Assessing the sodium exchange capacity in rainfed and irrigated soils in the Mediterranean basin using GIS

Abstract

El complejo de intercambio de suelo consiste en materiales coloidales en los que se producen fenómenos de intercambio iónico que le permiten atraer, retener e intercambiar elementos que tienen cargas eléctricas opuestas. Dado que sus constituyentes minerales (arcilla) y componentes orgánicos (humus) son principalmente de naturaleza negativa, los iones retenidos o intercambiados son predominantemente cationes. Históricamente, la falla en el monitoreo de parámetros como el porcentaje de intercambio de sodio (ESP) ha llevado al deterioro permanente de los suelos que se han vuelto completamente improductivos, reduciendo en gran medida la sostenibilidad de los sistemas agrícolas. Este estudio evalúa cómo la capacidad de intercambio de sodio en los suelos irrigados difiere de los de secano a través de una encuesta por muestreo que se llevó a cabo en las 15,031 ha del Perímetro de Riego de Caia y áreas adyacentes, ubicadas en los municipios de Elvas y Campo Maior, Distrito de Portalegre. Portugal, donde se recogieron 14,280 muestras georreferenciadas de la capa superior del suelo (0–20 cm), que se mezclaron 10 a la vez para que cada muestra compuesta represente 11.1 ha. Luego se analizaron las muestras con respecto a los parámetros más relevantes para caracterizar el complejo de intercambio de suelo, incluidas las concentraciones de bases intercambiadas y la Capacidad de intercambio de cationes (CEC). Los resultados se organizaron en una cuadrícula georreferenciada con 1451 entradas. Usando el software de análisis estadístico clásico y sistemas de información geográfica (GIS), fue posible relacionar las muestras individuales de suelo analizadas con el sistema cultural practicado (irrigado o de secano) y el grupo de suelo actual que nos permitió analizar la influencia del sistema cultural en El complejo de intercambio de suelo. Se creó la tabla de distribución del intercambio de sodio y CEC. Los resultados obtenidos confirman una disminución general de los valores de CEC y un aumento del contenido de sodio intercambiable de los suelos explorados irrigados en comparación con los de secano, presentando notables ideas no solo con respecto a los cambios necesarios hacia la sostenibilidad de estos paisajes agrícolas irrigados, sino también Considerando el impacto de estas técnicas productivas en diferentes sistemas agrícolas.

The soil exchange complex consists of colloidal materials on which ion exchange phenomena occur allowing it to attract, retain, and exchange elements that have opposite electric charges. Since their mineral constituents (clay) and organic components (humus) are mainly of a negative nature retained or exchanged ion are predominantly cations. Historically, failing to monitor parameters like the exchange sodium percentage (ESP) has led to the permanent deterioration of soils which have become completely unproductive, largely reducing the sustainability of the agricultural systems. This study assesses how the sodium exchange capacity in irrigated soils differs from the rainfed ones through a sample survey that was carried out in the 15,031 ha of the Caia Irrigation Perimeter and adjacent areas, located in the municipalities of Elvas and Campo Maior, Portalegre District, Portugal where 14,280 georeferenced samples were collected from the top soil layer (0–20 cm), which were mixed 10 at a time so that each composite sample representing 11.1 ha. Then the samples were analyzed regarding the most relevant parameters for characterizing the soil exchange complex including the concentrations of exchanged bases and Cation Exchange Capacity (CEC). The results were arranged in a georeferenced grid with 1451 entries. Using classical statistical analysis and Geographic Information Systems (GIS) software, it was possible to relate the individual soil samples analyzed with the cultural system practiced (irrigated or rainfed) and the present soil group which permitted us to analyze the influence of the cultural system in the soil exchange complex. The distribution chart of the exchange sodium and CEC were created. The obtained results confirm a general decrease of CEC values and an increase of the exchangeable sodium content of irrigated explored soils when compared to the rainfed ones, putting forward noteworthy ideas not only regarding the necessary changes towards the sustainability of these irrigated agricultural landscapes, but also considering the impact of these productive techniques on different agricultural systems.