Génesis de un suelo salino-sódico de tucupido, estado guárico-venezuela¹

Genesis of a saline-sodic soil in tucupido (guárico-venezuela)¹

José P. Guerrero-Alves*, Ildefonso Pla-Sentis**, Rafael G. Camacho*, Ángel Valera* y Jairo Ferrer*

1 Trabajo financiado por la Universidad Rómulo Gallegos, Universidad Central de Venezuela y FONACIT (Proyecto PEM 2001001622).

*Profesores. Universidad “Rómulo Gallegos”. Centro de Investigación y Extensión en Suelos y Aguas (CIESA). San Juan de los Morros 2301, estado Guárico. Venezuela.

** Profesor. Universidad Central de Venezuela. Instituto de Edafología. Maracay 2101, estado Aragua. Venezuela.

RESUMEN

Este estudio fue conducido para identificar los principales factores y procesos relacionados con la génesis,bajo condiciones naturales, de un suelo salino-sódico(Sodic Haplusterts, fino, esmectítico, isohipertérmico)en Tucupido (Guárico-Venezuela), con clima semiárido.Allí se evaluaron características y propiedades morfológicas, físicas, químicas y mineralógicas. Valores depH, sodio intercambiable y conductividad eléctricadel extracto de saturación fueron 7,55-8,34; 2-32% y 1,0-8,7 dS m^–1; respectivamente. El NaCl fue la saldominante (>66% por debajo de 10 cm). Densidadaparente (Da), macroporosidad y conductividadhidráulica saturada correspondieron respectivamentea 1,8-2,2 Mg m^–3, 4-5% y 3x10-7-1x10-5 m s^–1. Esmectitas fueron las arcillas dominantes; con cloritas y micas hidratadas también presentes. Adicionalmente,elevadas cantidades de carbonatos de Ca y Mg se encontraron en el suelo (18%). La conclusión es que estossuelos, probablemente, se originaron de la alteraciónde rocas terciarias (limolitas arcillosas calcáreas),formadas en ambientes sedimentarios con aguas salinasricas en sodio, dando lugar a suelos salino-sódicosdurante la fase árida pleistocénica. Su pobre permeabilidad limitó el lavado de sales durante el períodoHoloceno más húmedo. Elevadas conductividades eléctricas y alto contenido de CaCO₃ probablemente restringieron elevados porcentajes Na intercambiable (<32%).Las primeras produjeron el colapso del espaciointerlaminar de las esmectitas y los segundos indujeronla formación de silicatos hidratados de Ca-Al quepodrían actuar como agentes cementantes en el espaciointerlaminar de las esmectitas.

Palabras Clave: Vertisoles; carbonato de calcio; esmectitas; densidad aparente elevada.

SUMMARY

Saline-sodic soils, which are rich in salts and sodium, are degraded soils common in zones from subhumid toarid climates. This study was carried out to identifyfactors and processes related with the genesis, undernatural conditions, of a saline-sodic soil (Sodic Haplusterts, fine, smectitic, isohyperthermic) in Tucupido(Guárico-Venezuela), under a semiarid climate. Therewere evaluated morphological, physical, chemical andmineralogical characteristics and properties of the soil.The pH, exchangeable sodium, and electric conductivity(saturation extract) varied between 7.55-8.4; 2-32% and1.0-8.7 dS m^–1 respectively. NaCl was the dominantsalt (> 66% below 0.1-m depth). Bulk density, macroporosity, and saturated hydraulic conductivity varied from 1.8 to 2.2 Mg m^–3, 4 to 5% and 3x10-7 to 1x10-5 m s^–1, respectively. Smectites were the dominating clays, butchlorites and hydrated micas there were present too.High quantities of Ca- and Mg-carbonates were alsofound precipitated in the soil (18%). The conclusionwas that these soils were probably formed by alterationof calcareous shales, formed in sedimentary environments in contact with saline waters rich in sodium, to produce saline-sodic soils during the arid phase at theend of the Pleistocene period. The very low permeabilityof these soils limited salts washing during the wetterHolocene period. High electric conductivities probablywould allow the collapse of interlayer space ofsmectites, and the high content of Ca-carbonates the production of Ca-Al silicate compounds which couldbe acting as cementing agents in the interlayer space ofsmectites, and these processes probably could preventedthe increase of the exchangeable Na% in the soil tovalues higher than 32%.

Key Words: Vertisols; calcium carbonate; smectites, high bulk density.

RECIBIDO: junio 16, 2006 APROBADO: marzo 03, 2007

INTRODUCCIÓN

La sodificación es uno de los más extendidos y peligrosos procesos de degradación de suelos del mundo, el cual causa efectos negativos sobre la productividad y producción de cultivos. La sodificación puede ser debida a intervención humana o a factores naturales. En ambas situaciones, la teoría de formación de suelos indica que una específica combinación de factores formadores de suelo (clima, material parental, biota, topografía y tiempo) producirían un tipo particular de suelo sódico. En Venezuela, suelos sódicos y salino-sódicos han sido señalados en varias zonas de importancia agrícola con climas que van desde subhúmedo hasta semiárido (Schargel, 1984; Pla, 1985; Schargel et al., 1988; García-Miragaya et al., 1990; Guerrero, 1998; Guerrero et al., 2002; 2004).

Los suelos salino-sódicos se caracterizan por tener un porcentaje de sodio intercambiable (PSI) por encima de 15% y/o una relación de adsorción de sodio (RAS) superior a 13 (mmol l^-1)^1/2 y una conductividad eléctrica (CE) del extracto de saturación > 4,0 dS m^-1 (Salinity Laboratory Staff, 1954; Soil Survey Staff, 1999). Además, el Salinity Laboratory Staff (1954) también señala que el pH de una pasta saturada es comúnmente <8,5 en suelos salinosódicos. Sin embargo, el pH no es un criterio de diagnóstico para sodicidad (Van Beek y Van Breemen, 1973) porque hay suelos salino-sódicos con valores de pH mayores que 8,5.

