Hong Kong University Hong` Kong

A C I D SULPHATE S O I L S I N HONG KONG
Charles J . Grant
Hong Kong University
Hong' Kong
Introduction
Soils that develop extreme acidity on drying have been reported in the Pearl
River estuary (Huang 1958; Kung & Chou 1964) and in Hong Kong (Grant 1960), but
it was n o t until the rapid expansion of fish farming in the past 5 years that
problems associated with these soils became acute in relation to economic development in this area.
The Pearl river, with an annual liquid discharge of 668 O00 millions of cubic
metres (Lu 1956) flows through areas of severe erosion, and in the Canton delta
deposits 28 million tons of silt annually (Kovda 1959). Extensive mudflats have
formed along the shores of the estuary, and many formerly prosperous ports (e.g.
Macau, Fatshan, Nam Tau, Yuan Long) have become silted up. There are some indications that the rate of coastal progradation in this delta has increased in
the past 300 years, but there has been massive sedimentation since the Han colonisation of Kwangtung at the end of the Sung dynasty (12th century) initiated a
period of widespread deforestation.
In Hong Kong recent mudflats and acid sulphate soils occur principally in the
Deep Bay area to the northwest of the Colony. Formerly,these areas were barren
wastelands with dwarf mangrove (Rhizophoracea, Aegiceras, and various Cyperaceae).
In areas not regularly covered with tidal waters but with the watertable near the
surface, occasional crops of seagrass (Eleocharis spp.) were grown for matting,
and on the slightly drier areas brackish water rice was grown. Between 1958 and
1968 the fishpond area has increased from 500 to 2000 acres and many more ponds
are under construction. Most of this development has taken place in the mudflats
of Deep Bay.
Location and geomorphological characteristics
The Pearl river, flowing into the South China Sea immediately to the west of Hong
Kong, is formed by the confluence of three rivers: the Peikiang (North River),
the Sikiang (West River), and the Tungkiang (East River). Canton lies at the apex
of the estuary while the territories of Macau and Hong Kong are situated on either
side of the entrance to the channel some 70 miles to the south (Fig.1).
215
Deep Bay is a landlocked inlet in the northeast of Hong Kong and sedimentation
in the bay is markedly influenced by marine action and salinity. Mudflats are
extensively developed on the southern (Hong Kong) shore of the embayment, but
within the past 300 years there was another outlet from Deep Bay to Tuen Moon
5 miles to the south. Silting cannot have continued at the present rate for many
centuries and i t is probable that a major shift in the courses of the Peikiang
(Hui 1956) and of the Sikiang resulted in the bypass of Deep Ray inlet by main
channel flow of the Pearl River estuary.
Resultant on change of current, the island of Nam Shan at the mouth of the
inlet became linked to the coast of Po On County by a tombolo complex, cutting
off Deep Bay from the direct riverine scouring influence of the Pearl River.
Sedimentation is most active around the outlets of the Shum Chun river and Yuen
Long creek but the catchments and rate of flow of these watercourses are inadequate to account for the volume of sediment accumulated within the past three
hundred years. The materials appear to be primarily derived from the Pearl river,
but are brought into the embayment in dispersed suspension by saline waters from
the estuary mouth at high tide. The sediments are flocculated and precipitated
on contact with the freshwater o f Shum Chun and prevented from re-entry to the
estuary at low tide by the seaward flow of Pearl river water past the bay mouth.
Intertidal flats occur in an arcuate area between the Shum Chun and Yuen Long
streams. There is a marked break of slope at the 10 m contour, which may be taken
as roughly corresponding to the pre-Han coastline, and a less well defined break
at 3-5 metres. Below 3 metres lies the wide expanse of recent sediments with levee and backswamp undulations but no definable terrace edges that might indicate
isostatic readjustment or independent diastrophic movement (Fig.2).
The sediments of the 5-10 m terrace are in general coarse textured with numerous
quartz grains and are clearly directly derived from erosion of adjacent granitic
and metamorphic rocks, whereas the more recent deposits are silt loam or silty
clay loam materials with distinctively marine characteristics. Construction of
bunds for fishponds and brackish water paddy fields has obscured the morphological features of the recent sediments, but the main natural subdivision of the area
is a series of sluggish drainage channels sub-parallel to the coast midway between
the 3 m contour and mean sea level.
All of the soils below the 3 m contour may be described as acid sulphate soils
as defined by Moormann (1963) i.e. they are marine floodplain soils that, upon
drainage and aeration, show definite ar.d severe acidification due to the oxidation
of sulphides. Within this broad category Moormann proposes the term "cat-clay" to
216
P
be applied to acid soil material in its oxidized form, showing straw-yellow mottlings, and streaks of basic ferric sulphate, and "mud.clay" to refer to the nondrained unoxidized phase with high potential acidity. Both the mud-clay and catclay phase are represented in Hong Kong as shown in the transect diagram (Fig.3).
Intermediate forms between the two phases are frequent in the fishpond area;
the upper profile is oxidized and acid, whereas the subsoil is formed of reduced,
near-neutral mud-clay.
