DETERMINACIÓN DE AZUFRE DISPONIBLE EN UNA MUESTRA DE SUELO
DETERMINACIÓN DE AZUFRE
DISPONIBLE EN UNA
MUESTRA DE SUELO
|
Nombre
E-mail
|
|
Alejandro Salamanca
dasalamanca@unicauca.edu.co
|
LABORATORIO
DE AGROQUÍMICA, QUÍMICA, CIENCIAS NATURALES EXACTAS Y DE LA EDUCCIÓN,
UNIVERSIDAD DEL CAUCA
Grupo N°: 6
Fecha de realización de la práctica: 19/06/2019
Fecha de entrega de informe: 27/06/2019
1.
RESUMEN
Se realizó la determinación de azufre disponible en
una muestra de suelo de la vereda Maravales, municipio Suárez-Cauca, como
primer paso se hace la extracción del S con una solución extractora compuesta
por fosfato monocálcico, la cual es mezclada con una solución de semilla ácida,
que contiene S (2 ppm), y que finalmente es medida en un espectrofotómetro
UV-Vis a una longitud de onda de 420 nm. La cuantificación de la concentración
real de S el cual fue de 97,86
en la muestra se hace mediante una curva de
calibración; el resultado obtenido está por encima del rango permitido para S
disponible. La disponibilidad de S así como los distintos elementos que se han
determinado en el laboratorio depende de las diferentes propiedades del suelo
entre las que se encuentran la textura, humedad, pH y otros factores que
influyen en su disponibilidad.
2.
INTRODUCCIÓN
El sulfato es la principal forma inorgánica de azufre
en la mayoría de los suelos, aunque pueden estar presentes las formas
elementales y en sulfuro bajo condiciones predominantemente anaerobias. Otras
formas oxidadas como tiosulfatos, tetrationato o sulfito también pueden estar presentes
en el suelo, pero sólo como intermediarios durante la oxidación o reducción del
sulfuro. Los sulfatos pueden estar presentes en formas solubles, adsorbidos en
la superficie del suelo o como sales insolubles (yeso o asociados con carbonato
de calcio). Teóricamente el sulfato biodisponible en fertilidad de suelos es el
adsorbido y el soluble, mientras que el insoluble no se considera directamente
disponible.
Diferentes soluciones extractoras se han empleado en
las determinaciones de sulfato en suelo, entre ellos se reportan el agua,
acetatos, carbonatos, cloruros, fosfatos, citratos y oxalatos. Para cuantificar
sólo el sulfato soluble, la elección teórica es el agua; sin embargo,
comúnmente se emplea una solución salina débil en bajas concentraciones, como el
cloruro de calcio para flocular el suelo y para poder disminuir materia orgánica
coloreada; o el cloruro de litio que presenta el efecto benéfico adicional de
inhibir la actividad microbiana. Para recuperar todo el sulfato adsorbido se
recomienda una alta relación extractante: suelo, e incrementar el pH por arriba
de 6.5 para neutralizar las cargas positivas que establecen la adsorción del
sulfato al suelo, y a su vez evitar una extracción ácida de porciones de yeso o
sulfato asociado a carbonatos. Sin embargo, a pH altos también se extrae
materia orgánica coloreada (Kowalenko, 1993).
Se han desarrollado varios métodos para la
cuantificación de iones: turbidimétricos, volumétricos, gravimétricos o
colorimétricos después de precipitar al sulfato como sulfato de bario o después
de la reducción ácida a sulfuro. Otros métodos emplean cromatografía de iones,
plasma inductivamente acoplado y flourescencia de rayos X.
el objetivo esta
práctica de laboratorio es determinar el contenido de azufre disponible en la
muestra de suelo mediante espectrofotometría UV-vis.
3. MATERIALES
Y MÉTODOS
El suelo estudiado es procedente de la vereda
Maraveles, municipio de Suárez-Cauca (N 2°54’49.7”- W 76°43’29.7”) y altitud de 1299 msnm. La temperatura en esta región oscila entre los 18° y 23°C, presenta
precipitaciones variables entre 2300 y 3750 milímetros.