Por otra parte, suelos con valores de pH elevados (>8,5) presentan invariablemente grandes contenidos de sodio, lo cual puede ser atribuido a la acumulación de sales de sodio con hidrólisis alcalina (bicarbonatos y carbonatos) como lo señalan varios autores (Cruz-Romero y Coleman, 1975; Gupta y Abrol, 1990; Guerrero et al., 2002; 2004).

Van Beek y Van Breemen (1973) postularon que un inventario de los procesos que pueden determinar la magnitud de la alcalinidad (ALC), y consecuentemente de la alcalinidad residual (ALCR), deberían ser útiles para identificar los factores asociados con la formación de suelos alcalinos. Matemáticamente, la ALCR puede ser expresada en diferentes formas y es totalmente equivalente al carbonato de sodio residual (CSR) propuesto por Eaton (1950). Una de las formas más útiles es escribirla como sigue:

ALCR = [Na⁺] + [K⁺] – [Cl^–] – 2[SO4^2–] – [NO₃^–]     (1)

donde ALCR es la parte de la ALC asociada a los bicarbonatos y carbonatos de iones monovalentes y los corchetes [ ] están referidos a las concentraciones molares de las especies en solución acuosa (Guerrero et al., 2004).

La ecuación (1) indica que cualquier incremento en la ALCR debe venir acompañada por un incremento equivalente en la concentración de Na+ y/o K+ o en un decrecimiento equivalente en la concentración de aniones (Cl-, SO4₂ ó NO₃^–) diferentes de bicarbonatos y carbonatos. Como el K+ es frecuentemente encontrado en bajas cantidades en la solución del suelo, la ALCR podría ser sólo interpretada como la acumulación de sales alcalinas de sodio (bicarbonatos y carbonatos) en el ambiente físico-químico del suelo (Guerrero et al., 2004).

Por tanto, tal como se desprende de la ecuación (1), si en el medio existen incrementos de Na+ y los contraiones son Cl^– ó SO₄^2– no hay ganancia neta de ALCR. Por esta razón, suelos que sólo acumulan NaCl y Na₂SO₄ no deberían considerarse sódicos (o salino-sódicos), aún teniendo valores de RAS elevados (Pla, 1985; Gupta y Abrol, 1990; Guerrero et al., 2004), porque podrían ser desalinizados (y por tanto desodificados) sin necesidad de enmiendas. Esto sugiere que la producción y acumulación de sales alcalinas de sodio es el proceso más importante de sodificación de suelos con elevados valores de pH (Guerrero et al., 2004). Estas sales pueden surgir no sólo de aportes en las aguas que interaccionan con ellos sino, incluso, de transformaciones o procesos que involucran la fase sólida (orgánica o mineral) del suelo.

El propósito de este trabajo fue caracterizar morfológica, física, química y mineralógicamente un suelo salino-sódico de Tucupido (estado Guárico, Venezuela) e inferir su posible génesis en el ambiente fisiográfico de los llanos altos centrales. Se dirige particular atención a factores y procesos que en el suelo podrían estar involucrados en la acumulación de carbonatos de iones divalentes (Ca-Mg) y sales neutras de sodio.

Por otra parte, también se hace énfasis en los atributos de la fase sólida-líquida del suelo que promueven la incipiente producción de sales alcalinas de sodio y en los que limitan la adsorción de sodio en el complejo de cambio a pesar de los elevados tenores de este elemento en la solución del suelo. El suelo objeto de este estudio ha sido tradicionalmente cultivado con maíz y sorgo, con la soca para consumo animal, obteniéndose en esas áreas muy bajos rendimientos.

MATERIALES Y MÉTODOS

Características del área de estudio. El área de estudio (elevación alrededor de 100-150 m) está localizada en Tucupido, llanos ondulados centrales del estado Guárico-Venezuela (9 o 15' N y 65 o 46' W). El pedón, en lo sucesivo denominado Travesía, estaba situado (UTM: 856 466 E, 1 025 452 N; aproximadamente) en el tope de una colina donde la pendiente fue <20% en la dirección O-E. La geología de Tucupido, en el área del pedón, estaría caracterizada por lutitas calcáreas del terciario (Guerrero, 1998), con una gran cantidad de esmectitas, posiblemente representativas de la Formación Quiamare (MMH, 1970). Registros climáticos (1967-1983), provenientes de la estación climatológica de Tucupido, muestran una precipitación media anual de 828 mm. Tradicionalmente, el suelo Travesia ha sido cultivado (maíz/sorgo) o pastoreado.

La ubicación del sitio de muestreo (dirigido) fue seleccionada con base en una caracterización química preliminar (Guerrero, 1998) que reveló, para ese entonces, la presencia de un pedón salino-sódico. El pedón seleccionado para este trabajo (Figura 1) corresponde a un inclusión de la unidad C1417, a nivel de Grandes Grupos (mapa de suelos a escala 1:250 000), que se presenta como una asociación de frecuentes Haplusterts y Haplustalfs (MARN, 1999).

A pesar de que estas inclusiones aparentemente no tienen mayor extensión y representación, el suelo fue seleccionado dentro de un contexto más amplio. Constituyó una situación contrastante dentro de diferentes ambientes edafoclimáticos del estado Guárico y Portuguesa (Guerrero, 1998; Guerrero et al., 2002; Guerrero et al., 2004) donde también se identificaron otros factores y procesos que conllevan a la formación de suelos con sodio. La comprensión de éstos es fundamental para precisar prácticas de manejo, especialmente en aquellas áreas incorporadas al riego, que eviten su formación y la eventual degradación de los suelos.

