Introducción
La capacidad de intercambio catiónico (CIC), es una de las propiedades más importantes de los suelos ya que los cationes intercambiables influyen en las características físicas, químicas y biológicas del suelo (Fassbender, 1975). El resultado numérico de la determinación sirve además como base en el cálculo del porcentaje de saturación de bases, que es un dato ampliamente usado en los estudios pedológicos y de fertilidad NOM-021-SEMARNAT-2000 (SEMARNAT, 2002). Uno de los métodos usuales para determinar la CIC es mediante la sumatoria de cationes, en el cual se hace una estimación muy aproximada a través de la extracción con cationes de cambio mediante el uso de acetato de amonio 1 N a pH 7.0 para suelos neutros y alcalinos, la cual solo es una estimación de la determinación más precisa en laboratorio (Bower, Reitmeier y Fireman, 1952). La extracción de cationes se lleva a cabo a partir del desplazamiento de los cationes intercambiables y saturación de la muestra con un catión índice, lavado de la solución saturante que se queda impregnado en el suelo, desplazamiento del catión índice adsorbido y cuantificación del catión índice desplazado (Aguilar, Etchevers y Castellanos, 1987).
Sumner y Davidtz (1965) y Gillman y Bell (1976) indican que la CIC de los suelos es dependiente del método para determinarla, debido a que, en los suelos con carga variable, cualquier cambio de pH o en la concentración iónica de electrolitos, tiene efectos en la CIC. Es importante indicar que, en los suelos con alto contenido de carbonato de calcio, la determinación de la CIC, mediante el uso de acetato de amonio 1 N pH 7.0 es sobrestimada, debido a la disolución que se produce de los carbonatos liberando más Ca y Mg del que realmente está en la fase de cambio, situación que se resuelve con la extracción mediante acetato de sodio a pH 8.2 (Bower et al., 1952). El problema de usar acetato de sodio u otro extractante como KCl, es que se debería hacer otra extracción para cuantificar el sodio intercambiable o el potasio intercambiable (Castellanos, Uvalle y Aguilar, 2000). Para evaluar la solubilización de cationes se introduce el concepto de capacidad de intercambio catiónico efectiva ajustada (CICEaj), tomando en cuenta la suma de cationes extraídos con acetato de amonio 1 N pH 7.0 y restando los cationes solubles (Cs), dejando por consecuencias sólo los cationes intercambiables (CI).
Uno de los métodos para determinar la CIC y bases intercambiables (potasio, calcio, magnesio, sodio) de los suelos ácidos y calcáreos es empleando tiourea de plata (AgTU) 0.01 M como solución saturante, debido a la afinidad de este reactivo por las cargas negativas de las partículas del suelo, lo cual permite una completa saturación, aun cuando el suelo contenga relativamente altas concentraciones de otras sales (SEMARNAT, 2002). Por lo anterior, el objetivo de la presente investigación fue determinar la capacidad de intercambio catiónico y los cationes intercambiables de los suelos mediante diferentes métodos, comparar su eficiencia, evaluar sus ventajas económicas y calcular la sobreestimación de calcio, magnesio y potasio en suelos con características diferentes de pH, textura, materia orgánica y contenidos de carbonato de calcio.
Materiales y Métodos
Se analizaron treinta muestras de suelo con características variables en materia orgánica (Walkley Black), CaCO3 (Newson & Horton) textura (Bouyoucos) y pH (potenciométrico en relación agua: suelo 2:1) (Cuadro 1); de las cuales 10 muestras tenían pH ácido, 10 con pH neutro y 10 con pH alcalino. El trabajo se condujo en el Laboratorio de Análisis Químico ubicado en el Departamento de Suelos de la Universidad Autónoma Chapingo (UACh).
Table 1: Soil physical and chemical characteristics used in the experiment.
No. | pH | M.O. | CaCO₃ | Arcilla | Limo | Arena | Clase Textural |
---|---|---|---|---|---|---|---|
- - - - - - - - - - - - - - % - - - - - - - - - - - - - - | |||||||
1 | 4.64 | 4.45 | ND | 13.08 | 10.90 | 76.02 | Arenoso franco |
2 | 4.75 | 3.99 | ND | 13.44 | 31.76 | 54.80 | Franco Arenoso |
3 | 5.00 | 1.61 | ND | 43.60 | 23.98 | 32.42 | Arcilloso |
4 | 5.18 | 3.22 | ND | 6.54 | 28.34 | 65.12 | Franco Arenoso |
5 | 5.30 | 2.06 | ND | 30.52 | 26.16 | 43.32 | Franco Arcilloso |
6 | 5.39 | 6.59 | ND | 41.42 | 28.34 | 30.24 | Arcilloso |
7 | 5.40 | 1.68 | ND | 45.78 | 21.80 | 32.42 | Arcilloso |
8 | 5.51 | 5.64 | ND | 10.90 | 19.62 | 69.48 | Franco Arenoso |
9 | 5.54 | 2.32 | ND | 39.24 | 28.34 | 32.42 | Franco Arcilloso |
10 | 5.56 | 1.35 | ND | 17.44 | 30.52 | 52.04 | Franco Arenoso |
11 | 6.82 | 0.39 | ND | 4.32 | 10.80 | 84.88 | Arenoso franco |
12 | 6.91 | 2.77 | ND | 32.40 | 38.88 | 28.72 | Franco Arcilloso |
13 | 7.04 | 6.91 | ND | 34.88 | 32.70 | 32.42 | Franco Arcilloso |
14 | 7.04 | 1.68 | ND | 8.72 | 32.70 | 58.58 | Franco Arenoso |
15 | 7.04 | 1.87 | ND | 23.98 | 47.96 | 28.06 | Franco |
16 | 7.09 | 1.29 | ND | 37.06 | 32.70 | 30.24 | Franco Arcilloso |
17 | 7.27 | 0.52 | ND | 2.16 | 15.12 | 82.72 | Arenoso franco |
18 | 7.28 | 0.90 | ND | 2.18 | 32.70 | 65.12 | Franco Arenoso |
19 | 7.32 | 6.49 | ND | 36.72 | 38.88 | 24.40 | Franco Arcilloso |
20 | 7.65 | 2.19 | ND | 17.28 | 64.80 | 17.92 | Franco Limoso |
21 | 7.96 | 7.66 | ND | 23.76 | 43.20 | 33.04 | Franco |
22 | 8.24 | 1.10 | 0.44 | 17.44 | 19.62 | 62.94 | Franco Arenoso |
23 | 8.30 | 0.19 | 0.66 | 2.16 | 45.36 | 52.48 | Franco Arenoso |
24 | 8.39 | 0.64 | 3.08 | 2.16 | 19.44 | 78.40 | Arenoso franco |
25 | 8.40 | 2.13 | 0.64 | 10.80 | 45.36 | 43.84 | Franco |
26 | 8.56 | 0.26 | 0.32 | 2.16 | 28.08 | 69.76 | Arenoso franco |
27 | 8.69 | 1.93 | 8.99 | SD | SD | SD | SD |
28 | 8.70 | 0.39 | 1.21 | 2.16 | 34.56 | 63.28 | Franco Arenoso |
29 | 8.99 | 0.19 | 0.69 | 12.96 | 43.20 | 43.84 | Franco |
30 | 9.11 | 0.13 | 0.41 | 2.16 | 43.20 | 54.64 | Franco Arenoso |
SD = sin dato; M.O = materia orgánica; ND = no detectado.
SD = no data, M.O = organic matter; ND = not detected.
