https://doi.org/10.61236/renpys.v3i2.783
Artículo científico: Aplicación del azul de metileno en suelos para determinar la capacidad de intercambio
catiónico con parámetros físicos, químicos y aplicaciones móviles
Publicación Semestral. Vol. 3, No. 2, julio-diciembre 2024, Ecuador (p. 15-26)
Publicación Semestral. Vol. 3, No. 2, julio-diciembre 2024, Ecuador (p. 15-26). Edición continua
Aplicación del azul de metileno en suelos para determinar la capacidad de intercambio catiónico con
parámetros físicos, químicos y aplicaciones móviles
Alexandra Isabel Tapia Borja1*, Melanie Elizabeth Díaz Abril1, Nataly Rocio Changoluisa1, Luis Jetli Vargas Procel1
1
Facultad de Ciencias Agropecuarias y Recursos Naturales. Universidad Técnica de Cotopaxi. Latacunga,
Ecuador
*Dirección para correspondencia: alexandra.tapia@utc.edu.ec
Fecha de Recepción: 21-05-2024 Fecha de Aceptación: 28-06-2024 Fecha de Publicación: 18-07-2024
Resumen
En la actualidad los componentes del suelo son importantes para el bienestar de las personas, los agricultores
deben tener buenas prácticas sostenibles, para asegurar una alimentación saludable. El objetivo de la investigación
fue evaluar la capacidad de intercambio catiónico (CIC) para los sistemas: agroecológicos, degradado, tradicional,
convencional y ecosistema de referencia en los cantones Salcedo, Latacunga y Pujilí, provincia de Cotopaxi. Se
recolectaron cinco muestras de suelo de cada zona, mismas que fueron tamizadas, posteriormente, se colocó 40 g
de cada muestra en una estufa a 140 °C por 24 horas. Se utilizó el método de tinción con azul de metileno para
evaluar la CIC, luego se realizó la pasta del suelo de 200 g para medir el pH. Finalmente, se realiza un análisis
con la aplicación móvil LandPKS para evaluar el color del suelo y agregados del suelo. Los resultados que se
obtuvieron por el método de tinción con azul de metileno en las tres zonas dieron como resultado una baja CIC
debido a que ningún sistema alcanzo o sobrepasa los valores para ser considerados como suelos ricos. El pH del
suelo determinó que los sistemas: referencial, agroecológico, degradado y tradicional poseen un resultado que
pasa de ocho que viene siendo un suelo alcalino, pero, el sistema convencional sí encuentra en el rango adecuado
para ser un suelo agrícola. En general, se puede mencionar que los suelos evaluados no son considerados fértiles,
por lo que no existe un CIC adecuado; sin embargo, esos suelos tienden hacer producidos por los agricultores.
Palabras claves: Salud del suelo, intercambio catiónico, sistemas productivos, degradados, convenciones.
Application of methylene blue in soils to determine cation exchange capacity with physical and
chemical parameters and mobile applications
Abstract
Nowadays, soil components are important for people's well-being, farmers must have good sustainable practices,
to ensure a healthy diet. The objective of the research was to evaluate the cation exchange capacity (CIC) for the
following systems: agro ecological, degraded, traditional, conventional and reference ecosystem in the cantons of
Salcedo, Latacunga and Pujilí, province of Cotopaxi. Five soil samples were collected from each area, which were
sifted, then 40 g of each sample was placed in an oven at 140 °C for 24 hours. The methylene blue staining method
was used to evaluate the CEC, then the 200 g soil paste was made to measure the pH. Finally, an analysis is carried
out with the LandPKS mobile application to evaluate the color of the soil and soil aggregates. The results obtained
by the methylene blue staining method in the three zones resulted in a low CIC because no system reached or
exceeded the values to be considered as rich soils. The pH of the soil determined that the referential, agro
ecological, degraded and traditional systems have a result that exceeds eight that is an alkaline soil, but the
conventional system is in the appropriate range to be an agricultural soil. In general, it can be mentioned that the
IDs Orcid:
Alexandra Tapia: https://orcid.org/0000-0001-6935-5211
Melanie Diaz: https://orcid.org/0009-0007-4434-2394
Nataly Rocio Changoluisa: https://orcid.org/0009-0009-3246-4583
Luis Vargas: https://orcid.org/0009-0002-1825-5899
15
Tapia A., Díaz M., Changoluisa1 N., Vargas L.
soils evaluated are not considered fertile, so there is no adequate CIC; however, those soils tend to be produced
by farmers.
