Desarrollo Participativo Integral Rural (DEPARTIR) MANUAL TECNICO 03. Análisis de Suelo. Juan Carlos morán centeno Leonardo García Centeno

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1 Desarrollo Participativo Integral Rural (DEPARTIR) MANUAL TECNICO 03 Análisis de Suelo Juan Carlos morán centeno Leonardo García Centeno Serie de Manuales y Guías técnicas Facultad de Agronomía Programa de Desarrollo Participativo Integral Rural (DEPARTIR) Managua, Nicaragua Septiembre, 2012

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3 Sobre el DEPARTIR La Universidad Nacional Agraria (UNA), con más de 150 profesores y 3000 estudiantes, reconoce la gravedad de sus limitaciones y ha estado trabajando durante los últimos cuatro años en sistematizar 28 años de diversos esfuerzos de relaciones entre las comunidades y la Universidad. El objetivo de la UNA es reestructurar su aproximación a la realidad, para asegurar que esta aproximación participativa con la población rural no solamente esté basada en los individuos involucrados sino en la filosofía, misión y estructura institucional y operacional de la Universidad misma. El Programa de Desarrollo Participativo Integral Rural (DEPARTIR) desea ofrecer propuestas concretas para apoyar el progreso sostenible en áreas rurales, estableciendo una visión a largo plazo de una interacción dinámica entre productores y productoras, estudiantes y científicos, para el progreso conjunto de procesos productivos económicamente viables, ecológicamente sostenibles, socialmente aceptables y humanamente deseados. El propósito de este programa es desarrollar una estrategia universitaria para construir un modelo interactivo que conjugue los mecanismos institucionales y responda a los requerimientos urgentes y los retos enfrentados por familias campesinas. En este marco se decidió empezar a sistematizar algunos de los resultados prácticos desarrollados por el equipo de investigadores con las familias campesinas durante los últimos cuatro años, y publicarlos en forma de manuales prácticos. Esperamos les sean de utilidad. José Cisne Contreras, Coordinador DEPARTIR Álvaro Benavides González, Miembro fundador DEPARTIR Daniel Querol Lipcovich, Asesor

4 Agradecimiento Los autores expresan su más sincero agradecimiento a las siguientes personas y organizaciones por su apoyo a la elaboración del presente documento. Al laboratorio de suelo y agua de la facultad de agronomía. Al proyectos cambiando mentes y estructuras. A los productores de las comunidades El Callao, Pilas 1 y Pilas 2, por el apoyo brindado en el muestreo de fincas. El equipo DEPARTIR

5 CONTENIDO Sección Paginas Sobre el DEPARTIR Agradecimiento Introducción 1 1 Toma de muestras de suelo 2 2 Preparación de la muestra 3 3 Análisis químico de fósforo en muestras de 6 suelo por colorimetría 3.1 Lectura de transmtancia 11 4 Análisis de materia orgánica en muestras de 13 suelo 5 Determinación de ph, en muestras de suelo 16 6 Blibiografía 17

6 Introducción El suelo es el sustrato, donde las plantas obtienen los elementos minerales necesarios para su nutrición, para determinar si este puede o no satisfacer las demandas nutricionales de las plantas. Se deben analizar los materiales que le dieron origen al suelo también se debe considerar las situaciones inducidas, como son la extracción por los cultivos o las pérdidas por erosión o mal manejo del mismo. Los elementos minerales presentes en el suelo se determinan mediante un exhaustivo análisis tanto físico como químico y basado en estos se determina las cantidades que necesitan nuestro cultivo evitando de esta forma incurrir en costos innecesarios y de contaminar el medio ambiente. En las diferentes intervenciones del programa de desarrollo participativo integral rural (DEPARTIR) en las comunidades rurales, es muy frecuente encontrarse con la necesidad por parte de los productores de conocer el estado del suelos de las áreas de siembra, por lo cual el programa DEPARTIR brinda directamente apoyo técnico a los comunitarios. Objetivos del presente manual El presente manual tiene dos objetivos centrales: Describir los mecanismos para realizar el muestreo y preparación de muestras de suelo. Puntualizar el procedimiento adecuado para la realización de análisis químico básico en muestras de suelo, en laboratorio. Esperamos que este material sea de mucha ayuda tanto para productores, estudiantes y extensionistas. 1