Los métodos empleados para la determinación de la capacidad de intercambio catiónico fueron: a) acetato de amonio (NH₄OAc) 1 N pH 7.0, lavado con etanol y extracción con NaCl 10 %; b) acetato de sodio (NaOAc) 1 N pH 8.2, lavado con etanol y extracción con NH₄OAc 1 N pH 7.0 (Bower et al., 1952); c) cloruro de bario (BaCl2) 0.01 M, desplazado con sulfato de magnesio 0.005 M y ajustando la concentración con una solución de referencia de sulfato de magnesio 0.0015 M para hacerla equivalente a la fuerza iónica de la solución del suelo mediante la adición de sulfato de magnesio 0.005M o de agua destilada (Guillman y Bakker, 1979); d) método de la CIC efectiva (CICE), extracción con NH₄OAc 1 N pH 7.0, aforando la solución resultante en matraces volumétricos de 100 mL y determinando calcio y magnesio por espectrofotometría de absorción atómica (GBC® XPLORAA DUAL), sodio y potasio mediante espectrofotometría de emisión de flama (CORNING 410), y aluminio (Al3+) mediante extracción con KCl y titulación con NaOH; y e) tiourea de plata (AgTU) 0.01 M (Chhabra, Pleysier y Cremers, 19751).
El método para la extracción de los cationes fue en acetato de amonio 1 N pH 7.0, acetato de sodio 1 N pH 8.2, cloruro de bario 0.01 M (relación suelo - solución 1:10), tiourea de plata 0.01 M. Los cationes solubles (Cs) se cuantificaron mediante pasta de saturación (Bower y Wilcox, 1965). De acuerdo con Rhoades (1982), este punto de saturación es generalmente reproducible con una precisión del ±5 %. Los cationes intercambiables ajustados (CI aj), se estimaron restando los Cs a los cationes extraídos mediante NH₄OAc 1 N pH 7.0. La capacidad de intercambio catiónico efectiva ajustada (CICEaj) fue el resultado de la suma de los cationes extraídos mediante NH₄OAc 1 N pH 7.0, restando los cationes solubles (Cs), como se muestra a continuación:
Los valores obtenidos en laboratorio de los diferentes métodos empleados para la determinación de la capacidad de intercambio catiónico se sometieron a prueba de análisis de la varianza, pruebas de comparación de medias (Tukey P ≤ 0.05) y correlaciones entre métodos utilizando el software SAS v9.4 (SAS Institute, 2016); además, se realizó una comparación de los costos de determinación de la CIC por el método del acetato de amonio 1 N pH 7.0 y el método de la tiourea de plata 0.01 M, tomando en cuenta los precios de los reactivos de distribuidores autorizados 2024.
Para afrontar la problemática de la solubilización de partículas de carbonato de calcio en los suelos por la solución saturante de NH₄OAc (Rhoades, 1982b; Henríquez, Pérez, Gascó y Rodríguez, 2005), se analizaron 25 muestras de suelo con contenido de carbonato de calcio variable, el cual se determinó por el método de Horton y Newson (1953) y basándose en la extracción de Bower et al. (1952) al resolver la disolución de partículas de carbonato de calcio al extraer mediante NaOAc a pH 8.2, se determinaron los cationes (Ca2+, Mg2+, K+) en NH4OAc 1 N pH 7.0 y NH4OAc 1 N con modificación interna a pH 10. Por diferencia entre extracción de métodos, se obtuvo el Ca2+ sobreestimado, el cual se correlacionó con los contenidos de carbonato de calcio. Los contenidos de Mg2+ y K+ entre ambos métodos se sometieron a correlaciones utilizando el software SAS v9.4 (SAS Institute, 2016).
Resultados y Discusión
Las muestras de suelo presentaron valores de pH entre 4.64 a 9.10. Los valores de la capacidad de extracción de cationes (CEC) se presentan en los Cuadros 2, 3, 4 y 5. En suelos ácidos, neutros y alcalinos, el calcio extraído mediante NH₄OAc 1 N, pH 7.0 fue similar al obtenido mediante BaCl2 0.01 M y NaOAc 1 N pH 8.2, pero menor al extraído con AgTU 0.01 M, lo que sugiere que este último tiene una capacidad de extraer más calcio que los otros métodos.
Cuadro 2: Calcio extraído en los suelos con diferentes métodos: acetato de amonio 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), tiourea de plata 0.01 M (AgTU), cloruro de bario 0.01 M (BaCl₂), acetato de sodio 1 N pH 8.2 (NaOAc) y cationes intercambiables ajustados (CI aj).
Table 2: Calcium extracted in soils with different methods: ammonium acetate 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), silver-thiourea 0.01 M (AgTU), barium chloride 0.01 M (BaCl₂), sodium acetate 1 N pH 8.2 (NaOAc) and adjusted exchangeable cations (CI aj).
No. | Ca | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
pH | NH₄OAc | AgTU | BaCl₂ | NaOAc | CI aj | |||||
- - - - - - - - - Cmol(+) kg-1 - - - - - - - - - | ||||||||||
1 | 4.64 | 1.53 | b | 7.44 | a | 1.43 | b | NA | 1.48 | b |
2 | 4.75 | 7.16 | b | 22.43 | a | 6.99 | b | NA | 7.09 | b |
3 | 5.00 | 4.53 | b | 15.23 | a | 4.43 | b | NA | 4.38 | b |
4 | 5.18 | 3.33 | b | 7.51 | a | 3.23 | b | NA | 3.22 | b |
5 | 5.30 | 12.07 | b | 21.61 | a | 11.93 | b | NA | 12.02 | b |
6 | 5.39 | 2.13 | b | 7.51 | a | 1.97 | b | NA | 2.12 | b |
7 | 5.40 | 6.33 | b | 13.98 | a | 6.23 | b | NA | 6.33 | b |
8 | 5.51 | 2.40 | b | 7.28 | a | 2.30 | b | NA | 2.38 | b |
9 | 5.54 | 13.20 | b | 37.78 | a | 13.03 | b | NA | 13.16 | b |
10 | 5.56 | 5.13 | b | 13.10 | a | 5.00 | b | NA | 5.12 | b |
11 | 6.82 | 5.20 | b | 6.22 | ab | NA | NA | 5.19 | a | |
12 | 6.91 | 16.80 | b | 42.52 | a | NA | NA | 16.77 | b | |
13 | 7.04 | 62.07 | b | 84.81 | a | NA | NA | 61.13 | b | |
14 | 7.04 | 11.93 | b | 20.35 | a | NA | NA | 11.9 | b | |
15 | 7.04 | 20.47 | b | 37.2 | a | NA | NA | 20.36 | b | |
16 | 7.09 | 28.53 | b | 41.7 | a | NA | NA | 28.51 | b | |
17 | 7.27 | 6.07 | b | 11.62 | a | NA | NA | 6.03 | b | |
18 | 7.28 | 12.73 | b | 29.13 | a | NA | NA | 12.68 | b | |
19 | 7.32 | 49.80 | b | 63.23 | a | NA | NA | 49.37 | b | |
20 | 7.65 | 37.40 | b | 66.21 | a | NA | NA | 37.28 | b | |
21 | 8.00 | 44.27 | a | 38.45 | b | NA | 31.07 | c | 43.43 | ab |
22 | 8.20 | 7.13 | b | 19.89 | a | NA | 6.60 | c | 7.02 | b |
23 | 8.30 | 3.80 | b | 7.79 | a | NA | 3.80 | b | 3.66 | b |
24 | 8.40 | 32.67 | b | 37.66 | a | NA | 15.80 | c | 31.97 | b |
25 | 8.40 | 7.33 | c | 17.08 | a | NA | 9.00 | b | 7.23 | c |
26 | 8.60 | 4.07 | c | 9.15 | a | NA | 5.13 | b | 3.81 | c |
27 | 8.70 | 46.67 | b | 49.48 | ab | NA | 28.13 | c | 46.52 | b |
28 | 8.70 | 15.75 | b | 23.33 | a | NA | 9.07 | c | 15.46 | b |
29 | 9.00 | 3.67 | c | 16.6 | a | NA | 4.67 | b | 3.30 | c |
30 | 9.10 | 3.20 | c | 4.92 | a | NA | 2.27 | b | 2.92 | c |
Medias con letras iguales por hileras son estadísticamente iguales con base a la prueba de Tukey (P ≤ 0.05). NA = no analizado.