Keywords: Soil health, cation exchange, productive systems, degraded, conventions.
1. INTRODUCCION
La agricultura se enfrenta a grandes desafíos a futuro,
por eso es importante tomar prácticas sustentables para
promover la salud del suelo y la conservación de los
recursos naturales (Adrian Villota, 2024). El suelo es
un ecosistema vital, en el que se desarrolla la
sostenibilidad de todos los seres vivos y es la base de
toda la vida en la Tierra, relacionándose con factores
como el provisionamiento de hábitat y alimento
(Zabaloy, 2021). La calidad de la producción agrícola
determina su capacidad (Burbano Orjuela, 2017). Para
comprender esto, se evalúa la salud del suelo en
distintos sistemas de producción (SP) mediante el
análisis de sus propiedades físicas y químicas (Vallejo
et al., 2018). En los sistemas de producción como el
natural, agroecológico, convencional, tradicional y
degradado, las prácticas agrícolas se llevan a cabo de
diversas formas, con distintas organizaciones y uso de
los recursos naturales (Aldaz et al., 2020), desde el uso
de materia orgánica, humus, controladores biológicos
hasta la aplicación de plaguicidas y fertilizantes
(agroquímicos), por lo que en cada tipo la calidad del
suelo y sus propiedades es diferente (González, 2017).
Las propiedades del suelo como: la capacidad de
intercambio catiónico (CIC), la materia orgánica (MO),
el pH, el color y la textura; son importantes indicadores
de la salud y calidad del suelo (Rebolledo & Sierra,
2020). El intercambio de iones es un factor
determinante, ya que indica la capacidad de para
retener y liberar nutrientes (Cruz-Flores et al., 2022),
como el magnesio (𝑀𝑔+2), calcio (𝐶𝑎+2) y potasio
(𝐾+), que están presentes de forma iónica con carga
positiva, esenciales para el desarrollo de las plantas. Un
alto nivel de CIC en el suelo es un indicador de la
disponibilidad de estos nutrientes, lo cual mejora
directamente la producción agrícola, reduce costos y
mantiene su cuidado (Castaño & González, 2022). Las
propiedades y características del suelo están
relacionadas entre sí, la materia orgánica en el suelo es
esencial para la actividad biológica y funcionamiento
de esta e incrementa la CIC (Ortiz Zamora, 2020), el
color nos indica la composición del suelo, minerales
presentes, humedad, etc. es una medida indirecta de las
propiedades del suelo (Ponce et al., 2022), el pH es un
gran indicador porque afecta en la disponibilidad de
nutrientes, es relevante para las funciones y procesos
que ocurren en el suelo (Castillo-Valdez et al., 2021),
la textura indica de qué está constituido el suelo, que
suelen ser partículas de arcilla, limo o arena, cada tipo
influye en las propiedades físicas como: la retención
del agua, fertilidad, aireación, porosidad, etc., esta
propiedad se relaciona con la estabilidad de agregados,
un importante indicador físico en la calidad del suelo
(Manayay Mendoza, 2021). Debido a los elevados
precios de análisis de las evaluaciones del suelo,
específicamente de la CIC y al desconocimiento por
parte de los pequeños agricultores sobre la influencia
de la CIC en el suelo, se han desarrollado malas
prácticas en el manejo del suelo, lo que minimiza la
sustentabilidad de este recurso. La demanda agrícola ha
extendido el uso de los suelos, por medio de insumos
como los fertilizantes e insecticidas, de manera
desfavorable (Etchevers-Barra et al., 2020), alterando
el ambiente natural, cambiando las características
físico-químicas del suelo, provocando su pérdida
(Marqués, 2022). Actualmente, existen diversos
métodos para determinar la CIC. El método de tinción
con Azul de Metileno (AM) que fue utilizado en esta
investigación, es uno de los más sencillos, económicos
y eficaces para determinar la CIC del suelo, resultando
accesible para los pequeños agricultores (Pescador,
2018). En el caso de la materia orgánica, un principal
indicador de la calidad e influyente en las propiedades
del suelo, es necesario un método con exactitud como
la calcinación del suelo, el cual es rápido, preciso y
económico (Aguilar Silva, 2019), consiste en medir la
pérdida del peso por ignición de la muestra del suelo a
altas temperaturas por un tiempo determinado,
permitiendo, porcentaje de materia orgánica presente
en el suelo (Barrezueta-Unda et al., 2020).
