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Aplicación de yeso al suelo

El yeso del suelo (aplicación de yeso al suelo) es un método de recuperación química de los suelos salinos que tienen una alta proporción de sodio en el complejo absorbente del suelo (SAC) y una reacción alcalina con la ayuda del yeso (CaSO4⋅2H2O). Los suelos salinos se caracterizan por sus propiedades físicas, químicas, físico-químicas y biológicas desfavorables y por su baja fertilidad.

El método de aplicación de yeso al suelo está científicamente probado y desarrollado por científicos nacionales. El mérito principal en el estudio de los suelos solonetz corresponde al académico K.K. Gedroyts. 

Propiedades de los suelos solonetz

Los suelos solonetz y solonetz ocupan más de 30 millones de hectáreas en Rusia, de las cuales unos 11 millones son tierras de cultivo. En total, los suelos solonetz y altamente solonetz ocupan unos 115 millones de hectáreas en los países de la antigua URSS, de las cuales 23,9 millones son cultivables.

Los solonetz están muy extendidos en las regiones meridionales de la región del Volga, Siberia occidental y oriental, el sur de los Urales y el norte del Cáucaso, y las regiones esteparias de Kazajstán. Hay zonas separadas de solonetz en forma de inclusiones en los macizos terrestres principales.

Estos suelos se caracterizan por su alta cohesión y sus pobres propiedades físicas y químicas. En condiciones de humedad se dispersan bajo la influencia de altas concentraciones de sodio, convirtiéndose en una masa untuosa. El procesamiento de estos suelos da lugar a una alta clobidez. No es posible cultivarlas en estado seco. Los rendimientos en este caso son bajos y de mala calidad. La actividad microbiológica se debilita debido a la alta alcalinidad y al régimen inestable del agua.

La mejora de los suelos salinos mediante el cambio de la reacción y la composición de los cationes se consigue con el yeso.

K.K. Gedroyts propuso un método de yesificación de los suelos salinos, que consiste en el desplazamiento de los cationes Na+ del complejo absorbente del suelo y su sustitución por Ca2+ con la aplicación simultánea de fertilizantes orgánicos.

Al mismo tiempo, los coloides orgánicos y minerales peptizados con sodio son arrastrados desde las capas superiores del suelo hacia las inferiores, formando un denso horizonte solonetz. El sodio absorbido por el complejo de absorción del suelo (SAC) es desplazado por la solución de dióxido de carbono (ácido carbónico), formando carbonatos e hidrocarbonatos — sales alcalinas hidrolíticas de sodio; la alcalinidad (pH) de la solución del suelo se convierte así en más de 9:

[SAC]Na2 + H2O + CO2 → [SAC](Na, H) + NaHCO3,

[SAC](Na, H) + NaHCO3 → [SAC]H2 + Na2CO3.

Una reacción alcalina del suelo es desfavorable para la mayoría de los cultivos y los microorganismos del suelo. Reduce la disponibilidad de fósforo, hierro, manganeso y boro para las plantas.

A menudo, los solonetz se sitúan en manchas de tamaño variable (desde varios metros hasta cientos de metros de ancho) entre los suelos zonales predominantes, como los suelos castaños, marrones y chernozem de las zonas forestales-esteparias, esteparias y semidesérticas.

La mejora radical del solonetz se consigue mediante el desplazamiento del sodio del complejo absorbente del suelo y su sustitución por cationes de calcio, la eliminación de las sales de sodio formadas por lixiviación y la destrucción del horizonte de solonetz. Para la recuperación de suelos salinos, las sales de carbonato de sodio se eliminan sustituyéndolas por calcio y el Na2SO4 resultante por lixiviación.

El efecto negativo del sodio en las propiedades físicas del suelo depende de su contenido en el complejo absorbente del suelo. Se observan efectos significativos del sodio sobre las propiedades del suelo y el rendimiento de los cultivos cuando el contenido de Na intercambiable es superior al 10% de la capacidad de intercambio catiónico. Por lo tanto, el tratamiento con yeso se lleva a cabo si la proporción de sodio intercambiable en el complejo absorbente del suelo es superior al 10%.