Descripción del suelo en el campo, muestreo y análisis físicos de campo y laboratorio. La descripción del perfil fue realizada según procedimientos del Soil Conservation Service (1981) y Soil Survey Division Staff (1993). Muestras representativas no disturbadas de suelo (cilindros de suelo) fueron tomadas en superficie con un toma muestra tipo Uhland (Pla, 1983) y en el tope de los restantes horizontes genéticos (calicata escalonada) mediante un procedimiento que permitió esculpir e introducir manualmente un cilindro de suelo en los contenedores metálicos (Guerrero, 1998).

Las muestras no disturbadas se reservaron para análisis físicos de laboratorio (tres determinaciones) que incluyeron conductividad hidráulica en régimen saturado, distribución de macro y microporosidad y densidad aparente (Da) según Pla (1983). Sobre el tope de cada horizonte genético también se realizaron determinaciones de Da por el método del hoyo (Pla, 1983).

Las propiedades expansibles del suelo Travesía fueron indirectamente inferidas por la estimación de los coeficientes de extensibilidad lineal (COEL). Los valores de COEL fueron determinados de las diferencias de Da (Soil Survey Staff, 1999) del suelo húmedo (cilindros de suelo no disturbado) y seco (método del hoyo). La expresión usada en los cálculos fue:

COEL = (Das / Da_h)^1/3 – 1         (2)

donde Das y Dah son referidas a los valores de Da en las condiciones seca y húmeda, respectivamente.

Por otra parte, muestras disturbadas de suelo fueron tomadas desde la superficie, cada 10 cm, hasta los 250 cm. Los detalles del muestreo y del procesamiento de las muestras disturbadas para análisis físico se encuentran en Guerrero et al. (2004). En las muestras disturbadas destinadas para análisis físico se determinó distribución de tamaño de partículas (método de Bouyoucos) y fraccionamiento de arena (Pla, 1983).

Análisis químicos de laboratorio. Los detalles del procesamiento de las muestras con fines químicos se encuentran en Guerrero et al. (2004). Estas muestras fueron utilizadas para medir pH (relación suelo-agua 1:5 y pasta saturada) y obtener el extracto de saturación para la determinación de Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, HCO₃^–, Cl^–, SO₄^2– (iones solubles), relación de adsorción de sodio (RAS) y CE según la (U.S. Salinity Laboratory Staff, 1954).

Las sales solubles [Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, NaCl, Na₂SO₄, NaHCO₃ y KCl] fueron ajustadas de acuerdo a la composición de iones solubles siguiendo un procedimiento sugerido por Guerrero (1998) para garantizar electroneutralidad en los extractos de saturación. Además, también se determinó la capacidad de intercambio catiónico (CIC), el porcentaje de sodio intercambiable (PSI) presentado por la (U.S. Salinity Laboratory Staff, 1954) y carbonatos de calcio y magnesio (Pla, 1969). Todas las determinaciones químicas representan el promedio de tres determinaciones.

Mineralogía de las arcillas y de las arenas densas.

Los tratamientos de saturación y calentamiento de las muestras de arcilla orientada se realizaron según Jackson (1969) y los espectros de difracción de rayos X fueron registrados con las condiciones delineadas en Guerrero et al. (2004). Los minerales identificados se cuantificaron como porcentaje (relativos al área total) con base en los picos de mayor intensidad (Malagón, 1979).

Las fracciones de las arenas densas se analizaron con un microscopio petrográfico (Malagón, 1979). La preparación de las muestras incluyó los procedimientos de Parfenoff et al. (1970) y Aleixandre y Pinilla (1968) y se describen con detalle en Guerrero et al. (2004). La cantidad de cada mineral identificado fue expresada en porcentaje con base al total de todos los granos minerales identificados. Por otra parte, la proporción de intemperismo (Malagón, 1979) fue determinada como la relación de minerales resistentes (circón + turmalina) / minerales alterables (anfíboles + piroxenos) y fue usada como criterio para verificar posible uniformidad de materiales parentales.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Características morfológicas y físicas. El pedón salino sódico Travesía fue clasificado como Sodic Haplusterts, fino, esmectítico, isohipertérmico (Soil Survey Staff, 2006) y exhibió una secuencia de horizontes Ap-B-C con un espesor del solum de 117 cm (Cuadro 1). Este solum exhibió gran cantidad de grietas en toda su extensión y la presencia de caras de fricción en los horizontes Bw2 y Bw3.

El suelo presenta matices en húmedo que van desde 5Y (gris claro, gris oliváceo claro o gris verdoso) a 10YR (marrón o marrón amarillento) y una textura que fluctuó entre franco limoso (horizontes C1, C2) y franco arcillo limoso (horizontes Ap, Bw3, C3, C4) o arcillo limoso (horizontes Bw1, Bw2).

Los horizontes B del suelo Travesía fueron caracterizados por una estructura blocosa subangular (Bw1, Bw2) o blocosa angular (Bw3). Cuando la estructura blocosa subangular estuvo presente fue media, dura a muy dura y firme, mientras que la estructura blocosa angular fue gruesa, muy dura y extremadamente firme. Con relación a los horizontes C, a pesar de que se muestra estructura en el Cuadro 1, hay evidencia para pensar en una condición muy cercana a la masiva y que esta estructura surgió como un “artifact” irreversible por exposición al sol y al aire.