7 La obtención de información concerniente al estado del suelo requiere un proceso analítico controlado en el laboratorio. Por lo tanto, la representatividad y calidad de la muestra es decisiva para lograr la información adecuada. Un buen proceso de muestreo permite obtener información confiable. Caso contrario, nos conduce a interpretaciones y decisiones equivocadas. Para un diagnostico propicio del estado de la fertilidad en el suelo y manejo adecuado debemos tomar en cuenta los siguientes aspectos. Caracterización del paisaje: Debemos detallar las características correspondientes al área de muestreo. Esta actividad es fundamental para relacionar las características ambientales con los resultados obtenidos en el análisis. Descripción del perfil de suelo: Se detalla de forma precisa cada uno de los perfiles del suelo y se deben tomar muestras de cada perfil, es importante diferenciar cada muestra tomada en cada una de las profundidades muestreadas. Toma de muestras suficientes, en cantidad y calidad: La calidad como la cantidad de la muestra de suelo es fundamental para obtener datos analíticos de características y propiedades químicas y físicas del suelo, que sirvan de apoyo al diagnóstico y recomendaciones en la toma de decisiones. 1. Toma de muestras de suelo Esta fase ocurre en la finca del productor. Es este quien tiene la responsabilidad de elegir el lote de terreno en donde se quiere conocer las características del suelo, para obtener una muestra se debe elegir ocho puntos representativo para cada lote, es importante mencionar que las extracciones o puntos de muestreo no se deben hacer muy cerca de los linderos para evitar sesgo en los análisis, la profundidad del muestreo estará en dependencia de los intereses del productor y los requerimiento del cultivo que deseamos establecer en dicha área, una vez que se tienen los puntos dentro de un recipiente (Balde), se homogeniza y se saca una muestra de un kilogramo, esta debe ir marcada con el nombre del lote, y profundidad de muestreo (Figura 1). Es importante mencionar que la muestra de suelo no debe ser tocada con la mano desnuda al momento de extraer la muestra de los puntos, ni del balde o recipiente, esto para evitar sesgo en los análisis. 2

8 Figura 1. Esquema para el levantamiento de muestras de suelo en campo. Si se cuenta con un dispositivo de posicionamiento global (GPS), se levantan las coordenadas de los puntos muestreados y de las fincas, es importante anotar en la libreta de campo el nombre de la finca y el punto correspondiente a cada muestra y el área donde se extrajo (Cuadro 1). Cuadro 1. Coordenadas geográficas correspondientes a los sitios de muestreos de suelo. Coordenada Altura Área Coordenada Altura Área , , *Las coordenadas corresponden a la zona 16P, y están dadas en UTM. Las Sabanas, Madriz. 2. Preparación de la muestra Debemos hacer una buena preparación de la muestra de suelo en el laboratorio, evitando correr riesgos de contaminación, de manera tal que los resultados no sean alterados en cada una de las muestras analizadas. Debemos contar con un cuatro de secado, un libro de registro, bandejas, envases plástico, tamiz de 2mm, 5mm, capsula de porcelana y marcador. 3