Además del sodio, los cationes intercambiables pueden contener hasta un 15-35% de magnesio.

Importancia de la aplicación de yeso al suelo

La aplicación de yeso al suelo mejora el régimen hídrico de los suelos, las propiedades físicas y químicas de las sales, aumenta su fertilidad, reduce la alcalinidad y el contenido de sodio intercambiable en el complejo absorbente del suelo, aumenta el grado de su saturación con calcio.

Según los datos de los experimentos de campo, la aplicación de yeso como fertilizante en suelos franco-arcillosos pesados en una dosis de 300-500 kg/ha para el trébol produce un aumento medio de 1,62 t/ha en el rendimiento del heno, 1,11 t/ha en suelos franco-ligeros, 0,72 t/ha en suelos franco-arenosos, 0,65 t/ha en suelos de bosque gris y chernozem lixiviados. El efecto del yeso en el rendimiento de los cultivos en suelos ácidos se debe al aumento de la nutrición de las plantas con calcio y azufre, así como a la mayor disponibilidad de potasio, que se desplaza más del complejo absorbente del suelo.

La eficacia media de la aplicación de yeso en suelos de chernozem es de 0,3-0,6 t/ha de grano, en suelos de castaño — 0,2-0,3 t/ha. La preparación con yeso aumenta el rendimiento del grano en 0,3-0,6 t/ha, el heno de trébol — en 0,6-1 t/ha, el rendimiento de la remolacha azucarera aumenta.

La eficacia de la yesificación de los solonchaks de la zona forestal-esteparia se demuestra en condiciones experimentales y de producción. El aumento del rendimiento anual de los cultivos de cereales durante 7-8 años tras una única aplicación de yeso a una dosis de 10 t/ha es de 0,5 t/ha. En la zona esteparia la eficacia de la aplicación de yeso disminuye: en los solonchaks de pradera-estepa el aumento anual de la producción de grano durante 8-10 años es de una media de 0,3-0,4 t/ha.

Clasificación de los suelos salinos

Según el contenido de sodio en el suelo, los suelos complejos absorbentes se subdividen en:

  • suelos no salinos con una cuota de sodio de hasta el 3-5% de la capacidad de absorción;
  • ligeramente solonéxico — 5-10%;
  • solución salina — 10-20%;
  • solonetz — más del 20%.

Las solonetas también se subdividen en superficiales, o corchosas, con presencia profunda del horizonte de solonetas hasta 7 cm, medianas — con una profundidad de aparición de 7-15 cm, y solonetas profundas — con presencia a una profundidad de más de 15 cm.

Además de los suelos solonetz, los suelos salinos están muy extendidos. Los suelos salinos se clasifican según el grado de salinidad, es decir, según la cantidad de sales y la profundidad de los horizontes salinos:

  • ligeramente salina con una proporción de sales superior al 0,25% a una profundidad de 80-150 cm;
  • solonchak con cuota de sal superior al 0,25% en la profundidad de 30-80 cm
    solonchak con horizonte salino a una profundidad de 5-30 cm;
  • solonchaks con al menos un 1% de sales en la capa superior, llegando a veces a más del 10%.

Según la composición de la sal, los solonchaks se dividen en:

  • sulfato con un contenido predominante de Na2SO4;
  • soda — Na2CO3 y NaHCO3;
  • cloruro — NaCl y MgCl2;
  • mixto.

Procesos que ocurren cuando se aplica el yeso al suelo

Cuando el yeso se pone en un entorno alcalino, se produce una reacción:

Na2CO3 + CaSO4 → CaCO3 + Na2SO4,

El calcio desplaza gradualmente al sodio del complejo de absorción del suelo (SAC):

[SAC]Na2 + CaSO4 → [SAC]Ca + Na2SO4.

El sulfato de sodio formado es una sal neutra hidrolítica, en pequeñas cantidades no es perjudicial para las plantas, pero cuando las sales de yeso, donde el contenido de sodio es más del 20% de la capacidad de intercambio catiónico, se elimina por lixiviación de la capa que contiene la raíz.