El contenido de arena fue relativamente muy bajo (1-15%) en todo el perfil y elevados porcentajes de limo (> 50%) están presentes en el suelo Travesía desde los 10 cm de profundidad (Cuadro 2). Por otra parte, el contenido de arcilla también fue relativamente alto y generalmente varió entre 23-47%. Aunque el incremento de arcilla en el horizonte B es suficiente para un horizonte argílico, la presencia de carbonatos precipitados y la pedoturbación física bajo la forma de caras de fricción en esa zona del perfil, debido a las grandes cantidades de esmectitas (Cuadro 3), excluyen tal posibilidad (Soil Survey Staff, 1975).

CUADRO 3. Mineralogía de la arcilla para horizontes seleccionados en el suelo Travesía, obtenidos por difracción de rayos X.

Mineral	Ap		Bw1			Bw2			Bw3		C1
	------------------- % --------------------
caolinita	0			0	0			12		12
clorita	17			25	15			6		10
cuarzo	5			6	5			7		3
esmectitas	61			39	53			44		53
feldespatos	2			4	2			2		3
goetita	t**			1	2			5		1
haloisita	1			2	1			0		0
interestratificado	0			2	0			4		1
10/14c*
micas	8	18					18	11			10
paligorsquita	0	0					0	2			1
pirofilita	1	2					1	2			2
sepiolita	3	1					1	2			2
talco	2	P***					2	3			3

*c= clorita; **t = trazas; ***P = presente % Arcilla

Una fuerte correlación lineal, con r negativo (r = –0,8718), se presenta entre el porcentaje de arcilla y el porcentaje de limo en el suelo Travesía (Figura 2). Esto sugiere que parte de la arcilla pudo haberse derivado de la desintegración rápida del limo proveniente de la roca parental; posiblemente limolitas calcáreas (gris verdosas, rojas pardas y gris azuladas) pertenecientes a la Formación Quiamare (MMH, 1970). Ninguna correlación importante (r² entre 0,0115 y 0,1548) se observó entre los pares de variables restantes correspondientes a las otras combinaciones de las fracciones granulométricas (%A vs. %a y %L vs. %a).

Valores elevados de Da (1,80-2,17 Mg m^-3) fueron encontrados en todos los horizontes del suelo Travesía (Cuadro 4). Sin embargo, valores elevados de Da asociados a muy bajas macroporosidades (< 5%) y conductividades hidráulicas (≤ 1 mm h^–1 = 3x10^–7 m s^-1) sólo se presentaron en el horizonte C (Cuadro 4). Estos rasgos confieren al suelo Travesía muy baja permeabilidad al agua en esta zona del perfil, posiblemente atribuibles al gran contenido de esmectitas, y han limitado el lavado de sales y sodio en las condiciones de clima actual (relativamente más húmedas con relación a las de su formación).

CUADRO 4. Conductividad hidráulica (K), densidad aparente (Da) por el método del hoyo, macroporosidad (MP), porosidad total (PT) y coeficiente de extensibilidad lineal (COEL) determinada para horizontes genéticos descritos en el suelo Travesía.

* Promedio para tres determinaciones + desviación satándar.

Los valores de COEL en el suelo Travesía oscilan entre 0,01 y 0,13 (Cuadro 4). Según Buol et al. (1980), valores de COEL > 0,03 indican que cantidades importantes de esmectitas están presentes en el suelo. La mayoría de los valores de COEL en el suelo Travesía fueron ≥ 0,03; excepto en los horizontes Bw1 y C2. El valor máximo de COEL (Cuadro 4) se presenta en la superficie (0,13), precisamente en el horizonte donde se detectó en campo y laboratorio la mayor expresión en las propiedades expansibles de este suelo. Para éste y el resto de los horizontes, los valores de COEL guardan estrecha relación con el contenido de esmectitas (Cuadros 3 y 4) hasta la profundidad de 117 cm (Bw3), es decir, aumentan o disminuyen de manera proporcional a la cantidad de estos minerales presentes en la fracción arcilla del suelo. Sin embargo, las propiedades expansibles del suelo Travesía, reflejadas en los valores COEL (Cuadro 4), tienden a disminuir con la profundidad a medida que la salinidad se incrementa en ese sentido (Cuadro 2).

Propiedades químicas. Los valores de PSI (> 15%) y RAS (> 13) según se observa en el Cuadro 2 están mostrando que el suelo Travesía satisface los requerimientos (Salinity Laboratory Staff 1954; Soil Survey Staff, 1999) para un suelo sódico a profundidades entre 20-50 cm y para un suelo salino-sódico por debajo de los 50 cm (valores de CE entre 4-9 dS m^–1). Ningún pH en pasta saturada con la profundidad fue superior a 8,5 (Cuadro 2), lo que revela que el suelo Travesía no está acumulando importantes cantidades de sales alcalinas de sodio (bicarbonatos y carbonatos) en ninguna parte del perfil. Sin embargo, gran número de valores de pH para las suspensiones suelo-agua de relación 1:5 fueron mayores que 9,00 (Cuadro 2). Este hecho sugiere que sales alcalinas de sodio (bicarbonatos y carbonatos) pueden producirse en un ambiente con gran cantidad de sales neutras de sodio, carbonatos precipitados de iones divalentes (Ca-Mg) y suficiente humedad en presencia de un intercambiador de iones.

La ecuación de regresión lineal múltiple (3) permite pronosticar el contenido de sodio intercambiable (Na_int) como función del contenido de carbonatos precipitados de Ca-Mg (CaMg)p, del contenido de NaCl (sal predominante) y la CIC:

Na_int= -0,00800 (CaMg)p +0,0736.[NaCl] +0,2535.CIC – 1,7336  (3)

donde los corchetes [ ] hacen referencia a la concentración de NaCl en mmol₍₊₎ l^–1 y las cantidades de (CaMg)p y CIC vienen expresadas en cmol₍₊₎ kg^–1. Esta ecuación (r = 0,8676) fue obtenida después de verificar que no existía asociación para los tres pares de combinaciones posibles de las variables regresoras (r² entre 0,0705-0,1061).