La determinación de S disponible se realizó por duplicado, para esto se pesó 10, 0381 g y
10,0331 de suelo, a esta muestra de suelo se le adicionó 25 mL de una solución
extractora compuesta por fosfato monocálcico 0,008M, se agitó las muestras
durante 25 minutos , después de este tiempo se filtró utilizando un papel de
filtro Whatman No 42, del filtrado se tomaron 10mL a los cuales se les adicionaron 10 mL de
solución semilla acida con 2 ppm S en medio ácido HNO3 (6.5 %) y CH3COOH
(25%) posteriormente se adicionaron 4mL de reactivo turbidimétrico (0.1% de
bactogelatina, y 15% de BaCl2.2H2O) se agitó manualmente, y
posteriormente se dejó en reposo 20 minutos, por último realiza la lectura en
espectrofotómetro UV-vis spectroni 21 a 420nm.
4.
RESULTADOS
A continuación, se presentan los resultados
obtenidos durante esta práctica:
Este estudio se
realizó por duplicado, los pesos de las dos muestras de suelo se presentan en
la tabla 1.
Tabla 1: pesos de
suelo usados durante la práctica.
|
Muestra
|
Peso (g)
|
|
Muestra M1
|
10,0381
|
|
Muestra M2
|
10,0331
|
|
Promedio
|
10,0356
|
También se
presenta las absorbancias obtenidas durante el estudio, de tanto las muestras
como la absorbancia del blanco. (ver tabla 2).
Tabla 2.
Absorbancias del blanco y de las respectivas muestras 1 y 2.
|
Tipo de muestra
|
Absorbancia (420nm)
|
|
M1
|
0,293
|
|
M2
|
0,294
|
|
Promedio de absorbancia
|
0,293
|
|
Blanco
|
0,127
|
Se realiza los
cálculos de las desviaciones estándar tanto del suelo, como las absorbancias.
Tabla
3. Desviación estándar de los datos del estudio.
|
Muestra
|
Desviación estándar
|
Coeficiente de variación CV %
|
|
Suelo
|
3,535 X10-3
|
0,0352
|
|
Absorbancia
|
7,07X 10 -4
|
0,241
|
|
[] ppm S
|
Absorbancia
(420nm)
|
|
0
|
0,00
|
|
1
|
0,009
|
|
2
|
0,029
|
|
4
|
0,055
|
|
5
|
0,070
|
|
10
|
0,127
|
|
15
|
0,201
|
|
20
|
0,273
|
Inicialmente
se determina la absorbancia real de la muestra.
Abs =
0,293-0,127= 0,166
A
partir de la curva de calibración se despeja X para encontrar la concentración
de la muestra.
Por tanto:
Hallar
el valor de S en el suelo y expresar los resultados en ppm (mg P/Kg de suelo
seco) teniendo en cuenta las diluciones realizadas si es del caso.
10,0356 g suelo
Así, el azufre presente en el suelo es:
[S]=
Ahora se hace la conversión a SO42- el
cual es el disponible para las plantas:
32,66
=97,86
Compare
el valor obtenido con tablas de referencia y concluya si es necesario hacer
alguna corrección y en qué cantidad por hectárea y para el área muestreada.
Tenga en cuenta el requerimiento del cultivo plantado en el suelo muestreado.
De
acuerdo a los valores reportados en la literatura, tabla 4; el suelo tiene un
nivel alto de azufre, por lo tanto esta concentración de azufre en el suelo es
muy bueno y por tanto, cualquier cultivo que se coloque en esta zona la planta
pueden absorber fácilmente este nutriente, ya que este se encuentra disponible.
Tabla4. Calidad de un suelo debido a su contenido de
Azufre (NOM-021-RECNAT-2000).
|
CATEGORÍA
|
VALOR (mg/kg)
|
|
Bajo
|
˂10
|
|
Optimo
|
10-15
|
|
Alto
|
15-20
|
4. ANÁLISIS
DE RESULTADOS
El suelo estudiado
y en general los suelos del departamento del Cauca son suelos derivados de
cenizas volcánicas por tanto, el origen del azufre de estos suelos se debe a
las rocas ígneas que se han venido formando como: las galenas, las piritas, las
calcopiritas, la blenda entre otras, sin embargo las cantidades de compuestos
minerales orgánicos de S y los presentes en la atmosfera influyen decisivamente
sobre la cantidad de S en el suelo.