La eliminación del carbonato de sodio de la solución del suelo y la sustitución del sodio por el calcio en el complejo absorbente del suelo, si no lo elimina, reduce la alcalinidad del entorno. Al mismo tiempo se produce una coagulación de los coloides del suelo, mejorando las propiedades físicas, fisicoquímicas y biológicas de los suelos salinos (mejora de las condiciones de labranza, aireación y permeabilidad del agua).

El yeso es también una fuente de calcio y azufre para la nutrición de las plantas.

Eficiencia de la preparación del yeso

El aumento de la eficiencia de la aplicación de yeso al suelo está influido por:

  • riego;
  • arado profundo;
  • retención de nieve;
  • aplicación de fertilizantes locales y comerciales;
  • cuando se aplica estiércol, las ganancias de rendimiento del yeso y del estiércol se suman.

Las formas óptimas de abono en suelos salinos son el sulfato de amonio y el superfosfato simple.

Los cambios causados por la acumulación de yeso persisten durante muchos años.

En la zona forestal-esteparia la yesca de los suelos solonetz es más efectiva que en la zona esteparia, principalmente las manchas solonetz con una participación de hasta el 30% en los complejos prado-estepario con una profundidad de ocurrencia de aguas subterráneas de más de 1,5-2,0 m están sometidas a la yesca. Los suelos solonetz de la zona esteparia están sometidos a la automelitización en lugar de la formación de yeso, es decir, se cultivan con arados de tres pisos o arados de recuperación para arrancar CaCO3 o CaSO4 bajo el horizonte solonetz.

Algunos solonetz se someten a una recuperación compleja, que incluye el tratamiento de recuperación con la aplicación superficial de dosis de yeso para eliminar la costra del suelo, así como la fitomelioración para activar la autorrecuperación mediante las reservas de calcio intra-suelo.

Junto con el enlucido, el sistema de medidas agrotécnicas de recuperación incluye la siembra de hierbas perennes y la aplicación de fertilizantes orgánicos y minerales. El aumento de las dosis de estiércol, compost y otros fertilizantes orgánicos, aplicados bajo labranza profunda, contribuyen a su mejora en suelos con poca salinidad.

Los suelos de las zonas árido-esteparias y semidesérticas se caracterizan, por regla general, por un alto contenido de calcio absorbido. Con el desarrollo de la solonetzación, la proporción de calcio absorbido disminuye y el sodio y el magnesio absorbidos aumentan. El proceso de desalinización debe ir acompañado de la sustitución del sodio intercambiable y de parte del magnesio por el calcio. Es posible una transformación radical de las marismas cuando:

  • sustitución del sodio por el calcio, con un contenido de sodio superior al 10% de la suma de cationes;
  • desplazamiento de una porción del magnesio absorbido que supere el 30% de la suma de cationes;
  • saturación con calcio del complejo absorbente hasta el 70% de la suma de cationes.

La asimetría en la estructura de las áreas sembradas de las rotaciones de cultivos meliorativos, por ejemplo, el predominio de las hierbas perennes en condiciones de secano de la zona esteparia conduce a la disminución de la intensidad de la desalinización, o el predominio de los enlaces de grano y barbecho en la rotación de cultivos conduce al déficit de materia orgánica en el suelo.

En condiciones de secano (sin riego), debido a la lenta interacción de los meliorantes con el suelo, el efecto positivo dura mucho tiempo, el efecto completo se manifiesta en 4-5 años. Para aumentar la eficacia de la formación de yeso es necesario mejorar la disponibilidad de humedad en los suelos de secano, para lo cual se aplica la retención de nieve y la incrustación profunda de mejoradores. Bajo riego existe el riesgo de salinización secundaria de los suelos salinos.

La eficacia de la aplicación de yeso al suelo aumenta en combinación con la aplicación de fertilizantes orgánicos y minerales. Entre los fertilizantes minerales, el mayor efecto lo consiguen las formas fisiológica e hidrolíticamente ácidas.

Los cambios en las propiedades agroquímicas y físicas de los suelos salinos son lentos y persisten durante mucho tiempo, por lo que la recuperación repetida, si es necesaria, se lleva a cabo no antes de 10 años y más.