Environmental conditions
Acid sulphate conditions are found only on sediments below the 5m contour, but
the distribution of sulphur compounds and of acidity, or potential acidity, is
variable both with depth, within a single sediment core, and areally, from one
sampling site to another. These variations may be associated:
a) with activity and differences in metabolic rates of heterotrophic sulphate
reducing bacteria that under anaerobic conditions reduce seawater sulphate
to H 2 S (Berner 1964).
b) with the distribution of mangrove (Huang 1958), and
c) with the degree or nature of drying out of the soil.
So long as seagrass and brackish water paddy were grown, drying out of the soils
was gradual and acidification was not a problem, though efflorescences of sulphur
and sulphates formed on the low bunds between fields. When fishponds began to be
constructed on a large scale in the 1960's, oxidation of the soils was accelerated. There is no clear pattern Of susceptibility to acidification and some fishponds have been unaffected while adjacent ponds have had to be abandoned.
Coastal emergence in Deep Bay has been partly natural and partly accelerated
by the construction of seawalls of mud to form kei wat or tembaks, which are
large enclosures formed on mudflats and surrounded by bunds up to 2 m high. Each
kei wai is about 25 acres (IO ha) in area and acts as a tidal fish trap. Most
of the present kei wai (Fig.2) were constructed in 1940/41 but are largely inoperative now o r have been converted to brackish water fishponds.
Coastal reclamation in this area has followed the sequence: tidal flat, mangrove
colonisation, kei wai construction, fishpond conversion. The speed of colonisation by mangrove may be gauged by the fact that two mangrove patches totalling
16.3 acres (6.5 ha) in 1963 had coalesced and extended to 20.4 acres (8.2 ha) in
1968.
Slow sedimentation from impounded water in the kei wai has raised the land surfa-
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ce within the enclosures 30-50 cm higher than the average land level in the fish
pond area.
Physical and chemical characteristics of the soils
Sediments in the top metre of the areas occupied by mudflats, mangrove, kei wai,
and fishponds (Fig.2) have been affected by subaerial alteration and organic
activity so that they may be properly considered as soils.
Textures are uniformly fine in the Silty Clay - silty clay loam range and have
distinct horizon differentiation (Fig.4) in the areas not affected by urban or
agricultural drainage. Depth to water-table and length of daily or seasonal
exposure to drying between tides is closely related to the thickness of the surface horizon. At the more inland locations near the edge of the 3 m terrace the
surface horizon is sufficiently thick (20-30 cm) to permit shallow cultivation of
vegetables provided that adequate fresh water is available for surface irrigation and that upwelling of toxic water from the subsoil is avoided.
The subsoil is uniformly bluish black (5B 2/1) when wet, but if permitted to dry
out the soil becomes grayer (IOGY 6 / 1 ,
greenish gray) with numerous mottles and
streaks of basic ferrisulphate. In the wet condition the soil reaction is pH 7.5
throughout the profile but, on drying, all horizons, but particularly the G
S’
be-
come more acid and values of pH 2.3-3.0 have been noted in Hong Kong.
Sulphur is present in appreciable amounts throughout the profile but is seldom
less than 0.8% (in the surface horizon) and is normally 1.5-2.52. The environment
is similar in many respects to the intertidal flats of The Wash in England
(Love 1967) and the Netherlands Waddenzee (van Straaten 1954). The high proportion
of sulphur in Deep Ray soils may be due partly to the influence of mangrove vegetation. Huang (1958) reports a total S content of 4.69-6.62% in the leaves of
Rhizophoraceae and Aegeciras in nearby Kwangtung Province. The more commonly attributed cause of sulphur concentration in these soils is the reduction of sulphate from seawater by micro-organisms (Starkey 1950).
Copper is present (10-100 ppm Cu) in all profiles, mainly in the form Chalcopyrite, but investigations into diagenetic formation of copper compounds in these
soils have not yet been completed (Table 1 ) .
218
TABLE I .
TOTAL SULPHUR AND COPPER CONTENT OF THE SOILS
PROFILE
LOCATION
SAMPLE
Lab. No.
Depth
Cu
PPm
TOTAL S
%
P 5
87
18-24"
IO
2.90
R 4
141
12-18"
35
3.36
S 6
177
12-18''
65
2.55
T 3
21 1
24-30"
37.5
2.66
T 7
235
24-30"
60
2.50
u 2
270
1 2-1 8"
12.5
2.59
U 8
304
6-1 2"
v 3
335
1 2- I 8"
I O0
92.5
3.05
2.75
Acidification
A l l of the soils in Deep Bay below the 3 m terrace edge are liable to become acid
on drying and oxidation, but the degree of acidification is not directly related
to total sulphur percentage in the soil.
A total of 540 samples representing 90 profiles have been examined to determine
the extent and rate of acidification. The detailed results of this study are the
subject of a separate paper, but briefly it may be noted that almost all the
samples showed a marked fall of pH within the first week of air-drying. The decrease continued in more than 85% of the samples, but began to stabilize at the
end of 5-6 months. Air drying at 25
OC
for periods of several months is not re-
presentative of field drainage and oxidation conditions with probable alternation
of wetting and drying, but does give some indication of the relationship between
profile characteristics and soil reaction.
