PROPIEDADES FISICAS, QUIMICAS Y MINERALOGICAS DE UNA CLINOSECUENCIA DE SUELOS ACIDOS

INTRODUCCION

Se conoce desde hace tiempo la importancia de la topografía como factor formador y diferenciador de suelos, esto ha sido confirmado por investigaciones recientes de suelos formados en laderas, las cuales han revelado ciertas relaciones existentes entre la población de éstos y algunas de sus propiedades físicas y químicas, tales como acumulación de materia orgánica, densidad aparente y capacidad de cambio catiónico, KLEISS (4). RUHE y WALKER (9) y WALKER y RUHE (10), han llegado a definir componentes geométricos y geomórficos de la pendiente, con los cuales pueden ser correlacionadas las variaciones del suelo en diferentes posiciones de una ladera. Estas investigaciones proveen de una base para la comprensión de las interrelaciones entre los procesos pedológicos y geomórficos y el desarrollo de los suelos, KLEISS (4).

El objetivo del presente trabajo es estudiar la influencia del factor pendiente sobre algunas propiedades físicas, químicas y mineralógicas de varios suelos desarrollados a partir de un material parental uniforme bajo las mismas condiciones ecológicas.

Ubicación del estudio, materiales y métodos

Los suelos utilizados para este estudio están ubicados en Altos de Pipe, Estado Miranda, en una zona cuyas características climáticas son: temperatura promedio anual de 18°C, precipitación 1.100 mm., humedad relativa, 80%. La vegetación es de bosque nublado y el material parental es uniforme y compuesto mayormente por esquistos micáceos, cuarzo y feldespatos.

Las muestras se tomaron en cinco perfiles diferentes, dispuestos en una ladera caya pendiente es de aproximadamente 22%, desde 1.600 m.s.n.m. hasta 1.450 m.s.n.m. Las muestras se identificaron comenzando con Pipe-1 en la parte superior de la pendiente, seguido de Pipe-2, 3, 4 y 5, esta última se tomó adyacente a una quebrada, Fig. 1. El muestreo se hizo a una profundidad uniforme de 60 a 80 cm., en perfiles los cuales han sido fechados con C-14, HERRERA Y TAMERS (2), y en los cuales, para una misma profundidad, se observó un aumento de la edad a medida que se sube en la pendiente. Las edades varían desde casi 7.000 años para la muestra Pipe-1 en la posición superior de la pendiente, y reciente para Pipe-5 en la posición inferior adyacente a la quebrada. Las muestras de Pipe-3 y 4, presentan edades intermedias, de 2.330 y 1.710 años, respectivamente .

Todas las muestras fueron secadas al aire y pasadas por un tamiz de 2 mm., efectuándose el análisis mecánico por el método de Bouyoucos; el PH se midió 1:1 en agua destilada; se extrajeron las bases cambiables con acetato de amonio 1N, PH 7, el Al cambiable con KCI, 1N, según el método recomendado por McLEAN (6), determinándose tanto las bases como el Al cambiable por absorción atómica en los extractos; la acidez titulable se determinó con BaCI2 -Trietanolamina, pH 8.1, PEECH (8); el Fe y Al se extrajeron con ditionito-citrato-bicarbonato sódicos, MEHRA y JACKSON (7) y en muestras separadas con oxalato de amonio, pH 3, McKEAGUE y DAY (5), y se determinaron por absorción atómica en los extractos; también se separó la fracción menor de 20 micras por dispersión con hexametafosfato de sodio (calgón) y posterior sedimentación, haciéndose el análisis mineralógico por difracción de rayos-X, WHITTIG (11), tanto de las muestras tratadas como ditionito (deferradas), como de aquellas sin deferrar.

Fig. 1.-Ubicación relativa de los perfiles muestreados.

RESULTADOS

En el Cuadro 1, se presentan los resultados del análisis mecánico donde se observa que el contenido de arcilla aumentó en las muestras Pipe-2, 3 y 4, con respecto a Pipe-1; decreciendo en Pipe-5.

CUADRO 1. Análisis mecánico de suelos de los Altos de Pipe.

El Cuadro 2 presenta algunas de las propiedades químicas de estos suelos. Puede verse que el pH es ácido y bastante uniforme en todos los suelos, la materia orgánica presenta un aumento en Pipe-3 y 4 con respecto a Pipe-1; dentro de las bases cambiables se observa un predominio de Na y muy poco Mg, en todos los suelos; en general el contenido de bases es bastante bajo en comparación con el Al cambiable, éste es bastante alto y aumenta en las muestras intermedias, lo mismo la acidez titulable. También es notable la gran diferencia existente entre la acidez titulable y el Al cambiable, sobre todo en Pipe-3 y 4.