9 Al llegar la muestra al laboratorio, se le asigna un código tanto al productor como a la muestra, esto es fundamental para llevar un registro detallado del total de productores y de la cantidad de muestras analizadas en el transcurso del año. Primeramente se recepciones las muestras y es trasladada al área del laboratorio de física de suelo para su procesamiento, se llena una hoja de registro la cual contiene el código del productor, código del laboratorio, departamento y municipio de procedencia y profundidad de extracción. Posteriormente se deja secando por 24 a 48 horas a temperatura ambiente (Figura 2). Figura 2. Recepción y secado de muestras de suelo. Es importante conservar los códigos asignados por el productor, esto para tener mayor información de las muestras y evitar futuros reclamos. Cuando la muestra está seca se procede a colocar un tamiz de 2 mm, el cual se encuentra sobre otro tamiz de 0.5 mm y un recepcionador de suelo, todas las partículas que pasa por el tamiz de 0.5 mm, el cual es utilizado para la realización de los análisis químicos y lo que pasa por el tamiz de 2 mm es para análisis físico (Capacidad de campo, punto de marchitez, densidad real, textura etc), en el proceso de tamizado todos aquellos agregados de suelo de gran tamaño deben ser macerado utilizando un mortero y nuevamente se vuelve a tamizar (Figura 3). 4

10 Figura 3. Proceso de tamizado de muestras de suelo. Finalizado el proceso de tamizado se colocan el suelo contenido en cada tamiz en bolsas independientes, el tamiz de 2 mm y se llenan dos bolsas de 200 g y el de 0.5 mm se deposita en otra bolsa, seguidamente se llevan al laboratorio dentro de una caja de cartón la cual contiene los datos descritos anteriormente y dos bolsas con suelo una del tamiz de 2 mm y la otra del tamiz de 0.5 mm. La bolsa sobrante del tamiz de 2 mm se deja para su análisis físicos (figura 4). Figura 4. Muestras de suelo lista para ser analizadas 5

11 3. Análisis químico de fosforo en muestras de suelo por colorimetría Cuando las muestras de suelo son llevadas para su análisis químico, se procede a realizar el pesado en una balanza analítica, de la bolsa procedente del tamiz de 2 mm se extraen y se pesan 2.5 gramos de suelo, de la misma manera se pesan 0.2 gramos de suelo con valores de fosforo conocido la cual tendrá la función de control y depositándola de manera independiente en un recipiente plástico con capacidad de 200 ml (Figura 5) Figura 5. Pesado de suelo para la realización de análisis de fosforo En dependencia de las muestras a analizar será el número de vasos plásticos que utilizaremos, los cuales serán enumerados con el código asignado por el laboratorio, posteriormente se prepara la solución extractora a base de bicarbonato de sodio a razón de 42 gramos por litro de agua. Es muy importante tomar el ph, de la solución el cual debe ser de 8.2; si no logramos calibrar nuestra solución con este valor debemos agregar más bicarbonato de sodio hasta alcanzar el valor antes descrito (Figura 6). 6

12 Con la sustancia extractora lista para ser usada, y los vasos plásticos ya enumerados con los códigos asignados se colocan sobre una gradilla de madera de manera ordenada, a cada vaso se le adicionan 50 ml de la solución extractora y se agitan por 30 minutos (Figura 7). Figura 7. Dilución de suelo en sustancia extractora y agitación de muestras Durante el tiempo de agitación de las muestras es necesario que enumeremos y ordenemos una nueva serie de vasos plásticos, tomando como punto de partida el código de la primera muestra de suelo, colocando papel filtro, para el proceso de filtrado, los cuales están en espera de la muestra contenidas en la serie de vasos que se encuentran en el agitador (Figura 8). 7

13 Figura 8. Preparación de serie de vasos para realizar filtrado de muestras de suelo tomando en cuenta los blancos y controles. Transcurrido los 30 minutos de haber colocado nuestra primera serie de vasos se dejan reposar y se realiza el vertido de la serie uno a la serie dos. Aquí debemos colocar cuidadosamente las muestras de suelo enumeradas con su igual para no crear confusiones, seguidamente hacemos el vertido (Figura 9). Figura 9. Colocación y filtrados de muestras de suelo 8