Dosis, calendario y métodos de aplicación del yeso

El grado de saturación del complejo absorbente del suelo con calcio es la base para el cálculo de la demanda de meliorantes químicos en los suelos solonetz. La necesidad de la recuperación química de los suelos solonetz aumenta con la transición de los suelos ligeramente solonetz a los suelos solonetz y a los solonetz, es decir, con el aumento de la proporción de sodio en la capacidad de intercambio catiónico del 5-10 al 20% y más.

De la ecuación de la reacción química de la interacción del yeso y el carbonato de sodio del suelo se deduce que para la sustitución de 1g de sodio por una masa equivalente son necesarios 0,086g de CaSO4⋅2H2O. Entonces se necesita 0,086 (Na — KT)/100 g (CaSO4⋅2H2O) para sustituir el exceso de sodio en 1 g de suelo hasta un contenido seguro (factor K). Para una capa de suelo de 1 cm en una superficie de 1 ha (108 cm2) la dosis de yeso D (t/ha) será:

D = 0.086 (Na — KT) x 108 / (100 x 106) = 0.086 (Na — KT),

donde Na — contenido de sodio, mmol por 100 g de suelo; K — coeficiente de contenido de sodio seguro, normalmente igual a 0,1 (10%); T — capacidad de absorción, mmol por 100 g de suelo.

Para toda la capa recuperada (H, cm) del suelo con una masa volumétrica d (g/cm3), la dosis equivalente de yeso D (t/ha) será:

D = 0.086 (Na — KT) Hd.

donde 0,086 — mg-eq CaSO4⋅2H2O, g; Na — contenido de sodio, mmol por 100 g de suelo; K — factor de seguridad del contenido de sodio, normalmente igual a 0,1 (10%); T — capacidad de absorción, mg-eq/100 g de suelo; H — espesor de la capa recuperada, cm; d — masa volumétrica de la capa recuperada, g/cm3.

Ejemplo. Una masa de suelo chernozem del sur se caracteriza por la capacidad de absorción T = 25 mmol/100 g de suelo, el contenido de sodio = 6 mg-eq/100 g de suelo, el espesor de la capa recuperada H = 25 cm, la masa de volumen de la capa recuperada d = 1,6 g/cm3. La dosis de yeso CaSO4⋅2H2O en este caso será:

D = 0,086 (5 — 0,1 ⋅ 20) ⋅ 20 ⋅ 1,7 = 12,0 t/ha.

Los suelos salinos se subdividen según el grado de saturación de calcio en:

  • insaturado con calcio — cuando su contenido en el complejo absorbente es inferior al 70%. Estos solonets se encuentran en la zona semidesértica;
  • saturado de calcio — con su contenido en el complejo absorbente de alrededor del 70% de la suma de cationes. La dosis de yeso para la recuperación de tales solonetas puede determinarse mediante la fórmula anterior.

Los solonetz insaturados pueden ser multisódicos, o típicos, y poco sódicos, es decir, con un contenido de sodio absorbido inferior al 10% de la suma de cationes. La tasa de aplicación de yeso para solonetas multisódicas debe corresponder a la suma del sodio absorbido sustituido hasta el 10% y la proporción de magnesio que supere el 30% de la suma de cationes:

T = 0.086 (Na — 0.1T) + (Mg — 0.3T) Hd.

En el caso de las solonetas bajas en sodio, las dosis de yeso se determinan por el contenido de magnesio absorbido:

T = 0.086 (Mg — 0.3T) Hd.

En el caso de los suelos salinos que contienen carbonato de sodio (sosa), se aumenta la tasa de aplicación de yeso para neutralizar el efecto negativo de la sosa en las plantas. La saturación del complejo absorbente del suelo con calcio de los suelos de las zonas árido-esteparias y semidesérticas hasta el 65-70% contribuye a la supresión del papel dispersante del sodio y el magnesio.

En las condiciones de la agricultura esteparia de secano (de secano) la aplicación de yeso al suelo es eficaz en condiciones de precipitaciones medias anuales superiores a 400 mm. En la zona de estepa seca, con una precipitación media anual inferior a 300-350 mm, la mejora química sólo es eficaz bajo riego.