I n the graph representing profile location S6 (Fig.5) the oxidized topsoil sample
(175) and the GFeSn bottom sample (180) show little change in pH over the 7-month
period. Samples 176-179 became moderately acid and showed the black monosulphide
coloration. At profile location R 3 (Fig.6) whitish subsoil was not reached in
profile depth, and at profile location S 4 (Fig.7) the oxidized layer at the surface was too thin to be separately sampled. Berner (1963, 1967) has shown that
the first-forming iron sulphide in many marine sediments is black, amorphous Fes.
219
Transformation of sulphate from seawater through phases of monosulphide (Hydrotroilite, or mackinawite and melnikovite or griegite) to pyrite is indicated by
colour changes in the soil and is related to the extent and rate of acidification
on drying.
The downward sequence of brown, black, gray, and grayish white indicate stages in
progression of pyrite diagenesis. In the brown topsoil, ferric hydroxide is dominant and the sulphur content is generally low. Soils of the black horizon
quickly become acid on drying and react strongly with dilute H C 1 to provide H z S .
Downward the soil becomes progressively grayer and, in spite of high total sulphur
content, acidification on drying is less extreme and dilute H C I produces little
reaction.
Where drainage has occurred in the fishpond area, a variable thickness of yellow
and G
horizons. The water-table
mottled cat-clay directly overlies the G
FeS
FeSz
is high throughout the fishpond area and cat-clay only occurs on drained and disturbed building sites or on fishpond bunds, so that natural profiles could not be
positively established. However, soil samples from cat-clay material give consistently lower pH values (pH 2.5-3.5) than have been recorded in air-dried mud-clay.
The reason for this difference is believed to be incomplete or slow drying in the
field.
To test the effect of wet storage of mud-clay on acidification, some samples
have been kept in wet field condition. The samples were prepared in identical
volumes and with identical surface areas to equalize any effect of surface oxidation and diffusion. Oxidation was prevented in one batch of samples by storing
under nitrogen.
The results of this test (Fig.8) indicate that a l l samples kept in field condition become more acid than air dried soil and that exclusion of oxygen accentuates
the acidification.
The reasons for this phenomenon are not clear but the implications are that in
the reclamation of these soils drainage should be complete and thorough. Laboratory preparation of the air-dry soil by grinding to pass a 2 nun sieve apparently
allows oxidation and gaseous loss of sulphur compounds that would be re-absorbed
if trapped in clods of clay or damp soil.
220
2-
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2
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CK
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USE
OYSTER
1
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FISH
WATER
PONG
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FISH
POND
1
2
CROP R I C E
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VEGETIBLES
I
VEGETATION
1
GEOMORPHOLOGY
SOILS
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5 O0
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5m
TERRICE
SOILS
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PRINCIPAL
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Fig. 3
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N
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TRANSECT
DIAGRAM
ACROSS
DEEP BAY ALLUVIAL
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Sampling Date
2 n d Dec.1967
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F l e l d Condition
Air O r y 1 Week
~
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6-12
c Air Dry I M o n t h
177
12-18
... .. ... A8r Dry 6 M o n t h s
178
18-21,
179
21,-30
160
30-36
~
169
~
170
570
i
5 LO
576
6 LO
- --
-
Fig. 5
A i r Dry 3 Months
PROFILE
5-6
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-
220
7 20
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12-18
... .....
2 26
7 65
6 88
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18-21
2 L5
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137
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6 88
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Atr Dry 1 Week
A i r Dry 1 M o n t h
Atr O r y 3 Months
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PROFILE
Atr D r y 6 Months
30-36
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3
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225
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Sampling Dote 2"d Dec ,1967
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168
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6 Months
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Condition
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PH
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S a m o l i n a D a t e 12thFeb.1968
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O 13
3 o0
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Alr Dry 6
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- Field
Condition
Air D r y 1 Month
Months
__Field
Wetness
6 Months in a i r
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295
3 O0
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6 Months under N 2
0 73
-
Fig.8
226
__
PROFILE
U-6
pH-
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227
Swrmary
Environmental c o n d i t i o n s and some chemical p r o p e r t i e s of acid sr,lphaie s o i 2s of
deep Bay i n t h e Pearl River Estuary are d i s c u s s e d .
Résumé
Facteurs ambiants e t quelques p r o p r i é t é s chimiques des s o l s s x l f a t 6 s a c k k s mc's
de iiong Kong sont d i s c u t é s .
Resumen
Se d i s c u t e l a s condiciones mbicntales y unas cualidades quimicas en szielos de
s u l f a t o s Úcidos c e r a de Hong Kong.
Zusmmenfassung
Umeltsfafhktoren und e i n i g e chemische Eigenschaften schwefelsauerer Bi3den h e i
Nong Kong !derden p r e s e n t i e r t und besprochen.
228
SUELOS DE SULFATOS ACIDOS DEL "BANHADO DO TAIM",
R I O GRANDE DO SUL ( E L B W S I L )
C. Roquero de Labiiburu y J . Garcia-Casat
Escueln Técnica S u p e r i o r de Ingenieros Agrdnomos, Madrid
Situación geográfica
El "Banhado do T a b " cubre la parte norte de la "Lagoa Mangueira" formando como
una prolongación de ella. La "Lagoa Mangueira" es la más meridional del cordón
de lagunas alargadas que Se alinean entre el Océano Atlántico y la gran "Lagoa
Mirim" desde la ciudad de Rio Grande do Sul hasta cerca de la frontera con Uruguay. Esta zona constituye una amplia llanura litoral ocupada por formaciones
dunares en la parte cercaria al Océano mientras que al otro lado de la alineación
de las lagunas apenas existen dunas.