Para analizar las propiedades físico-químicas del suelo
se empleó el uso de las Apps. “LandPKS y SLAKES”.
En la caja de herramientas de LandPKS, tenemos “Soil
Color (Tools)”, que analiza el color del suelo, dando un
resultado muy efectivo (Baumann et al., 2016), en un
análisis de la fotografía de la muestra la cual permite
definir el color en Munsell (Maynard et al., 2022).
SLAKES, permite determinar la estabilidad de los
agregados presentes en el suelo, la App se basa en el
análisis fotográfico (Fajardo et al., 2016), en este
análisis se requiere de instrucción y equipos mínimos,
siendo favorable para los pequeños agricultores;
analiza tres muestras de agregados de alrededor de 10
mm de diámetro dispersos en una caja Petri según la
indicación de la App (Flynn et al., 2020).
2. METODOLOGIA
2.1 Cobertura y Localización
Este estudio se realizó en tres zonas diferentes ubicadas
en los cantones de Salcedo, Latacunga y Pujilí, en la
provincia de Cotopaxi, que se encuentra en la región
interandina de Ecuador. La altitud de estos cantones
varía entre 2600 y 2970 m s. n. m., y la temperatura
media anual oscila entre 10 y 12 °C.
16
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catiónico con parámetros físicos, químicos y aplicaciones móviles
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Figura 1. Ubicación geográfica de las zonas de estudio.
2.2 Recolección y selección de la muestra.
Se procedió a la recolección de las muestras de suelo
en las diferentes en las tres zonas (Salcedo, Latacunga
y Pujilí) de la provincia de Cotopaxi.
En total, se obtuvieron 15 muestras compuestas,
correspondientes a los cinco sistemas productivos y las
tres zonas (Figura 2).
Figura 2. Recolección de las muestras de cada
cantón.
2.3 Preparación de las muestras
Se procedió a realizar un tamizado de matiz número 60,
para eliminar las estructuras más grandes (Llano et al.,
2020)Posteriormente, sacamos 40 g de la muestra que
serán colocados en el recipiente con el código
correspondiente, como se evidencia en la Figura 3.
Figura 3. Obtención de las muestras para ser
analizadas.
2.4 Secado de las muestras
Las quince muestras fueron sometidas a la estufa para
un proceso de secado a 104 °C durante 24 horas. Este
proceso permitió eliminar por completo cualquier
rastro de humedad presente en el suelo (Figura 4).
17
Tapia A., Díaz M., Changoluisa1 N., Vargas L.
Figura 4. Proceso de secado de las muestras.
2.5 Técnica de tinción con azul de metileno
Para determinar el intercambio catiónico, se ajustó al
protocolo de (Barbosa-Basto & Romero-Cajamarca,
2017) que se basa en el método de tinción, que se
fundamenta en los siguientes pasos:
• Se añadió 1 gramo de azul de metileno seco,
previamente pesado en una balanza analítica, a un
vaso de precipitado de 500 ml que contenía 200 ml
de agua destilada, como se muestra en la figura 5.
Figura 5. Desarrollo del azul de metileno.
• Se procedió a tomar la muestra seca y disolver en
30 ml de agua destilada, posteriormente se mezcló
la solución de azul de metileno con la suspensión
de suelo en incrementos de 0,5 ml. Se revolvió
durante un minuto en un agitador magnético. Este
proceso se repite varias veces hasta identificar la
cantidad precisa que genere, como se muestra en
la Figura 6.
Figura 6. Preparación de la muestra.
• Posteriormente, se toma una gota del medio y se
ubica en el papel filtro para registrar la cantidad de
mililitros de azul de metileno añadido, tal como se
muestra en la Figura 7.