Means with equal letters per row are statistically equal based on Tukey's test (P ≤ 0.05). NA = not analyzed.
Cuadro 3: Magnesio extraído en los suelos con diferentes métodos: acetato de amonio 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), tiourea de plata 0.01 M (AgTU), cloruro de bario 0.01 M (BaCl₂), acetato de sodio 1 N pH 8.2 (NaOAc) y cationes intercambiables ajustados (CI aj).
Table 3: Magnesium extracted from soils with different methods: ammonium acetate 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), silver-thiourea 0.01 M (AgTU), barium chloride 0.01 M (BaCl₂), sodium acetate 1 N pH 8.2 (NaOAc) and adjusted exchangeable cations (CI aj).
No. | Mg | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
pH | NH₄OAc | AgTU | BaCl₂ | NaOAc | CI aj | ||||||
- - - - - - - - - Cmol(+) kg-1 - - - - - - - - - - | |||||||||||
1 | 4.64 | 0.20 | b | 0.53 | a | 0.20 | b | NA | 0.06 | c | |
2 | 4.75 | 1.83 | b | 3.52 | a | 1.64 | b | NA | 1.75 | c | |
3 | 5.00 | 0.85 | b | 1.65 | a | 0.78 | b | NA | 0.70 | c | |
4 | 5.18 | 0.32 | b | 0.51 | a | 0.29 | b | NA | 0.24 | c | |
5 | 5.30 | 4.90 | a | 4.57 | b | 3.24 | c | NA | 4.86 | ab | |
6 | 5.39 | 0.35 | b | 0.56 | a | 0.37 | b | NA | 0.33 | b | |
7 | 5.40 | 2.65 | b | 3.96 | a | 2.33 | c | NA | 2.64 | b | |
8 | 5.51 | 0.17 | b | 0.30 | a | 0.18 | bc | NA | 0.14 | c | |
9 | 5.54 | 2.14 | b | 3.34 | a | 2.03 | c | NA | 2.11 | b | |
10 | 5.56 | 1.10 | b | 1.54 | a | 1.09 | b | NA | 1.09 | b | |
11 | 6.82 | 0.49 | a | 0.55 | a | NA | NA | 0.48 | a | ||
12 | 6.91 | 2.61 | b | 3.96 | a | NA | NA | 2.59 | b | ||
13 | 7.04 | 2.11 | a | 2.01 | b | NA | NA | 1.96 | b | ||
14 | 7.04 | 5.69 | a | 4.63 | b | NA | NA | 5.65 | a | ||
15 | 7.04 | 12.62 | a | 10.13 | b | NA | NA | 12.59 | a | ||
16 | 7.09 | 15.61 | a | 12.74 | b | NA | NA | 15.59 | a | ||
17 | 7.27 | 0.69 | a | 0.62 | a | NA | NA | 0.67 | a | ||
18 | 7.28 | 7.63 | a | 5.82 | b | NA | NA | 7.50 | a | ||
19 | 7.32 | 2.33 | a | 2.25 | b | NA | NA | 2.24 | ab | ||
20 | 7.65 | 0.85 | a | 0.42 | b | NA | NA | 0.79 | a | ||
21 | 8.00 | 29.62 | a | 20.31 | b | NA | 17.30 | c | 26.52 | a | |
22 | 8.20 | 1.06 | b | 1.77 | a | NA | 0.97 | b | 1.05 | b | |
23 | 8.30 | 0.22 | b | 0.33 | a | NA | 0.21 | b | 0.19 | b | |
24 | 8.40 | 1.54 | b | 2.34 | a | NA | 1.02 | c | 1.50 | b | |
25 | 8.40 | 0.74 | b | 1.29 | a | NA | 0.64 | bc | 0.69 | b | |
26 | 8.60 | 0.30 | b | 0.34 | a | NA | 0.28 | b | 0.24 | c | |
27 | 8.70 | 8.31 | a | 4.84 | c | NA | 5.87 | b | 8.28 | a | |
28 | 8.70 | 0.98 | a | 0.74 | b | NA | 0.66 | c | 0.95 | a | |
29 | 9.00 | 0.24 | a | 0.11 | c | NA | 0.26 | a | 0.21 | b | |
30 | 9.10 | 0.10 | b | 0.38 | a | NA | 0.14 | b | 0.05 | c |
Medias con letras iguales por hileras son estadísticamente iguales con base a la prueba de Tukey (P ≤ 0.05). NA = no analizado.
Means with equal letters per row are statistically equal based on Tukey's test (P ≤ 0.05). NA = not analyzed.
Cuadro 4: Sodio extraído en los suelos con diferentes métodos: acetato de amonio 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), tiourea de plata 0.01 M (AgTU), cloruro de bario 0.01 M (BaCl₂), acetato de sodio 1 N pH 8.2 (NaOAc) y cationes intercambiables ajustados (CI aj).
Table 4: Sodium extracted from soils with different methods: ammonium acetate 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), silver-thiourea 0.01 M (AgTU), barium chloride 0.01 M (BaCl₂), sodium acetate 1 N pH 8.2 (NaOAc) and adjusted exchangeable cations (CI aj).
No. | pH | Na | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
NH₄OAc | AgTU | BaCl₂ | NaOAc | CI aj | |||||||
- - - - - - - - - Cmol(+) kg-1 - - - - - - - - - - | |||||||||||
1 | 4.64 | 0.52 | b | 17.39 | a | NA | NA | 0.42 | b | ||
2 | 4.75 | 1.83 | b | 20.87 | a | NA | NA | 1.73 | b | ||
3 | 5.00 | 0.75 | b | 17.39 | a | NA | NA | 0.58 | c | ||
4 | 5.18 | 1.59 | b | 13.91 | a | NA | NA | 1.20 | c | ||
5 | 5.30 | 1.10 | b | 10.43 | a | NA | NA | 1.05 | b | ||
6 | 5.39 | 0.75 | b | 19.13 | a | NA | NA | 0.71 | b | ||
7 | 5.40 | 1.54 | b | 20.87 | a | NA | NA | 1.48 | b | ||
8 | 5.51 | 0.41 | b | 15.65 | a | NA | NA | 0.35 | c | ||
9 | 5.54 | 1.13 | b | 13.91 | a | NA | NA | 0.85 | c | ||
10 | 5.56 | 0.43 | b | 15.65 | a | NA | NA | 0.40 | b | ||
11 | 6.82 | 0.90 | b | 5.48 | a | NA | NA | 0.87 | b | ||
12 | 6.91 | 2.03 | b | 7.30 | a | NA | NA | 1.98 | b | ||
13 | 7.04 | 5.04 | b | 14.61 | a | NA | NA | 4.52 | c | ||
14 | 7.04 | 3.65 | b | 5.48 | a | NA | NA | 3.54 | b | ||
15 | 7.04 | 4.52 | b | 7.30 | a | NA | NA | 3.89 | c | ||
16 | 7.09 | 5.04 | b | 9.13 | a | NA | NA | 4.84 | c | ||
17 | 7.27 | 2.17 | b | 10.04 | a | NA | NA | 2.06 | c | ||
18 | 7.28 | 0.96 | b | 5.48 | a | NA | NA | 0.86 | b | ||
19 | 7.32 | 5.04 | b | 10.04 | a | NA | NA | 4.80 | c | ||
20 | 7.65 | 1.48 | b | 8.22 | a | NA | NA | 1.42 | b | ||
21 | 8.00 | 26.49 | a | 25.65 | a | NA | NA | 22.84 | b | ||
22 | 8.20 | 3.48 | a | 3.22 | b | NA | NA | 3.32 | a | ||
23 | 8.30 | 9.88 | b | 10.04 | a | NA | NA | 9.73 | b | ||
24 | 8.40 | 19.77 | a | 19.17 | a | NA | NA | 18.83 | b | ||
25 | 8.40 | 0.72 | a | 0.39 | c | NA | NA | 0.65 | b | ||
26 | 8.60 | 11.16 | a | 9.13 | c | NA | NA | 10.66 | b | ||
27 | 8.70 | 9.25 | b | 13.70 | a | NA | NA | 9.09 | b | ||
28 | 8.70 | 22.96 | a | 20.09 | ab | NA | NA | 21.54 | b | ||
29 | 9.00 | 9.88 | a | 9.13 | b | NA | NA | 9.11 | b | ||
30 | 9.10 | 15.94 | a | 10.96 | c | NA | NA | 15.14 | b |
Medias con letras iguales por hileras son estadísticamente iguales con base a la prueba de Tukey (P ≤ 0.05). NA = no analizado.