La superficie total, en la q u e se presentan "suelos de sulfatos ácidos", es de
14 O00 ha aproximadamente; aun cuando dada la imprecisión de algunos de sus límites, esta cifra es
POCO
exacta. Al norte limita con las tierras algo más altas que
la separan de la "Lagoa Flores" (quedando comprendidas en el Banhado las pequenas lagunas Nicola Y Jacaré); el límite este está definido por el contorno de las
dunas que en algunas zonas Se introducen en el Banhado; el limite sur es muy imprecis0 ya que se pass insensiblemente de las zonas cubiertas por la vegetación
arraigada a otras de tiPo flotante sobre las aguas de la "Lagoa Mangueira"; finalmente al oeste, el ]ímite actual es en parte artificial y bien definido, la
carretera internacional en
SU
tram0 Quinta-Chuí (BR-471) en parte natural y menos
definido en las cercanias de la citada Lagoa.
Fisiografía
La llanura litoral e s muy extensa, 17 500 km2 según P.J.V. Delaney ( 3 ) , per0 en
el área del Banhado presenta
SU
menor anchura, entre 18 y 20 km entre el Océano y
la costa este de la gran "Lagoa Mirim" a lo largo de los 25 km que comprende el
Banhado de norte a sur. La bands de dunas paralela a la costa oceánica rectilinea
tiene una anchura que varia entre 5 Y 7 km debido s las sinuosidades del borde
sobre el Banhado, cuya costa es bastante irregular.
El campo de dunas es bastante regular, con formaciones alineadas casi paralelas
en sus crestas y en las depresiones dejan lugar a zonas pantanosas ocupadas por
vegetación higrófita. En algunas zonas las dunas s o n bastante activas y e n varios
puntos de la costa este del Banhado llegan a invadirlo, aun cuando
SU
gran exten-
siÓn parece asegurarle una larga pervivencia en las condiciones actualmente existentes.
229
En consecuencia, fisiográficamente, el "Banhado do Taim" parece ser la zona de
paso de las aguas de la "Lagoa Mirim" hacia la Mangueira, cuando la elevación
invernal del nivel de las primeras les permite rebasar las tierras bajas interpuestas. Este hecho se debe a que la "Lagoa Mirim" tiene una cuenca vertiente
muy extensa, con varios grandes ríos (Piratini, Arroio Grande, Jaguarao, Cebollati, etc.) que en época de lluvia invernal recoge caudales muy importantes que no
puede evacuar
SU
largo y tortuoso emisario, el "Canal Sao Gonçalo" de minima
pendiente y una longitud de unos 30 km, desembocando además en la vecina "Lagoa
dos Patos" que en esos momentos suele ver también elevado
SU
nivel por las aguas
vertidas por ríos aún mayores como el Jacuí y el Camaquá.
De tal modo cuando las aguas subían sobre un cierto nivel, pasaba el agua a la
"Lagoa Mangueira" a través del Banhado, y según comunicación personal del H.Averbeck llegaba a alcanzar el Océano a través de la extremidad sur de esta laguna,
que alcanza casi 40 km de longitud.
Estas condiciones naturales han sido modificadas totalmente en época reciente con
la construcción de la carretera internacional, tramo Chuí-Quinta, cuyo terraplén
actua como un dique totalmente eficaz, controlado con compuertas.
Las zonas limitrofes con ia "Lagoa Mirim" son tierras bajas, de la denominada
"Llanura inferior" y sujetas a inundaciones estacionales normales.
La superficie del Banhado es casi horizontal, como se comprueba con las tres
nivelaciones topográficas transversales realizadas por L . Cavanillas para el
estudio edafológico realizado (6). En ellas se aprecia un ligero descenso en
sentido E-W. (Alineaciones: A con 6.5 km, desnivel 0.60 m ; B con 7.0 km y 1.5 m
con algunas elevaciones en la parte central; C con 8.5 km y 1 . 4 5 m y también algo
irregular.)
Genesis
El estudio edafológico realizado fue precedido de las necesarias consideraciones
en relación con la formación de estos suelos. Seguiremos en esta exposición el
orden tradicional establecido.
Clima. Tratándose de suelos de extremado hidromorfismo el factor Clima tiene
especial interés en cuanto que justifica este hidromorfismo. La precipitación
media anual es de unos 1 100 mm per0
SU
distribución es irregular concentrándose
en los meses de invierno, de agosto-octubre. Además la variación interanual es
muy acusada, siendo de I 600 mm en alguno de los anos más hÚmedos y de poco más de
800 mm en los m5s secos. Esta variabilidad justifica la frecuencia con que los
230
niveles de la "Lagoa Mirim" permitian el paso del agua al Banhado.
