La acidificación del suelo es la acumulación de cationes de hidrógeno , lo que reduce el pH del suelo . Químicamente, esto sucede cuando se agrega un donante de protones al suelo. El donante puede ser un ácido , tal como ácido nítrico , ácido sulfúrico o ácido carbónico . También puede ser un compuesto como el sulfato de aluminio , que reacciona en el suelo para liberar protones. La acidificación también ocurre cuando cationes básicos como calcio , magnesio , potasio y sodio se lixivian del suelo.
La acidificación del suelo ocurre naturalmente cuando los líquenes y las algas comienzan a descomponer las superficies de las rocas. Los ácidos continúan con esta disolución a medida que se desarrolla el suelo. Con el tiempo y la intemperie, los suelos se vuelven más ácidos en los ecosistemas naturales. Las tasas de acidificación del suelo pueden variar y aumentar con ciertos factores como la lluvia ácida , la agricultura y la contaminación. [1]
Las precipitaciones son naturalmente ácidas debido al ácido carbónico que se forma a partir del dióxido de carbono en la atmósfera. Este compuesto hace que el pH de la lluvia esté entre 5,0 y 5,5. Cuando la lluvia tiene un pH más bajo que los niveles naturales, puede provocar una rápida acidificación del suelo. El dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno son precursores de ácidos más fuertes que pueden provocar la producción de lluvia ácida cuando reaccionan con el agua de la atmósfera. Estos gases pueden estar presentes en la atmósfera debido a fuentes naturales como rayos y erupciones volcánicas, o por emisiones antropogénicas . [2] Los cationes básicos como el calcio se lixivian del suelo a medida que fluye la lluvia ácida, lo que permite que aumenten los niveles de aluminio y protones. [3] [4]
Los ácidos nítrico y sulfúrico en la lluvia ácida y la nieve pueden tener diferentes efectos en la acidificación de los suelos forestales, particularmente estacionalmente en regiones donde se puede acumular una capa de nieve durante el invierno. [5] La nieve tiende a contener más ácido nítrico que ácido sulfúrico y, como resultado, un pulso de agua de deshielo rica en ácido nítrico puede filtrarse a través de suelos forestales de gran elevación durante un corto período de tiempo en la primavera. [6] Este volumen de agua puede representar hasta el 50% de la precipitación anual. El flujo de ácido nítrico del agua de deshielo puede causar una disminución brusca y a corto plazo en el pH del agua de drenaje que ingresa a las aguas subterráneas y superficiales. [7] La disminución del pH puede solubilizar el Al 3+ que es tóxico para los peces, [8] especialmente los alevines recién nacidos con sistemas branquiales inmaduros a través de los cuales pasan grandes volúmenes de agua para obtener O 2 para la respiración. A medida que pasa el agua de deshielo, la temperatura del agua aumenta y los lagos y arroyos producen más materia orgánica disuelta; La concentración de Al en el agua de drenaje disminuye y se une a ácidos orgánicos, lo que la hace menos tóxica para los peces. Cuando llueve, la proporción de ácidos nítrico y sulfúrico disminuye a aproximadamente 1:2. El mayor contenido de ácido sulfúrico de la lluvia también puede no liberar tanto Al 3+ de los suelos como lo hace el ácido nítrico, en parte debido a la retención (adsorción) de SO 4 2- por los suelos. Este proceso libera OH − en la solución del suelo y amortigua la disminución del pH causada por el H + agregado de ambos ácidos. Los horizontes (capas) del suelo orgánico del suelo del bosque que tienen un alto contenido de materia orgánica también amortiguan el pH y disminuyen la carga de H+ que posteriormente se lixivia a través de los horizontes minerales subyacentes. [9] [10]
Las raíces de las plantas acidifican el suelo liberando protones y ácidos orgánicos para erosionar químicamente los minerales del suelo. [11] Los restos en descomposición de plantas muertas en el suelo también pueden formar ácidos orgánicos que contribuyen a la acidificación del suelo. [12] La acidificación de la hojarasca en el horizonte O es más pronunciada bajo árboles coníferos como el pino , el abeto y el abeto , que devuelven menos cationes básicos al suelo, en lugar de bajo árboles de hoja caduca ; sin embargo, las diferencias de pH del suelo atribuidas a la vegetación a menudo preexistían a esa vegetación y ayudan a seleccionar especies que las toleran. La acumulación de calcio en la biomasa existente también afecta fuertemente el pH del suelo, un factor que puede variar de una especie a otra. [13]
Ciertos materiales parentales también contribuyen a la acidificación del suelo. Los granitos y sus rocas ígneas afines se denominan "ácidos" porque tienen mucho cuarzo libre , que produce ácido silícico al erosionarse. [14] Además, tienen cantidades relativamente bajas de calcio y magnesio. Algunas rocas sedimentarias como el esquisto y el carbón son ricas en sulfuros que, al hidratarse y oxidarse, producen ácido sulfúrico que es mucho más fuerte que el ácido silícico. Muchos suelos carboníferos son demasiado ácidos para sustentar un crecimiento vigoroso de las plantas, y el carbón emite fuertes precursores de la lluvia ácida cuando se quema. Las arcillas marinas también son ricas en sulfuros en muchos casos, y dichas arcillas se vuelven muy ácidas si se drenan hasta un estado oxidante.
