PROGRAMA DE INGENIERÍA EN AGROECOLOGÍA
3 ¿Qué diferencia hay entre la adsorción y absorción de un elemento de importancia agrícola y que implicaciones tiene en la Química de suelos?
La adsorción y la absorción son casos específicos de sorción. La sorción es un proceso físico y químico en el que una sustancia se adhiere a otra.
• La absorción es la incorporación de una sustancia en un estado a otra en un estado diferente. La absorción es extensiva a todo el volumen del absorbente en el que el absorbido se disuelve. Considérese una disolución como un caso particular de absorción. Entonces un ejemplo de absorción de importancia agrícola sería la absorción del fósforo integrado en los aniones H 2 P O 4 1 o HP O 4 2 por el agua. Estos aniones se disuelven en el agua del suelo o si se prefiere en la disolución del suelo. Así disueltos están disponibles para la planta.
• Adsorción, adherencia o unión física de iones, átomos o moléculas, adsorbatos, sobre la superficie de otra fase, adsorvente, fase generalmente sólida. La adsorción involucra la superficie “de contacto”. La adsorción puede preceder a la absorción. La adsorción puede ser por fuerzas débiles de van der Waals fisisorción, por uniones covalentes quimisorción o deberse a atracción electrostática. Por adsorción se acumula arcilla o materia orgánica en la superficie radicular antecediendo a absorciones varias. Implicaciones en la Química de suelos. La adsorción y la absorción influyen en la disponibilidad de nutrientes en el suelo para las plantas.
• Los nutrientes pueden ser adsorbidos por los minerales en el suelo, lo que reduce su disponibilidad para la absorción de las raíces de las plantas.
• La absorción de nutrientes por parte de las raíces de las plantas puede cambiar la química del suelo, como cambios en el pH y en la capacidad de intercambio catiónico.
4 ¿Cuáles son las formas disponibles de los elementos nutricionales en los suelos?
En función del origen pudieran considerarse los nutrientes en forma inorgánica o bien en forma orgánica.
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• Los nutrientes inorgánicos son aquellos que existen en formas minerales y pueden ser fácilmente absorbidos por las raíces de las plantas como iones.
• Los nutrientes orgánicos están presentes en la materia orgánica, MO, del suelo como parte de restos de plantas y animales que tras ser descompuestos por los microorganismos del suelo biodisponen los nutrientes para ser absorbidos por las raíces de las plantas.
5 ¿Cuáles son los mecanismos de absorción de los nutrientes por las plantas?
• Absorción foliar. Algunos nutrientes pueden ser absorbidos a través de las hojas de la planta. Este proceso se utiliza comúnmente para aplicar fertilizantes foliares a las plantas
• Absorción radicular. Algunos nutrientes son absorbidos a través de las raíces de la planta por medio de procesos de transporte pasivo y activo.
◦ En la absorción pasiva ocurre los nutrientes se difunden desde una región de alta concentración en el suelo hacia una región de baja concentración en la raíz de la planta.
◦ En la absorción activa la planta utiliza energía metabólica para transportar nutrientes en contra del gradiente de concentración.
• Absorción por micorrizas. Las micorrizas son hongos que se asocian simbióticamente con las raíces de la planta aumentando la superficie de absorción de la raíz.
• Absorción por Rizobacterias y otros microorganismos. Algunos microorganismos pueden liberar nutrientes en el suelo que son absorbidos por las plantas.
6 ¿Qué tipos de análisis de suelos existen en Colombia?
Según el Laboratorio Nacional de Suelos del Instituto Geográfico Agustín Codazzi los principales análisis de suelos estimados son:
◦ Análisis químicos de suelos enfocados en la composición química del suelo como los nutrientes disponibles y la acidez del suelo.
◦ Análisis físicos de suelos enfocados en las propiedades físicas del suelo, como la densidad, la estructura, la textura y la porosidad.
◦ Análisis biológico del suelo enfocado en la actividad biológica en el suelo.
◦ Análisis mineralógicos y micromorfológicos del suelo.
7 ¿Qué es la fase sólida y la fase liquida del suelo, importancia a nivel de la Química de suelos?
• La fase sólida, obviamente no es ni gaseosa, ni líquida. En relación al total de fases la fase sólida es aproximadamente el 50%. La fase sólida se caracteriza por su física (morfología, estructura…) así como por su química (composición tanto inorgánica como orgánica).