Se pueden aplicar grandes dosis de yeso por etapas a lo largo de 2-3 años. El mejor lugar en la rotación de cultivos para aplicar el yeso es en los barbechos limpios y en los cultivos en hilera. Suele aplicarse con el arado de otoño. Es aceptable aplicar yeso bajo el trigo de primavera y las hierbas anuales. En el solonetz de la corteza, el yeso se aplica después del arado y es incorporado por los cultivadores. En el solonetz columnar medio y profundo con un espesor de la capa de humus superior a 20 cm, el yeso se aplica mediante arados con espumaderas. En los solonts con menor grosor de la capa de humus, el yeso se aplica de dos maneras: antes de arar y bajo cultivo después de arar. Y la relación entre la primera y la segunda parte de la dosis depende de la cantidad de tierra volteada por los arados en la superficie del horizonte alcalino: cuanto más sea, más parte de la dosis se aplica después del arado.

Los suelos solonetz y solonetz tienden a aparecer en parches entre los suelos zonales. Si ocupan hasta el 30% de la superficie del campo, el yeso se aplica en las manchas solonétcas, si es más del 30%, el yeso se aplica en toda la superficie.

Para tener en cuenta el contenido del ingrediente activo en los materiales utilizados para la aplicación del yeso, la tasa de aplicación se ajusta según la fórmula:

Df = Di.a. x 100 / W,

donde Df es la tasa de aplicación real de material de yeso, t/ha, Di.a. (i.a. — ingrediente activo) es la tasa de aplicación de yeso puro, t/ha, W es el contenido de yeso en el material de yeso, %.

Las recomendaciones zonales pueden utilizarse para determinar las tasas aproximadas de aplicación de yeso:

  • en la zona de chernozems:
    • en las sales sódicas de la corteza terrestre la tasa es de 8-10 t/ha,
    • a baja alcalinidad — 3-4 t/ha,
    • en solonets de columna media y profunda — 3-4 t/ha,
    • en presencia de sosa — 5-10 t/ha;
  • en las zonas de suelos castaños y marrones:
    • en suelos solonetzicos — 1-3 t/ha,
    • en suelos de solonetz medio y profundo — 3-5 t/ha,
    • en solonetas de cloruro-sulfato de corteza — 5-8 t/ha.

Tabla. Tasas aproximadas de aplicación de yeso, t/ha

Para los chernozems
Para suelos de castaño
Solonetas de corcho
a) sódico (carbonato de sodio)
8-10
-
cuando el yeso es ligeramente alcalino
3-4
-
b) solonetas de mesa media y profunda de cloruro-sulfato
3-4
5-8
en presencia de sosa
5-10
3-5
Suelos salinos
-
1-3

El efecto mejorador de los materiales de yeso depende de su solubilidad, determinada por la humedad del suelo, la composición granulométrica del mejorador y el grado de mezcla con la capa salina. Por lo tanto, en condiciones de regadío las dosis de yeso pueden reducirse en un 25-30%, en condiciones de secano es mejor aplicarlo en los barbechos limpios, en su ausencia — en el laboreo principal bajo pastos anuales, cultivos en hilera o cultivos de primavera.

Materiales de yeso

El yeso (CaSO4⋅2H2O) es un polvo gris o blanco, blando, que contiene un 71-73% (clase B) y un 85% (clase A) de CaSO4⋅2H2O. Se obtiene de la molienda del yeso natural. El residuo en un tamiz con una malla de 0,25 mm no debe superar el 25%. (hasta el 85%) CaSO4. Producido por la molienda de yeso natural. Es poco soluble en agua, por lo que la eficacia está influida por la finura de la molienda. Composición granulométrica: todas las partículas < 1 mm, al menos el 70% de las partículas < 0,25 mm con una humedad no superior al 8%. Un alto contenido de humedad provoca el apelmazamiento del yeso, convirtiéndolo en grumos.

El fosfoyeso es un residuo de la producción de superfosfato doble, precipitado y ácido fosfórico de proceso húmedo, es un polvo gris o blanco que contiene 70-75% (89-93%) de CaSO4 y 1,5-3% de P2O5 (15-25 kg/t). Es superior al yeso en eficiencia. En caso de alta humedad, se apelmazará, por lo que, al igual que el yeso triturado, debe almacenarse en almacenes secos. Cuando se utiliza, hay que tener en cuenta el fósforo que contiene.