En el Cuadro 3, se muestran los resultados de Al y Fe extraidos con ditionito y oxalato. El oxalato extrae aproximadamente las mismas cantidades de Al que el ditionito, pero extrae mucho menos Fe. McKEAGUE Y DAY (5), han utilizado el oxalato de amonio, pH 3, para extraer los óxidos e hidróxidos de Fe y Al amorfos, y el ditionito-citrato-bicarbonato sódicos, recomendados por MEHRA y JACKSON (7), para extraer los óxidos de Fe cristalinos junto con los amorfos ; luego calculan lo que llaman relación de Fe activo, obtenida dividiendo la cantidad de Fe extraido con oxalato entre la extraida con ditionito, como un índice del grado de cristalinidad de los óxidos de Fe; o sea, mientras menor es la relación, mayor cantidad de Fe cristalino hay en el suelo. Se observa que en la muestra Pipe-1, esta relación es muy baja, lo cual implica que casi todo el Fe extraido con ditionito está en forma cristalina. En las otras muestras se ve un aumento de la cantidad de Fe amorfo. También vemos una tendencia a la acumulación de Al, extraido con ambos reactivos, en las muestras de Pipe-2, 3 y 4.

CUADRO 2. Propiedades Químicas de suelos de los Altos de Pipe.

En la Fig. 2, se pueden ver los difractogramas del perfil Pipe-1. EL inferior es de la muestra saturada con Mg++, se observa un pico muy débil a 14 Ä, probablemente debido a vermiculita, otro a 10 Ä de mica y otro a 7.1 Ä de caolinita, luego a 4.85 Ä un pico correspondiente a gibbsita y a 4.13 uno de goethita, este último desaparece en el difractograma del centro, el cual corresponde a la muestra deferrada con ditionito. La presencia de goethita bien cristalizada concuerda con la baja relación de Fe activo hallada en esta muestra. En el difractograma superior la muestra saturada con Mg++ y glicerolada no presenta material expansible confirmándose así la presencia de vermiculita, aunque en pequeñas cantidades. La Fig. 3 muestra los difractogramas correspondientes al perfil Pipe-3. En el superior la muestra está saturada con Mg++ y glicerol, y vemos que no hay material expansible; en el intermedio vemos que saturando la muestra con K no colapsa a 10 Ä lo que indica la presencia de material interlaminar, esto se confirma en difractograma inferior donde la misma muestra calentada a 500°C no colapsa totalmente. Los picos de caolinita desaparecen en esta última muestra, por ruptura de la estructura cristalina.

En la Fig. 4, se puede observar al difractograma de una muestra del perfil Pipe-5, saturada con Mg y glicerol, no se observa material expansible ni vermiculita, apareciendo picos definidos a 10 y 7.1 Ä correspondientes a mica y caolinita, un pico a 4.85 Ä de gibbsita y dos más a 4.25 y 3.34 Ä (este último confundido con el 3er. orden de la mica y reforzándolo) de cuarzo.

En el Cuadro 4, se presenta un resumen de la composición mineralógica de estos horizontes.

Fig 2.-Difractograma de rayos-X muestra Pipe-1 ( < 20 p). Diagrama inferior muestra saturada con Mg++.

Diagrama central muestra deferrada saturada con Mg++. Diagrama superior muestra saturada con Mg++ y glicerolada.

DISCUSION Y CONCLUSIONES

Como se puede observar en los resultados, hay una escasa cantidad de bases cambiables y un pH bastante ácido en todos los perfiles, lo cual indica un proceso de intenso lavado de bases. Esto implica un ambiente de meteorización ácida donde el K de la mica, es sustituido por Al en diferentes grados de polimerización en H, y ésta se transforma en vermiculita con Al interlaminar, la cual no colapsa aun calentándola a 500°C, JACKSON (3 ). Esta arcilla se encuentra en grandes cantidades en los suelos Pipe-2, 3 y 4, donde se presentan además altos contenidos de Al cambiables y acidez titulable, así como una gran diferencia entre ambos, lo cual se correlaciona, según COLEMAN y colt (1), con la presencia de interláminas de Al en los minerales de arcilla del tipo 2:1; en este caso la vermiculita. Por otro lado se hallaron sólo pequeñas cantidades de esta arcilla en el suelo Pipe - 1, situado en la posición superior de la pendiente; esto parece indicar un transporte de la vermiculita formada en esta posición, hacia las posiciones más bajas de la ladera, representadas por los suelos Pipe-2, 3 y 4, donde se suma a la formada "in situ", y de ahí su mayor cuantía en estas posiciones. Esto se confirma por la acumulación de arcilla, hallada en el análisis mecánico, de los perfiles, Pipe-2, 3 y 4.

También es notable la presencia de goethita bien cristalizada en las posiciones superiores de la pendiente, suelo Pipe-1, la cual no se encontró más abajo donde predominan los sesquióxidos amorfos de Fe y Al; esto último sugiere un movimiento de los mismos desde las posiciones superiores hacia las inferiores, probablemente asociados con la materia orgánica, la cual también aumenta al bajar en la pendiente (suelos Pipe-3 y 4).

CUADRO 3. Aluminio y hierro extraídos (%) de suelos de los Altos de Pipe.

CUADRO 4. Composición mineralógica de la fracción menor de 20u en suelos de los Altos de Pipe.