La ecuación (3) permite estimar el 75% de los valores de Na_int (Cuadro 2) con errores < 14%. Esta elevada correlación entre Naint y las variables regresoras indica un complejo adsorbente muy homogéneo con la profundidad en cuanto a la naturaleza de sus arcillas (dominada por esmectitas). Señala además, que mientras mayor sea la CIC y la concentración de NaCl y menor la concentración de carbonatos de iones divalentes, más elevada será la sustitución por sodio en el complejo de cambio. Sin embargo, la ecuación (3) no permite prever porque la salinidad, en lugar de la presencia de carbonatos de iones divalentes, es el factor principal que limita la adsorción del sodio intercambiable porque pronostica un incremento lineal indefinido del Na_int (que no ocurre en condiciones naturales) con el aumento del NaCl (y consecuentemente de la salinidad).

Cuando se establece la relación entre el Na_int y la CIC se observa una fuerte correlación lineal sólo si se estratifican los valores para CEs menores (r² = 0,8581) o mayores (r² = 0,8057) de 4 dS m^–1 (Figura 3). Si se incluyen todos los valores, sin discriminar el efecto salino, la asociación entre las variables (Na_int y CIC) es prácticamente nula (r² = 0,0610).Podría interpretarse que alrededor de 4 dS m^–1, existe una disminución apreciable (cambio abrupto dependiente; Figura 3) de la adsorción del sodio producto del colapso del espacio interlaminar de lasesmectitas (Borchardt, 1989) que son predominantes (Cuadro 3) en el complejo de cambio. Por tanto, estoparece indicar que la salinidad modifica fuertementela CIC del suelo Travesía.

Por otra parte, cuando la relación es entre el Na_int y el contenido de carbonatos de Ca-Mg precipitados (Figura 4), la estratificación por salinidad produce una muy buena correlación lineal negativa (r²= 0,9188) sólo para CEs menores de 4 dS m^–1. La asociación es bastante pobre (r² = 0,2243) a salinidades elevadas (> 4 dS m^–1) señalando que los mecanismos de formación de silicatos hidratados de Ca-Al interlaminar (Borchardt, 1989) sólo son importantes en la restricción de la sustitución por sodio en el complejo de cambio cuando las CEs son menores que 4 dS m^–1.

La sal soluble predominante en el pedón Travesía (Cuadro 5) corresponde al cloruro de sodio (NaCl), con valores que superan los 6 mmol₍₊₎ l^–1 (en los extractos de pasta saturada) a partir de los 10 cm de profundidad. Sin embargo, valores entre 28-61 mmol₍₊₎ l^-1 se presentan por debajo de los 50 cm y ésto sólo se traduce en una variación del PSI entre 25-32% (Cuadro 5). La concentración de NaCl para la cual no aumenta significativamente el PSI (más allá de 32%) es a partir de 32 mmol₍₊₎ l^–1 y se manifiesta alrededor de CEs >5 dS m^–1. El sulfato de sodio (Na₂SO₄) es la segunda sal sódica importante (contenidos <4 mmol₍₊₎ l^–1) y se encuentra ausente por debajo de los 190 cm de profundidad. Por otra parte, concentraciones de NaHCO₃ (sal alcalina), relativamente bajas (<2 mmol₍₊₎ l^–1), están sólo presentes entre 10-80 cm de profundidad.

En cuanto a las sales de iones divalentes en los extractos de pasta saturada (Cuadro 5), sus cantidades son relativamente bajas en todos los casos. Los cloruros sólo se encuentran a partir de los 190 cm de profundidad y los sulfatos están ausentes entre los 10-80 cm (porque existe la presencia de bicarbonato de sodio). Cuando el CaSO₄ está presente su contenido es tan bajo que excluye la presencia de yeso precipitado (solubilidad alrededor de 30 mmol₍₊₎ l^–1) en cualquier zona del perfil.

Para el pedón salino-sódico Travesía, la recta de regresión entre los valores de relación de sodio intercambiable (RSI) y RAS (no se señala en este trabajo) produjo un coeficiente de selectividad de Gapon (KG) de 0,01673(mmol l^–1)^–1/2, el cual difiere sólo en un 13% del valor de 0,01475 (mmol l^–1)^–1/2 presentado por el Salinity Laboratory Staff (1954). Por esta razón, es posible inferir los valores de PSI directamente a partir de los valores de RAS (Cuadro 2) sugiriendo este hecho, además, la mayor acumulación de sales neutras de sodio en lugar de sus respectivas sales alcalinas. Cuando se acumulan preponderantemente estas últimas, los KG (y por consiguiente los PSI) son sustancialmente mayores (Guerrero et al., 2002) y no se debería estimar el PSI directamente a partir de los valores de RAS (Bohn, 1979; Guerrero et al., 2002).