14 Ya filtrada la muestra de suelo se extraen 10 ml, sobre balones de vidrio de 50 ml, previamente enumerados con los códigos de los vasos plásticos. Se debe usar pizeta calibradas y puntas extractoras independientes para cada muestra. Cuando se extraen los 10 ml de la solución en el balón, se afora aproximadamente la misma cantidad de agua destilada (Figura 10). Figura 10. Extracción de muestras de suelo previamente filtrada. Para el análisis es necesario crear la curva de calibración en las siguientes concentraciones 0, 2, 4, 6, 8 y 10, agregándole bicarbonato de sodio y fosforo a 2 ppm como sustancia patrón, seguidamente se adicionan 8 ml de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ), a cada una de las concentraciones esto se hace debido a que el fosforo reacciona con el molibdato a un ph ácido (Cuadro 2, Figura 11). 9

15 Cuadro 2. Elaboración de curva de calibración Concentraciones Cantidad de fosforo a 2 ppm agregado (ml) Figura 11. Creación de soluciones de calibración para realizar análisis de muestras de suelo. Para aislar el fosforo es necesario crear una solución la cual contiene tartato, ácido ascórbico, molibdato y acido sulfúrico (Cuadro 3). Cuadro 3. Reactivo para la elaboración de sustancia aisladora de fosforo. Reactivo Cantidad Tartato 0,0685 g Ácido ascórbico 2,679 g Molibdato 3 g Ácido sulfúrico 250 ml (Al 0.005) Agua destilada 250 ml *Cantidad de reactivo para 500 ml. Cada reactivo debe ser pesado y colocado en un beaker independientes. En un Erlenmeyer de 500 ml se agregan 250 ml de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) al Los reactivos descritos anteriormente se disuelven de manera independiente y se adicionan en el siguiente orden: tartato, seguido por molibdato y luego ácido ascórbico, posteriormente se afora con agua destilada hasta completar los 500 ml. Una vez finalizada la mezcla esta se vierte en una botella de vidrio que contenga un aplicador calibrado si se cuenta con un; si no se deja en el beaker y se aplican 8 ml en cada balón. 10

16 Es muy importante iniciar en la curva de calibración en el balón que contiene 0 ml de fósforo, si este cambia de color de claro a azul, no se debe seguir agregando a las demás concentraciones y menos a las muestras, por lo que se debe realizar nuevamente todo el proceso (Figura 12). Si la solución está correcta se procede a aplicar 8 ml en cada concentración y en cada muestra de suelo; se afora con agua destilada hasta la señal indicada en cada balón (Figura 12). Figura 12. Aplicación de solución aisladora a muestras de suelo y curva de calibración. Los balones de vidrio se colocan en una bandeja plástica y de esta forma nuestras muestran están lista para realizar su lectura correspondiente (Figura 13). Figura 13. Organización de muestras en bandejas para su lectura 3.1 Lectura de transmtancia La transmitancia óptica que se define como la fracción de luz incidente, a una longitud de onda especificada, que pasa a través de una muestra. Su expresión matemática es: 11

17 Donde: I O es la intensidad del rayo incidente, e es la intensidad de la luz que viene de la muestra. La transmitancia de una muestra está normalmente dada porcentualmente, definida como: T% x 100 Lectura de muestras de suelo usando Fotocolorímetro Para realizar el análisis de fosforo el aparato (Fotocolorímetro), debe estar regulado a una intensidad de luz de 880 nm (nanómetros). Para evitar afectaciones al mismo se recomienda encenderlo una hora antes de preparar las lecturas de las muestras. Se procede a analizar los balones que contienen la curva de calibración iniciando con el balón que contiene la concentración de cero ppm de fosforo, el cual nos dará una tramitación del 100 % y de esta forma procedemos a calibrar el aparato y continuamos con la concentración dos hasta llegar a la concentración diez, posteriormente se procede a analizar nuestra primera muestra de suelo, aquellas muestra con valores cercanos a cien nos indican que contienen poco contenido de fosforo (Figura 14). Figura 14. Análisis de muestras de suelo usando Fotocolorímetro 12