El yeso y el fosfoyeso triturados pueden utilizarse como abono cálcico para los cultivos de leguminosas a razón de 300-400 kg/ha.

El yeso arcilloso es un yacimiento natural de roca suelta, no molida, que contiene hasta un 60-90% de CaSO4 y un 1-11% de arcilla.

Para acidificar los suelos alcalinos también pueden utilizarse cenizas piríticas y ácidos técnicos como el sulfúrico H2SO4, el nítrico HNO3 y el fosfórico H3PO4. La acidificación es una forma más rápida y eficaz, pero económicamente más costosa, de eliminar la alcalinidad de la solución del suelo, sustituyendo el sodio por hidrógeno en el complejo de absorción del suelo. A pesar de ello, se mejora la nutrición de las plantas y la disponibilidad de nitrógeno, fósforo y otros nutrientes.

Los residuos industriales que contienen calcio, como los defecados, pueden utilizarse para sustituir el sodio en el complejo de absorción del suelo, pero su uso es limitado.

Autoenyesado

Algunos solonetz de cloruro-sulfato y sulfato-cloruro de los suelos de castaño pueden contener capas de yeso a una profundidad de 35-45 cm. Para cultivar este tipo de suelos se utiliza el autoarado, es decir, el arado con un arado de tres niveles hasta una profundidad de 45-50 cm, durante el cual la capa de yeso se mezcla con el horizonte superior de solonet. En primavera, después de un arado profundo, el campo se mantiene en barbecho hasta 1,5 meses, y luego se desbroza y se ara cada 30-40 días. En invierno, se aplica la retención de nieve, y al año siguiente se siembra trigo de primavera con la siembra de hierbas perennes, como la alfalfa, la hierba ramificada, la hierba de trébol y otras.

Si el carbonato de calcio (roca caliza) es elevado en la capa del subsuelo, también puede utilizarse para la autorrecuperación de suelos salinos, pero el efecto del CaCO3 es muy inferior al del yeso CaSO4⋅2H2O. El Na2SO4 resultante se elimina por riego. Para la autorrecuperación, los solonchaks de estepa y de pradera se cultivan con arados de tres pisos u otros arados de recuperación. Con un solo laboreo en la zona de la estepa, se obtiene un aumento constante de los rendimientos de los cultivos de grano — 0,4-0,6 t/ha, de la hierba de heno — 0,7-0,8 t/ha.

A veces se aplica un método de nivelación, es decir, se transporta suelo no salino a zonas salinas durante 3-5 años a razón de 500 t/ha. El método requiere mucha mano de obra, exige altos costes económicos y no puede ser utilizado de forma generalizada.

Por lo general, para mejorar las propiedades de los suelos poco salinos se recurre a la automelitización, la termofijación y la fitomelitización.

Mejoramiento de la tierra — método de movimiento por el raspador (bulldozer) en solonetzic (solonetzic) manchas de suelo fértil del tipo de suelo zonal principal adyacente, más a menudo chernozem, con 15-20 cm de capa. Aproximadamente 10 t de calcio por 1 ha, parte de las cuales se destinan a la recuperación del horizonte de solonetz subyacente.

La fitorrecuperación es eficaz con cualquier tipo de recuperación, siempre que la selección de los cultivos, la alternancia y la tecnología de cultivo sean correctas. Para diferentes regiones de Rusia se han desarrollado agrupaciones de cultivos por resistencia a la sal y al solonetz, resistencia a la sequía, al riego excesivo y a otras condiciones desfavorables. Así, en la estructura de la rotación de cultivos meliorativos, la proporción de áreas de barbecho y de cultivos debe contribuir a la desalinización intensiva y a la desalinización teniendo en cuenta los tipos de meliorativos utilizados (enlucido, acidificación, autoencalado, laboreo).

La fitomelioración en combinación con otros tipos de melioración debería contribuir al régimen óptimo de la materia orgánica del suelo para mejorar la estructura de retención de agua, aumentar la actividad biológica y la activación de la interacción del meliorante con el complejo absorbente del suelo.

Literatura

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