del indicador (que va del color azul a verde esmeralda brillante), dejar un margen de destilación de 3 minutos (aproximadamente 30 Reactivos mL). • Ácido sulfúrico Q. P. • Efectuar una determinación en blanco, usando las mismas cantidades del reactivo y el mismo periodo de digestión, y realizar subsecuentemente la titulación de la misma muestra (se inicia con el selenio, el ácido y así • Mezcla reactiva de selenio (catalizador). sucesivamente). Registrar el gasto. • Solución de ácido sulfúrico 0.1 N. En una fiola de 1000 ml que contenga 400 mL de agua destilada, adicionar • Luego se procede a la titulación del destilado con ácido sulfúrico 0.1 N (estandarizado) y anotar el gasto. lentamente 2.8 mL de ácido sulfúrico Q. P., dejar enfriar y luego llevar a volumen de 1 L y homogenizar bien la solución. 82 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 83 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Cálculos 4.8.1. Método de Olsen Principio (G - B) x N x mEq N % N = g x 100 El método Olsen es el más adecuado para determinar fósforo en suelos calcáreos, particularmente aquellos con carbonato de calcio mayor a 2 %, aunque algunos estudios sugieren que es razonablemente eficaz en suelos ácidos (Fixen y Grove, 1990). El método se basa en el uso de HCO - -33 , CO3 y OH-, en una solución 0.5 M NaHCO3 para disminuir Donde: las concentraciones de la solución de Ca +2 soluble precipitándolo en forma de CaCO3, y también disminuir el contenido de Al+3 y Fe+3 soluble mediante la formación de hidróxidos de Al y Fe, lo que aumenta la solubilidad fósforo. La reacción G = Gasto del ácido de la muestra puede presentarse como sigue: N = Normalidad del ácido sulfúrico g = Peso de muestra (g) Ca3(PO4)2 + 3NaHCO3 → 3CaCO3 + 3Na + + HPO -4 + H2PO - 4 B = Gasto de ácido del blanco meqN= Milequivalentes de nitrógeno (0.014) El aumento de cargas negativas en la superficie del complejo arcillo-húmico y/o la disminución de la adsorción por parte del hierro (Fe) y aluminio (Al) a niveles altos de pH, también fomentan la liberación de fósforo disponible a la solución suelo. Ejemplo de cálculo Un valor de 10 mg/kg de fósforo usando el método de Olsen, generalmente se considera que es óptimo para la planta. Este es inferior a los valores críticos utilizados en los métodos de Bray y Kurtz P-1, Mehlich 1 y Mehlich 3; debido a (2.1 - 0.1) x 0.1 x 0.014 que el agente extractante de Olsen remueve menos fósforo en la mayoría de los suelos que estos extractantes ácidos. % N = 0.1 x 100 Kuo (1996) afirma que la interpretación adecuada de los resultados usando el método de Olsen en suelos con diversas propiedades requiere de información sobre la capacidad de retención de fósforo del suelo. % N = 2.80 % 4.8.1.1. Metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-10] La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-10] (SEMARNAT, 2002, pp. 23-25) señala lo siguiente: 4.8. Determinación del fósforo disponible Equipos y materiales El fósforo (P) es un elemento fundamental para la vida en la Tierra. Los organismos vivos dependen de un suministro constante de fósforo, ya que está implicado de manera crucial en la mayoría de los principales procesos metabólicos; • Tubos de polietileno de 100 mL. por ejemplo, en la transferencia de energía en forma de trifosfato de adenosina (ATP). Del mismo modo, las plantas • Papel Whatman No 42 o equivalente. dependen de este elemento para asegurar la producción de energía en la fotosíntesis (Ruttenberg, 2013). • Agitador mecánico recíproco, ajustado a 180 oscilaciones/minuto. La determinación del fósforo disponible consiste en la extracción de este elemento por medio de una solución extractiva • Balanza analítica. (generalmente sales de ácidos débiles). • Matraces volumétricos de 50 mL. • Bureta de 10 mL. • Espectrofotómetro para leer a 880 nm y celdas de vidrio. 84 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 85 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Reactivos • Preparar blancos a partir de alícuotas de solución extractora y adicionando todos los reactivos como en las muestras. • Hidróxido de sodio 1 M. Disolver 4 g de NaOH en 100 mL de agua. • Tomar una alícuota de 5 mL (o 10 mL si la concentración de fósforo es muy baja) del filtrado y colocarla en un • Bicarbonato de sodio (NaHCO3) 0.5 M. Disolver 42 g de NaHCO3 en 1 L de agua, aproximadamente. Ajustar el matraz aforado de 50 mL. pH de esta solución a 8.5, mediante la adición de solución de NaOH 1 M. Llevar a volumen con agua destilada. • Agregar 5 mL de la solución reductora, agitar y aforar. Leer después de 30 minutos, pero antes de 1 hora; a una • Algunos autores recomiendan adicionar aceite mineral para evitar la exposición de la solución al aire. Guardar longitud de onda 882 nm (leer previamente la curva de calibración). la solución en un recipiente de polietileno y revisar el pH de la solución antes de usarse, de requerirse, volver • Preparar una curva de calibración con patrones de 0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 y 1.0 mg/L de fósforo. a ajustar a 8.5. • Pipetear 0, 1, 2, 4, 6 y 10 mL de una solución de 5 mg/L de fósforo a matraces aforados de 50 mL. • Solución de tartrato de antimonio y potasio al 0.5 %. Pesar 0.5 g de K(SbO) C4H4O6.1/2 H2O, transferir a un matraz volumétrico de 100 mL, disolver y aforar con agua destilada. • Adicionar un volumen de solución extractante de NaHCO3 0.5 M igual a la alícuota empleada para medir en las muestras desconocidas. • Solución de molibdato de amonio [(NH4)6Mo7O24. 4H2O]. Disolver 20 g de molibdato de amonio [(NH4)6Mo7O24. 4H2O] en 300 mL de agua destilada. Agregar lentamente bajo constante agitación y con cuidado, 450 mL de H SO • Llevar a aproximadamente 40 mL con agua y adicionar 5 mL de la solución reductora con ácido ascórbico, 2 4 (14 N) (194.4 mL H2SO4 concentrado diluido a 500 mL con agua resulta una concentración de aproximadamente aforar. 14 N). Agregar 100 mL de una solución al 0.5 % p/v de tartrato de antimonio y potasio. Diluir las mezclas a 1 L con agua destilada. Luego, tapar el frasco con papel aluminio para protegerlo de la luz. • Agitar nuevamente. Leer después de 30 minutos, pero antes de una hora a 882 nm. Leer las muestras y los patrones al mismo tiempo de reacción, contando el tiempo desde que se agrega el reactivo que genera el • Solución reductora con ácido ascórbico. Disolver 0.50 g de ácido ascórbico con un poco de solución de complejo hasta el momento de la lectura. molibdato de amonio y aforar a 100 mL con la misma solución. Esta solución es preparada cada vez que se vaya a formar color. • Solución patrón de fósforo (200 mg/L). Pesar exactamente 0.8786 g de fosfato de potasio monobásico (KH PO ) Cálculos2 4 seco al horno a 105 oC, disolver en agua y aforar a 1 L. Guardar en envase de plástico o vidrio y conservar en refrigeración. Algunos autores recomiendan adicionar 25 mL de H2SO4 7 N antes de aforar para conservar la Vi Vf solución libre de contaminantes biológicos. P (mg/Kg de suelo) = CC x p x a • Solución patrón de 5 mg/L de fósforo. Diluir 5 mL de la solución de 200 mg/L de fósforo a 200 mL con agua destilada. Preparar esta solución fresca cada 5 días. Donde: CC = mg/L de fósforo en la solución. Se obtiene graficando la curva de calibración (absorbancia contra mg/L) e Procedimiento interpolando en la misma los valores de absorbancia de las muestras analizadas, a las cuales previamente se les ha dado el valor promedio de los blancos o por medio de una regresión simple. • Pesar 2.5 g de suelo previamente tamizado por malla de 2 mm y colocarlo en los tubos de polietileno. Vi = Volumen de la solución extractora adicionada. • Adicionar 50 mL de la solución extractora tapar y agitar la suspensión en agitador de acción recíproca durante p = Peso de la muestra de suelo seca al aire. 30 minutos a 180 oscilaciones/minuto. Vf = Volumen final de la solución colorimétrica a leer. • Filtrar inmediatamente a través de papel filtro Whatman No 42 u otro de calidad similar. a = Alícuota de la muestra empleada para la cuantificación. 