Las enmiendas del suelo , como fertilizantes y estiércol , pueden provocar su acidificación. Los fertilizantes a base de azufre pueden ser altamente acidificantes; los ejemplos incluyen azufre elemental y sulfato de hierro, mientras que otros, como el sulfato de potasio, no tienen ningún efecto significativo sobre el pH del suelo . Si bien la mayoría de los fertilizantes nitrogenados tienen un efecto acidificante, los fertilizantes nitrogenados a base de amonio son más acidificantes que otras fuentes de nitrógeno. [15] Los fertilizantes nitrogenados a base de amoníaco incluyen el sulfato de amonio , el fosfato diamónico , el fosfato monoamónico y el nitrato de amonio . Las fuentes de nitrógeno orgánico, como la urea y el compost , son menos acidificantes. Las fuentes de nitrato que tienen poco o nada de amonio, como el nitrato de calcio , el nitrato de magnesio , el nitrato de potasio y el nitrato de sodio , no son acidificantes. [16] [17] [18]
La acidificación también puede ocurrir por las emisiones de nitrógeno al aire, ya que el nitrógeno puede terminar depositado en el suelo. [19] La ganadería es responsable de casi el 65 por ciento de las emisiones de amoníaco provocadas por el hombre . [20]
Las fuentes antropogénicas de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno desempeñan un papel importante en el aumento de la producción de lluvia ácida. [ se necesita aclaración ] El uso de combustibles fósiles y los gases de escape de los motores son los mayores contribuyentes antropogénicos a los gases sulfúricos y los óxidos de nitrógeno, respectivamente. [21]
El aluminio es uno de los pocos elementos capaces de acidificar el suelo. [22] Esto se logra cuando el aluminio extrae los iones de hidróxido del agua y deja atrás los iones de hidrógeno. [23] Como resultado, el suelo es más ácido, lo que lo hace inhabitable para muchas plantas. Otra consecuencia del aluminio en los suelos es la toxicidad del aluminio, que inhibe el crecimiento de las raíces. [24]
Los enfoques de gestión agrícola, como el monocultivo y la fertilización química, a menudo conducen a problemas del suelo, como acidificación, degradación y enfermedades transmitidas por el suelo, que en última instancia tienen un impacto negativo en la productividad y la sostenibilidad agrícolas. [25] [26]
La acidificación del suelo puede causar daños a las plantas y organismos del suelo. En las plantas, la acidificación del suelo da como resultado raíces más pequeñas y menos duraderas. [27] Los suelos ácidos a veces dañan las puntas de las raíces, lo que reduce el crecimiento. [28] La altura de las plantas se ve afectada y la germinación de las semillas también disminuye. La acidificación del suelo afecta la salud de las plantas, lo que resulta en una cobertura reducida y una menor densidad de plantas. En general, se observa un crecimiento atrofiado en las plantas. [29] La acidificación del suelo está directamente relacionada con la disminución de especies de plantas en peligro de extinción. [30]
En el suelo, la acidificación reduce la diversidad microbiana y macrofaunal . [31] Esto puede reducir el deterioro de la estructura del suelo, lo que lo hace más sensible a la erosión. Hay menos nutrientes disponibles en el suelo, mayor impacto de los elementos tóxicos en las plantas y consecuencias para las funciones biológicas del suelo (como la fijación de nitrógeno ). [32] Un estudio reciente demostró que el monocultivo de caña de azúcar induce la acidez del suelo, reduce la fertilidad del suelo, cambia la estructura microbiana y reduce su actividad. Además, la mayoría de los géneros bacterianos beneficiosos disminuyeron significativamente debido al monocultivo de caña de azúcar, mientras que los géneros de hongos beneficiosos mostraron una tendencia inversa. [33] Por lo tanto, mitigar la acidez del suelo, mejorar la fertilidad del suelo y las actividades enzimáticas del suelo, incluida una estructura microbiana mejorada con un servicio beneficioso para las plantas y el suelo, puede ser una medida eficaz para desarrollar un sistema de cultivo de caña de azúcar sostenible. [25]