El
suelo estudiado presenta 97,86
, debido a que la cantidad de este
elemento depende de factores como el
contenido en residuos orgánicos, el pH, la humedad y la disponibilidad de MO.
La mayor cantidad de S se encuentra en la MO del suelo, sin embargo el proceso
de mineralización es un puente para liberarlo por medio de la actividad
microbiana que transforma S-MO en SO42.. Teniendo en
cuenta que la cantidad de materia orgánica en nuestro suelo fue de: 2,72 lo que indica que este suelo posee un
contenido medio-bajo de materia-orgánica, la literatura reporta una correlación
entre S total y S orgánico, para la caracterización de S orgánico se emplea la
relación C/S-orgánico. [1] teniendo en cuenta esta relación se podría esperar
que el suelo analizado al tener un contenido de materia orgánica medio- bajo,
la cantidad de azufre que se debería tener sería medio- bajo. Pues recordemos
que la zona de muestreo no contenía grandes depósitos de materia orgánica
(residuos vegetales y animales), pero si estaba rodeado de una gran cantidad de
vegetación, lo cual mediante la acción de microorganismos que se encuentran
rodeando las raíces estimulan un aumento en la degradación de materia orgánica
del suelo y una liberación de azufre mineral. [5] .
Por
lo que este alto contenido de azufre disponible puede estar relacionado con el
origen del suelo, pues al ser catalogado
la muestra de suelo como un Ansdisol, éste suelo es de origen volcánico y la
literatura reporta que estos suelos poseen la característica de tener altos
niveles de azufre inorgánicos en éstos.
[1]. Otro factor que influye en este alto contenido de S disponible, es que en estos suelos volcánicos, la mineralización
es alta, esto está relacionado con la textura del suelo, en estudios
anteriores, la determinación de la textura por el método de Bouyucos se obtuvo
como resultado: arena 63,70%, arcillas 17,28, %, limos 19 %, clasificando el
suelo en el triángulo textural como franco- arenoso, el cual le confiere
facilidad de drenaje y aireación, pero al mismo tiempo puede causar la
lixiviación de nutrientes. [2] Al tener nuestro suelo un bajo contenido de
arcillas, va a favorecer la mineralización de S. [1] La textura franco-
arenosa de este suelo que permite que sea un medio aerobio donde
se promueve la oxidación y por lo tanto mayor disponibilidad de SO42-
Se
ha encontrado que el proceso de oxidación del SH2 a azufre elementa
no es de naturaleza biológica sino más bien de naturaleza química, por acción
del oxígeno atmosférico. El siguiente mecanismo nos da una idea de cómo es la
oxidación del SH2 en el suelo.[5]
Y
como se mencionó anteriormente nuestro suelo al ser franco-arcilloso tiene una
buena aireación lo cual ayuda a favorecer que la oxidación del azufre mineral
sea más efectiva. Otro factor importante
es la humedad del suelo, la literatura reporta que los suelos de regiones
húmedas, el azufre orgánico es la fracción principal de este elemento
alcanzando el 100% . [1] y al tener nuestro suelo una humedad baja (humedad de
campo en este sitio fue de 27.47
%,) estaría relacionado con una alta
capacidad de oxidación del SH2 debido a que la cantidad de oxígeno
en estos suelos es buena y los microorganismos oxidantes no va a estar inhibidos.
[5] y de esta manera se puede transformar a S inorgánico disponible para las
plantas.