86 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 87 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Interpretación de resultados de fósforo por el método Olsen Reactivos Los resultados de los análisis pueden interpretarse de forma aproximada con el siguiente cuadro: • Bicarbonato de sodio para análisis (para análisis [P. A.]). • Hidróxido de sodio (P. A.). Clase Fósforo (mg/Kg) • Carbón activado. Bajo < 5.5 • Fosfato diácido de potasio (P. A.). Medio 5.5-11 Alto > 11 • Molibdato de amonio (P. A.). Tabla 9: Interpretación de los resultados obtenidos por el método Olsen • Tartrato doble de antimonio y potasio (P. A.). • Ácido sulfúrico (químicamente puro [Q. P.]). Debe recordarse que para cada condición climática y cultivo se genera un nivel diferente de aprovechamiento del fósforo • Ácido ascórbico (P. A.). del suelo. Si se conocen los criterios de interpretación para algún suelo y cultivo determinado, éstos se reportarán junto con el resultado del análisis. • Agua destilada. • Extractante Olsen (NaHCO3 0.5 M, pH 8.5). Disolver 42 g de bicarbonato de sodio en 1000 mL de agua destilada. Ajustar el pH a 8.5 con una solución de NaOH 5 N. 4.8.1.2. Metodología empleada en la EEA Donoso • Solución Sulfo Molíbdica (SSM). Disolver 1 g de molibdato de amonio [(NH4)6Mo7O24.4H2O] en aproximadamente Equipos y materiales 800 mL de agua destilada pura. Disolver 0.025 g de tartrato doble de antimonio y potasio (KSbO.C4H4O6). Mezclar ambos. Adicionar 16 mL de H2SO4 concentrado. Enfriar y llevar a volumen de 1000 mL. Almacenar en frasco oscuro y en refrigeración. • Frasco de 65 mL. • Solución de desarrollo de color. Se prepara la cantidad necesaria en el momento a trabajar. A 1000 mL de la • Tapones de jebe, goma o parafilm. Solución Sulfo Molíbdica (SSM) se le adiciona 1 g de ácido ascórbico. No debe desarrollar color sin muestra (no • Embudos de vidrio o plástico. guardar más de 24 horas). • Tubos de ensayo con capacidad para 50 mL • Solución madre de 1000 mg de P/ L (1000 ppm P). Disolver 4.3936 g de ortofosfato diácido de potasio (KH2PO4) • Gradilla para tubos de ensayo de 50 mL secado a 100 oC, en una cantidad mínima de agua. Llevar a volumen de 1000 mL con agua destilada. • Pipeta automática para tomar alícuota de 5 mL. • Solución estándar patrón de trabajo o solución estándar de trabajo. A partir de la solución madre de 1000 ppm P, preparar por dilución la solución estándar patrón de trabajo de 10 ppm P (10 mg de P/L). • Colorímetro o espectrofotómetro de luz visible. • A partir de la solución patrón de trabajo de 10 mg/L de P (ppm P), preparar soluciones estándares para la curva • Agitador. de 1.0, 2.0, 3.0 y 6.0 mg/L de fósforo (que corresponde correlativamente los estándares: std1, std2, std3 y std4) • Balanza analítica (mínimo de 3 decimales). para un volumen de 100 mL. • Cuchara de capacidad de 2.5 mL o g de suelo. Figura 29. Espectrofotómetro UV/Vis • A partir de las soluciones estándares de 1.0, 2.0, 3.0 y 6.0 ppm de fósforo, preparar soluciones estándares de 0.1, 0.2, 0.3 y 0.6 mg/L de fósforo para la curva en el día de trabajo (que corresponde correlativamente los estándares std1, std2, std3 y std4) para 20 mL. 88 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 89 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Procedimiento Preparación de estándares de P para la curva en el día de trabajo A partir de las soluciones estándares de 1.0, 2.0, 3.0 y 6.0 ppm de fósforo, preparar soluciones estándares de 0.1, 0.2, • Pesar 2.5 g de suelo y colocarlos en un frasco de 60 mL. Si el suelo es oscuro agregar 100 mg de carbón activado. 0.3 y 0.6 mg/L de fósforo para la curva en el día de trabajo (que corresponde correlativamente los estándares std1, std2, • Adicionar 25 mL del extractante (NaHCO 0.5 M, pH 8.5). std3 y std4) para 20 mL.3 • Agitar durante 15 minutos. Filtrar usando un papel filtro lento o Whatman N° 42, de 11 cm de diámetro. • En un tubo de ensayo colocar una alícuota de 2 mL del extracto filtrado, 8 mL de agua destilada y 10 mL de la mL a (X) x [ ]a = mL b x [ ]b solución de desarrollo de color. Homogenizar. 20 x 0.1 Std1 X = X = 2 mL • Dejar en reposo por 1 hora para que desarrolle el color. 1 • Leer en el espectrofotómetro a 880 nm de longitud de onda. 20 x 0.2 Std2 X = 2 X = 2 mL • En forma paralela, preparar una serie de patrones de acuerdo a la siguiente secuencia: 20 x 0.3 Std3 X = 3 X = 2 mL Preparación de los estándares 20 x 0.6 Std X = X = 2 mL A partir de la solución madre de 1000 ppm P, preparar por dilución la solución estándar patrón de trabajo de 10 ppm P 4 6 (10 mg de P/ L) para 500 mL. Para preparar soluciones de 0.1, 0.2, 0.3 y 0.6 ppm de fósforo (Std Std Std y Std correlativamente) para un volumen mL a (X) x [ ]a = mL b x [ ]b 1, 2, 3 4 final de 20 mL se necesitan 2, 2, 2 y 2 mL de las soluciones de los estándares 1.0, 2.0, 3.0 y 6.0 ppm de fósforo, 500 x 10 respectivamente (Tabla 10). X = 1000 X = 5 mL Concentración conocida de Agua Solución Volumen final Alícuota a partir destilada de color de 10 ppm P TramitanciaPara preparar la solución patrón de trabajo de 10 ppm de fósforo para 500 mL, se necesitan 5 mL de estándar de 1000 fósforo ppm de fósforo. (ppm) (mL) (mL) (mL) (mL calculados) (%) A partir de la solución patrón de trabajo de 10 mg/L de fósforo (ppm P), preparar soluciones estándares para la curva de 1.0, 2.0, 3.0 y 6.0 mg/L de P (que corresponde correlativamente los estándares: std1, std2, std3 y std4) para un volumen 0.0 10.0 10.0 20.0 0 100.0 de 100 mL. 0.1 8 10.0 20.0 2 ……. mL a (X) x [ ]a = mL b x [ ]b 0.2 8 10.0 20.0 2 ……. 100 x 1 100 x 3 Std1 X = 10 X = 10 mL Std3 X = 10 X = 30 mL 0.3 8 10.0 20.0 2 ……. 100 x 2 100 x 6 0.6 8 10.0 20.0 2 ……. Std2 X = 10 X = 20 mL Std4 X = 10 X = 60 mL Para preparar soluciones de estándares de 1.0, 2.0, 3.0 y 6.0 ppm de P (Std Std Std y Std correlativamente), se Tabla 10: Estándares de fósforo para la curva en el día de trabajo1, 2, 3 4 necesitan 10, 20, 30 y 60 mL de la solución stock de 10 ppm de P. 90 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 91 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ejemplo de cálculo • Determinación del factor de curva (fc): 0.0 = 0.000 0.1 = 0.083 0.2 = 0.155 0.3 = 0.235 0.6 = 0.473 = 0.6/0.473 = 1.27 fc • Lectura de la absorbancia = 0.05 • Volumen del extractante = 25 mL • Volumen de la dilución= 20 mL • Alícuota= 2 mL • g = 2.5 0 . 0 5 x 1.27 x 20 x 25 P (mg/Kg) = 2 x 2.5 Figura 30. Lectura en el espectrofotómetro UV/Vis a 882 nm P = 6.35 mg/Kg Cálculos 4.8.2. Método Bray 1 P (mg/Kg) = Lect. abs x fc x Vol. dil. x Vol. ext. Alic x g Principio Este método se basa en la agitación de una muestra de suelo en una solución de extracción con 0,03 N NH4F en 0,025 Donde: N HCl. El fluoruro de amonio se une a los iones de aluminio (Al) y hierro (Fe) que están en la solución de ácido con la Lect. abs = Lectura de la absorbancia. consiguiente liberación de fósforo. De este modo, la combinación de HCl y NH4F ayudan en la remoción de formas fácilmente solubles de fósforo, siendo en gran medida fosfatos de calcio y parte de fosfatos de aluminio y hierro (Frank fc = Factor de curva. et al., 1998). Las reacciones en solución ácida se pueden representar de la siguiente manera: Vol. dil. = Volumen de dilución. Vol. ext. = Volumen del extractante. 3NH4F + 3HF + AlPO4 → H3PO4 + (NH4)3AlF6 Alic = Volumen de la alicuota 3NH4F + 3HF + FePO4 → H3PO4 + (NH4)3FeF6 g = Gramos de suelo 92 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 93 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria El HCl ayuda a la disociación del fosfato de calcio más activo e impide la precipitación del fósforo (como fosfato de calcio) Reactivos que ha sido disuelto por fluoruro de amonio. El análisis de suelo mediante el método de Bray no es adecuado para: • Solución de fluoruro de amonio 1 N. Disolver 37 g de NH4F en agua destilada, diluir y enrazar hasta 1 L. Conservar esta solución en botella de polietileno. • Suelos arcillosos con moderadamente alto grado de saturación de bases. • Ácido clorhídrico 0.5 N. Diluir 20.4 mL de HCl concentrado en agua destilada y enrazar hasta 500 mL. • Suelos arcillo-limosos, suelos de textura más fina que son calcáreos, suelos de pH alto (pH> 6.8) o que tienen • Solución extractora Bray-Kurtz 1. Mezclar 30 mL de la solución de fluoruro de amonio 1 N con 50 mL de la un alto grado de saturación de bases. solución de ácido clorhídrico 0.5 N, diluir y enrazar a 1 L con agua destilada. La solución resultante es de 0.03 • Suelos con carbonato de calcio equivalente a más de 7 % de la saturación de bases. N en NH4F y 0.025 N de HCl y es estable por más de un año si se conserva en frasco de polietileno. • Suelos con grandes cantidades de cal (>2 % de CaCO ). • Solución de tartrato de antimonio y potasio al 0.5 %. Pesar 0.5 g de K(SbO) C4H4O6.1/2 H2O, transferir a un 3 matraz volumétrico de 100 mL disolver y aforar con agua destilada. • Solución de molibdato de amonio [(NH4)6Mo7O24. 4H2O]. Disolver 20 g de molibdato de amonio [(NH ) Mo O . En los suelos de este tipo, la acidez de la solución extractante se puede neutralizar. Además, el CaF2 formado a partir de 4 6 7 24 4H2O] en 300 mL de agua destilada. Agregar 450 ml de H2SO (14 N) lentamente, bajo constante agitación y la reacción de Ca+2 soluble en el suelo con el flúor (F) del extractante, puede reaccionar con fósforo (P) e inmovilizarlo. 