La temperatura tiene un valor medio anual de 17.9 OC, per0 el mes mds frío, Julio,
alcanza 12.3
OC
permitiendo un desarrollo vegetal a lo largo de todo el ano, lo
que tiene importancia en la acumulación de los materiales orgánicos. La variación entre las medias de verano, 22.7
OC
y de invierno, 13.1 OC marca un ritmo
estacional claro, per0 alcanzando 9.6 OC se separa claramente de los caracteres
de los climas tropicales.
Materiales litológicos. La capa orgánica superior está seguida siempre por un
espesor de arcillas grises bastante fines, muchas muestras con más del 70% de
arcilla y cierto nÚmero con más del 80% (Tab.2).
El espesor de la capa arcillosa es muy variable, entre 2.10 m y 0.10 m faltando
en muy escasos puntos. Como resumen de
SU
distribución puede indicarse, y com-
probarse en el Mapa No.1, que el espesor de la capa de arcilla es mayor en la
parte Norte del Banhado Y dentro de ella en
SU
parte este, en el borde de las
dunas. Estos hechos parecen confirmar la hipótesis de que el origen de la arcilla
es el agua turbia de la "Lagos Mirim" en sus épocas invernales de crecida y por
ello penetra y de deposita preferentemente en la zona de acces0 al Banhado donde
sufre el frenado de la masa de vegetación higrófita y donde el cambio de condiciones generales puede haber dado lugar a
SU
sedimentación. El hecho de que el borde
oriental, el que hoy está siendo recubierto por las dunas, tenga grandes espesores parece obligar a atribuir al depósito de la capa arcillosa una cierta antiguedad, por lo menos anterior al avance actual de las dunas.
Bajo la capa de arcilla Y con una abrupta discontinuidad litológica se halla
siempre una capa de arena fins casi pura, sin arena gruesa (mayor de 0.25 mm) ni
ningún elemento grueso, pues en 10s contados casos en que existen partículas de
arena gruesa, son en realidad trozos de conchas de moluscos acuáticos.
Los percentajes de arena fina (0.1-0.25 mm) superan siempre el 50% y en varios
casos el 75%, siendo la fracción muy fina (0.05 a 0.1 mm) la que le sigue en importancia, alcanzando un tercio del Peso total en la capa de arena. Los espesores
de arena son en general grandes y frecuentemente no se alcanzaba otro material
con sondeos hasta 2.5 metros, si bien en ocasiones de llegaba a capas de arena
menos pura, con percentajes de arcilla de cierta importancia.
Según M.Sena Sobrinho (7) estos fondos arenosos en profundidades de 2 a 3 metros
son de carácter marino reciente y ha sido formados por playas, apoya este criterio en el hecho de haber encontrado en el propio "Banhado do Taim" 15 especies
231
A
de moluscos fósiles de carácter netamente marino en un total de 18 estudiadas.
Fisiografia del Banhado
Ya se ha indicado la Fisiografia general en la que se halla encuadrado el Banhado, por lo que sÓ10 hay que anadir que el proceso de sedimentación parece que
se ha producido sobre un fondo de playa marina, una vez que esta ha quedado aislada del mar. Los sedimentos se han introducido a favor de diferencias de nivel
desde la "Lagoa Mirim" y el proceso ha ido progresando de tal modo que la parte
norte está cubierta por los sedimentos, alrededor de la pequena "Lagoa Nicola"
donde a favor de un dique se ha formado artificialmente un pequeno "Polder" ( I ) ,
en época reciente.
Además, cuando el nivel de agua en el Banhado es mínimo, como en el mes de Agosto
de 1968, aparecen en la parte central algunas a modo de islas con la superficie
de carácter mineral y "seca", con capa freática a menos de 50 cm, como en los
perfiles 2-P-3 y P-4,
lo que parece mostrar una clara tendencia de la sedimenta-
ciÓn a ir rellenando paulatinamente el fondo del Banhado.
Vegetación
La vegetación higrófita tiene un papel importantísimo en la formación de estos
suelos, ya que siempre existe en la parte superior una espesa capa de restos orgánicos poco evolucionados, salvo en las contadas "zonas secas" o islas que emergen
en las condiciones de mínimo nivel del agua.
La monotonia es del carácter más destacable, consecuencia de la constancia de la
condiciones ecológicas, clima y suelo predominantes en el Banhado. Les especies
dominantes son las siguientes: Cyperus rotundus (Tiririca), Cyperus giganteus
(Tiriricäo), Zizianiopsis Bonairiensis (Palha de Santa Fé), Typha dominguiensis
(Taboa) y en las zonas más secas aparecen algunas otras como Senecio brasiliensis
(Maria mole, de porte arbustivo) y algunas invazoras como las de los géneros
Vicia_y Ricinus.
~
_
_
_
La acumulaciór. de los restos de las partes aéreas de las cuatro especies primero
citadas y de sus rizomas y raíces ha formado una capa de turba poco descompuesta,
per0 que alcanza grandes espesores. E n general sobrepasa los 50 cm y la mayor
parte de las veces excede de un metro en la parte suroeste del Banhado (ver Fig.]);
excepcionalmente en las zonas "secas" muy poco extensas falta casi completamente.