El
pH no tiene efecto directo sobre la disponibilidad de S en forma de SO42-
pero si en la actividad microbiológica debido a que en un rango a 1,8 –
9,0 los microorganismos actúan oxidando el S, se ha reportado actividad de
microorganismos (T.thioxidans)
capaces de soportar valores altos de acidez (pH entre 2.2 y 2,4) [5], por otro
lado al tener un pH ácido nuestra muestra de suelo (pH: 5,6) se tiene complejos de Fe como Fe2O3
que son compuestos oxidados y
aceptores de electrones que comúnmente los microorganismo utilizan para su
reducción y no al SO42-, el pH ácido de este suelo
también se ve favorecido en el proceso de adsorción del sulfato debido a que a
estos pH hay mayor cantidad de cargas positivas que atraen al sulfato como
arcillas, óxidos de hierro y aluminio, grupos protonados o atracción coloidal;
Estos factores son los que garantizan una buena disponibilidad de S debido a
que los procesos de reducción disminuyen, permitiendo así que los sulfatos no
se transformen a S2.
Los compuestos de S sufren diversas
transformaciones en el suelo, las sustancias orgánicas de S se mineralizan o
hidrolizan para liberar el S al medio, que puede adsorberse sobre los coloides,
pasar a la solución del suelo, fijarse en los microbios, ácidos fúlvicos,
compuestos húmicos o perderse por lixiviación, sin embargo, como el suelo no es
estructuralmente fuerte puede presentar un riesgo alto de deficiencia de S por
lavados.
Tabla 5.
Fertilizantes como fuente de azufre3.
|
Fertilizante
|
%
S
|
|
Sulfato
de Amonio
|
24
|
|
Sulfato
de Calcio (yeso)
|
15-18
|
|
Sulfato
de Magnesio
|
14
|
|
Sulfato
de Potasio
|
18
|
|
Superphosphate
(normal)
|
10.5
|
|
Potassium
magnesium sulfate
|
22
|
Los residuos de cultivo, y los abonos orgánicos pueden ayudar
a reponer el azufre removido en las cosechas, pero esas fuentes generalmente
pueden reciclar solo aquel azufre que ya existe en el campo. Por otro lado, el tamaño de las partículas del
azufre que puede aplicarse al suelo influye asi mismo en la rapidez del proceso
oxidativo. [5]
En
las regiones con suelos pobres en azufre puede haber una gran dependencia de la
adición de fertilizantes. Por lo tanto para poder suplir las
deficiencias de este nutriente ( no en nuestro suelo) se puede utilizar un
fertilizante como fuente como se muestra en la tabla 5, el cual pueda ayudar a
corregir los valores de S requerido por las plantas, para este caso se podría utilizar
el superfosfato (normal), el cual ayudara con la deficiencia de S en el suelo.
El
problema del mantenimiento de cantidades adecuadas de azufre para la nutrición
mineral de las plantas es cada vez más importante. Inclusive, aunque
probablemente las deficiencias de azufre no se generalicen tanto como las de
nitrógeno, fósforo, y potasio, la creciente remoción de azufre por los cultivos
hace que los productores deban estar atentos para prevenirlas según (Nelson, D.
W.; 1992 ) En algunas partes del mundo (especialmente en áreas de pastoreo
semiáridas), el azufre es ya el segundo nutriente limitante para la producción
después del nitrógeno. Las aplicaciones regulares de materiales que contienen
azufre son necesarias para el buen rendimiento de los cultivos en extensas
áreas lejos de las plantas industriales.
En último lugar evidenciemos las
funciones que tiene el azufre en el suelo y las planta como:
·
Mejorar la
eficacia del nitrógeno. En las plantas se ha encontrado una estrecha
relación entre el estado nutricional del nitrógeno y el del azufre
·
Es componente de
la vitamina B1, biotina, tiamina, coenzima A, ferredoxinay glutatión
importantes para el desarrollo y función de la planta (crecimiento, mecanismos
de defensa, transporte de electrones).
·
Actúa en la
síntesis de aminoácidos como la cisteína, cistina y metionina los cuales ayudan
a dar estructura y forma a las
proteínas. Casi un 90% del S está presente en estas formas. A demás que ayuda
en la transformación enzimática como los sitios de enlace para cationes
metálicos de grupos prostéticos en diferentes enzimas.
·
Activa múltiples
enzimas de gran importancia en el metabolismo energético y de ácidos grasos
tales como la síntesis de ATP.
5.