4con cuidado. Para obtener la solución de H SO a 14 N, diluir 194.4 mL H SO concentrado en 500 mL con agua Ambos tipos de reacciones reducen la eficiencia de la extracción de fósforo, como resultado dan valores muy bajos en 2 4 2 4destilada. Agregar 100 mL de una solución de tartrato de antimonio y potasio al 0.5 % (p/v). Diluir las mezclas los análisis del suelo. Por último, el agente de extracción Bray y Kurtz puede disolver el fósforo de la roca fosfórica, por lo con agua destilada y enrazar a 1 L. Este frasco se debe mantener tapado con papel aluminio y protegido de la tanto, no se deben utilizar en suelos recientemente aplicados con este material, ya que puede sobre estimar el fósforo luz. disponible (Graetz y Nair, 2009). • Solución reductora con ácido ascórbico. Disolver 0.50 g de ácido ascórbico con un poco de solución patrón de molibdato de amonio y aforar a 100 mL con la misma solución. Esta solución es preparada cada vez que se vaya 4.8.2.1. Metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-11] a formar color. • Solución patrón de 200 mg/L de fósforo. Disolver en agua 0.8786 g de fósfato dihidrógeno de potasio (KH2PO4) En la metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-11] (SEMARNAT, 2002, pp. 25-27) se plantea lo siguiente: seco al horno, y diluirla a 1 L. Esta solución contiene 200 mg/L y debe guardarse refrigerada en frasco de plástico o de vidrio blando (no Pyrex) para evitar contaminación con arsénico. Algunos autores recomiendan Equipos y materiales agregar antes de enrasar 25 mL de H2SO4 7 N, lo cual ayudará a su conservación indefinida. • Solución patrón de 10 mg/L de fósforo. Diluir 10 mL (medidos con bureta) de la solución de 200 mg/L P en 200 • Tubos de polietileno de 50 mL. mL con agua destilada. • Papel Whatman No 42. Procedimiento • Balanza analítica. • Pesar 2.5 g de suelo previamente tamizado por malla de 2 mm y colocarlo en un tubo de polietileno de 50 mL. • Espectrofotómetro para lecturas a 880 nm y celdas. • Adicionar 25 mL de la solución extractora y taparlo. • Agitador mecánico recíproco ajustado a 180 oscilaciones/minuto. • Agitar la suspensión en agitador de acción recíproca regulado a 180 oscilaciones/minuto, por 5 min. • Bureta de 10 mL. • El extracto se filtra a través de papel Whatman No 42 u otro de calidad similar. Debe recordarse que algunos • Matraces volumétricos de 50 mL. papeles filtros pueden contener cantidades altas de fósforo. • Tomar una alícuota de 2 a 40 mL del extracto, dependiendo de la concentración de fósforo en solución (alícuotas de 5 a 10 mL son en general adecuadas para suelos bajos y medios en fósforo) y colocarla en un matraz aforado de 50 mL. 94 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 95 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria • Adicionar agua hasta completar aproximadamente 40 mL. Si es que se usa una alícuota inferior a este volumen. Interpretación de resultados Fósforo Bray y Kurtz 1 • Agregar 5 mL de la solución reductora, agitar y completar a volumen. Los resultados de los análisis pueden interpretarse de forma aproximada con el siguiente cuadro: • Esperar 30 minutos y leer la intensidad de la absorción de luz a 882 nm. • Preparar blancos siguiendo el mismo procedimiento que en las muestras. Clase P (mg/Kg) • Preparar una curva de calibración que contenga puntos correspondientes a 0, 1, 2, 3, 4 y 5 mg/L de fósforo. Bajo < 15 Para ello, colocar 0, 5, 10, 15, 20 y 25 mL de la solución de 10 mg/L de fósforo en matraces aforados de 50 mL Medio 15-30 y proseguir en la forma descrita para las muestras. Alto > 30 • Adicionar un volumen de solución extractante igual a la alícuota empleada para medir en las muestras conocidas. Tabla 11. Interpretación de los resultados obtenidos por el método Bray y Kurtz • Llevar a aproximadamente 40 mL con agua y adicionar 5 mL de la solución reductora, agitar y completar a volumen. • Esperar 30 minutos y leer la intensidad de la absorción de luz a 862 nm. Nota: Debe recordar que para cada condición climática y cultivo se genera un nivel diferente de Cálculos aprovechamiento del fósforo del suelo. Si se conocen los criterios de interpretación para algún suelo y cultivo determinado, éstos se reportarán junto con el resultado del análisis. V V P (mg/Kg de suelo) = CC x ip x f a 4.9. Determinación del potasio disponible Donde: Principio CC = mg/L de fósforo en la solución. Se obtiene graficando la curva de calibración (absorbancia contra mg/L) e interpolando en la misma los valores de absorbancia de las muestras analizadas, a las cuales previamente se El potasio (K) en el suelo se puede encontrar en cuatro formas dependiendo de su disponibilidad para las plantas: en solución suelo, intercambiable, no intercambiable y estructural. Sin embargo, solo una pequeña fracción les ha restado el valor promedio de los blancos o por medio de una regresión simple. (aproximadamente 1 %) está presente en una forma disponible para las plantas, esto es, aquel que es soluble en agua y Vi = Volumen de la solución extractora adicionada. el potasio intercambiable, el cual rutinariamente es medido en los laboratorios. El potasio intercambiable se determina p = Peso de la muestra de suelo seca al aire. siguiendo la metodología explicada para la determinación de cationes cambiables, sin el lavado previo con agua para lavar las sales (Bazán, 2017). Vf = Volumen final de la solución colorimétrica a leer. a = Alícuota de la muestra empleada para la cuantificación. 96 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 97 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.9.1. Metodología empleada en la EEA Donoso • Preparación de la curva: De la solución stock de 100 ppm de potasio se prepara estándares de 2.0, 4.0 y 6.0 ppm de potasio para un Equipos y materiales volumen de 100 mL. • Equipo de espectrofotómetro de absorción atómica (EAA). mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b • Equipo de centrífuga. 100 x 2 • Agitador mecánico. Std1 X = 100 X = 2 mL Reactivos 100 x 4Std2 X = 100 X = 4 mL • Solución de acetato de amonio (NH4OAc) 1 N. 100 x 6 Std X = X = 6 mL • Adicionar 57 mL de ácido acético (CH3COOH) a 800 mL de agua destilada, luego adicionar 68 mL de hidróxido 3 100 de amonio concentrado. • Ajustar a pH 7.0 adicionando ácido acético o hidróxido de amonio. Llevar a volumen de 1 L con agua destilada. • Soluciones estándar de potasio. Preparar de acuerdo al manual del equipo. La solución estándar para medir Para preparar los estándares de 2.0, 4.0 y 6.o ppm de K (Std1, Std2 y Std3 correlativamente) se necesitan 2, 4 y 6 potasio soluble en agua debe ser preparada con agua destilada y la de potasio extractable debe ser preparada mL de la solución stock de 100 ppm de K (Tabla 12). con acetato de amonio. Procedimiento Alícuota de solución Volumen final con Concentración Estándares stock de 100 ppm de LaCl .7H O al 1 % (mL) conocida potasio (mL) 3 2 (ppm) • Pesar 2.5 g de suelo depositándolos en un embudo que contenga papel filtro Whatman No 2 (papel filtro lento) o su equivalente (papel filtro lento en pliego) y colocarlos en un matraz de Erlenmeyer de 125 mL. Std1 2 100 2 • Lavar el suelo con 50 mL de acetato de amonio 1 N, pH 7.0. Recibir el filtrado (extracto amónico) y recuperarlo para determinar el contenido de potasio. Std2 4 100 4 • Preparación de solución stock: Std3 6 100 6 A partir de 1000 ppm de potasio, preparar solución stock de 100 ppm de potasio para 250 mL. Blanco 0 100 0 mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b Tabla 12. Estándares para la curva de K 250 x 100 X = 1000 = 25 mL Para preparar la solución stock de 100 ppm de potasio para 250 mL, se necesita 25 mL de estándar de 1000 ppm de potasio. 98 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 99 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria • Lectura: 4.10. Determinación de micronutrientes: Fe, Cu, Zn y Mn Tomar 1 mL del extracto amónico, colocar en un tubo de ensayo y adicionar 24 mL de agua destilada. Homo- Principio genizar la disolución y realizar la lectura en el espectrofotómetro de absorción atómica frente a soluciones estándares. Para realizar la determinación de estos micronutrientes aún existe dificultad en la elección del método de extracción. Una característica importante que deben tener estos extractantes es que su uso debe permitir la extracción de elementos múltiples. Cálculos Para fósforo (P), potasio (K), zinc (Zn), manganeso (Mn), cobre (Cu) y hierro (Fe) disponibles en el suelo, la solución de extracción de elementos múltiples desarrollada por Lindsay y Norvell usa agentes quelatantes en base al ácido dietilentriamino pentaacético (DTPA), CaCl2 y trietanolamina (TEA) como extractantes (Lindsay y Norvell, 1978). Por Lect. EEA x Dis x Sol otro lado, la solución de extracción de elementos múltiples ASI consiste en una solución de mezcla con 0.25 mol/L K disponible (mg/Kg) = g de bicarbonato de sodio (NaHCO3), 0.01 mol/L de ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) y 0.01 mol/L de fluoruro de amonio (NH4F). Se determinó que el extractante ASI para P, K, Zn, Mn, Cu y Fe sirve bien con un alto grado de predictibilidad para una amplia gama de suelos con diferentes características (Yang et al., 2011). Donde: Lect.EAA = Lectura en el equipo de absorción atómica 4.10.1. Metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-14] Dis = Disolución de lectura La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-14] (SEMARNAT, 2002, pp. 32-34) indica: Sol = mL de Acetato de amonio g= gramos de suelo Equipos y materiales • Diferente material de vidrio (matraz de Erlenmeyer, embudo, probeta, etc.). Ejemplo de cálculo • Tamiz de 2 mm de diámetro de apertura y malla de nylon. • Agitador eléctrico. La lectura en espectrofotómetro de absorción atómica es 0.45 ppm de K • Balanza analítica. • Potenciómetro. 