El material turboso está muy poco descompuesto y con frecuencia se extraen rizomas muertos per0 casi inalterados. Toda la turba reconocida puede considerarse
232
como material definido para el "Fibric horizon" por G.Smith (8). La transición
a la arcilla subyacente se hace de un modo abrupto, según se apreciaba en todos
los sondeos.
Tiempo de formación
La edad de cada una de las tres capas que constituyen el fondo del Banhado parece
ser distinta, por las condiciones generales que requiere el depósito de cada
uno de los tres materiales: arena fina, arcilla y turba.
Sin embargo, los estudios anteriores existentes (3, 7) no permiten establecer
con precisión las correspondientes edades. Los caracteres generales parecen indicar que se trata de una formación bastante reciente, del final del cuaternario,
per0 la complejidad de los factores que intervienen no permite una fácil identificación de la época de depósito de los materiales arenosos y arcillosos.
Origen de los sulfatos ácidos
Las hipótesis fundamentales de van Beers (2) parecen acomodarse bastante bien a
las posibles condiciones de la génesis de estos sulfatos ácidos: presencia original de sulfatos no ácidos, Posteriores condiciones de reducción y precipitación de sulfuros consiguiente, Y por Gltimo nuevas condiciones de oxidación sin
que haya cationes suficientemente alcalinos capaces de impedir la acidificación
extrema.
La presencia de sulfatos está asegurada en el "Banhado do Taim" en la actualidad
por la existencia de una capa salina profunda que se alcanza en la mayor parte
de los sondeos, que contrasta claramente con la mayor pureza de las aguas superficiales. La Tabla 1 muestra algunos puntos significativos:
TABLA 1 .
COMPARACION DE SALINIDADES SUPERFICIALES Y PROFUNDAS DE LAS AGUAS DEL
BANHADO
Sondeo
CE micromhos/cm 25 C'
Profundidad cm
Textura del material
A-5
350 y 770
13 900
Superficie
120-1 70
Turboso
Franco-arcillo-arenoso
B-70
650
4 700
Superficie
170-370
Turboso
Ar eno so
c-15
830
16 900
Superficie
220-300
Turboso
Ar enos o
D-25
1 000
13 400
Superficie
120-1 50
Turboso
Arc i1loso
233
N
W
c
TABLA 2 .
SOIL
S.LYPLE
PARTICLE S I Z E DISTRIBUTION L'SDA Z
DEPTH
;EtELg
~ " ~ 1 ~ 0 ~
cm
CONDITION
A-25
0-50
70-100
110-160
d- 3 5
1-55
130-150
III c
26
20-50
c
Ill c
o
0-20
30
2
100-150
I1
cz
59
220-250
111 C
32
0
III c
0
I
5
12
9
0
I
Al+++
ca++
yg++
R+
va+
5.3
47.06
38.5
26.5
68.8
0.4
30.2
18.0
0.7
8.4
-
6.7
7.41
21.0
19.0
90.5
0.0
19.4
15.9
1.9
7.2
2.4
-
5.5
0.77
3.0
2.0
66.6
0.0
2.0
1.0
0.1
1.0 2 . 5
72
5.4
5.8
17.06
18.8
9.0
47.8
0.0
32.4
19.8
0 . 6 12.6
-
0.8
6.6
12.93
14.4
12.0
83.3
0.0
25.0
14.0
1.7
6.5
-
-
6.0
0.53
I.?
0.2
16.7
0.0
1.1
0.8
0.1
0.9
2.7
125
4.5
5.7
16.21
9.0
3.0
33.3
0.0
19.1
11.6
1.5
5.0
3.0
0.6
7.6
2.41
23.1
22.0
95.2
0.0
21.7
13.5
2.2
4.8
6
-
-
6.4
0.51
17.0
16.0
94.1
0.0
3.1
2
3
1.60.20.9
-
-
-
3.8
5.3
15.86
31.7
15.5
48.9
0.3
20.0
11.5
0.7
6.1
-
15
17
68
93
0.4
6.8
1.38
20.7
19.5
94.2
0.0
17.8
13.3
0.9
7.0
-
18
15
67
-
0.5
6.8
2.15
24.0
15.0
62.5
0.0
20.5
11.8
0.9
8.2
-
6.8
0.86
3.3
1.5
45.4
0.0
2.0
1.7
0.1
2.4
2.3
8
9
2
8
-
.
103
3.3
5.8
19.82
22.6
14.5
64.3
0.0
23.2
14.2
1.3
4.3
-
16
6
78
119
0.5
7.0
5.86
20.5
19.0
92.7
0.0
17.8
16.9
2.2
4.9
-
31
0.4
90
L
8
-
-
5.7
0.61
13.6
11.0
80.9
0.0
7.6
-
6.1
5.1
43.10
24.5
14.5
59.2
0.6
32.1
22.2
0.8
8.9
-
40
20
39
-
1.2
6.6
7.76
16.5
14.0
84.8
0.0
18.4
11.2
1.6
4.5
-
3
-
0.2
7.1
0.53
1.4
2.0
58.8
0.0
2.1
i . o n . z o . 7 2 . 5
7.5
0.77
8.7
7.5
86.2
0.0
6.1
3.8
0.5
1.8 2.9
8.5
44.0
0.3
55.6
9.3
0.7
2.7
3.5
041
91
I
31
3
150-200
111 C 2
73
4
0-50
0
53
50-110
I1 c:
71
L . J . P a n s - 1.S.Lonneveid
e
0.2
c
c2
EXCHANGEABLE CATIOSS
meli00 g
RATIOE
1.8
86
2
BASE
SATU-
5.8
70
1
CATIOKS
BASE
EXCHANGE EXCH.WG.