CONCLUSIONES
El pH interviene en gran medida en la disponibilidad
de azufre, debido a que permite la acción de microorganismos para que se lleve
a cabo el proceso de oxidación, sin embargo hace que sea menos disponible a
causa de las reacciones que se presentan por las cargar positivas a pH bajos,
además de esto permite encontrar azufre en presencia de sulfato, el cual es de
gran ayuda para el crecimiento de la planta, así como la eficacia de nitrógeno
y proceso de activación de proteínas en las plantas. La cantidad de materia orgánica permite
encontrar en mayor cantidad el azufre, pero debido a que este se encuentra en
forma de azufre orgánico, se requiere de una buena mineralización para que sea
disponible para el cultivo, un alto contenido de MO hace que los iones se
encuentren menos disponibles y sean menos móviles en la solución del suelo.
6.
PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS
7.1 ¿Cuáles serían las fuentes de error al cambiar
el método turbidimétrico por el colorimétrico en la determinación de S en
suelos?
El método turbidimétrico puede arrojar valores
diferentes del colorimétrico, debido a que la turbidimetría es afectada por la
materia orgánica de dos formar diferentes arrojando resultados que difieren a
los colorimétricos dependiendo de la MO presente en la muestra.
Afecciones de turbidimetría: En soluciones de baja
concentración de sulfato la materia orgánica actúa como coloide protector y da
resultados por debajo del valor real, mientras que en soluciones de alta
concentración de sulfatos, la materia orgánica co-precipita con el sulfato de
bario produciendo resultados demasiado elevados. Por lo cual se deduce que el
método turbidimétrico no arroja resultados reproducibles y exactos.
7.
BIBLIOGRAFÍA
[1]. FASSBENDER H., BOMERMISZA
E. Química de los Suelos con Énfasis en Suelos de América Latina. Instituto
Interamericano de Cooperación para la Agricultura (IICA). 5ª Edición. Costa Rica. 1987 p. 313-322
[2]. [Moniografía en
internet].[ consultado 26/06/2019]. Disponible en: https://www.digfineart.com/WKy6oy8LY/
[3]. NELSON, D. W.; ELRICK, D. E. and TANJI, K. K. 1992. Chemical
Mobility and Reactivity in Soil Systems. SSSA Special Publication Number 11. American Society of Agronomy, Inc.
[4]. Linares C F, Rojas Avelizapa N G, Roldán
Carrillo T G, et al. Manual de técnicas de análisis de suelos aplicadas a la
remediación de sitios contaminados., Instituto Méxicano del Petróleo, México,
D.F.2006, pp
[5]. Navarro G G, Navarro G. Química
Agrícola. Ediciones Mundi-Prensa , Madrid, 2003, pp:
341-355
|
Textura
|
Arenas (65.77%)
|
franco - Arenoso
|
|
Arcillas (16.88 %)
|
||
|
Limos (17.35 %)
|
||
|
%
de humedad higroscópica
|
5,70
|
|
|
%
de humedad campo
|
27,47
|
|
|
%
de grava
|
12,09
|
|
|
Densidad
aparente (Da) (g/cm3)
|
0,9257
|
|
|
pH
de pasta saturada
|
5.30
|
|
|
pH
relación 1:1 solvente agua
|
5.60
|
|
|
Acidez
intercambiable meq/100g
|
|
|
|
Al
intercambiable meq/100g
|
0,883
|
|
|
Hidrógeno
intercambiable meq/100g
|
0.321
|
|
|
Porcentaje
de carbono (% C)
|
1.58
|
|
|
Porcentaje
de M.O (% M.O)
|
2,72
|
|
|
Relación
C/N
|
10,53
|
|
|
%
Nitrógeno total
|
0.15
|
|
|
Nitrógeno
disponible
|
|
|
|
Nitratos
pasta saturada
|
|
|
|
Nitratos
KCl
|
|
|
|
%
saturación de agua
|
71,79
|
|
|
fósforo por el método Olsen
|
18,60 ppm
|
|
|
fósforo por el método Bray II
|
4,35
|
|
Comentarios
Publicar un comentario