0.45 x 25 x 50 K disponible (mg/Kg) = • Espectrofotómetro de absorción atómica (EAA). 2.5 • Lámparas de cátodo hueco para cada elemento a determinar. K disponible = 225 mg/Kg Reactivos • Los reactivos requeridos para cada una de las determinaciones deben ser de grado analítico. El agua utilizada en la preparación de las soluciones debe ser destilada y desionizada. Las soluciones estándares se deben almacenar en botellas de polietileno y en condiciones de refrigeración. 100 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 101 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria • Solución de DTPA (ácido dietilentriamino pentaacético) 0.005 M. Pesar 14.9 g de trietanolamina (TEA), 1.97 g de reactivo Cálculos DTPA y 1.47 g de CaCl2.2H2O y disolver en aproximadamente 300 mL de agua desionizada, agitar, llevar a un volumen de 900 mL y ajustar el pH a 7.3 con ácido clorhídrico 1:1. Finalmente enrazar a 1 L con agua desionizada y proceder a cuantificar los metales. A partir de soluciones estándares de 1000 mg/L (que se adquieren en forma comercial) se prepara Los resultados de absorbancia o concentración en miligramos por litro (mg/L) de cada metal se deben expresar en la curva de calibración de cada metal. miligramos del metal en 1 kg de suelo. Para el caso de la extracción con DTPA la fórmula de cálculo es: • Solución patrón de cobre. Disolver 1 g de cobre metálico en 50 mL de ácido nítrico (1:1) y aforar a 1 L. Se entiende que 1 mL de esta solución contiene 1 mg de cobre. Metal (mg/Kg) = (M - b) x L x Vt • Solución estándar de zinc. Disolver 1.0 g de zinc metálico en 50 mL de ácido clorhídrico (1:1) y aforar a 1 L con g x A agua. La concentración de la solución es 1 mg de Zn por cada mililitro de solución. • Solución estándar de hierro. Disolver 1.0 g de alambre de hierro en ácido nítrico (1:1) y aforar a 1 L con agua. Se entiende que 1 mL de solución contiene 1 mg de hierro. Donde: -1 • Solución estándar de manganeso. Disolver 0.1 g de manganeso metálico en 10 mL de ácido clorhídrico M = Concentración del metal en el extracto del suelo (mg.L ) concentrado, mezclar con 1 mL de ácido nítrico concentrado y aforar a 1 L con agua. Se entiende que 1 mL de b = Concentración del metal en el blanco (mg.L-1) la solución contiene 0.1 mg de manganeso. g = Peso del suelo expresado en Kg (0.01 Kg) fd = factor de dilución (Vt/A) Vt = volumen total de dilución de alícuota Extracción A = alícuota del extracto de suelo diluida L = volumen del extracto expresado en litros • Colocar 10.0 g de suelo previamente tamizado en malla de 2 mm, llevar a un matraz Erlenmeyer de 125 mL y adicionar 20 mL de solución DTPA. • Tapar el matraz con papel parafilm asegurándolo con una liga. Agitar horizontalmente a 120 oscilaciones/ minuto durante 2 horas. Nota: • Terminado el agitado, separar la solución del suelo filtrando con papel Whatman No 42. Si existe paso de suelo • La cantidad de metal recuperada con el DTPA, depende del tiempo de contacto suelo- se debe refiltrar la solución con un papel filtro de mayor número de porosidad. solución y de la forma de agitar, por lo que alguna variación en estas variables influye en la • Trabajar con un blanco, procediendo en forma similar a la muestra problema, pero sin suelo. magnitud del resultado final. • En el extracto obtenido, es posible cuantificar a los elementos: hierro, cobre, zinc, y manganeso. • El filtrar directamente con el papel, por ser un proceso lento, prolonga el tiempo de contacto suelo-solución; para reducir el tiempo en esta fase del proceso es posible trabajar centrifugando la muestra. • Esta opción, antes de utilizarse en cualquier análisis, debe calibrarse respecto al procedimiento original, para obtener un factor de conversión respecto a los resultados obtenidos con el procedimiento original. 102 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 103 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria • La interpretación de resultados de micronutrientes se muestra en la siguiente tabla: • Estándares de hierro (Fe), cobre (Cu), zinc (Zn) y manganeso (Mn). Los estándares de Cu, Fe, Zn y Mn se compran en las tiendas en presentaciones de 1000 ppm (soluciones stock). Fe Cu Zn Mn Los parámetros a medir en el equipo de absorción atómica son: Clase mg/kg  Concentraciones de Fe y Cu: Std1 (1 ppm), Std2 (2 ppm) y Std3 (4 ppm). Deficiente < 2.5 < 0.2 < 0.5 < 1.0  Concentraciones de Zn: Std1 (0.5 ppm), Std2 (1.0 ppm) y Std3 (1.5 ppm). Marginal 2.5-4.5 0.5-1.0  Concentraciones de Mn: Std1 (0.5 ppm), Std2 (1.0 ppm) y Std3 (2.0 ppm). Adecuado > 4.5 > 0.2 > 1.0 > 1.0 Tabla 13. Interpretación de resultados en los diferentes micronutrientes Procedimiento • Pesar 2.5 g de muestra de suelo. 4.10.2. Método ASI (Cu, Fe, Mn y Zn): Metodología empleada en la EEA Donoso • Adicionar 20 mL de extractante ASI. • Agitar la solución por 10 minutos. Equipos y materiales • Adicionar 5 mL de superfloc 127, agitar para mezclar y dejar en reposo 1 minuto o más. • Frasco de 65 mL. • Filtrar a través de papel filtro Whatman No 1 o equivalente. • Tubos de ensayo con capacidad para 50 mL. • La lectura de la concentración de los elementos se hace directo por absorción atómica o en una dilución. • Gradilla para tubos de ensayo de 50 mL. • Pipeta automática para tomar alícuota de 5 mL. • Balanza analítica (mínimo de 3 decimales). • Cuchara de capacidad de 2.5 mL o g de suelo. • Agitador múltiple. • Papel filtro lento o whatman N° 40 de 90 cm diámetro. • Espectrofotómetro de absorción atómica. Reactivos • Solución extractante ASI (0.25 N NaHCO3 0.01 M, EDTA 0.01 N, NH4F). Disolver 21 g de NaHCO3, 3.72 g EDTA-Na, y 0.37 g NH4F en agua destilada y llevar a volumen de 1000 mL. • Solución de superfloc 127. Disolver 0.05 g de superfloc 127 en 1000 mL de agua destilada. Figura 31. Lectura de la concentración de los diferentes elementos en el Espectrofotómetro de Absorción Atómica 104 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 105 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.10.2.1. Hierro (Fe) y cobre (Cu) Para preparar los estándares de 1, 2 y 4 ppm de Fe y Cu (Std1, Std2, y Std3 correlativamente) se necesitan 1, 2 y 4 mL de la solución stock de 100 ppm de Fe y Cu (Tabla 14). Reactivos • Solución stock de 1000 ppm de Fe y Cu. Alícuota de solución Volumen final con Concentración • Solución stock de 100 ppm de Fe y Cu. Estándares stock de 100 ppm de agua destilada conocida Fe y Cu (mL) (mL) (ppm) A partir de 1000 ppm de Fe y Cu preparar solución stock de 100 ppm de Fe y Cu para 1 L. Std1 1 100 1 mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b Std2 2 100 2 X = - 1--0-0--0- -x-- 100 1000 Std3 4 100 4 X = 100 mL Blanco 0 100 0 Para preparar la solución stock de 1 L de 100 ppm de Fe y Cu se necesitan 100 mL de estándar de 1000 ppm de Tabla 14. Estándares de hierro (Fe) y cobre (Cu) para la curva Fe y Cu. • Lectura: Procedimiento Hierro (Fe) • Preparación de la curva: A una dilución de 1/10  De la solución stock de 100 ppm de Fe y Cu se preparan estándares de 1, 2 y 4 ppm de Fe y Cu para un volumen Tomar 1 mL del extracto, luego colocarlo en un tubo de ensayo y adicionar 9 mL de agua destilada. de 100 mL.  Homogenizar la disolución y realizar la lectura en el espectrofotómetro de absorción atómica frente a soluciones estándares. mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b Cobre (Cu) 100 x 1Std1 X = 100 X = 1 mL No se necesita dilución 100 x 2  Para Cu, tomar aproximadamente 10 mL del extracto original en un tubo de ensayo.Std2 X = 100 X = 2 mL  Homogenizar el extracto original y realizar la lectura en el espectrofotómetro de absorción atómica frente a soluciones 100 x 4 estándares. Std3 X = 100 X = 4 mL 106 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 107 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.10.2.2. Zinc (Zn) Alícuota de solución Volumen final con Concentración Reactivos Estándares stock de 100 ppm de agua destilada conocidaZn (mL) (mL) (ppm) • Solución stock de 1000 ppm de Zn. Std1 0.5 100 0.5 • Solución stock de 100 ppm de Zn. Std2 1.0 100 1.0 A partir de 1000 ppm de Zn preparar solución stock de 100 ppm de Zn para 1 L. Std3 1.5 100 1.5 mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b Blanco 0 100 0 Tabla 15. Estándares para la curva de Zn 1000 x 100 X = 1000 • Lectura: X = 100 mL No se necesita dilución. Para preparar la solución stock de 100 ppm de Zn se necesita 100 mL de estándar de 1000 ppm de Zn.  Para Zn, tomar aproximadamente 10 mL del extracto original en un tubo de ensayo.  