Means with equal letters per row are statistically equal based on Tukey's test (P ≤ 0.05). NA = not analyzed.
Cuadro 5: Comparación de medias (Tukey p ≤ 0.05) del potasio extraído en los suelos con diferentes métodos: acetato de amonio 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), tiourea de plata 0.01 M (AgTU), cloruro de bario 0.01 M (BaCl₂), acetato de sodio 1 N pH 8.2 (NaOAc) y cationes intercambiables ajustados (CI aj).
Table 5: Comparison of means (Tukey p ≤ 0.05) of cation potassium extracted in soils with different methods: ammonium acetate 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), silver-thiourea 0.01 M (AgTU), barium chloride 0.01 M (BaCl₂), sodium acetate 1 N pH 8.2 (NaOAc) and adjusted exchangeable cations (CI aj).
No. | pH | K | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
NH₄OAc | AgTU | BaCl₂ | NaOAc | CI aj | |||||||
- - - - - - - - - Cmol(+) kg-1 - - - - - - - - - - | |||||||||||
1 | 4.64 | 0.15 | b | 0.31 | a | 0.14 | b | NA | 0.12 | b | |
2 | 4.75 | 0.99 | b | 1.18 | a | 0.98 | b | NA | 0.96 | b | |
3 | 5.00 | 0.34 | a | 0.31 | a | 0.33 | a | NA | 0.32 | a | |
4 | 5.18 | 0.87 | a | 0.72 | c | 0.86 | a | NA | 0.78 | b | |
5 | 5.30 | 0.48 | b | 0.59 | a | 0.47 | b | NA | 0.47 | b | |
6 | 5.39 | 0.31 | a | 0.31 | a | 0.30 | a | NA | 0.30 | a | |
7 | 5.40 | 0.66 | a | 0.54 | b | 0.65 | a | NA | 0.65 | a | |
8 | 5.51 | 0.10 | b | 0.15 | a | 0.09 | b | NA | 0.09 | b | |
9 | 5.54 | 0.43 | b | 0.59 | a | 0.42 | b | NA | 0.32 | c | |
10 | 5.56 | 0.10 | a | 0.10 | a | 0.09 | a | NA | 0.10 | a | |
11 | 6.82 | 0.41 | a | 0.41 | a | NA | NA | 0.40 | a | ||
12 | 6.91 | 1.06 | a | 0.95 | b | NA | NA | 1.05 | a | ||
13 | 7.04 | 1.76 | b | 1.89 | a | NA | NA | 1.67 | b | ||
14 | 7.04 | 1.07 | a | 0.90 | b | NA | NA | 1.06 | a | ||
15 | 7.04 | 1.18 | a | 1.00 | b | NA | NA | 1.16 | a | ||
16 | 7.09 | 1.28 | a | 0.87 | b | NA | NA | 1.25 | a | ||
17 | 7.27 | 1.23 | a | 1.18 | b | NA | NA | 1.19 | b | ||
18 | 7.28 | 0.36 | a | 0.28 | b | NA | NA | 0.35 | a | ||
19 | 7.32 | 1.89 | a | 1.89 | a | NA | NA | 1.84 | a | ||
20 | 7.65 | 0.66 | b | 0.95 | a | NA | NA | 0.65 | b | ||
21 | 8.00 | 5.52 | a | 2.94 | c | NA | 5.63 | a | 4.81 | b | |
22 | 8.20 | 0.99 | b | 1.02 | b | NA | 1.21 | a | 0.96 | b | |
23 | 8.30 | 2.27 | b | 0.95 | c | NA | 2.54 | a | 2.24 | b | |
24 | 8.40 | 7.77 | a | 2.71 | c | NA | 6.85 | b | 7.65 | a | |
25 | 8.40 | 0.15 | c | 0.23 | b | NA | 0.31 | a | 0.14 | c | |
26 | 8.60 | 2.34 | ab | 0.79 | c | NA | 2.56 | a | 2.26 | b | |
27 | 8.70 | 4.60 | a | 3.20 | c | NA | 4.50 | b | 4.57 | ab | |
28 | 8.70 | 8.29 | a | 2.43 | c | NA | 7.77 | b | 8.10 | a | |
29 | 9.00 | 1.86 | a | 0.87 | c | NA | 2.25 | a | 1.76 | b | |
30 | 9.10 | 5.01 | b | 0.69 | d | NA | 5.63 | a | 4.91 | c |
Medias con letras iguales por hileras son estadísticamente iguales con base a la prueba de Tukey (P ≤ 0.05). NA = no analizado.
Means with equal letters per row are statistically equal based on Tukey's test (P ≤ 0.05). NA = not analyzed.
Por otra parte, en todos los casos, la AgTU 0.01 M mostró extracciones de Mg2+ y K+ (Cuadros 3 y 5) similares a los obtenidos con NH₄OAc 1 N pH 7.0, NaOAc 1 N pH 8.2 y BaCl2 0.01 M; sin embargo, en suelos ácidos, neutros y alcalinos (Cuadro 4) la extracción de Na+ con AgTU 0.01 M fue mayor a la obtenida con NH₄OAc 1 N pH 7.0 y BaCl2 0.01 M. En suelos alcalinos la extracción de Mg2+, Na+ y K+ (Cuadros 3, 4 y 5) con los métodos de NH₄OAc 1 N pH 7.0, NaOAc 1 N pH 8.2 y AgTU 0.01M fue similar, mientras que el NaOAc 1 N pH 8.2, mostró menor extracción de Ca2+ (Cuadro 2) que el NH₄OAc 1 N pH 7.0 y AgTU 0.01 M, lo que puede atribuirse a la poca disolución de carbonatos presentes en el suelo (Bower et al., 1952), mostrando semejanza en la extracción de los cationes Mg2+ y K+ con el método de NH₄OAc 1 N pH 7.0 y solo Mg2+ con la AgTU 0.01 M, la cual extrajo menor K+ que los demás métodos. En los suelos neutros y alcalinos, los CI fueron similares a los cationes extraídos mediante NH₄OAc 1 N pH 7.0, donde los Cs no explicaron las cantidades solubilizadas de Ca2+, Mg2+, Na+ y K+. Estos resultados indican que la pasta de saturación solubiliza menor cantidad de cationes que la solución saturante de NH₄OAc 1 N pH 7.0 durante la extracción.
