1.7: pH y conductividad eléctrica

Propósito:

El propósito de este ejercicio es introducir a los estudiantes a una variedad de técnicas de laboratorio para medir el pH del suelo y la conductividad eléctrica.

Resultados de aprendizaje

— Al finalizar este ejercicio deberá ser capaz de:

• determinar el pH del suelo usando papel de hidrión y un metro
• medir la conductividad eléctrica usando un medidor EC

Parte 1. pH del suelo

Antecedentes:

De Brady y Weil, La naturaleza y las propiedades de los suelos, 13 ª Ed. El grado de acidez o alcalinidad del suelo, expresado como pH del suelo, es una variable maestra que afecta una amplia gama de propiedades del suelo. El pH del suelo influye en gran medida en la disponibilidad de raíces de las plantas para absorber nutrientes y toxinas. El pH del suelo también afecta la actividad microbiana del suelo e influye en qué especies de plantas pueden crecer en un sitio en particular. El pH del suelo afecta la movilidad de muchos contaminantes en el suelo al influir en la tasa de descomposición bioquímica, solubilidad y adsorción a coloides. Los ácidos pueden acumularse a concentraciones tan altas en suelos, típicamente asociados con relaves de minas, que el ácido en sí se considera un contaminante. El pH del suelo también influye en la estructura del suelo dispersando o estabilizando arcillas. A pH bajo dominan los hongos, los hongos hacen que los suelos formen grandes agregados de suelo. A pH alto las arcillas se dispersan y el suelo tiene poca o ninguna estructura. Recuerde que la estructura en parte controla el movimiento del aire y el agua hacia y a través del perfil del suelo.

El pH del suelo se mide en unidades de pH. El pH del suelo se define como el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno. La escala de pH varía de 0 a 14 con pH 7 como punto neutro. A medida que aumenta la cantidad de iones de hidrógeno en el suelo, el pH del suelo disminuye y se vuelve más ácido. De pH 7 a 0 el suelo es cada vez más ácido y de pH 7 a 14 el suelo es cada vez más alcalino o básico. Un cambio de 1 unidad de pH es en realidad un factor de 10; por ejemplo, pH 4 es diez veces más ácido que pH 5 y 100 veces más ácido que pH 6.

Los términos descriptivos comúnmente asociados a ciertos rangos en el pH del suelo son:

• Extremadamente ácido: < de 4.5; limón=2.5; vinagre=3.0; ácido estomacal=2.0; soda=2—4
• Muy fuertemente ácido: 4.5—5.0; cerveza=4.5—5.0; tomates=4.5
• Fuertemente ácido: 5.1—5.5; zanahorias = 5.0; espárragos=5.5; ácido bóricod=5.2; cola=5.3
• Moderadamente ácido: 5.6—6.0; papas=5.6
• Ligeramente ácido: 6.1—6.5; salmón=6.2; leche de vaca=6.5
• Neutro: 6.6—7.3; saliva=6.6—7.3; sangre=7.3; camarón=7.0
• Ligeramente alcalino: 7.4—7.8; huevos=7.6—7.8
• Moderadamente alcalino: 7.9—8.4; agua de mar=8.2; bicarbonato de sodio=8.4
• Fuertemente alcalino: 8.5—9.0; bórax=9.0
• Muy fuertemente alcalino: > que 9.1; leche de magnesia=10.5, amoníaco=11.1; cal=12 De: College of Environmental Science and Forestry Syracuse University, Syracuse, N.Y.

Equipo requerido:

• Muestras de suelo
• Papel Hidrion (amplio y de rango estrecho)
• Medidores de pH (3)
• Soluciones tampón para medidores de pH
• Vasos de precipitados 50 mL
• Varilla de agitación
• Botella de agua desionizada
• Cilindro pequeño graduado
• Saldo
• Cubeta para barro
• Toallas de papel

Ejercicio:

Medirá el pH de sus muestras utilizando dos tipos de papel hidrion y un medidor de pH tipo pluma de bajo costo. Necesitas 20 g cada una de las tres muestras de suelo que secaste, moliste y tamizaste en el ejercicio de preparación de muestras.

Papel de hidrion

1. Agregar 20 g de muestra de suelo seco y molido a un vaso de precipitados de 50 mL.
2. Agrega 20 mL de agua para crear una solución de suelo.
3. Use una varilla de agitación para mezclar bien la muestra durante al menos 5 minutos.
4. Use la varilla de agitación para gotear una pequeña cantidad de solución de tierra sobre papel hidrión de amplio rango (es decir, pH 0 — 13).
5. El papel hidrion cambiará de color — compare con la carta de colores en la caja para determinar el pH.
6. Registre el pH del papel hidrion de amplio rango.
7. El papel de hidrión de rango estrecho proporciona una medida de pH más precisa, así que vuelva a probar su muestra usando el papel de rango estrecho apropiado (es decir, pH 0 — 6 o pH 5 — 9).
8. Registrar el pH del papel hidrión de rango estrecho.

Medidor de pH (eco Testr pH2)

1. Antes de usar el medidor de pH para probar el pH del suelo, el medidor debe calibrarse usando tres soluciones tampón de pH (pH 4, 7 y 10).
2. Para calibrar, vierta aproximadamente 1 pulgada de cada solución tampón en vasos de precipitados de 50 mL.
3. Encienda el medidor de pH.
4. Sumerja el sensor en la solución de calibración comenzando con la solución tampón de pH 7, revuelva suavemente y espere a que la lectura se estabilice. Presiona el botón “cal”, luego presiona el botón “hold/ent”. Si se calibra correctamente, la pantalla con lectura “Ent”. Enjuaga el sensor limpio con agua.
5. Repita el paso 4 para calibrar con la solución tampón de pH 4 y luego con la solución tampón de pH 10.
6. Enjuague los electrodos del medidor de pH con agua antes de usar cada solución tampón y al completar los procedimientos de calibración. La solución tampón usada se puede descargar por el desagüe del fregadero.
7. Sumerja el medidor de pH calibrado en la solución del suelo y revuelva suavemente con medidor de pH durante aproximadamente 1 minuto.
8. Permitir que la lectura se estabilice y registre el pH del suelo.
9. Enjuague y limpie el medidor de pH con agua, reemplace la tapa y almacene.