Homogenizar el extracto original y realizar la lectura en el espectrofotómetro de absorción atómica frente Procedimiento a soluciones estándares. • Preparación de la curva: 4.10.2.3. Manganeso (Mn) De la solución stock de 100 ppm de Zn se preparan estándares de 0.5, 1.0 y 1.5 ppm de Zn para un volumen de 100 mL. Reactivos mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b • Solución stock de 1000 ppm de Mn. 100 x 0.5Std X = • Solución stock de 100 ppm de Mn.1 100 X = 0.5 mL A partir de 1000 ppm de Mn preparar solución stock de 100 ppm de Mn para 1 L. 100 x 1 Std2 X = 100 X = 1 mL mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b100 x 1.5 Std3 X = X = 1.5 mL100 -1--0-0--0-- x-- -100 X = 1000 Para preparar los estándares de 0.5, 1.0 y 1.5 ppm de Zn (Std1, Std2 y Std3, correlativamente) se necesitan 0.5, X = 100 mL 1.0 y 1.5 mL de la solución stock de 100 ppm de Zn (Tabla 15). Para preparar la solución stock de 100 ppm de Mn se necesita 100 mL de estándar de 1000 ppm de Mn. 108 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 109 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Procedimiento 4.10.2.4. Cálculos • Preparación de la curva: Micronutrinetes(mg/Kg) = Lect. EAA x Dis x Sol g De la solución stock de 100 ppm de Mn se prepara estándares de 0.5, 1.0 y 2.0 ppm de Mn para un volumen de 100 mL. Donde: mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b Lect. EAA = Lectura en el equipo de absorción atómica Dis = Disolución de lectura 100 x 0.5 Std1 X = 100 X = 0.5 mL Sol = Mililitros de Acetato de amonio g = Gramos de suelo 100 x 1 Std2 X = 100 X = 1 mL Ejemplo de cálculo X = 100 x 2Std X = 1.5 mL Lectura en espectrofotómetro de absorción atómica es 0.30 ppm de Fe.3 100 Para preparar los estándares de 0.5, 1.0 y 2.0 ppm de Mn (Std1, Std2 y Std3, correlativamente) se necesitan 0.5, Cu (mg/kg) = 0.30 x 10 x 20 = 24 mg/kg 1 y 2 mL de la solución stock de 100 ppm de Mn (Tabla 16). 2 . 5 Alícuota de solución Volumen final con Concentración Estándares stock de 100 ppm de agua destilada conocida 4.11. Determinación de boro Mn (mL) (mL) (ppm) Principio Std1 0.5 100 0.5 Este enfoque utiliza reacciones específicas de boro con compuestos capaces de formar complejos productores de color. Std2 1.0 100 1.0 Colorantes orgánicos como azometina-H, curcumina, carmín sulfúrico, quinalizarina, el arsenazo, el cristal violeta y el Std 2.0 100 2.0 azul de metileno producen complejos coloreados con boro y se han utilizado para la determinación colorimétrica de 3 este elemento (Sah y Brown, 1997). Blanco 0 100 0 El método azometina-H, quizás el método espectrofotométrico más utilizado, se basa en la formación de un complejo Tabla 16. Estándares para la curva de Mn coloreado con ácido bórico a pH 5.1. La absorbancia a 420 nm (absorción máxima) es lineal entre el rango de concentración de 0.5 y 10 mg B x L-1. Este método sufre menos interferencias y es más confiable, rápido, simple, sensible y conveniente que otros métodos colorimétricos (Bingham, 1982). • Lectura: Dos complejos de B-curcumina, rubocurcumina y rosocianina, son de importancia práctica para el análisis de boro. Los No se necesita dilución métodos de curcumina comúnmente utilizados emplean el complejo de rosocianina de color marrón rojizo que tiene un máximo de absorción de 545 nm a pH 1, aproximadamente. El método del carmín sulfúrico utiliza el complejo de  Para Mn, tomar aproximadamente 10 mL del extracto original en un tubo de ensayo. carmín (un tinte de antraquinona) con ácido bórico en H2SO4 concentrado que tiene un máximo de absorción de 585 nm  Homogenizar el extracto original y realizar la lectura en el espectrofotómetro de absorción atómica frente y un rango de detección lineal de 0.5 a 10 mg B x L -1. Los reactivos químicos necesarios para la determinación de boro a soluciones estándares. mediante los métodos de curcumina y carmín sulfúrico son peligrosos, lo que limita su utilidad (Sah y Brown, 1997). 110 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 111 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 4.11.1. Metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-15] Cálculos La metodología NOM-021-RECNAT-2000 [AS-15] (SEMARNAT, 2002, pp. 35) indica: Sol (mg/L) x Fd B (mg/kg) = g Equipo y materiales Donde: • Material común de laboratorio. Sol = Mililitros de extractante • Espectrofotómetro UV/Vis. Fd = Factor de dilución (4 [relación de volumen donde se desarrolló color] x 30 [mL de solución extractora]) • Parrilla eléctrica. g= Gramos de suelo Reactivos Rango ppm (mg/kg) • Solución amortiguadora. Disolver 250 g de acetato de amonio y 15 g de EDTA disódica en 400 mL de agua Muy bajo Menor de 0.39 destilada. Luego, añadir lentamente 125 mL de ácido acético glacial. Bajo 0.39-0.79 • Azometina-H. Disolver 0.45 g de azometina-H y 1 g de ácido ascórbico en un matraz aforado de 100 mL, aforar al volumen. Esta solución puede almacenarse en refrigeración hasta por 15 días sin alterarse. Medio 0.80-1.29 • Solución estándar de boro. Disolver 0.114 g de ácido bórico en agua destilada y aforar a 1 L. Alto 1.30-2.10 • Solución extractora de cloruro de calcio 1 M. Disolver 110.98 g de cloruro de calcio anhidro y aforar a 1 L. Muy alto Mayor de 2.10 Tabla 17. Interpretación de resultados del boro Procedimiento • Pesar 15 g de suelo en un matraz Erlenmeyer de 125 mL y agregar 30 mL de la solución extractora. 4.11.2 Metodología empleada en la EEA Donoso • Colocarlo en la parrilla eléctrica y dejarlo hervir durante 5 minutos. Equipos y materiales • Filtrar para obtener un extracto claro. • Series estándar de boro: Tomar 10, 20, 30, 40 y 50 mL de la solución patrón en matraces aforados de 100 mL y • Matraz de 150 mL. llevar a volumen con agua destilada. Estas soluciones tendrán una concentración de 2, 4, 6, 8 y 10 mg/L. • Probeta. • Tomar 1 mL del extracto en un tubo de ensayo. Agregar 2 mL de la solución amortiguadora y 1 mL de la • Embudos. solución de azometina-H. • Papel de filtro. • Agitar y dejar reposar 1 hora, aproximadamente. • Gradilla. • Leer en el espectrofotómetro UV/Vis a 415-420 nm. • Balanza analítica (no menor de 1 mg de precisión). • Seguir el mismo procedimiento para obtener la curva de calibración. • Plancha de calefacción. • Si la lectura de las muestras cae fuera del rango de la curva de calibración, hacer una dilución. • Agitador. • Se puede utilizar la técnica de absorción atómica después de realizar la extracción. • Colorímetro o espectrofotómetro de luz visible. 112 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 113 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Reactivos Determinación de boro: • Solución extractante (cloruro de calcio 1 %). Disolver 1 g de CaCl .2H O en agua destilada y llevar a volumen de • Tomar alícuota de 1 mL del extracto y vaciar en un tubo o vaso de plástico.2 2 1000 mL. • Adicionar 10 mL de solución carmín sulfúrico. Agitar para homogenizar. • Solución de carmín sulfúrico (para desarrollo de color). Pesar 0.460 g de rojo carmín, disolver en 500 mL de • Dejar en reposo por 40 minutos (para desarrollo de color). ácido sulfúrico concentrado mediante agitación. Llevar a volumen de 1000 mL con ácido sulfúrico concentrado. • Leer absorbancia a 430 nm de longitud de onda. • Solución stock estándar de boro (B). • En forma paralela a la determinación del boro en las muestras, hacer una curva patrón preparando una serie de  Solución stock estándar de 20 mg/L o ppm de B: Disolver 0.114 g de ácido bórico (H3BO3) en agua destilada. estándares de concentraciones como: 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 y 3.0 ppm de boro a partir de la solución estándar Llevar a volumen de 1 L. patrón de trabajo de 5 ppm de boro.  Solución estándar de 5 mg/L o ppm de B: A partir de 20 ppm de boro, preparar solución estándar patrón de trabajo de 5 ppm de boro para 500 mL. Preparación de los estándares: Ambas soluciones stock deben guardarse en un frasco de polietileno (plástico). A partir de la solución stock estándar de 20 ppm de B, preparar por dilución la solución estándar patrón de trabajo A B de 5 ppm de B para 500 mL. mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b 50-0- -x- -5------ X = = 125 mL20 Para preparar la solución estándar patrón de trabajo de 5 ppm de B para 500 ml se necesitan 125 mL de estándar de 20 ppm de B. Figura 32. (A) Desarrollo de color en el análisis de boro y (B) análisis de boro en el espectrofotómetro UV-VIS Preparación de la curva: Procedimiento A partir de la solución de 5 ppm de B preparar soluciones estándares para la curva de 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 y 3.0 ppm de B (que corresponde correlativamente los estándares std1, std2, std3, std4, std5 y std6) para un volumen de Extracción de boro: 100 mL. • Pesar 10 g de suelo y colocarlo en un matraz de 150 mL. mLa (X) x [ ]a = mLb x [ ]b • Añadir 20 mL de solución extractante (CaCl2.2H2O al 1 %). 100 x 0.5 Std X = X = 0.5 mL • Hervir por 5 minutos (cuidar que no derrame para no tener pérdida). 1 100 • Dejar enfriar ligeramente y luego retirar de la plancha de calefacción. 