• La fase líquida del suelo independientemente de su origen (precipitaciones, manto freático, etc.) es esencialmente la solución del suelo, medio acuoso de disolución y transporte de sustancias cuya biodisponibilidad es esencial para el desarrollo de las plantas así como de la bióta asociada para su óptimo ciclo de vida.
8 Cuáles suelos presentan mayor densidad aparente, los suelos arcillosos o los suelos arenosos, ¿y que implicaciones tiene a nivel agroecológico?
La densidad aparente es un valor que varía con la textura. Para un suelo no compactado y conveniendo que las distintas texturas de la pregunta proceden de un mismo mineral, la densidad aparente del suelo arenoso es mayor que la densidad aparente del suelo arcilloso. Lo cual se puede deducir por lógica al pensar que cuanto mayor es la meteorización del mineral menor es el tamaño de las partículas presentando mayor espacio interparticular para ser ocupado por aire o solución del suelo. Por lo que cabe esperar que pese más un cm³ de arena que uno de arcilla, esto es, mayor densidad aparente del suelo arenoso frente al suelo arcilloso.
9 ¿Qué relación existe entre la textura del suelo y la química?
La química del suelo es afectada por la materia inorgánica y orgánica, aire, agua, biota y ambiente... La química de suelos estudia las reacciones químicas que acontecen en las interacciones entre los integrantes del suelo enfatizando la solución del suelo, fina película acuosa que rodea las partículas de suelo. La textura del suelo incide determinantemente en la solución del suelo así como en el acceso a ésta tanto por parte de raíces como por parte de hongos micorrízicos.
10 ¿Qué tipo de mineral entre la gibbsita y la caolinita presenta mayores cargas negativas?
La gibbsita es una forma mineral del hidríxido de aluminio, Al (OH )3 , que presenta cargas negativas.
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La caolinita, Al 2 Si 2 O 5 (OH )4 es una arcilla de una lámina de tetraedros de silicio y una de octaedros de aluminio. En su estructura no ocurren sustituciones isomórficas lo que implica la no existencia permanente de cargas negativas. Sus cargas dependen del pH. En base a lo anterior a priori la gibbsita presenta mayores cargas negativas que la caolinita dado que la gibbsita es un hidróxido de aluminio que presenta una carga eléctrica negativa más fuerte en su estructura cristalina en comparación con la caolinita, que es un silicato de aluminio hidratado.
11 ¿Qué significa arcillas 2:1 y 1:1 y que importancia tienen en la agricultura?
Las arcillas 2:1 y 1:1 se refieren a la estructura molecular de los minerales de arcilla presentes en el suelo.
• 1:1. Una capa tetraédrica se alterna con una capa octaédrica. Los minerales de arcilla 1:1 tienen una estructura de una capa de oxígeno y una capa de octaedros o tetraédricos. Éstas capas están dispuestas de manera alterna unas junto a las otras. Los minerales de arcilla 1:1 tienen una capacidad de intercambio catiónico más baja que los minerales de arcilla 2:1.
• 2:1. Entre dos capas tetraédricas se sitúa una capa octaédrica. Los minerales de arcilla 2:1 tienen una estructura formada por tres capas de oxígeno y dos capas de octaedros tetraédricos y octaédricos. Estas capas de los minerales de arcilla 2:1 están apiladas una encima de la otra. Estos minerales tienen una mayor capacidad de intercambio catiónico debido a la presencia de dos capas de octaedros.
Los minerales de arcilla afectan la capacidad del suelo para retener agua y nutrientes, y por lo tanto, afectan la productividad de los cultivos. La presencia de diferentes minerales de arcilla en el suelo puede afectar la retención de agua y la disponibilidad de nutrientes para las plantas. La proporción de minerales de arcilla 2:1 y 1:1 presente en el suelo puede influir en la calidad y la capacidad de producción agrícola del suelo. Por lo tanto es importante para los ingenieros comprender la relación entre la estructura molecular de los minerales de arcilla en el suelo y la producción agrícola para su mejora.
12 ¿Qué son los óxidos de Hierro y que tipos existen en los suelos de Colombia?
Los óxidos de hierro están integrados por hierro y oxígeno. Se consideran compuestos que integran óxidos de hierro como hidróxidos y oxihidróxidos.