18 Para el cálculo de fosforo se utiliza la siguiente ecuación: Donde: a= es la concentración de fosforo medido en el extracto (mg/l); b= Concentración de fosforo medido en el blanco (mg/l); W= Peso del suelo (g); fch= Factor de corrección de humedad. Para interpretar los resultados obtenido mediante le metodo Olsen ppm p _ en _ solución * ml _ solución _ extractora * ml _ total g _ de _ muestra * ml _ del _ filtrado Las concentraciones de fosforo en la solución se obtienen en la curva previamente establecida, con patrones de fosforo en concentraciones conocidas. Cuadro 4. Interpretación de rangos de fosforo Fosforo asimilable (ppm) Interpretación < de 5.0 Muy Bajo Bajo Normal Alto >40.0 Muy Alto 4. Análisis de materia orgánica en muestras de suelo Se debe pesar 0.5 g de suelo proveniente del tamiz de 0.5 milímetros y se deposita en un Erlenmeyer de 500 ml, al igual que para el análisis de fosforo se deben ordenar las muestras de acuerdo al código asignado por el laboratorio (Figura 15). Figura 15. Pesado de muestras de suelo para realizar análisis de materia orgánica 13

19 Posteriormente se le agregan 10 ml de dicromato de potasio (K 2 Cr 2 o 7 ), y 10 ml de ácido sulfúrico (H 2 so 4 ), hay que tener mucho cuidado al momento de manipular el ácido sulfúrico para evitar quemaduras en la piel, dejando reposar la muestra por 30 minutos en incubación y una vez finalizado el tiempo de incubación se le agregan 200 ml de agua destilada y se deja por 15 minutos incubando nuevamente (Figura 16). Figura 16. Aplicación de dicromato de potasio, ácido sulfúrico e incubación de muestras de suelo Trascurrido el tiempo de incubación es preciso extraer los Erlenmeyer que contienen nuestras muestras a la mesa de trabajo y ordenarlas para facilitar el trabajo, ya ordenada se procede a aplicar sulfato ferroso el cual se prepara de la siguiente manera: Se pesa 28 gramos de sulfato ferroso y se depositan sobre un balón de 2000 ml, se agregan 35 ml de ácido sulfúrico (H 2 so 4 ), y se afora con agua destilada hasta alcanzar los 2000 ml del balón. Con el sulfato ferroso preparado se afora una bureta de 50 ml, para realizar la titulación de la muestra, es importante agregar aproximadamente de 0.5 a 1 ml de definilamina, por muestra y se le agrega sulfato ferroso contenido en la bureta para medir la cantidad agregada hasta lograr obtener un cambio de color como indicativo (Figura 17). Figura 17. Titulación de muestras de suelo para determinar materia orgánica. Para llevar el registro de la cantidad de sulfato ferroso se elabora una tabla de registro descrita a continuación: 14

20 Cuadro 5. Recopilación de datos de materia orgánica basados en titulación. Nº de muestra Volumen de Sulfato % de materia orgánica *Todos los datos de la tabla son hipotéticos, no representan muestras de suelo reales, ni los porcentajes de materia orgánica de la muestra únicamente la cantidad de sulfato ferroso aplicada. Cálculos: ml de HCl 2 0,1 N (gastado) ~ x/2 ml NaOH 0,2 N (que no reaccionó con CO 2. Entonces mg C-CO 2 / 100 g de muestra = (10 A/2) * 1,2 * 100 B *30 Donde: A = ml de HCl 0.1 N gastados en la titulación B = g de materia orgánica de la muestra Cuadro 6. Interpretación de la materia orgánica en porcentaje Muy alto Alto Medio Bajo Muy bajo Materia orgánica >0.86 De igual manera para realizar el cálculo del nitrógeno total, se hace en base a la siguiente ecuación: V * N(H 2SO 4 ) N. T(%) g _ muestra 14 * 1000 *100 V= Volumen del consumo de H 2 so 4 N= Normalidad del H 2 so 4 14/1000= Es el peso de la muestra sobre la base seca Cuadro 7. Interpretación del nitrógeno total en porcentaje. Nitrógeno Total (%) Interpretación 0.05 Muy Bajo Bajo Normal Alto 0.30 Muy alto 15