Figura 7. Colocación del azul de metileno en el papel
filtro.
2.6 Determinación de pH
Para llevar al siguiente procedimiento, se necesita 200
g de la muestra de suelo para cada tipo de sistema, la
muestra debe reposar durante 24 horas antes de ser
tamizada con un matiz número 60. Posteriormente, se
mezcla el suelo con agua destilada hasta obtener una
pasta brillante, y se verifica su consistencia haciendo
un corte vertical. Si se une de manera uniforme la
mezcla, luego se cubre con plástico Strech film (Figura
8), se deja reposar durante dos horas.
Figura 8. Procedimiento de la pasta del suelo de los diferentes lugares.
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catiónico con parámetros físicos, químicos y aplicaciones móviles
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Después del tiempo de reposo, se toma una muestra y
se coloca en el embudo Buchner con un papel filtro en
la base para evitar la pérdida de material, se conecta el
embudo a una bomba de vacío y se espera
aproximadamente 10 minutos, para obtener la cantidad
adecuada de agua de la pasta, se agrega hasta tres gotas
en los ionómetros, luego se mide el pH, como se
muestra en la figura 9. Posteriormente, se deja que la
muestra de suelo se seque al ambiente por un período
de 24 horas.
Figura 9. Toma de muestra de los suelos en los ionómetros.
2.7 Estabilidad de los agregados húmedos
Con la aplicación Slakes desde Play Store se procede a
tomar una fotografía tipo trípode a una altura de 15 a
20 cm (Figura 10). Seguidamente, se procede a tomar
la foto de las gotas de las muestras colocadas en el
papel filtro, incorporando el color solo en base.
Posteriormente, se toma otra foto en la cual se coloca
agua destilada que cubra por completo el papel filtro.
Una vez que haya tenido el contacto con el agua,
cambiaría la muestra; sin embargo, esto no afecta el
cambio de resultado. Después de 10 minutos sin mover
el dispositivo móvil, se realiza un análisis para
determinar la estabilidad de los agregados. Valores
cercanos a uno indican alta estabilidad, y valores
inferiores a 0.50 señalan baja estabilidad (Figura 10).
Figura 10. Proceso de análisis mediante la tecnología móvil Slakes.
2.8 LandPKS para la evaluación del color del suelo.
La muestra inicial del suelo se deja secar al aire durante
24 horas. En la aplicación LandPKS, se selecciona el
parámetro de ubicación y se ingresan las coordenadas
y el nombre del sitio. Luego se accede la zona
identificada y se determina el color, tal como se
muestra en la Figura 11.
Por último, se consiguen valores cuantitativos RGB
que muestran los porcentajes de propensión de color,
es decir, a mayor valor, más oscuro será el suelo.
19
Tapia A., Díaz M., Changoluisa1 N., Vargas L.
Figura 11. Aplicación LandPKS.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 Capacidad de Intercambio Catiónico mediante
para Latacunga
En la Figura 12, se observa que el sistema
agroecológico exhibe la máxima CIC (4.8 meq/100 g)
dentro de la zona de Salache CEYPSA, Latacunga.
Debido a prácticas como la aplicación de abonos e
insumos completamente orgánicos, la presencia de
cercas vivas (forestales y frutales) y la ausencia de
maquinaria agrícola. Estos tres factores contribuyen a
mantener las características del suelo y preservar su
buena calidad. El sistema degradado ocupó el último
lugar de CIC (0.83 meq/100 g). Esto sucede al exceso
de productos químicos en el suelo. Al analizar los
rangos de CIC, los cinco sistemas de producción de
Salache corresponden a un rango bajo (0-10
meq/100 g) según la propuesta de Huanay Munguia
(2022). Es decir, la baja CLC de suelo tiende a darse
por varios elementos, como suelen ser: el tipo de suelo
y la saturación de productos químicos. Debido al mal
manejo del suelo, se llega a eliminar a varios
microorganismos mismos que realizan diversas
actividades en el suelo, como pueden ser:
Pseudomonas fluorescens que secretan ácidos
orgánicos y descomponen la materia orgánica,
enriqueciendo el suelo con fosfatos accesibles para las
plantas(Cruz-Macías et al., 2020).