Fig. 3.-Difractograma de rayos-X muestra Pipe-3 (<20f`). Diagrama superior muestra saturada con Mg++ y glicerolada. Diagrama central, muestra saturada con K+, Diagrama inferior saturada con K+ y calentada a 500°C.

El suelo Pipe-5, muy reciente, situado en la posición baja de la ladera, presenta una situación especial, ya que no muestra ninguna acumulación de materiales secundarios, sino que por el contrario es un suelo liviano (franco-arenoso), con alto contenido de minerales primarios como el cuarzo y los feldespatos, y no presenta formación de vermiculita; todo lo cual se explica plausiblemente si se considera que, en este caso, casi todo el aporte de material debe provenir de la quebrada cercana, y no de las posiciones superiores de la ladera.

Fig. 4.-Difractograma de rayos-X muestra Pipe-5 ( < 20 p) saturada con Mg++ y glicerolada.

De todo lo anterior, se puede concluir que existe una tendencia marcada al aporte diferencial de materiales, minerales y orgánicos, desde las posiciones más altas de la ladera hacia las inferiores, lo cual se comprueba por la acumulación de arcilla, materia orgánica, sesquióxidos amorfos de Fe y Al y vermiculita parcialmente cloritizada, a medida que se baja en la pendiente. Esto trae como consecuencia una variación en las propiedades físicas, químicas y mineralógicas de estos suelos, de acuerdo a su posición en la ladera; de donde se deduce que la pendiente es el factor determinante en la evolución y desarrollo pedogenético de estos suelos.

RESUMEN

Se tomaron muestras de cinco perfiles de suelo, a una profundidad uniforme de 60 a 80 cm., provenientes del mismo material parental, en las mismas condiciones ecológicas y en diferentes posiciones a lo largo de una ladera con pendiente de 22%, cuyas edades varían desde casi 7.000 años en la posición superior de la pendiente hasta reciente en la parte inferior. Se hicieron determinaciones físicas, químicas y mineralógicas, observándose acumulación de arcilla, materia orgánica, sesquióxidos de Fe y Al y vermiculita con Al interlaminar, a medida que se baja en la pendiente; esto se interpretó como un transporte de materiales desde las posiciones superiores a las inferiores, cuya consecuencia es una diferenciación de las propiedades de estos suelos de acuerdo a su posición en la ladera. Se concluyó que el factor pendiente es el determinante de las diferencias en las propiedades de estos suelos, y por ende de su evolución y desarrollo pedogenético.

SUMMARY

AGRADECIMIENTO

Los autores desean manifestar su reconocimiento al señor OMAR MAYORGA por su valiosa colaboración en el trabajo analítico y a la Dra. E. LAREDY por el uso del equipo de difracción de rayos X.

BIBLIOGRAFÍA

1. COLEMAN, N. T. [y otros] 1964. Salt-exchangeable and titratable acidity in Bentonite-Sesquioxide mixtures. Soil. Sci. Soc. Amer. Proc. 28: 45-37.
2. HERRERA, R. AND TAMERS, M., 1971. Radiocarbon dating of tropical soil association in Venezuela. Paleopedology Origin, Nature and dating of Paleosols. Selected Papers of the ISSS/INQUA/UNESCO Symposium. Amsterdam, 1970.
3. JACKSON, M. L. 1964. Chemical composition of soils. En: Bear, F. E. "Chemistry of the Soil". New York, Van Nostrand Reinhold, pp. 71-141.
4. KLEISS, H. J. 1970. Hillslope sedimentation and soil formation in Northeartern Iowa. Soil. Sci. Soc. Amer. Proc. 34: 287-290.
5. McKEAGUE, J. A. AND DAY, J. Hl 1966. Dithionite and oxalate-extractable Fe and Al as aids in differenciating various classes of soils. Can. J. Soil Sci. 46: 14-22.
6. McLEAN, E. O. 1965. Aluminium. En: Black, C. A. "Methods of soil analysis" Madison, American Society of Agronomy v. 2, chap. 9.
7. MEHRA. O. P. and JACKSON, M. L., 1960. Iron oxide removal from soils and clays by a dithionite-citrate system buffered with sodium bícarbonate. Clays and Clay Minerals Proc. Nat Con£ 1958. 7: 317-327.
8. PEECH, M . 1965. Exchange acidity. En: Black, C. A. "Methods of soil analysis". Madison, American Society of Agronomy. v. 2, chap. 9.
9. RUHE, R. V. and P. H. WALKER. 1968. Hillslope models and soil formation: Open systems. Int. Congr. Soil. Sci., Trans 9th. Adelaide, IV: 551-560.
10. WALKER, P. H. and R. V. RUHE. 1968. Hillslope models and soil hrmation: Closed systems. Int. Congr. Soil. Sci., Trans. 9th, Adelaide IV: 561-568.
11. WHITTIG, L. D . 1965. X-ray diffraction techniques for mineral identification and mineralogical composition. En: Black, C. A. "Methods of soil analysis". Madison, American Society of Agronomy. v. 1, chap. 49.