21 5. Determinación de ph, en muestras de suelo El Potenciómetro: Se basa en la medición del potencial eléctrico que se crea en la membrana de vidrio del mismo. Este funciona las actividades de iones hidrógeno a ambos lados de la membrana. La medición del ph se hace en suspensión, el contenido de humedad no guarda una relación definida con las condiciones de campo y lo que en realidad se determina es el ph de la solución, cuya concentración de iones hidrógeno entra en equilibrio con los iones de hidrógeno del suelo. Para ello necesitamos un phchimetro, agitador mecánico, balanza analítica de precisión (0.1 g), y beaker de (50 ml). Para determinar ph, se pesan 10 gramos de suelo y 25 ml de agua destilada o KCL (Cloruro de potasio), en un recipiente plástico de 200 ml; se colocan en una gradilla de madera y se agitan por 30 minutos, transcurrido el tiempo de agitación se calibra el ph-metro y se procede a realizar la lectura de ph, en el suelo (Figura 18). Figura 18. Análisis de ph, en muestras de suelos De acuerdo a los analisis realizados a las muestras debemos ubicar el suelo en base a los rangos descritos en el cuadro 8. Cuadro 8. Interpretación de rangos de ph Rango Interpretación <4.5 Extremadamente ácido Muy fuertemente ácido Fuertemente ácido Medianamente ácido Ligeramente ácido Neutro Medianamente básico Básico Ligeramente alcalino Alcalino >10 Fuertemente alcalino 16

22 6. Bibliografía Anderson JPE Soil respiration. In: Page AL., Miller RH., Keeney DR. (eds). Methods of soil analysis, part 2. Am Soc Agron, Soil Sci Soc Am; Madison, Winconsin, pp León A.R. y A. Aguilar S Materia orgánica. pp En: Aguilar S.A., J.P. Etchevers B. y J.Z. Castellanos R. Análisis químico para evaluar la fertilidad del suelo. Publicación especial No. 1. Sociedad Mexicana de la Ciencia del Suelo. Chapingo, Estado de México. 217p. Vázquez A. A. y Bautista N Guía para interpretar el análisis químico de suelo y agua. Departamento de Suelos. Universidad Autónoma de Chapingo. México. 17

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24 El Programa de Desarrollo Participativo Integral Rural (DEPARTIR) de la Universidad Nacional Agraria (UNA) desea ofrecer propuestas concretas para apoyar el progreso sostenible en áreas rurales, estableciendo una visión a largo plazo de una interacción dinámica entre productores y productoras, estudiantes y científicos, para el desarrollo conjunto de procesos productivos económicamente viables, ecológicamente sostenibles, socialmente aceptables y humanamente deseados. El propósito de este programa es una estrategia universitaria para construir un modelo interactivo que conjugue los mecanismos institucionales y responda a los requerimientos urgentes y los retos enfrentados por familias campesinas. En este marco decidimos empezar a sistematizar algunos de los resultados prácticos desarrollados por el equipo de investigadores con las familias campesinas durante los últimos cuatro años, y publicarlos en forma de manuales prácticos. El equipo DEPARTIR Otras publicaciones de la serie: Manuales Técnicos 01 Fresa Orgánica en Nicaragua 02 Producción de Cucurbitas 03 Análisis de Suelo 04 Calidad de Agua 05 Perforadora de Pozos 06 Sistema fotovoltaico aislado Guías Técnicas 01 Integración de la UNA en el Desarrollo Rural de Nicaragua 02 Producción orgánica de fresa en Nicaragua 03 Manejo de Suelos Utilizando Indicadores de Calidad de Suelo 04 Introducción a la Estadística y SPSS 05 Análisis FODA Edición auspiciada por APPEAR, en el marco del Proyecto Cambiando Mentes y Estructuras Cualquier comentario y sugerencias enviar a: abenavides@una.edu.ni MT03DEP v 1.0, 09/