CAPACITY
me1100 g
mel100 :
7:
c1
v a n Beers
26
2
0.4
III
11
9
0.02
1:n-Ijo
Ilo-l50
2
I
-
261
c
p~
44
243
51
II
1
0.0:
c:
o-ion
4
4
0.2
73
I1
20-70
9
22
290
O
II
30-50
ioo-120
xx)
2
I05
:?o-300
s-I I
22
33
I 011
II c
80-100 I I
7-j
I
ORGANIC
UTTER
"_xi
~
110
100-130
110-l60
c-I 5
o
~
1 082
c
111 C
30-70
ao-i?o
9-25
0
II
PARTICLE S I Z E DISTRIBCTION
(mm)
USDA 2
FIELD
CAP.
S I L T CLAY
9.
I45
I
O.?
9
3
7b
1
4
18
~.
149
0.5
3 . 6 0 . 4 2 . 6 3 . 0
5.3
29.30
19.3
h4
19
36
68
0.8
5.3
9.50
21.2
15.0
70.7
0.2
32.3
14.7
0.7
2.8
3.2
60
18
22
-
3.7
5.8
4.00
14.4
11.0
7h.4
0.0
16.4
9.0
0.4
1.4
2.3
La cifra más alta obtenida de la capa profunda es 25 700 micromhos/cm en el
sondeo A-15.
El origen de esta salinidad puede ser, bien oceánico heredado de los materiales
litológicos de las playas, bien debido a contaminación marina, cuestión que no
hemos podido estudiar por imperativos de tiempo.
De todos modos no puede descartarse que parte al menos de estas sales hayan
llegado con las propias aguas de la "Lagoa Mirim" cuando se producen los desbordamientos antes indicados, pues en épocas de bajo nivel en ella, el agua salobre
de la "Lagoa dos Patos" (contaminada por el Océano) se introduce en ella por
el "Canal de S a o Gonçalo", apreciándose una fuerte salinidad en época actual hasta
las proximidades del poblado de Taim.
Las condiciones de un medio reductor están aseguradas por la activa vegetación
y por la descomposición de
SUS
abundantes restos bajo el agua del Banhado, lo que
explica la citada reducción de los sulfatos a sulfuros y la posibilidad de que
precipiten en forma de sulfuros, pues la existencia de SH2 con
SU
característico
olor se ha comprobado en la mayor parte de los sondeos en que se ha estudiado la
presencia de posibles sulfatos ácidos.
El Único factor cuya intervención aparece más dudosa es la proporción de cationes
alcalinos y alcalinotérreos existente, pues la saturación de bases de estos suelos
se muestra muy irregular COmO Se aprecia en los datos de los perfiles que hemos
seleccionado en la Tabla 2, en cuyos datos hay una clara dominancia y hasta una
relativa abundancia del calcio y el magnesio.
Cartografía
La cartografía se ha realizado a escala 1:50 O00 habiendose establecido tres
nivelaciones transversales del Banhado y un recorrido perimetral.
La fotointerpretación no ha sido de gran utilidad, ya que las intervenciones humanas, sobre todo quemando la vegetación en las épocas de menor nivel del agua
a fin de ahuyentar la caza hacia las márgenas, modifican profundamente los detalles observables en la monotona vegetación que cubre el agua que a
SU
vez cubre
el suelo.
En consecuencia, además de los reconocimientos que partían de los bordes se estudiaron especialmente seis alineaciones transversales, tres de ellas a lo largo
de los levantamientos topográficos, realizando sondeos cada 500 metros, con b a r renas de 10 cm de diametro que alterasen lo menos posib1.e los materiales extraídos y tendiendo a alcanzar los 3 metros o deteniendo el sondeo cuando la capa
235
de arena no podia extraerse. En total se estudiaron 107 sondeos y dos calicatas
en zonas secas, a cuyos datos hay que unir los de 23 sondeos realizados en e l
vecino "Polder I " por los equipos de FAO-CLM.
De estos perfiles se analizaron 117 muestras correspondientes a 49 de ellos,
determinando las caracteristicas que figuran en la Tabla 2 respecto de los que
se han considerado más interesantes.
Con estos datos se han confectionado tres mapas auxiliares ( I - profundidad hasta
la capa de arena, 2 - espesor de la capa de arcilla y 3 - espesor de la capa de
turba) pasando finalmente a dibujar el Mapa de Suelos (No.2) según el Sistema
USDA 1967 (Modificación de la 7a AproximaciÓn) (9) utilizando como unidad cartográfica la "Asociación de Subgrupos" y teniendo en cuenta las ampliaciones de
G.Smith ( 8 ) , y otro de "Potencialidades de Suelos" teniendo en cuenta los prohlemas de textura, subsidencia tras el drenaje y presencia de sulfatos ácidos y de
salinidad profunda.