Figura 12. Capacidad de Intercambio catiónico en el círculo de Salache CEYPSA en meq/100g.
3.2 Capacidad de Intercambio Catiónico para
Salcedo
En la Figura 13, se observa que el sistema
agroecológico en la zona de Carrillo muestra una
capacidad máxima para el intercambio catiónico (3.15
meq/100 g). Esto se basa en que existe una reiteración
de siembra de hortalizas, verduras, frutales y forestales;
además, no utilizan maquinarias agrícolas y
comúnmente utilizan abono orgánico. Estos tres
factores ayudan a conservar las características del suelo
y apadrinar su buena calidad. Para el sistema
degradado que dio como resultado la minina CIC (1.88
meq/100 g), esto se debe a que el suelo tiene peligro en
la fertilidad y productividad de la tierra. Una vez
analizado el rango de CIC de los cinco sistemas
evaluados en la zona de Carillo, los resultados (< 5
meq/100 g) correspondientes a un nivel bajo, según
Pérez Rosales et al. (2017). Se puede decir que la baja
CIC de suelo, tiende a darse por diversos componentes,
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catiónico con parámetros físicos, químicos y aplicaciones móviles
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como suelen ser: la disminución de la actividad
microbiana, fertilizantes sintéticos, el cambio de clima,
entre otros. Por ende esto conmueve a que el suelo no
haga su función correctamente debido a que afecta las
acciones de diferentes microorganismos que ayudan a
tener un suelo rico (Guerrero Lázaro, 2019).
Figura 13. Capacidad de intercambio catiónico en la zona de Carrillo
3.3 Capacidad de Intercambio Catiónico para
Pujilí
En la figura 14, se observa que el sistema degradado
muestra la máxima CIC en Isinche, Pujilí, con un valor
de (3.45 meq/100 g). Debido a que existen cultivos de
cereales y leguminosas, la firme aplicación de
químicos (abono). Estos dos factores conservan las
características del suelo para su buena calidad. Así
también, el sistema agroecológico dio como resultado
la minina CIC (0.9 meq/100 g), debido a la abundancia
de abono e insumos químicos que los insertan en el
suelo. El análisis del rango de CIC de los cinco
sistemas evaluados en la zona de Isinche determina (0-
10 meq/100 g) también niveles bajos (Cevallos
Jiménez & Macias Zamora, 2022). La baja CIC de
suelo, se debe a diversos componentes como: baja
capacidad de materia orgánica, la poca agricultura de
forestales y frutales. Por ende esto conmueve a que el
suelo no tenga una función correctamente, ya que
afecta el trabajo de diferentes microorganismos que
ayudan a tener un suelo alto en CIC (Bedoya Justo
et al., 2021).
Figura 14. Intercambio catiónico en la zona de Isinche.
3.4 Validación cuantitativa
La validación cuantitativa de la CIC se realizó con los
resultados del laboratorio de las quince muestras. En la
tabla 1 se observa que los valores determinados con
azul de metileno y los del laboratorio presentan los
21
Tapia A., Díaz M., Changoluisa1 N., Vargas L.
mismos rangos cuantitativos de CIC; aunque su valor
numérico es diferente.
Es decir, los suelos de los cinco sistemas de producción
en tres cantones de Cotopaxi son suelos pobres
(Cevallos Jiménez & Macias Zamora, 2022). El
método de tinción de azul de metileno que se utilizó
para poder medir la capacidad de intercambio catiónico
tiene una valides favorable para los agricultores, ya que
es un método económico y fácil de realizar.
Tabla 1. Resultados de las cinco muestras de las tres diferentes zonas.
Sistema de producción
Latacunga (Salache)
Salcedo
(Carrillo)
Pujili
( Isinche)
Análisis de Laboratorio
Tradicional
Bajo
Bajo
Bajo
Bajo
Agroecológico
Bajo
Bajo
Bajo
Bajo
Ecosistema de referencia
Bajo
Bajo
Bajo
Bajo
Convencional
Bajo
Bajo
Bajo
Bajo
Degradado
Bajo
Bajo
Bajo
Bajo
3.5 Comparación de la materia orgánica con los
análisis de laboratorio
En la Figura 15 se visualiza que los cinco sistemas que
se evaluaron en laboratorio y con el método de azul de
metileno existe un porcentaje de 2.74 a 4.54% de MO.