A mayor escala, la acidificación del suelo está relacionada con pérdidas de productividad agrícola debido a estos efectos. [31]
Los impactos del agua ácida y la acidificación del suelo en las plantas pueden ser menores o, en la mayoría de los casos, importantes. En casos menores que no resultan en la muerte de la vida vegetal se incluyen; Plantas menos sensibles a condiciones ácidas o lluvia ácida menos potente. Además, en casos menores, la planta eventualmente morirá debido a que el agua ácida reduce el pH natural de la planta. El agua ácida ingresa a la planta y hace que importantes minerales vegetales se disuelvan y se desprendan; lo que finalmente hace que la planta muera por falta de minerales para nutrirse. [34] En los casos mayores que son más extremos; Se produce el mismo proceso de daño que en casos menores, que es la eliminación de minerales esenciales, pero a un ritmo mucho más rápido. Asimismo, la lluvia ácida que cae sobre el suelo y sobre las hojas de las plantas provoca el secado de la cutícula cerosa de las hojas; lo que en última instancia provoca una rápida pérdida de agua de la planta a la atmósfera exterior y provoca la muerte de la planta. Para ver si una planta se ve afectada por la acidificación del suelo, se pueden observar de cerca las hojas de la planta. Si las hojas son verdes y lucen saludables, el pH del suelo es normal y aceptable para la vida vegetal. Pero si las hojas de la planta tienen un color amarillento entre las venas de las hojas, eso significa que la planta está sufriendo acidificación y no es saludable. Además, una planta que sufre acidificación del suelo no puede realizar la fotosíntesis. [35] La desecación de la planta debido al agua ácida destruye los orgánulos del cloroplasto. Sin poder realizar la fotosíntesis una planta no puede crear nutrientes para su propia supervivencia ni oxígeno para la supervivencia de los organismos aeróbicos; lo que afecta a la mayoría de las especies de la Tierra y, en última instancia, acaba con el propósito de la existencia de las plantas. [36]
La acidificación del suelo es un problema común en la producción de cultivos a largo plazo que puede reducirse mediante la aplicación de cal, enmiendas orgánicas (por ejemplo, paja y estiércol) y biocarbón . [37] [25] [38] [39] [40] En cultivos de caña de azúcar, soja y maíz cultivados en suelos ácidos, la aplicación de cal dio como resultado la restauración de nutrientes, un aumento del pH del suelo, un aumento de la biomasa de las raíces y una mejor salud de las plantas. [26] [41]
También se pueden aplicar diferentes estrategias de manejo para prevenir una mayor acidificación: usar fertilizantes menos acidificantes, considerar la cantidad de fertilizante y el momento de aplicación para reducir la lixiviación de nitrógeno nitrato, un buen manejo del riego con agua que neutralice el ácido y considerar la proporción de nutrientes básicos a nitrógeno en el agua cosechada. cultivos. Los fertilizantes de azufre sólo deben usarse en cultivos receptivos, con una alta tasa de recuperación del cultivo. [42]
Mediante la reducción de las fuentes antropogénicas de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno y con medidas de control de la contaminación del aire, [ ¿ quién? ] intentar reducir la lluvia ácida y la acidificación del suelo en todo el mundo. [43]
Esto se ha observado en Ontario, Canadá, en varios lagos y ha demostrado mejoras en el pH y la alcalinidad del agua. [44]
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: falta el editor de la ubicación ( enlace )El agotamiento de Ca es un mecanismo principal de los efectos de la deposición ácida en el este de América del Norte.