La CIC determinada mediante NH₄OAc 1 N, pH 7.0 en suelos ácidos dio valores más altos que los demás métodos (CICE, CICEaj, AgTU 0.01 M, BaCl2 0.01 M) (Cuadro 6). Este cambio significativo de la CIC en suelos ácidos sugiere que se debe a las cargas negativas que surgen en la superficie de intercambio debido a que el pH de la solución saturante es más alto que el del suelo, por lo tanto, los resultados son sobreestimados, en especial en suelos ácidos con carga variable (Sumner y Miller, 1996; Pansu y Gautheyrou, 2006). Hendershot, Lalande y Duquette (2007) piensan que, en suelos ácidos, la solución NH₄OAc a pH 7.0 es menos efectiva en el reemplazo de cationes y se considera más apropiado la aplicación del método no bufferizado, ya que proveería una mejor estimación de la CIC y de los cationes intercambiables. Los resultados obtenidos son similares a los obtenidos por Kong, Li, Song y Zhang (2021) quienes obtuvieron valores de CIC con NH4OAc 1 N pH 7.0 significativamente mayores a los obtenidos con intercambio forzado de BaCl2-MgSO4. Jaremko y Kalembasa (2014) encontraron que el método de la sumatoria utilizando como solución extractora el BaCl2 sobreestima la capacidad de intercambio catiónico debido a la disolución de partículas de carbonato de calcio, y que la comparación de la CIC mediante BaCl2 es equivalente a la obtenida con hexaamminocobalto (III) (Ciesielski, Sterckeman, Santerne y Willery, 1997; Nel, Bruneel y Smolders, 2023) y el método de Kappen´s.
Cuadro 6: Comparación de medias (Tukey P ≤ 0.05) de la capacidad de intercambio catiónico (CIC) en suelos ácidos con diferentes métodos: sumatoria de cationes extractables (CICE), sumatoria de cationes extractables ajustada (CICEaj), acetato de amonio 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), tiourea de plata 0.01 M (AgTU) y cloruro de bario 0.01 M (BaCl₂).
Table 6: Comparison of means (Tukey P ≤ 0.05) of cation exchange capacity (CEC) in acid soils with different methods: sum of extractable cations (CICE), adjusted sum of extractable cations (CICEaj), ammonium acetate 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), silver thiourea 0.01 M (AgTU) and barium chloride 0.01 M (BaCl₂).
No. | pH | CIC | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CICE | CICEaj | NH₄OAc | AgTU | BaCl₂ | |||||||
- - - - - - - - - Cmol(+) kg-1 - - - - - - - - - - - | |||||||||||
1 | 4.64 | 3.663 | c | 2.067 | d | 6.333 | a | 4.503 | bc | 5.704 | ba |
2 | 4.75 | 12.060 | b | 11.537 | b | 12.923 | ab | 13.920 | a | 11.537 | b |
3 | 5.00 | 8.177 | c | 5.980 | d | 11.350 | a | 9.870 | ab | 8.850 | bc |
4 | 5.18 | 6.483 | b | 5.440 | c | 9.070 | a | 4.627 | c | 5.394 | c |
5 | 5.30 | 19.330 | a | 18.400 | ab | 17.123 | bc | 15.953 | c | 13.762 | d |
6 | 5.39 | 6.607 | c | 3.457 | d | 21.787 | a | 9.613 | b | 8.223 | cb |
7 | 5.40 | 13.517 | b | 11.097 | c | 15.807 | a | 14.340 | b | 14.194 | b |
8 | 5.51 | 4.133 | b | 2.970 | c | 6.890 | a | 4.903 | b | 6.030 | a |
9 | 5.54 | 16.967 | ab | 16.443 | b | 18.367 | a | 16.717 | ab | 15.131 | b |
10 | 5.56 | 7.040 | a | 6.713 | ab | 6.280 | ab | 5.837 | ab | 5.270 | b |
Medias con letras iguales por hileras son estadísticamente iguales con base a la prueba de Tukey (P ≤ 0.05).
Means with equal letters per row are statistically equal based on Tukey's test (P ≤ 0.05).
En suelos neutros y alcalinos, la CIC determinada mediante NH4OAC 1 N pH 7.0 (Cuadros 7 y 8) dio valores inferiores a los métodos de suma efectiva, cationes intercambiables y NaOAc 1 N pH 8.2, pero mayores al de tiourea de plata, esto debido a que el catión índice (NH₄+) que participa en el desplazamiento de los cationes intercambiables en los sitios de intercambio compite con el calcio solubilizado por la solución saturante NH₄OAc 1 N pH 7.0 (Rhoades, 1982b; Henríquez et al., 2005; Dohrmann, 2006), lo que se traduce en un obstáculo para que el amonio ocupe cada uno de los sitios de intercambio, dando valores menores que los otros métodos.
Cuadro 7: Comparación de medias (Tukey P ≤ 0.05) de la capacidad de intercambio catiónico (CIC) en suelos neutros y alcalinos con diferentes métodos: sumatoria de cationes extractables (CICE), sumatoria de cationes extractables ajustada (CICEaj), acetato de amonio 1 N pH 7.0 (NH₄OAc) y tiourea de plata 0.01 M (AgTU).
Table 7: Comparison of means (Tukey P ≤ 0.05) of cation exchange capacity (CEC) in neutral and alkaline soils with different methods: sum of extractable cations (CICE), adjusted sum of extractable cations (CICEaj), ammonium acetate 1 N pH 7.0 (NH₄OAc) and silver thiourea 0.01 M (AgTU).
No. | pH | CIC | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CICE | CICEaj | NH₄OAc | AgTU | ||||||
- - - - - - - - - Cmol(+) kg-1 - - - - - - - - - - - | |||||||||
11 | 6.82 | 7.000 | a | 6.947 | a | 3.190 | b | 4.023 | b |
12 | 6.91 | 22.500 | a | 22.393 | a | 21.483 | a | 19.363 | a |
13 | 7.04 | 70.980 | a | 69.280 | b | 42.710 | c | 31.260 | d |
14 | 7.04 | 22.350 | a | 22.157 | a | 13.273 | b | 13.427 | b |
15 | 7.04 | 38.787 | a | 37.997 | a | 23.813 | b | 24.987 | b |
16 | 7.09 | 50.470 | a | 50.197 | a | 29.080 | b | 29.020 | b |
17 | 7.27 | 10.157 | a | 9.953 | a | 4.410 | b | 6.320 | b |
18 | 7.28 | 21.673 | a | 21.393 | a | 13.477 | b | 16.367 | b |
19 | 7.32 | 59.070 | a | 58.247 | a | 36.123 | b | 31.067 | c |
20 | 7.65 | 40.397 | a | 40.143 | a | 20.300 | b | 15.657 | c |
Medias con letras iguales por hileras son estadísticamente iguales con base a la prueba de Tukey (P ≤ 0.05).
Means with equal letters per row are statistically equal based on Tukey's test (P ≤ 0.05).
Cuadro 8: Comparación de medias (Tukey P ≤ 0.05) de la capacidad de intercambio catiónico (CIC) en suelos alcalinos con diferentes métodos: sumatoria de cationes extractables (CICE), sumatoria de cationes extractables ajustada (CICEaj), acetato de amonio 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), tiourea de plata 0.01 M (AgTU) y acetato de sodio 1 N pH 8.2 (NaOAc).
Table 8: Comparison of means (Tukey P ≤0.05) of cation exchange capacity (CEC) in alkaline soils with different methods: sum of extractable cations (CICE), adjusted sum of extractable cations (CICEaj), ammonium acetate 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), silver thiourea 0.01 M (AgTU) and sodium acetate 1N pH 8.2 (NaOAc).
No. | pH | CIC | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CICE | CICEaj | NH₄OAc | AgTU | NaOAc | |||||||
- - - - - - - - - - - - - - - - - cmol(+) kg-1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - | |||||||||||
21 | 7.96 | 105.093 | a | 97.597 | a | 42.407 | b | 30.433 | b | 84.403 | a |
22 | 8.24 | 12.663 | a | 12.353 | a | 7.600 | b | 9.293 | b | 14.347 | a |
23 | 8.30 | 16.177 | a | 15.833 | a | 4.257 | c | 3.800 | c | 10.257 | b |
24 | 8.39 | 61.743 | a | 59.953 | a | 17.833 | c | 16.807 | c | 29.220 | b |
25 | 8.40 | 8.950 | b | 8.713 | b | 8.510 | b | 8.300 | b | 17.627 | a |
26 | 8.56 | 17.860 | a | 16.980 | a | 5.470 | c | 3.323 | c | 11.480 | b |
27 | 8.69 | 68.827 | a | 68.457 | a | 25.280 | b | 27.120 | b | 35.910 | b |
28 | 8.70 | 47.977 | a | 46.040 | a | 11.550 | c | 10.330 | c | 22.377 | b |
29 | 8.99 | 15.647 | a | 14.380 | a | 3.750 | c | 5.237 | cb | 8.520 | b |
30 | 9.11 | 24.257 | a | 23.027 | a | 5.520 | b | 4.430 | b | 10.607 | b |
Medias con letras iguales por hileras son estadísticamente iguales con base a la prueba de Tukey (P ≤ 0.05).