Porcentajes que corresponden a niveles medios de MO
en suelos agrícolas; aunque, lo ideal para una
producción óptima es superior al cinco por ciento
(Luna-Canchari & Mendoza-Soto, 2020). En este caso,
todos los sistemas necesitan agregar mayor contenido
de MO al suelo.
Figura 15. Comparación de porcentajes de la materia realizada en laboratorio con la enviada al INIAP
3.6 Análisis de agregados
Según Devia Guevara & Valencia Pabon, (2019), el
valor de agregados en el suelo para ser considerado
como suelo alto en CIC varía entre uno a dos. Como se
establece en la Figura 16, los resultados obtenidos tras
el método de aplicaciones móviles (Slakes) se observa
que los resultados dieron un máximo de 0.51,
correspondiente al sistema tradicional esto se debe a su
alta capacidad de las partículas del suelo al pertenecer
a unidas en forma de agregados. Por lo cual, el sistema
degrado da como resultado un mínimo de 0.37 de
agregados. Esto se debe a que el suelo tiene una
permanente erosión y compactación.
Dándonos a conocer mediante los resultados de los
22
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catiónico con parámetros físicos, químicos y aplicaciones móviles
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cinco sistemas evaluados, la CIC fue baja debido a que no existe un rango relevante de agregados.
Figura 16. Resultados de agradados de los sistemas de las tres zonas evaluadas.
3.7 Análisis del Potencial hibrido
Rosas-Patiño et al., (2017) menciona que el pH
adecuado de un suelo en buenas condiciones para ser
producidos y tener un buen resultado de CIC se
encuentra en el nivel establecido de siete a ocho, esto
se debe al incremento de cargas negativas y ayuda a
tener una mejor retención de cationes en el suelo.
Se puede evidenciar en la figura 17 los resultados que
se estableció tras el método de pasta saturada de los
diferentes suelos establece que existe una baja
disponibilidad de microorganismos y nutrientes, ya que
se presenta un pH alcalino, por lo que en el sistema
agroecológico, referencial, degradado y tradicional da
un resultado pasado de ocho, son suelo que necesitan
ser encalados; sin embargo, el sistema convencional se
mantiene dentro del rango adecuado para ser un suelo
productivo, cabe mencionar, que el suelo a pesar de los
resultados obtenidos no se presenta una productividad
mala, por lo que ciertas plantas se adaptan y existe
bueno producción a pesar de estos resultado.
Figura 17. pH de los suelos en la provincia de Cotopaxi.
4. CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos de la capacidad de
intercambio catiónico en el cantón de Latacunga y
Salcedo son similares; aunque se evidencia un máximo
valor en el sistema Agroecológico, porque se realiza la
23
Tapia A., Díaz M., Changoluisa1 N., Vargas L.
aplicación de materia orgánica en el suelo lo que aporta
la fertilidad y el incremento del CIC para retener los
nutrientes en la planta. Mientras, que el sistema
degradado fue el más bajo por la ausencia de materia
orgánica y fertilización. Para el cantón Pujilí el
resultado fue lo contrario; el sistema de degradado es
el máximo por la presencia de cultivos de cereales y
leguminosas y el bajo el sistema agroecológico por
ausencia de materia orgánica y ausencia de frutales y
agricultura forestal.
El método azul de metileno es una técnica cualitativa,
la cual se debe realizar con mucha experticia para evitar
resultados erróneos. Sin embargo, es un método
factible para los agricultores y económicamente viable.
El pH óptimo debe variar entre 6 y 8 para ser
considerado un suelo productivo, en los resultados de
los sistemas agroecológica, referencial, degradado y
tradicional el pH varió de 8.2 a 8.9 (alcalino), estos
niveles afectan la disponibilidad de nutrientes y
microrganismos y por ende al desarrollo de las raíces.
Solo el sistema convencional el pH es de neutro que
beneficia a la absorción de nutrientes del suelo y la
resolución de procesos químicos.
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Recursos Naturales Producción y Sostenibilidad
Artículo científico: Aplicación del azul de metileno en suelos para determinar la capacidad de intercambio
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