100 x 1.0 Std2 X = X = 1.0 mL • Una vez frío, filtrar para obtener el extracto. No olvidar trabajar el blanco. 100 114 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 115 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 100 x 1.5 Std3 X = 100 X = 1.5 mL 100 x 2.0 Std4 X = 100 X = 2.0 mL 100 x 2.5 Std5 X = 100 X = 2.5 mL 100 x 3.0 Std6 X = 100 X = 3.0 mL Para preparar los estándares de 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 y 3.0 ppm de boro (Std1, Std2, Std3, Std4, Std5 y Std6, correlativamente) se necesitan 10, 20, 30, 40, 50 y 60 mL de la solución stock de 5 ppm de B para cada estándar y un volumen final de 100 mL y enrase con agua destilada (guardar en frasco de polietileno). Preparación de estándares de B para la curva en el día de trabajo: • De los estándares de 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 y 3.0 ppm de B que corresponde correlativamente los estándares std1, std2, std3, std4, std5 y std6; tomar una alícuota de 1 mL de cada estándar y vaciar en un tubo o vaso de plástico. • Añadir 10 mL de solución de carmín sulfúrico y agitar para homogenizar. Figura 33. Lectura en el espectrofotómetro UV/Vis a 420 nm • Dejar en reposo por 40 minutos (para desarrollo de color). • Leer absorbancia a 430 nm de longitud de onda y registrar (Tabla 18). Cálculo Estándar B [ ]s Alícuota H2O destiada Solución carmín Volumen final Abs.(ppm) (mL) (mL) (mL) (mL) (%) Lect. curva x Dis x Sol Std 0.5 1 0 10 11.0 ….. B (mg/kg) =1 g Std2 1.0 1 0 10 11.0 Std3 1.5 1 0 10 11.0 Donde: Std4 2.0 1 0 10 11.0 Lect. curva = Lectura en el equipo UV-Vis Std5 2.5 1 0 10 11.0 Dis = Disolución de lectura Std6 3.0 1 0 10 11.0 Sol = Mililitros de extractante Blanco 0 0 1 10 11.0 g = Gramos de suelo Tabla 18. Estándares de boro para la curva en el día de trabajo 116 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 117 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Al igual que en las muestras de suelo, la recolección y preparación de las muestras de agua influyen de manera importante en el resultado de los análisis. El tipo de muestreo y características de la muestra dependen del tipo de análisis a realizar. Las descritas en el presente manual están orientadas para un análisis físico-químico. La cantidad de muestra necesaria para realizar los análisis de agua es aproximadamente 1 L. Se debe tener mucho cuidado durante la obtención de la muestra que, en principio, debe representar las condiciones originales y, por otro lado, se deben manejar las muestras de forma tal que no se deterioren ni se contaminen antes de llegar al laboratorio. Es importante utilizar envases para la obtención de muestras (de vidrio o plástico) limpios y que no hayan sido utilizados para contener sustancias que puedan alterar la composición del agua que se desea analizar. Es necesario que se llene 5. ANÁLISIS DE completamente el envase para no dejar espacios de oxígeno que alteren la composición del agua.En muchos casos las aguas naturales contienen materia insoluble que, por lo general, son fracciones menores a 0.05 mm de diámetro y permanecen en suspensión; tales como el limo y la arcilla. Cuando se presentan fracciones mayores a 0.05 mm de diámetro se trata de arenas. Es evidente que previo al análisis químico estas fracciones deben ser separadas de la muestra para lo cual se emplea la filtración. LA CALIDAD 5.1 Determinación del pH Principio El principio básico de la medición electrométrica del pH es la determinación de la actividad de los iones hidrógeno DEL AGUA DE mediante métodos potenciométricos, usando un electrodo de vidrio y un electrodo de referencia. La fuerza electromotriz producida en el sistema del electrodo de vidrio varía linealmente con el pH, es por esto que el pH de una muestra se determina por extrapolación. Se asume que la fuerza electromotriz de las celdas que contienen la muestra y la solución amortiguadora se debe solamente a la actividad del ión hidrógeno y no es afectado por la composición de la muestra. En la práctica, tanto las variaciones en la fuerza iónica y especies iónicas en la muestra afectan la actividad del ión hidrógeno. Esto impone una limitación experimental en la medición de pH. Las muestras deben ser soluciones acuosas diluidas de solutos simples (<0.2 M). La determinación del pH no se puede realizar con precisión en medio no acuoso, RIEGO suspensiones, coloides o soluciones de alta fuerza iónica (Instituto Nacional de Calidad [INACAL], 2015a).5.1.1. Metodología NTP 214.029 En la metodología de la NTP 214.029 (INACAL, 2015a) se tiene lo siguiente: Equipos y materiales • Potenciómetro con electrodos o con electrodo de combinación. • Baguetas para agitación. • Vasos de vidrio. • Agitador magnético. 118 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 119 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Reactivos Procedimiento • Agua destilada o desionizada con una conductividad menor que 2 uS/cm (uS=microsiemens) ó 2 μmhos/cm. • Calibrar el potenciómetro usando las soluciones buffer: pH 7.0 y la otra debe ser de pH lo más aproximado al valor de la muestra. • Soluciones de limpieza, llenado y almacenamiento de los electrodos, según las especificaciones del fabricante. Dado que las soluciones amortiguadoras se pueden deteriorar como consecuencia del crecimiento de hongos • En un volumen de 50-75 mL, determinar el pH de la muestra usando el potenciómetro y el electrodo de pH. o por contaminación, usar soluciones frescas a medida que se necesiten para un trabajo más preciso. • Si el pH de la muestra es 8.5 o más, controlar la calibración del potenciómetro usando buffer alcalino y repita la lectura de la muestra. Procedimiento Nota: Para el análisis de la muestra se debe establecer el equilibrio entre el electrodo y la muestra agitándola para Si hay suficiente cantidad de muestra de agua, descarte la muestra usada en la determinación asegurar su homogeneidad. La agitación será suave para reducir al mínimo el arrastre de dióxido de carbono. Para del pH. Si hay limitada disponibilidad de muestra para el análisis, determine primero la muestras amortiguadas o con gran fuerza iónica, acondicionar el electrodo después de limpiarlos, introduciéndolos conductividad eléctrica, luego el pH. Esta misma muestra puede servir para el análisis de en la muestra durante 1 minuto. Secar y sumergirlos en otra porción nueva de la misma muestra y leer el pH. aniones y cationes, excepto potasio y cloruros. Con soluciones de baja capacidad amortiguadora, equilibrar el electrodo por inmersión en tres o cuatro porciones sucesivas de la muestra. Tomar una muestra nueva para medir el pH. 5.2. Determinación de la conductividad eléctrica Expresión de resultados Principio De acuerdo al tipo de electrodo se puede conseguir una precisión de ±0.02 unidades de pH y una exactitud de La conductividad eléctrica (CE) de una muestra de agua es un indicador muy usado para conocer la concentración ± 0.05 unidades de pH. Sin embargo, en condiciones normales y para trabajos de rutina se debe usar un medidor de total de solutos en la muestra. Desde que la mayoría de las aguas tienen una conductividad eléctrica menor a 1 dS/m pH exacto y reproducible hasta ±0.1 unidades de pH, especialmente para determinaciones en el agua y soluciones (milimho por centímetro) para trabajos de salinidad, esta unidad es la más conveniente. La conductividad eléctrica de baja capacidad amortiguadora. Por esa razón, el pH se debe reportar en valores próximos a 0.1 unidades de pH. de una solución salina acuosa se incrementa con el aumento de la temperatura por cada grado Celsius. Por lo tanto, la conductividad eléctrica debe ser referida a una temperatura estándar de 25 °C por ajuste o por un circuito interno Nota: dentro del equipo de conductividad (Bazán, 2017). Las soluciones amortiguadoras y las muestras siempre deben conservarse en frascos de polietileno. Descartarlas si se observa presencia de hongos. Renovar las soluciones 5.2.1. Metodología NTP 214.049 amortiguadoras cada 4 semanas. La metodología de la NTP 214.049 (INACAL, 2015b) describe lo siguiente: Interferencias 5.1.2. Metodología empleada en la EEA Donoso La medida de la conductividad eléctrica es afectada directamente por cualquier agente que impida al electrodo realizar Equipos y reactivos la lectura de la muestra. De encontrar impurezas (presencia de películas de grasa adherida al electrodo entre otros), lavar con abundante agua desionizada o agua reactiva. • Soluciones buffers de pH: 4, 7 y 10. • Potenciómetro con electrodos o con electrodo de combinación. Equipos y materiales • Baguetas para agitación. • Instrumento de medición de conductividad: Capaz de medir la conductividad con un error que no exceda el • Vasos de vidrio. 1 %, 1 µmho/cm o 1 µS/cm; con compensador de temperatura manual o automático. 