Means with equal letters per row are statistically equal based on Tukey's test (P ≤ 0.05).
La CIC obtenida con el NaOAc 1 N pH 8.2, generó valores más bajos que con el método de CICE y CICEaj, pero mayores que NH₄OAc 1 N pH 7.0 y AgTU 0.01 M, ya que considera que la solución saturante alcalina, disminuye la solubilidad de carbonatos (Bower et al., 1952). Sin embargo, este método incluye en su procedimiento la etapa de lavado, lo cual conlleva a errores, por lo que Polemio y Rhoades (1977) mencionan que su aplicación en suelos calcáreos es cuestionable. Jaremko y Kalembasa (2014) mencionan que el NaOAc como solución extractora causa incrementos de carga negativa en los suelos, particularmente en aquellos con materia orgánica. Elfaki, Gafer, Sulieman y Ali (2015) encontraron concordancia al evaluar y comparar el método de NaOAc (Bower et al., 1952) con el método de Rhoades al medir la capacidad de intercambio catiónico en suelos con alto contenido de carbonato de calcio en Sudán, puesto que este último ahorra tiempo y reactivos. Amita y Taylor (2023) compararon la CIC de siete suelos calcáreos obtenida con NaOAc 1 N pH 8.2 como solución saturante y mediante la suma de los cationes extraídos con NH4OAc 1 N a pH 8.2 donde la CIC sumada resultó ser igual a la CIC medida debido a la solución saturante alcalina y puede explicar que la CICE y la CIC obtenida con NaOAc son estadísticamente diferentes por la solubilidad de carbonatos (Bower et al., 1952) de la solución saturante de NH4OAc 1 N, pH 7.0. En suelos ácidos se obtuvieron valores de CIC semejantes entre el método de AgTU 0.01M con el de BaCl2 0.01 M, y CICE, pero menores que los obtenidos con NH₄OAc 1 N pH 7.0 y mayores a los de la CICEaj. Esta similitud de la CIC obtenida con AgTU 0.01 M se debe la gran afinidad de este reactivo por las cargas negativas del suelo al equilibrar la muestra de suelo con la solución saturante, lo cual permite una completa saturación (Chhabra et al., 19751), sin que otros iones generen fuentes de variación que alteren el valor final de la CIC (Pérez-Rosales et al., 2017).
En los suelos neutros y alcalinos, los valores obtenidos con AgTU 0.01 M son similares a los obtenidos con NH₄OAc 1 N pH 7.0, pero menores a los obtenidos con CICE y CICEaj. Esta discrepancia se debe a que en los suelos donde se obtiene una CICE mayor a la obtenida con AgTU 0.01 M, se presenta un efecto por la solución saturante de NH₄OAc 1 N a pH 7.0, la cual disuelve compuestos de carbonato de calcio, cuantificando por consecuencia más Ca2+ del que estaba originalmente en los sitios de intercambio (Castellanos et al., 2000; Rhoades, 1982).
La correlación entre los valores de CIC obtenidos mediante NH4OAc 1 N pH 7.0 y CICE indican, de acuerdo con el coeficiente de determinación, que no se conseguirá coincidencia en los valores de CIC mediante estos dos métodos (CICE y NH4OAc 1 N pH 7.0) al tratar de compararlos (Cuadro 8), y pone en evidencia la sobrevaloración de la determinación de la CIC con el método de CICE (Figura 1). La correlación obtenida entre ambos métodos es mayor a la obtenida por Chávez (20152) quien obtuvo un coeficiente de determinación de 0.25. Estos resultados coinciden con los obtenidos por Rodríguez y Rodríguez (2002), quienes obtuvieron un alto grado de variabilidad estadística de la CIC medida con los métodos de NH₄OAc 1 N pH 7.0, NaOAc 1 N pH 8.2 y el cloruro de amonio, lo que no permitió obtener conclusiones coherentes, puesto que la CIC se determinó con base a la sumatoria de cationes. Henríquez et al. (2005), sugieren que el uso de cloruro de amonio no tamponado y la sumatoria de cationes, podrían usarse como metodologías de rutina para determinar la CIC en suelos arcillosos en sustitución del de acetato de amonio 1 N pH 7.0.

Los resultados de los Cuadros 7 y 8 indican, de acuerdo con las agrupaciones de Tukey (P ≤ 0.05), que los valores obtenidos de CIC mediante CICE y CICEaj son iguales. Esto pone en evidencia la baja solubilización de cationes mediante pasta de saturación.
Los altos valores de los coeficientes de variación en este estudio pueden ser explicados por la gran variabilidad de los suelos, los cuales difieren en su ubicación, características fisicoquímicas, mineralogía y contenido de materia orgánica (Cuadro 1).
El coeficiente de determinación entre NH4OAc 1 N pH 7.0 y AgTU 0.01 M indica alta asociación entre los métodos (coeficiente de correlación de 0.95) (Cuadro 9). Estos resultados son similares a los de Chhabra et al. (19751), quienes obtuvieron un coeficiente de correlación de 0.98 al comparar el método de tiourea de plata y acetato de amonio a pH específico. Pleysier y Juo (1980) obtuvieron una correlación de 0.96 al utilizar la solución tiourea de plata sin tampón en suelos Alfisoles, Ultisoles y Oxisoles, mostrando que el método de AgTU es adecuado para medir la capacidad de intercambio catiónico de los suelos donde dominan coloides de carga variable. Estos resultados sugieren que el método de AgTU 0.01 M, pudiera utilizarse para evaluar rutinariamente la capacidad de intercambio catiónico real de los suelos ácidos (Figura 2), además su determinación es más simple y rápida.
Cuadro 9: Modelos de regresión lineal de la capacidad de intercambio catiónico (CIC) obtenida con diferentes métodos: sumatoria de cationes extractables (CICE), sumatoria de cationes extractables ajustada (CICEaj), acetato de amonio 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), tiourea de plata 0.01 M (AgTU), acetato de sodio 1 N pH 8.2 (NaOAc) y cloruro de bario 0.01 M (BaCl₂).
Table 9: Linear regression models of cation exchange capacity (CEC) obtained by different methods: sum of extractable cations (CICE), adjusted sum of extractable cations (CICEaj), ammonium acetate 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), silver thiourea 0.01 M (AgTU), sodium acetate 1 N pH 8.2 (NaOAc) and barium chloride 0.01 M (BaCl₂).
Ecuación de regresión | Coeficiente de correlación R | Coeficiente de determinación R2 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
CICE | = | 1.83 | (NH₄OAc) | - | 0.935 | 0.80 | 0.65 |
CICEaj | = | 1.77 | (NH₄OAc) | - | 1.100 | 0.80 | 0.64 |
AgTU | = | 0.79 | (NH₄OAc) | + | 1.984 | 0.95 | 0.90 |
BaCl₂ | = | 0.81 | (NH₄OAc) | + | 0.144 | 0.96 | 0.92 |
NaOAc | = | 1.49 | (NH₄OAc) | + | 3.524 | 0.97 | 0.95 |
AgTU | = | 1.29 | (BaCl₂) | - | 2.155 | 0.99 | 0.97 |
AgTU | = | 0.66 | NaOAc | - | 2.299 | 0.94 | 0.88 |

La relación entre el método de BaCl2 0.01 M y AgTU 0.01 M presentan una alta correlación (0.99), por lo que el método de AgTU 0.01 M pudiera ser una alternativa al método de BaCl2 0.01 M que fue adaptado para suelos ácidos (Guillman y Bakker 1979); sin embargo, consume bastante tiempo en su determinación para igualar la fuerza iónica. La correlación obtenida entre los métodos NH4OAc 1 N pH 7.0 y BaCl2 para obtener la CIC fue mayor (0.96) a la obtenida por Zgorelec et al. (2019), quienes obtuvieron valores de 0.83. De igual manera la correlación es alta (0.99) al compararlo con el método de NaOAc 1 N pH 8.2, lo que reafirma la gran afinidad de la AgTU 0.01 M por las cargas negativas de las partículas del suelo aun cuando el suelo posea altas concentraciones de sales (Chhabra et al., 19751).