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En suelos colombianos, son comunes los óxidos de hierro en minerales como la goethita, la hematita y la magnetita. Estos óxidos de hierro pueden influir en varias propiedades del suelo, como su color o sus propiedades químicas. Estos óxidos de hierro en los suelos son especialmente importantes en Colombia debido a que muchos suelos tropicales del país tienen altas concentraciones de óxidos de hierro. Óxidos de hierro:
◦ Oxihidróxido de hierro (III), αFe+3 O (OH ) . En su estado natural es goethita.
◦ Óxido de hierro(III), Fe2 O 3 , óxido férrico. En su estado natural es hematita.
◦ Óxido de hierro(II, III), Fe3 O 4 , óxido ferroso férrico. En su estado natural es magnetita Fe+2 Fe 2 + 3 O4 .
En yacimientos de Paz de Rio hierro oolítico (43%-46% Fe), de Pacho siderita (50% Fe), …
13 ¿Qué tipo de minerales silicatados existen?
La unidad fundamental de los silicatos es el tetraedro de Si O 4 4 . La siguiente clasificación es en función de cómo se une Si O 4 4
◦ Nesosilicatos: Tetraedros sueltos.
◦ Sorosilicatos: Grupo de dos tetraedros unidos por un vértice.
◦ Ciclosilicatos: Anillos de tres, cuatro o seis tetraedros.
◦ Inosilicatos: Cadenas de tetraedros de longitud indefinida. Comunes son las cadenas simples, piroxeno, en oposición a las cadenas dobles, anfíbol.
◦ Filosilicatos: Red plana indefinida de tetraedros unidos por tres vértices a otros. Silicatos de estructura foliar.
◦ Tectosilicatos: Malla de tridimensional de tetraedros unidos por sus cuatro vértices a otros tetraedros.
14 ¿Qué es radio iónico y qué importancia tiene en la absorción de iones?
El radio iónico es la distancia entre el centro geométrico del átomo (aprox. el núcleo) y el electrón estable más alejado del mismo.
• La ausencia de uno o varios electrones en los cationes diminuye la fuerza eléctrica de repulsión mutua entre los electrones restantes acercándose entre sí y al núcleo del átomo resultando un radio iónico menor que el atómico. Consecuencia principal, el menor tamaño del catión mejora su difusión en medio acuoso.
• En los aniones el exceso de carga eléctrica negativa aleja los electrones unos de otros hasta restablecer el equilibrio de fuerzas eléctricas, de modo que el radio iónico es mayor que el atómico. A igualdad de peso atómico su movilidad frente a los cationes es menor, por lo que desde el punto de vista mecánico su disolución presenta mayor dificultad.
15 ¿Porque se presenta procesos de óxido-reducción de algunos elementos nutricionales?
Los procesos de oxidación-reducción son comunes en la naturaleza y son esenciales para muchos procesos biológicos, incluyendo el metabolismo y la producción de energía en los seres vivos. En el caso de los elementos nutricionales, muchos de ellos participan en reacciones de oxidaciónreducción dentro del suelo y las plantas para producir energía y apoyar la función metabólica. Por ejemplo, la disponibilidad de nutrientes esenciales como el hierro y el manganeso en el suelo para las plantas depende en gran medida del estado de oxidación de los iones en los suelos. Los procesos de óxido-reducción que se producen en los suelos pueden influir en la movilidad y la disponibilidad de estos nutrientes para su absorción por las plantas. Además, los microorganismos en el suelo también participan en procesos de oxidación-reducción que son importantes para el ciclo de nutrientes en el suelo y la biodisponibilidad de los nutrientes para las plantas. Es importante tener en cuenta estos procesos y cómo afectan la calidad del suelo y la nutrición de las plantas. En conclusión, los procesos de oxidación-reducción son esenciales para muchos procesos biológicos en los seres vivos, incluyendo el metabolismo y producción de energía, y por lo tanto, son importantes para los nutrientes que participan en estos procesos.
16 ¿Qué relación tiene la Química de suelos y la pedología?
La pedología es una rama de la ciencia del suelo enfocada en la formación -evolución- del suelo (pedogénesis) en función de su química, morfología, taxonomía y relación con factores geográficos. La química de suelos está íntimamente ligada con la evolución de los mismos, esto es, con la pedología.
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