Composición mineralógica. La composición mineralógica del suelo Travesía está resumida en los Cuadros 3 y 6. Los análisis de difracción de rayos X (Cuadro 3) revelaron que la fracción arcilla del suelo Travesía está dominada por esmectitas. Otros minerales importantes son clorita y micas, respectivamente. Los picos que permitieron identificar y cuantificar la clorita infieren una alta cristalinidad y parecen descartar un origen pedogenético (posiblemente aportada al suelo en sedimentos derivados de la alteración de esquistos cloritosos). Esta composición general está sugiriendo, preliminarmente, que el suelo es de origen reciente. Sin embargo, los horizontes Bw3 y C1 presentan cantidades significativas de caolinita; un filosilicato mineral 1:1 especialmente resistente. Este hecho podría señalar que la caolinita fue heredada del material parental. Sin embargo, Herbert et al. (2004), investigando la reacción de una bentonita (esmectita) de Wyoming con NaCl y aguas salobres ricas en MgCl₂, a diferentes temperaturas y pHs, concluyeron que cierta proporción de la montmorillonita es probablemente alterada a caolinita o pirofilita bajo esas condiciones.

CUADRO 6. Mineralogía de arenas densas y proporción de intemperismo (C+T)/ (A+P), para horizontes genéticos del suelo Travesía, obtenidos por microscopía de luz polarizada.

Horizontes
Mineral	Ap	Bw1			Bw2	Bw3		C1
	--------------------- % ---------------------
anatasa	-		-	0,2		-
augita	0,6		0,2	-		-
biotita	1,8		4,8	0,9		10,4	4,9
circón	11,0		5,5	1,4		1,6	1,0
epidota	54,9		31,3	5,6		0,6	0,9
glaucofana	1,8		2,5	0,5		0,2	1,0
granate	-		0,5	-		0,4	0,1
hornblenda	-		-	1,4		-
moscovita	9,0		9,4	69,8		36,8	83,3
opacos	18,4		40,9	18,3		45,0	8,2
rutilo	0,2		-	0,2		0,2	0,1
tremolita	-		-	0,2		-
turmalina	0,8		0,2	1,4		0,2
zoisita	1,6		4,8	0,2		4,6	0,3
(C+T)/(A+P)	3,0		0,8	1,2		9,0	0,8

(C+T) =Circón + Turmalina; (A+P) = Anfíboles + piroxenos

Por lo tanto, no se descarta que la caolinita tenga un posible origen autigénico en el suelo Travesía si asumimos, tal como se señala más adelante, que sus materiales parentales posiblemente concuerden con los de la Formación Quiamare (MMH, 1970).

Las esmectitas, en el pedón Travesía, presentan un contenido relativo que en promedio triplica al de la clorita (Cuadro 3). La mayor cantidad porcentual de esmectitas se presenta en el horizonte Ap, donde se manifiestan las propiedades expansibles más elevadas y los mayores valores de COEL (Cuadro 4). Sin embargo, a pesar que todos los horizontes estudiados por debajo del Ap mantienen niveles de esmectitas que superan el 39%, sus propiedades expansibles tienden, más bien, a disminuir con la profundidad (corroborado por observaciones de campo). Este comportamiento tuvo su explicación en el incremento del contenido de sales solubles con la profundidad y en la reacción fuertemente calcárea en la masa del suelo en gran parte del perfil. Estas dos condiciones simultáneamente reprimen la expansión de las esmectitas (Borchardt, 1989).

Por otra parte, los valores de pH y actividad de magnesio en la solución del suelo Travesía (Cuadros 2 y 5) parecen ser suficientemente elevados como para preservar minerales del tipo esmectitas, cloritas, talco, sepiolita y paligorsquita (Borchardt, 1989).

Los tres últimos también se observan en la fracción arcilla de este suelo pero sus contenidos son bajos (<3%) o ausentes; especialmente para la paligorsquita (Cuadro 3). Por esta razón, las condiciones de preservación parecen ser sólo favorecidas a grandes profundidades; donde se presentan las mayores actividades de magnesio en la solución del suelo.

En cuanto a la mineralogía de las arenas densas (Cuadro 6), ésta es dominada por la presencia de minerales susceptibles a la alteración (especialmente epidota y micas). En términos generales, la poca concentración de materiales resistentes como circón y turmalina ratifica la naturaleza reciente, pedológicamente hablando, del pedón Travesía.

Procesos pedogenéticos. Fuertes acumulaciones de carbonatos precipitados de iones divalentes están presentes en los primeros 100 cm del perfil del suelo y a profundidades por debajo de 150 cm (Cuadro 2). En ambas situaciones, el contenido de carbonatos parece decrecer regularmente cuando se incrementa la profundidad. Esta particular distribución de carbonatos sugiere que gran parte de los materiales parentales fueron originalmente calcáreos y los carbonatos precipitados (con mayor cantidad de CaCO₃) ya se encontraban incorporados en los materiales que dieron origen al suelo. Aunque el incremento de arcilla en el horizonte B es suficiente para un horizonte argílico, la naturaleza inicialmente calcárea de los materiales parentales indica que los procesos de translocación de arcilla no serían factibles porque no se ha producido la remoción de agentes cementantes necesaria para la dispersión y posterior migración de las partículas coloidales del suelo (Soil Survey Staff, 1975). Por otra parte, se presentó pedoturbación apreciable bajo la forma de caras de fricción en el horizonte B (Cuadro 1); otra evidencia que señala la imposibilidad de formación del horizonte argílico (Soil Survey Staff, 1975).

En la base del horizonte Bw1 del suelo Travesía, el esqueleto grueso y las fracciones de arena más gruesa presentan gran cantidad de concreciones de sesquióxidos de hierro-manganeso. Esto podría tener una explicación parcial en el fenómeno de ferrólisis (Schargel, 1984; Schargel et al., 1988; Soil Survey Staff, 1999). El proceso total consiste de una sucesiva y alternada secuencia de reacciones de oxidaciónreducción. Durante la reducción, el poco soluble Fe³⁺ se transforma en el soluble Fe²⁺, el cual es fuertemente adsorbido por las esmectitas (Saejiew et al., 2004) y desplazaría a los cationes intercambiables que son posteriormente removidos por lixiviación. Durante la oxidación, el Fe²⁺ se convierte nuevamente en compuestos insolubles de Fe³⁺, que serían incorporados ahora como concreciones y, además, se genera hidrógeno intercambiable (H⁺) por el déficit momentáneo de bases cambiables. Sin embargo, la naturaleza intrínsecamente calcárea de Travesía podría neutralizar esta acidez intercambiable evitando la destrucción de los filosilicatos arcillosos y la acidificación del suelo. Esta hipótesis es plausible porque las esmectitas ácidas, al igual que las homoiónicas en Na y Li, son buenos materiales expansibles (Komadel, 2003).