Los valores de CIC con el método de NH4OAc 1 N pH 7.0 presentan diferencias con el método de AgTU 0.01 M, lo que quizá se debe a que la superficie del complejo coloidal de estos suelos presente carga variable por la solución del NH4OAc 1 N pH 7.0 y, por lo tanto, sobreestima los valores de CIC por las cargas negativas que se generan sobre los minerales de arcillas y la materia orgánica en suelos ácidos y de carga variable (Sumner y Miller, 1996; Pansu y Gautheyrou, 2006). La comparación de los valores entre los cationes intercambiables se presenta en el Cuadro 10, donde se observa que las diferencias de extracción del Ca2+ por los métodos NH₄OAc 1 N pH 7.0 y AgTU 0.01 M sugieren que, en efecto, ambos métodos disuelven carbonato de calcio; sin embargo, la AgTU 0.01 M disuelve más calcio que el NH₄OAc 1 N a pH 7.0, situación que promueve interpretaciones erróneas del potencial e indicadores de fertilidad de un suelo.
Cuadro 10: Modelos de regresión lineal entre calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+), sodio (Na+) y potasio (K+) extraídos con diferentes métodos: cationes extractables (CICE), cationes extractables ajustada (CICEaj), acetato de amonio 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), tiourea de plata 0.01 M (AgTU), acetato de sodio 1 N pH 8.2 (NaOAc) y cloruro de bario 0.01 M (BaCl₂).
Table 10: Lineal regression models between calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+), sodium (Na+) and potassium (K+) extracted by different methods: extractable cations (CICE), adjusted extractable cations (CICEaj), ammonium acetate 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), silver thiourea 0.01 M (AgTU), sodium acetate 1 N pH 8.2 (NaOAc) and barium chloride 0.01 M (BaCl₂).
Ecuación de regresión | Coeficiente de correlación R | Coeficiente de determinación R2 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
K-AgTU | = | 0.31 | (K-NH₄OAc) | + | 0.48 | 0.80 | 0.64 |
K-NaOAc | = | 0.88 | (K-NH₄OAc) | + | 0.496 | 0.98 | 0.97 |
K-BaCl₂ | = | (K-NH₄OAc) | - | 0.01 | 1.00 | 1.00 | |
Na-AgTU | = | 0.61 | (Na-NH₄OAc) | + | 9.919 | 0.50 | 0.25 |
K-CICE | = | 0.97 | (K-NH₄OAc) | - | 0.008 | 0.99 | 0.99 |
Na- CICE | = | 0.92 | (Na-NH₄OAc) | + | 0.054 | 0.99 | 0.99 |
Mg-AgTU | = | 0.69 | (Mg-NH₄OAc) | + | 0.709 | 0.98 | 0.95 |
Mg- NaOAc | = | 0.58 | (Mg-NH₄OAc) | + | 0.219 | 1.00 | 0.99 |
Mg-BaCl₂ | = | 0.69 | (Mg-NH₄OAc) | + | 0.214 | 0.98 | 0.95 |
Mg- CICE | = | 0.93 | (Mg-NH₄OAc) | + | 0.101 | 0.99 | 0.99 |
Ca- CICE | = | 0.99 | (Ca-NH₄OAc) | - | 0.028 | 0.99 | 0.99 |
Ca- AgTU | = | 1.11 | (Ca-NH₄OAc) | + | 8.311 | 0.91 | 0.82 |
Ca-BaCl₂ | = | 1 | (Ca-NH₄OAc) | - | 0.106 | 0.99 | 0.99 |
Ca-NaOAc | = | 0.57 | (Ca-NH₄OAc) | + | 2.028 | 0.97 | 0.93 |
La correlación entre los métodos para obtener la CIC se reportan en los Cuadros 11, 12 y 13. Los mayores coeficientes para suelos ácidos se observaron entre los métodos de CICE y CICEaj, CICE y el método de BaCl2 0.01 M y entre el método de la AgTU 0.01 M con los métodos de CICE, CICEaj y BaCl2 0.01 M (Cuadro 11). La alta correlación entre la CICE y CICEaj se debe a la poca cantidad de cationes solubles en pasta de saturación presentes en los suelos ácidos.
Cuadro 11: Matriz de correlación de los métodos para determinar la capacidad de intercambio catiónico (CIC) en suelos ácidos con diferentes métodos: suma de cationes extractables (CICE), suma de cationes extractables ajustada (CICEaj), acetato de amonio 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), tiourea de plata 0.01 M (AgTU) y cloruro de bario 0.01 M (BaCl₂).
Table 11: Correlation matrix of methods to determine cation exchange capacity (CEC) in acid soils with different methods: sum of extractable cations (CICE), adjusted sum of extractable cations (CICEaj), ammonium acetate 1 N pH 7.0 (NH₄OAc), silver thiourea 0.01 M (AgTU) and barium chloride 0.01 M (BaCl₂).
CICE | CICEaj | NH₄OAc | AgTU | BaCl₂ | |
---|---|---|---|---|---|
CICE | 1.00 | ||||
CICEaj | 0.99 | 1.00 | |||
NH₄OAc | 0.63 | 0.53 | 1.00 | ||
AgTU | 0.93 | 0.89 | 0.76 | 1.00 | |
BaCl₂ | 0.92 | 0.88 | 0.72 | 0.98 | 1.00 |
Cuadro 12: Matriz de correlación de los métodos para determinar la capacidad de intercambio catiónico (CIC) en suelos neutros y alcalinos con diferentes métodos: suma de cationes extractables (CICE), suma de cationes extractables ajustada (CICEaj), acetato de amonio 1 N pH 7.0 (NH₄OAc) y tiourea de plata 0.01 M (AgTU).
Table 12: Correlation matrix of methods to determine cation exchange capacity (CEC) in neutral and alkaline soils with different methods: sum of extractable cations (CICE), adjusted sum of extractable cations (CICEaj), ammonium acetate 1 N pH 7.0 (NH₄OAc) and silver thiourea 0.01 M (AgTU).
CICE | CICEaj | NH₄OAc | AgTU | |
---|---|---|---|---|
CICE | 1.00 | |||
CICEaj | 0.99 | 1.00 | ||
NH₄OAc | 0.97 | 0.97 | 1.00 | |
AgTU | 0.92 | 0.92 | 0.96 | 1.00 |
Cuadro 13: Matriz de correlación de los métodos para determinar la capacidad de intercambio catiónico (CIC) en suelos alcalinos con diferentes métodos: suma de cationes extractables (CICE), suma de cationes extractables ajustada (CICEaj), acetato de amonio 1 N pH 7.0 (NH₄OAc) y tiourea de plata 0.01 M (AgTU) y acetato de sodio 1 N pH 8.2 (NaOAc).
Table 13: Correlation matrix of methods to determine cation exchange capacity (CEC) in alkaline soils with different methods: sum of extractable cations (CICE), adjusted sum of extractable cations (CICEaj), ammonium acetate 1 N pH 7.0 (NH₄OAc) and silver thiourea 0.01 M (AgTU) and sodium acetate 1 N pH 8.2 (NaOAc).