Parte 2. Conductividad eléctrica

Antecedentes:

De Brady y Weil, La naturaleza y las propiedades de los suelos, 13 ª Ed. Los suelos afectados por la sal, particularmente comunes en regiones semiáridas y áridas bajo riego, limitan el crecimiento de las plantas y reducen la productividad agrícola. Las sales son perjudiciales para el crecimiento de las plantas por dos razones principales: 1) las sales disminuyen el potencial osmótico del agua del suelo, por lo que las raíces tienen más difícil extraer agua de los suelos, y 2) varios iones salinos son tóxicos para las plantas o los sitios de intercambio de nutrientes están bloqueados por iones salinos. Las sales, principalmente cloruros y sulfatos de calcio, magnesio, sodio y potasio, generalmente se acumulan en los suelos en regiones donde la relación precipitación:evaporación es menor de 1 — el agua se evapora pero las sales permanecen en el suelo. Tenga en cuenta que la salinidad se refiere a todas las sales mientras que la sodicidad se refiere específicamente al sodio. La acumulación de sal no suele ser un problema en las regiones húmedas porque la precipitación suficiente elimina las sales del suelo.

La salinidad se estima comúnmente midiendo la conductividad eléctrica del suelo (EC) o la concentración total de sólidos disueltos (TDS). El agua pura es un mal conductor de la electricidad, pero a medida que se agregan sales aumenta la capacidad de conducir una carga eléctrica. Entonces, la medición de EC de una solución de suelo da una medición indirecta del contenido de sal de un suelo. La conductividad eléctrica también está influenciada por la textura del suelo, ya que los suelos de grano más grueso suelen tener valores de EC más bajos que los suelos ricos en limo y arcilla. El método más común para medir la EC, y el método utilizado en este ejercicio, es el método de extracción de pasta de saturación. Una muestra de suelo se satura con agua desionizada y se mezcla a la consistencia de una pasta; el agua desionizada disuelve las sales del suelo, que luego se pueden medir con un medidor EC. La medición de TDS es un proceso más complejo en el que una muestra de suelo se satura con agua desionizada para disolver todas las sales del suelo, luego se extrae el agua en un vaso de precipitados, se pesa, se evapora completamente y se pesa el peso del residuo restante para determinar el TDS. La concentración de TDS y la EC están directamente relacionadas, por lo que algunos medidores EC también proporcionan información sobre la concentración de TDS.

Clase de suelos afectados por la sal:

• Solución salina: EC > 4 ds/m pero tienen un Porcentaje de Sodio Intercambiable (ESP) < 15 (es decir, muchas sales, pero la mayoría de las sales no son de sodio)
• Salino-Sódico — EC > 4 ds/m y ESP > 15 (es decir, altos niveles de sales, con una alta proporción de sodio)
• Sódico — EC15 < 4 ds/m and ESP > (es decir, bajo nivel de sales, pero niveles relativamente altos de sodio)

Equipo requerido:

• Muestras de suelo
• Medidores EC (bajo y alto)
• Solución de calibración EC
• Vasos de precipitados 50 mL
• Varilla de agitación
• Botella de agua desionizada
• Equilibrio de carga superior
• Cubeta para barro
• Toallas de papel

Ejercicio:

Se deben preparar 25 g de muestra de suelo siguiendo los métodos del Ejercicio 5 (recoger raíces, secar, moler y tamizar) antes de continuar.

1. Agregar 20 gramos de muestra de suelo al vaso de precipitados de 50 mL.
2. Agrega agua R-O a la muestra de tierra hasta formar una pasta pegajosa (una consistencia entre el pudín y un batido). Si lo haces demasiado líquido, puedes agregar más tierra.
3. Use una varilla de agitación para revolver la mezcla durante al menos 10 minutos. Cubrir/sellar la muestra y dejar que la muestra se asiente durante 24 horas.
4. Antes de usar los medidores EC para probar EC del suelo, los medidores deben ser calibrados usando una sola solución tampón EC.
5. Para calibrar, vierta aproximadamente 1 pulgada de solución tampón en un vaso de precipitados de 50 mL.
6. Encienda el medidor, sumerja el sensor en la solución de calibración y espere a que el valor se estabilice. Presiona el botón “cal”. Presione “hold/ent” hasta que el valor de parpadeo coincida con el valor del estándar de calibración. Suelte el botón “hold/ent” para aceptar el valor de calibración. Si se calibra correctamente, la pantalla leerá “Ent”.
7. Enjuague los electrodos del medidor EC con agua R-O al completar los procedimientos de calibración. La solución tampón usada se puede verter por el desagüe del fregadero.
8. Pasadas 24 horas desde que se preparó la muestra, mezclar bien la muestra, sumergir el medidor EC calibrado en solución y agitar suavemente la mezcla con medidor EC durante aproximadamente 1 minuto.
9. Permita la lectura para estabilizar y registrar la conductividad eléctrica del suelo.
10. Enjuague y limpie el medidor EC en agua R-O, reemplace la tapa y almacene.
11. Se deben completar los pasos del 4 al 10 para los medidores eco Testr EC bajo y EC alto.