Guerrero et al. (2002) propusieron la reacción (4) como una explicación parcial de la génesis de suelos sódicos alcalinos con PSI < 60% y elevados valores de pH producto de la acumulación de NaHCO₃.

2NaHCO₃ + CaX₂ ®> 2NaX + CaCO₃ + CO₂ + H₂O  (4)

El suelo Travesía tiene NaCl como sal predominante (Cuadro 4) en prácticamente todo el perfil y concentraciones de NaHCO₃, aunque relativamente bajas, sólo presentes entre 10-80 cm de profundidad. La incipiente producción de NaHCO₃, en condiciones naturales, podría ser entonces explicada por la ecuación (5); inversa de la ecuación (4):

2NaX + CaCO₃ + CO₂ + H₂O  ®> 2NaHCO₃ + CaX₂  (5)

Sin embargo, en condiciones naturales, la reacción (5) parece ser sólo favorecida cuando se presenta una relativamente baja salinidad total porque no hay NaHCO₃ en los extractos de pasta saturada (Cuadro 5) para profundidades por debajo de 80 cm; donde la salinidad creciente viene reflejada por CEs >4 dS m^–1 en los extractos de saturación (Cuadro 2). Como el exceso de sales limita la expansibilidad de las esmectitas (Borchardt, 1989; Hofmann et al., 2004) se restringe, en consecuencia, el intercambio de sodio por calcio en el intercambiador necesario para la producción de NaHCO₃ y elevados valores de pH (> 8,5).

La reacción (5) sería, quizás, una de las pocas vías alternas para almacenar ion Ca²⁺ en un suelo sódico (además de la precipitación de sus carbonatos) porque reacciones de doble descomposición entre el NaCl y el CaCO₃, postuladas inicialmente por Hilgard (Pla, 1967; Szabolcs, 1969), producirían el muy soluble CaCl2. Esta sal es incompatible con la presencia simultánea de CaCO₃ y NaHCO₃, ya que, sólo estaría permitida una muy baja concentración de Ca²⁺ en la solución del suelo (Guerrero et al., 2002). Las inexistentes o muy bajas concentraciones de CaCl₂ en Travesía (Cuadro 5) son evidencia de la imposibilidad de la doble descomposición entre el NaCl y el CaCO₃.

Por otra parte, el comportamiento (pHs > 9,00) para las suspensiones suelo-agua de relación 1:5 (Cuadro 2) también podría ser explicado con base en la reacción (5). Valores elevados de pH, atribuibles a la formación de NaHCO₃ (Guerrero et al., 2002), requerirían la presencia simultánea de CaCO₃ y de un intercambiador sódico (generado por la presencia de grandes cantidades de NaCl) en condiciones de alta humedad. Ello se infiere porque en la zona de 110-150 cm, donde están prácticamente ausentes los carbonatos precipitados (Cuadro 2), los pHs relativamente elevados (>9,00) no se presentan.

Fossum et al. (2005) señalan que la comprensión del papel que juegan las sales en estabilizar fases densas de arcillas tiene su significado práctico en el contexto de las formaciones de arcillas originalmente sedimentadas en aguas salinas, las cuales pueden ser progresivamente desestabilizadas (dispersadas) por subsecuente lavado con aguas menos salinas. Por otra parte, Hofmann et al. (2004), Pérez del Villar et al. (2005) y Fernández et al. (2005) han encontrado evidencias que sugieren que las esmectitas pueden ser preservadas sin transformaciones minerales (inclusive durante varios millones de años), en ambientes naturales que han sido invadidos por aguas salobres (marinas o evaporíticas); siempre que las condiciones químicas y térmicas sean similares a aquellas de su formación.

En Venezuela, ha sido señalado que en el Alto Apure (Schargel, 1984), en la planicie aluvial del río Portuguesa (Schargel et al., 1988) y en los llanos altos centrales del estado Guárico (Guerrero et al., 2004), los elevados contenidos de sodio intercambiable pueden estar relacionados a la acumulación de aguas, con abundante sodio, que se concentraron por evaporación en áreas depresionales. Esto favoreció la sustitución de los cationes intercambiables por sodio y dio lugar a suelos salino-sódicos durante el período árido que marca el final del Pleistoceno.

Por otra parte, si estas acumulaciones de sodio ocurren con materia orgánica en un ambiente reductor, podría favorecerse la formación de sales alcalinas de sodio (bicarbonatos y carbonatos), altos valores de pH y sustituciones elevadas con sodio en un complejo de cambio dominado por esmectitas (Guerrero, 1998; Guerrero et al., 2004). Posterior-mente, el clima más húmedo que caracterizó al Holoceno (Schargel, 1984; Schargel et al., 1988; Guerrero et al., 2004) permitiría el lavado de las sales acumuladas evolucionando los suelos salinossódicos a sódicos.

Según el léxico estratigráfico de Venezuela (MMH,1970), la Formación Quiamare presenta su sección tipo en Anzoátegui nororiental y corresponde a una secuencia de arcilitas gris verdosas, rojas pardas ygris azuladas, con intercalación de areniscas guijarrosas, lutitas carbonáceas y lignito, la cual seextiende hacia el sur pasando lateralmente junto a la Formación Chaguaramas en el estado Guárico.