CICE | CICEaj | NH₄OAc | AgTU | NaOAc | ||
---|---|---|---|---|---|---|
CICE | 1.00 | |||||
CICEaj | 0.99 | 1.00 | ||||
NH₄OAc | 0.95 | 0.95 | 1.00 | |||
AgTU | 0.92 | 0.93 | 0.96 | 1.00 | ||
NaOAc | 0.92 | 0.91 | 0.98 | 0.89 | 1.00 |
La relativamente baja correlación entre NH4OAc 1 N a pH 7.0 y AgTU 0.01 M, BaCl2 0.01 M, CICE y CICEaj (0.76, 0.72, 0.63 y 0.53, respectivamente) es posible que se deba a la subestimación de la CIC por las cargas negativas que surgen en la superficie de intercambio (Sumner y Miller, 1996; Pansu y Gautheyrou, 2006).
En suelos neutros y alcalinos (Cuadro 12) los coeficientes de correlación entre los métodos fueron significativos (mayor a 0.96) con excepción de la CICE y CICEaj con AgTU 0.01 M debido a la subestimación de la CIC en suelos neutros y moderadamente alcalinos, ya que la solución saturante de NH4OAc 1 N pH 7.0 tiende a solubilizar partículas de carbonato de calcio presente en los suelos (Rhoades, 1982b; Henríquez et al., 2005) y por los errores del método y a la baja solubilización de cationes en pasta de saturación.
En general, se observó una estrecha relación entre los métodos utilizados, por lo que es factible estimar la CIC en suelos ácidos, neutros, y alcalinos, mediante AgTU 0.01 M por ser más simple su determinación, y además muestra ventaja sobre el NH4OAc 1 N a pH 7.0 en cuanto a los costos de determinación por muestra ya que el NH4OAc 1 N pH 7.0 supera en ocho veces el costo por AgTU 0.01 M (Cuadro 14 y 15).
Cuadro 14: Costo aproximado en pesos mexicanos de la determinación de la capacidad de intercambio catiónico (CIC) mediante acetato de amonio (NH₄OAc) 1 N pH 7.0.
Table 14: Approximate cost in Mexican pesos of determining cation exchange capacity (CEC) by ammonium acetate (NH₄OAc) 1 N pH 7.0.
Unidad | Concepto | Costo | mL por muestra | Costo unitario |
---|---|---|---|---|
1 kg | Acetato de amonio 1 N | $806.00 | 100 | $6.21 |
1 l | Alcohol etílico | $760.00 | 100 | $76.00 |
1 kg | Cloruro de amonio 1 N | $1,288.00 | 33 | $2.27 |
1 kg | Cloruro de amonio 0.25 N | $1,288.00 | 33 | $0.57 |
1 kg | NaCl 10 % | $337.50 | 100 | $3.38 |
1 kg | NaOH 40 % | $516.00 | 20 | $4.13 |
1 kg | Ácido bórico al 2 % | $1,494.61 | 10 | $0.30 |
1 g | Verde de bromocresol | $895.36 | 0.1 | $0.01 |
1 g | Rojo de metilo | $59.15 | 0.1 | $0.01 |
1 l | Ácido sulfúrico 0.05 N | $570.72 | 5.0 | $0.01 |
1 kg | Carbonato de sodio | $1,848.00 | 0.75 | $1.39 |
125 g | Fenolftaleína | $2,189.65 | 0.5 | $0.01 |
Total | $94.29 |
Cuadro 15: Costo aproximado en pesos mexicanos de la determinación de la capacidad de intercambio catiónico (CIC) mediante tiourea de plata (AgTU) 0.01 M.
Table 15: Approximate cost in Mexican pesos of determining cation exchange capacity (CEC) by silver-thiourea (AgTU) 0.01 M.
Unidad | Concepto | Costo | mL por muestra | Costo unitario |
---|---|---|---|---|
0.5 kg | Nitrato de plata 0.04 M | $45 875.88 | 30 | $5.33 |
0.5 kg | Tiourea 0.1 M | $1450.00 | ||
0.5 kg | Estándar de 500 mL Ag | $45 875.88 | 0.3 | $0.02 |
1 kg | Ácido nítrico 1 M | $994.50 | 10 | $0.70 |
1 kg | Aire/acetileno | $1213.10 | 4.4 | $5.35 |
Total | $11.40 |
Los valores obtenidos en la determinación de carbonato de calcio (CaCO3) equivalente fue entre 0.2 % y 96.9 %. Si se considera la sobreestimación de Ca2+ como la diferencia entre el Ca2+ extraído mediante NH₄OAc 1 N pH 7.0 y NH₄OAc 1 N pH 10.0 se obtienen valores de 240 mg kg-1 hasta 6180 mg kg-1, por lo que, de acuerdo con los datos obtenidos, la sobreestimación va desde 10 a 498 veces el que originalmente está en los sitios de intercambio, por lo que se deduce, que a mayores contenidos de CaCO3, mayor solubilización de Ca2+ en los suelos (Figura 3). La ecuación de regresión para obtener el calcio sobrestimado que se extrae con NH4OAc 1N pH 7.0 se presenta en el Cuadro 17.
Las cantidades extraídas de Mg2+ y K+ se sometieron a correlaciones entre las extracciones con NH₄OAc 1 N pH 7.0 y NH₄OAc 1 N pH 10.0 (Figuras 4 y 5). Se observó que el magnesio es el segundo catión sobreestimado en los suelos mediante extracción con NH₄OAc 1 N pH 7.0 de acuerdo con las evidencias encontradas (Cuadro 16), la pendiente de la recta para el caso del Mg2+ es menor que para el K+, lo cual sugiere que para obtener coincidencias entre un método y otro, es necesario disminuir el 23 % del Mg2+ extraído mediante acetato de amonio 1 N pH 7.0, donde los valores obtenidos de Mg2+sobreestimado en los suelos van de 5.6 mg kg-1 a 823.7 mg kg-1 lo que sugiere que la sobreestimación va desde 11.2 hasta 141.7 veces, en relación al que estaba originalmente en los sitios de intercambio. La gran variabilidad en el contenido de magnesio sobreestimado en este estudio podría deberse a la presencia de carbonato de magnesio en los suelos.
Para obtener coincidencias entre las extracciones de K+ en los suelos, es necesario disminuir el 12% del K+ extraído mediante acetato de amonio 1 N pH 7.0, lo que supone que 12% extraído en la mayoría de los suelos pertenece al soluble y no al intercambiable con contenidos que van de 10 mg kg-1a 100 mg kg-1, donde la sobreestimación de este catión va desde 3.7 a 33.3 veces con relación al que se encuentra en los sitios de intercambio.
Con base a Haby, Russelle y Skogley (1990) el potasio soluble en general se encuentra en concentraciones que varían desde 1 mg kg-1 a 265 mg kg-1, con rangos de 2 mg kg-1 a 5 mg kg-1 en suelos de las regiones húmedas, mientras que en suelos de zonas áridas y templadas va de 5 mg kg-1 hasta 100 mg kg-1 valores obtenidos de K+ podrían ser explicados por la variabilidad de los suelos estudiados (Cuadro 1), (Castellanos et al., 2000).
Conclusiones
El método de tiourea de plata (AgTU) mostró alta correlación con los métodos de NH4OAc 1 N pH 7.0, acetato de sodio 1 N pH 8.2 y cloruro de bario (BaCl2) para determinar la capacidad de intercambio catiónico (CIC).
El método de la capacidad de intercambio catiónico efectiva (CICEaj) para determinar la capacidad de intercambio catiónico, no resultó adecuado para suelos con pH neutro y alcalino.
El costo de análisis por muestra mediante NH4OAc supera en ocho veces el costo por AgTU.
El método de tiourea de plata fue la mejor alternativa para determinar la capacidad de intercambio catiónico, ya que es rápido, de bajo costo, minimiza errores y es aplicable a suelos con diferentes características de pH, textura, materia orgánica y contenido de carbonatos.