120 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 121 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria • Celda de Conductividad: La constante de celda cambia de acuerdo al rango de conductividad. Muestreo  Electrodo tipo platino, posible de ser utilizado en cualquier recipiente y forma de inmersión. Realizar la determinación de la conductividad directamente en el punto de muestreo. Si no es posible, tomar un volumen  Electrodo tipo no platino, usa celda de conductividad hecha de metales comúnmente durables (acero mínimo requerido según el instrumento empleado, colocarlo en un envase de polietileno limpio, refrigerar y analizar inoxidable) para monitoreos continuos y estudios de campo. antes de las 24 horas. Reactivos Calibración y verificación • Agua de grado reactiva. Realizar la calibración y verificación según manual del fabricante. • Solución estándar de KCl 0.01 M. Disolver 745.6 mg de KCl anhidro con agua de grado reactivo y diluir a 1 L en un matraz volumétrico Clase A a 25 0C y almacenar en una atmósfera libre de CO2. Esta solución estándar de referencia tiene una conductividad de 1412 µmhos/cm. Esta solución es satisfactoria para la mayoría de las muestras cuando la celda tiene una constante entre 1 a 5.2.2. Metodología empleada en la EEA Donoso 2 cm-1. Para otras constantes de celda, utilice soluciones de KCl más fuertes o más débiles que figuran en la tabla adjunta. Se debe tener cuidado al usar soluciones de KCl menores a 0.001 M, que pueden ser inestables Equipos y materiales debido a la influencia del dióxido de carbono en la pureza del agua. Para los estándares de baja conductividad, utilice el Material de Referencia 3190, con una conductividad certificada de 25.0 µS/cm ± 0,3 µS/cm, que se • Potenciómetro con electrodos o con electrodo de combinación. puede obtener también a partir de una solución trazable al NIST. Almacenar tapado en una botella de vidrio de borosilicato. • Baguetas para agitación. • Vasos de vidrio. KCl (M o equivalente/L) Conductividad, ks (µmho/cm) • Agitador magnético. 0 --- • Equipo para medir la conductividad eléctrica. 0.0001 14.9 • Celda de conductividad con valor K conocido, tipo pipeta o tipo electrodo. 0.0005 73.9 0.001 146.9 0.005 717.5 Reactivos 0.01 1412 • Solución de KCl 0.01 N; CE=1.412 mmho/cm a 25 oC. 0.02 2765 0.05 6.667 0.1 12 890 Procedimiento 0.2 24 800 0.5 58 670 • Lavar la celda de conductividad con agua destilada. 1 111 900 • Llenar la celda de conductividad (si es tipo pipeta) con la muestra, o sumergir si la celda es de tipo electrodo. • Leer el valor de la conductividad eléctrica. Tabla 19. Tabla de calibración de la constante de la celda Nota. Los valores tienen una exactitud de ± 0,1 % (0.01) μS/cm • Controlar la constante de la celda y el rendimiento del equipo usando el estándar de KCl 0.01 N. 122 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 123 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Para K y Na Nota: Con los valores de la CE se pueden hallar algunas relaciones: • En el caso del Na, tomar del filtrado 1 mL y adicionar 19 mL de agua destilada (1:20). • Concentración total de cationes o aniones en meq/L = 10 x CE en dS/m ó 100 x CE en S/m. • En el caso del K, tomar 1 mL del filtrado y adicionar 9 mL de agua destilada (1:10). • Concentración de sales mg / L = 640*CE en dS/m • Llevar al Espectrofotómetro de Absorción Atómica para las lecturas respectivas. Cálculos 5.3. Determinación de cationes Principio Lect. EAA x DisCatión (meq/L) = Pmeq La determinación de los cationes Ca, Mg, Na, K, Fe, Mn, Cu y Zn pueden ser por aspiración directa de la muestra de agua dentro de la llama del equipo de absorción atómica o del fotómetro de llama. Los cationes de Ca y Mg pueden ser determinados también por titulación con EDTA por formación de complejos solubles estables. Donde: Lect. EAA = Lectura en el equipo de absorción atómica Equipos y reactivos Dis = Disolución de lectura • Espectrofotómetro de absorción atómica (EAA). Pmeq = Peso equivalente del catión (mg) • Estándares para la calibración del equipo de absorción atómica. • Solución de lantano al 1 % para Ca y Mg. Disolver 59 g de La2O3 en 50 mL de agua y lentamente adicionar Ejemplo de cálculo 250 mL de HCl. Llevar a volumen final de 5 L con agua destilada. • Para los cationes Na y K no hay necesidad de usar lantano. Si se tiene: Lect. EAACa=1.2 y Dis=10 Procedimiento 1.2 x 10 Ca (meq/L) = 20 Para Ca y Mg Ca = 0.6 meq/L • Tomar 1 mL de muestra de agua. • Añadir 9 mL de solución de lantano al 1 %. • Para muestras con CE mayores a 2 dS/m hacer diluciones hasta 1/10000. • Calibrar el equipo de acuerdo a su manual. • Leer la concentración de cada uno de los cationes. 124 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 125 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 5.4. Determinación de aniones Procedimiento 5.4.1. Carbonatos y bicarbonatos, metodología empleada en la EEA Donoso • Tomar una muestra de agua según la CE del agua y agregar en un matraz de 50 mL.  CE < 1, tomar 20 mL de alícuota. Principio  CE → 1 a 2, tomar 10 mL de alícuota. Los carbonatos y bicarbonatos en una solución pueden ser determinados por titulación de la muestra usando un ácido  C.E. > 2, tomar 5 mL de alícuota. de normalidad conocida y los indicadores fenolftaleína y anaranjado de metilo o methyl orange. Cuando el color de la fenolftaleína desaparece, indica la mitad de la neutralización del carbonato. En este momento el indicador anaranjado • En un matraz Erlenmeyer, poner una alícuota (50 mL) de muestra y 5 gotas de fenolftaleina. Si aparece la de metilo es adicionado y se continúa con la titulación. Cuando el color cambia, el punto final para la completa coloración rosada, indica la presencia de carbonatos. neutralización del bicarbonato se ha alcanzado (Bazán, 2017). • Si el carbonato está presente, titular con 0.01 N de H2SO4 desde una bureta hasta que la solución se vuelva Las ecuaciones que representan son: incolora. Registrar el gasto de 0.01 N H2SO4. No descartar la muestra titulada. • Adicionar 5 gotas de anaranjado de metilo. 2NaCO3 + H2SO4 2NaHCO3 + Na2SO4 • Titular hasta el cambio a color naranja. 2NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O + 2CO2 • Registrar el gasto. Materiales • Matraz Erlenmeyer. • Bureta para la titulación. • Material común de laboratorio. Reactivos • H2SO4N. Medir 27.17 mL de H2SO4 Q.P. δ = 1.84 g/cc y llevar a 1 L. A partir de esta solución preparar 0.01 N H2SO4 • Anaranjado de metilo o methyl orange al 0.1 %. Disolver 0.1 g del indicador en 100 mL de agua destilada. • Fenolftaleína al 0.25 %. Disolver 0.25 g de fenolftaleína en 100 mL de alcohol etílico al 50 %. Figura 34. Titulación con anaranjado de metilo 126 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 127 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Cálculos Materiales • Matraz Erlenmeyer. 2Y x N del H2SO x 1000CO3 (meq/L) = 4 • Bureta para la titulación. mL de muestra • Material común de laboratorio. - (Z - 2Y) x N del H SO x 1000HCO3 (meq/L) = 2 4 Reactivos mL de muestra • Solución de cromato de potasio al 5 %. • Solución de nitrato de plata (AgNO3) 0.01 N. Secar aproximadamente 3 g de nitrato de plata a 105 oC por dos Donde: horas. Enfriar en desecador. Pesar 1 g de nitrato de plata seco y llevar a volumen de 1 L con agua destilada. Y = El volumen de H2SO4 0.01 N gastado en presencia de la fenolftaleina • Solución de NaCl 0.01 N. Disolver 0.585 g de la sal y llevar a volumen de 1 L. Z = El volumen de H2SO4 0.01 N gastado en presencia del rojo de metilo Procedimiento Ejemplo de cálculo • Tomar alícuota de 10 mL a 20 mL. Si se tiene: Y=4 y Z=12 • Adicionar 4 gotas de la solución de cromato de potasio al 5 %. • Titular con la solución de nitrato de plata hasta la aparición de un color pardo rojizo permanente. CO = 2 x 4 x 0.01 x 10003 = 4 meq/L20 • Correr un blanco tratando en la misma forma que la muestra. - [12 - (2 x 4)] x 0.01 x 1000 meq/L CálculosHCO = = 2 (G - B) x N x 10003 20 Cl (meq/L) = V 5.4.2. Cloruros Donde: G = Volumen de 0.01 N AgNO3 gastado en la muestra 5.4.2.1. Titulación con nitrato de plata (AgNO3) B = Titulación del blanco Principio N = Normalidad de la solución de AgNO3 V = Volumen de muestra tomada para titulación El método de la titulación con nitrato de plata es el más común. Sin embargo, la titulación con nitrato de mercurio es otra alternativa. En este caso se describirán ambas alternativas. 128 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 129 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ejemplo de cálculo Procedimiento Si se tiene: G=6, B=2 y V=20 • Tomar una alícuota de la muestra (normalmente 10 mL). Adicionar 10 mL de 0.05 N HNO3 más 0.5 mL de diphenylcarbazone. Cl = (6 - 2) x 0.01 x 1000 = 2 meq/L • Titular con solución diluida ácida de nitrato de mercurio y registrar el gasto. 