Esta última ha sido descrita como una alternancia de areniscas, lutitas y lignitos de agua salobre, condesarrollos locales de arcillas de agua fresca y conglomerados de guijarros arcillosos similares a losde la formación Quiamare (MMH, 1970).

A pesar de que el pedón Travesía está situado enTucupido, al oriente del estado Guárico, la descripción litológica de la Formación Quiamare es másconcordante con las características morfológicas, químicas y mineralógicas del pedón Travesía, donde los colores gris verdoso y gris azulado allí descritos,especialmente en el horizonte C, son compatibles con la importante presencia de clorita (filosilicatode color verde) y de materiales calcáreos que se encontraron en este pedón.

Por tanto, si se asume que los materiales parentales del pedón Travesía pertenecen a la FormaciónQuiamare, posiblemente su ambiente de deposición varió principalmente entre continental y aguasmarinas muy llanas, con pocos niveles de agua marinas abiertas, cuya formación reflejó el rápido relleno de una cuenca en donde la tasa de sedimentación se mantenía a la par con la subsidencia (MMH, 1970). Esto podría explicar la salinidad de origen eneste suelo salino-sódico.

Con relación a Travesía, los elevados contenidos de sodio intercambiable serían consecuencia de la acumulación de aguas salobres ricas en sodio (mayoritariamente NaCl de origen marino), en contacto con sus materiales parentales, que favorecieron la incorporación parcial de este elemento a las esmectitaspor reacciones de intercambio catiónico, culminando en un suelo salino-sódico (con poca diferenciaciónde horizontes; quizás sólo A sobre C) durante el período árido Pleistocénico.

Por otra parte, el clima holocénico más húmedo, favoreció el lavado de sales solubles aún en aquellasáreas con drenaje restringido local donde también se evaporaban e infiltraban aguas de desborde de los posibles cursos fluviales existentes en la época. Sin embargo, no fueron suficientes para un lavado efectivo de aquellas sales solubles depositadas a mayores profundidades en el perfil, especialmente por debajo de los 120 cm (Cuadro 2), debido a la muy baja permeabilidad de estos estratos producto de la elevada presencia de materiales esmectíticos naturalmente compactados.

No obstante, el lavado de sales que se produjo en los horizontes superiores permitió que las esmectitas experimentaran ciclos alternos de expansión-contracción y dieran lugar a los rasgos distintivos de los vertisoles en este suelo como lo son las grietas y las caras de fricción de los horizontes Ap y Bw. Final-mente, el efecto modelador de las aguas concluyó en el actual paisaje ondulado en la zona.

Por otra parte, la elevada salinidad del pedón Travesía también ha limitado la expansión de las esmectitas impidiendo sustituciones por sodio más allá del 32% e inhibido la formación de sus sales alcalinas; estas últimas promotoras de una mayor sustitución con sodio en el complejo de cambio y elevados valores de pH (Guerrero et al., 2002). No obstante, la consiguiente evolución del suelo salino-sódico a sódico, si se presentaran condiciones de buen drenaje (poco probable) en profundidad y mayor humedad, podría ser plausible porque la matriz calcárea del suelo hace prever la formación y acumulación de estas sales alcalinas con la presencia de NaCl.

CONCLUSIONES

-Se infiere que el suelo es producto de la desintegración e intemperización de rocas sedimentarias del terciario (posiblemente limolitas arcillosas calcáreas pertenecientes a la Formación Quia-mare) que interaccionaron con aguas salobres ricas en sodio en áreas de sedimentación de los llanos centrales del estado Guárico. Esto favoreció la sustitución de los cationes intercambiables por sodio en las esmectitas y dio lugar a un suelo salino-sódico durante el período árido de finales del Pleistoceno. La pobre permeabilidad intrínseca del suelo, especialmente a profundidades mayores de 117 cm, ha limitado el lavado de sales aún durante el período Holoceno más húmedo y ha impedido la evolución del suelo salino-sódico a sódico. Sin embargo, este clima más húmedo ha permitido la acción de procesos erosivos que dieron lugar al paisaje ondulado en la zona que actualmente ocupa el pedón y donde su posición en el tope de una colina, posiblemente, se deba a su naturaleza más densa que la de los materiales circundantes.

-Si existiesen condiciones de intenso lavado y buena permeabilidad, la hipotética evolución hacia un suelo sódico Travesía es posible a pesar de la fuerte acumulación de sales neutras de sodio que harían pensar en una desalinización y desodificación completa. Esto se basa en que las sales neutras de este elemento, en presencia de un intercambiador de iones, CaCO₃ y suficiente humedad, podrían producir sus sales alcalinas y, por tanto, degradación ulterior de la estructura del suelo y elevados valores de pH (> 8,5).

-Por otra parte, CES y contenidos de CaCO₃conjuntamente elevados pueden estar restringiendo PSIS > 32% en el complejo de intercambio del suelo Travesía a pesar de los grandes contenidos de NaCl. Ello puede ser debido al efecto salino y a la producción de silicatos hidratados de Ca-Al interlaminar (agentes cementantes en condiciones de baja salinidad). Respectivamente ambos factores limitarían la expansibilidad de las esmectitas y, en consecuencia, el intercambio catiónico.

AGRADECIMIENTO

Los autores agradecen al Dr. Graciano Elizalde por su colaboración en la interpretación de los espectros de difracción de rayos X y en la identificación de los minerales de las arenas densas, al Dr. Richard Schargel por la clasificación taxonómica del perfil.

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