20 • Controlar el valor de titulación de la solución diluida ácida de nitrato de mercurio contra un estándar de 20 μg de cloruro por 1 mL (Cl/mL). Nota: Estandarización del AgNO : Cálculos3 Titular 10 mL de NaCl con la solución 0.01 N de AgNO3 después de añadir 4 gotas de cromato de potasio. mL de Hg(NO ) diluida x 35.45 μg Cl/mL = 3 2mL de muestra 10 x N N NaClAgNO =3 VAgNO3 Ejemplo de cálculo Donde: Si se tiene 15 mL de Hg(NO ) y 10 mL de muestra. N AgNO = Normalidad del AgNO 3 2 3 3 N NaCl = Normalidad del NaCl 15 x 35.45 V μg Cl/mL = = 53AgNO = Cantidad de AgNO3 3 usada (mL) 10 5.4.3. Nitratos 5.4.2.2. Alternativa usando solución ácida de nitrato de mercurio Principio Reactivos El complejo formado por la nitración del ácido salicílico en condiciones altamente ácidas absorbe al máximo a 410 nm • Solución concentrada de nitrato de mercurio. Disolver 3.25 g de Hg(NO ) en 0.05 N HNO y llevar a volumen en soluciones básicas (pH>12). La absorbancia es directamente proporcional a la cantidad de nitrato presente. Los iones 3 2 3 de 1000 mL. de amonio, nitrato y cloruro no interfieren (Cataldo et al., 1975). • Solución diluida ácida de nitrato de mercurio. Tomar 50 mL de la solución concentrada y llevar a volumen de 1000 mL con 0.05 N HNO3. Se combinará 1 mL de esta solución con 35.45 μg de cloro (Cl -). Materiales • Diphenylcarbazone al 0.5 %. Disolver 0.5 g de diphenylcarbazone en 100 mL de etanol. Se debe conservar en refrigeración. • Matraz Erlenmeyer. • Solución estándar de Cl-. Disolver 1.649 g de NaCl en agua y llevar a volumen de 1000 mL. Esta solución • Bureta para la titulación. contiene 1000 mg de Cl- por 1 L. • Material común de laboratorio. • Espectrofotómetro para leer a 410-420 nm y celdas de vidrio. 130 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 131 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Reactivos 5.4.4. Sulfatos • Preparar 160 g/L de NaOH 4 N, de preferencia, el mismo día. Principio • Ácido salicílico/H2SO4 al 5 %. Disolver 5 g de ácido salicílico en 95 mL de H2SO4 Q.P. Agitar por 30 minutos para disolver completamente. Preparar un día antes del análisis. Se mantiene estable por una semana. Los sulfatos en las aguas de riego se cuantifican utilizando la medida de la turbidez generada por la reacción de los sulfatos presentes en el agua y el bario. Para el caso de sulfatos, existen varias alternativas. Una puede ser la descrita para • Solución stock de nitratos. Disolver 7.2227 g de KNO3 en 1 L de agua destilada. La concentración es de 1000 el extracto de saturación en suelos o también lo descrito por Tabatabay y Bremer (1970) que consiste en lo siguiente: mg N-NO3/L. De esta solución stock preparar la solución de trabajo de 50 mg N-NO3/L. A partir de la disolución de 50 mg/L preparar soluciones de 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16 y 32 mg N-NO3/L. Es estable por un mes. Materiales Procedimiento • Matraz Erlenmeyer. • Tomar alícuota de 0.5 mL para realizar análisis y seguir el procedimiento indicado para la curva. • Bureta para la titulación. • Desarrollo de curva: • Material común de laboratorio.  Alícuota de 0.5 mL de cada estándar en tubos de prueba de 20-30 mL. • Espectrofotómetro para leer a 410-420 nm y celdas de vidrio.  Adicionar durante agitación, 1 mL de solución de ácido salicílico y dejar en reposo por 30 minutos. Reactivos  Mediante agitación constante, adicionar 10 mL de NaOH 4 N (reacción exotérmica).  Dejar en reposo hasta que se enfríe y leer la absorbancia a 420 nm. • Gelatina libre de color. • Cloruro de bario (BaCl .2 H2O). Graficar resultados. • Pesar 0.1 g de gelatina para laboratorio, libre de color; y disolverla en 100 mL de agua destilada caliente (60-70 oC). Agitar y dejar enfriar a temperatura ambiente. Adicionar 2.5 g de BaCl .2 2H2O, agitar hasta su Cálculos completa disolución y llevar a volumen de 500 mL. • Preparar solución estándar de 100 mg de S-SO4/L, usando la sal K2SO4. mg de N-NO /L = 4 x Lect. Curva3 0.5 Procedimiento Donde: • Tomar alícuota de la muestra: 10 mL. Lect. Curva = Lectura en la curva • Llevar a volumen de 20 mL con agua destilada. • Adicionar 10 mL de la solución de gelatina y cloruro de bario. Ejemplo de cálculo • Llevar a volumen final de 50 mL y homogenizar. Si se tiene: Lect.Curva=0.25 mg/L • Dejar en reposo por 10 minutos. Leer trasmitancia a 420 nm. 4 x 0.25 mg de N-NO /L = = 2 • En paralelo, desarrollar la curva de calibración utilizando alícuota de 10 mL de los siguientes estándares: 0.0, 3 0.5 0.4, 0.8, 1.6, 2.4 y 3.2 mg de S-SO4/L preparados a partir de la solución de 100 mg de S-SO /L. 4 132 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 133 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Cálculos 50 x Lect. Curva mg de S-SO4/L = 10 Donde: Lect. Curva = Lectura en la curva Ejemplo de cálculo Si se tiene: Lect. Curva=0.50 mg/L 50 x 0.50 mg de N-NO3/L = 10 mg de S-SO4/L = 2.5 134 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 135 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Acosta, J. C. & Salvadori, J. A. (2017). Evaluación de la calidad de agua para riego mediante el empleo de criterios actualizados [Tesis de titulación, Universidad Nacional de La Palma]. Repositorio institucional de la Universidad Nacional de La Palma. https://repo.unlpam.edu.ar/handle/unlpam/1376 American Society for Testing and Materials (ASTM). (2020). Standard Test Methods for Determining the Water (Moisture) Content, Ash Content, and Organic Material of Peat and Other Organic Soils (ASTM D2974-20e1, Book of Standards Volume: 04.08). 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ANEXOS Elementos Bajo Medio AltoModeradamente 7.9-8.4 Ca (meq/100 g) < 8.0 8.0-14.0 > 14.0alcalino Fuertemente Mg (meq/100 g) < 1.5 1.5-2.5 > 2.5 alcalino 8.5-9.0 Na (meq/100 g) < 0.25 0.25-0.50 > 0.50 Muy fuertemente alcalino > 9.0 K (meq/100 g) < 0.50 0.50-0.80 > 0.80 Microelementos Deficiente Bajo Normal Alto Exceso Fe (ppm) 0-10 11-69 70-120 121-219 > 220 Zn (ppm) 0-5 6-14 15-25 26-39 > 40 Cu (ppm) 0.0-0.2 0.3-1.5 2-3 3.5-4.5 > 4.6 B (ppm) 0.0-0.7 0.7-1.5 1.6-2.9 > 3 Tabla 20. Rangos para la interpretación de análisis de suelo 142 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 143 Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria Tipos Calidad y normas de uso 100 23 45 67 81 .000 23 4.000 4 30 C Agua de baja salinidad, apta para el riego en todos los casos. Pueden existir problemas sólo en 1 suelos de muy baja permeabilidad. 28 C1-S4 26 C Agua de salinidad media, apta para el riego. En ciertos casos puede ser necesario emplear C2-S4 2 volúmenes de agua en exceso y utilizar cultivos tolerantes a la salinidad. 3 24 C3-S4 Agua de salinidad alta que puede utilizarse para el riego de suelos con buen drenaje, empleando 22 C4-S4 C3 volúmenes de agua en exceso para lavar el suelo y utilizando cultivos muy tolerantes a la C1-S3 20 salinidad.C5-S4 Agua de salinidad muy alta que en muchos casos no es apta para el riego. Sólo debe usarse en 18 C6-S4 C2-S3 C4 suelos muy permeables y con buen drenaje, empleando volúmenes en exceso para lavar las 2 16 sales del suelo y utilizando cultivos muy tolerantes a la salinidad. 14 C Agua de salinidad excesiva, que sólo debe emplearse en casos muy contados, extremando todas C1-S2 C3-S3 5 las precauciones apuntadas anteriormente. 12 C2-S2 10 C4-S3 C6 Agua de salinidad excesiva, no aconsejable para riego. 8 C3-S2 C5-S3 6 1 C1-S1 C4-S2 C6-S3 4 C2-S1 S Agua con bajo contenido en sodio, apta para el riego en la mayoría de los casos. Sin embargo, C5-S2 1 pueden presentarse problemas con cultivos muy sensibles al sodio. 2 C3-S1 C4-S1 C6-S2 C5-S1 Agua con contenido medio en sodio, y por lo tanto, con cierto peligro de acumulación de sodio 0 C6-S1 S en el suelo, especialmente en suelos de textura fina (arcillosos y franco-arcillosos) y de baja C 100 250 750 2.250 4.000 6.000 10.000 2l permeabilidad. Deben vigilarse las condiciones físicas del suelo y especialmente el nivel de ase Conductividad Micromhos/cms sodio cambiable del suelo, corrigiendo en caso necesario 1 23 45 6 Agua con alto contenido en sodio y gran peligro de acumulación de sodio en el suelo. Son Baja Media Alta Muy Alta Excesiva S aconsejables aportaciones de materia orgánica y empleo de yeso para corregir el posible exceso 3 de sodio en el suelo. También se requiere un buen drenaje y el empleo de volúmenes copiosos Sanidad de riego. Aguas de buena calidad aptas para el riego. Aguas utilizables para el riego con precauciones. S Agua con contenido muy alto de sodio. No es aconsejable para el riego en general, excepto en 4 caso de baja salinidad y tomando todas las precauciones apuntadas. Aguas no aptas para el riego. Figura 35. Gráfico de interpretación de análisis de la calidad de las aguas de riego (Olías et al., 2005) Tabla 21. Calidad y normas de uso del agua de riego (Acosta y Salvadori, 2017, citando a Richards, 1954) 144 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego 145 Sodio Baja Media Alta Muy Alta Índice SAR Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria 146 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego Ministerio de Desarrollo Agrario y Riego l Instituto Nacional de Innovación Agraria D. : Av. La Molina 1981, La Molina T. : (511) 240-2100 / 240-2350 www.gob.pe/inia 148 Manual para el análisis de suelos agrícolas y agua para riego