Clasificación
Con arreglo al Sistema USDA 1967 los suelos quedan clasificados en la forma
siguiente.
TABLA 3.
ORDEN
Entisols
CLASIFICACION DE LOS SUELOS CARACTERISTICOS DEL "RANHADO DO TAIM"
(USDA 1967 y G.Smith 1965)
SUB-ORDEN
GRUP0
SUBGRUPO
PERFILES Y SONDEOS REPRESENTATIVOS
fluvents
udifluvents
aquic
P-4; 2-P-3
psamments
quartzipsamments
aquic
s-I 2
aquents
haplaquents
hydraquents
aeric
S-5; s-13
vertic
T2-25 (FAO-CLM)
S-17; S - 1 8 ;
typic
S-16;
hydric
B-25; B-35; B-90; S-6
euleptistic
A-55; A-65; A-75; B-15
S-19
dysleptistic A-25; A-45; A-50; D-90; S - 8 ; S - 1 1
Histosols
leptists
fibrists
236
euleptists
fibric
B-5; B-50; B-70; D-5
dysleptists
fibric
A-5; A-35; C-5; C-15; C-85; C-95;
11-80
dysfibrists
typic
A-15; C-75; D-25
En cuanto a la peculiaridad de la presencia de "sulfatos ácidos" aparecería al
nivel de la familias, nivel taxonómico al que no ha sido posible llegar por tratarse s B l o de un "nivel de reconocimiento".
No obstante es precis0 añadir que siguiendo las técnicas de van Beers (2) el
laboratorio de la FAO-CLM (dirigido por Dr Freitas) determinó los valores caracteristicos del pH de las muestras tratadas previamente con peróxido de hidrógeno,
cuyos resultados indicaron la presencia casi general de suelos de sulfatos ácidos, como se aprecia en l o s ejemplos seleccionados en la Tabla 2.
Si se admiten como "suelos de sulfatos Qcidos" aquellos quedan un valor del pH
menor o igual que 3.5 en la prueba de van Beers, sobre un total de 19 perfiles
analizados en el area central del Banhado el 75% lo s o n , y en la parte norte
(llamada Polder nÚmero I ) estudiada por el informe FAO-CLM sobre un total de 7,
lo s o n 6 de ellos. Si intentamos correlacionar los resultados de la determinación
analítica anterior con la presencia del ion S f en cantidad suficiente para apreciarlo por
SU
olor, vemos que todos los puntos con pH muy Qcido, menor que 3.5
presentan fuerte olor, mientras que los de valores entre 3.5 y 4 no lo presentan
sino en la mitad de los casos.
Generalizando en este sentido, podemos atribuir a 35 perfiles de un total de 63,
a sea un 55% el carácter de "suelos de sulfatos Qcidos" o "suelos Gley thiomÓrficos" con arreglo a la nueva clasificación de la FAO.
237
N
W
co
N
W
N
s-
O
m
m
o
500
I
1000
I
1500
2000
I
I
3000
I
2224
2194
2500
3500
I
4000
4500
5000
5500
6000
I
I
I
I
6500
I
32
28
2 4
2 0
r m
2145
2115
2155
2235
2238
2266
2784
2997
2182
2;197
2?17
2?50
2p18
2p28
2758
320
360
400
peat
d a r k clay
C E in m i c r o m h o s / c m (25'Cc)
+
c
presence o f 1-12!?
presence o f shell phragments
F i g . ] . S o i l profiles
Section A-O
- A-80
REFERENCES
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AVERBECK, H. Levantamento semi-detalhado dos Solos de uma parte dos Banhados do Taim (Polder No.!).
(2)
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BEERS, W.F.J.van. Acid Sulphate Soils. Bull. No.3. 1nt.Inst.for Land Reclamation. Wageningen 1962.
(3)
DELANEY, P.J.V. Fisiografia e Geologia de Superficie da Plenicie Costeira
do Rio Grande do S u l , Brasil. Publ. Especial No.6. Escola de Geologie. Universidade Federal do Rio Grande do S u l . 1965. Porto Alegre.
(4)
MORENO, J.A.
Clima do Rio Grande do S u l . Boletim Geografico do Estado do
Rio Grande do Sul. Vo1.6. No.ll:49-54. Porto Alegre 1951.
(5)
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No.13. 1nt.Inst.for Land Reclamation and Improvement. Wageningen 1965.
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técnico-económica de Transformaçao em Irrigaçao da Regiao do Taim (R.S.).
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Geografico do Estado do Rio Grande do Sul. Vo1.6. No.ll:15-27. Porto Alegre
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1965.
(9)
USDA SOIL SURVEY STAFF. Soil Classification. A comprehensive system.
Washington 1960. Supplement 1967.
24 I
Summar2
A d e s c r i p t i o n i s given of peat covered unripe,zed clay soil i n f r e s h water swamps
w i t h a s a l i n e sandy s u b s o i l . Many o f t h e s e soils produce HzS smell on sampling,
and pH o f samples may drop belou 3 . 5 on treatment
with
H202.
Therefore they
have been reckoned t o be p o t e n t i a l acid sulphate soils.
Résumé
Dans des marais d'eaux douces se trouvent des sols sous-aquatiques a r g i l e u x
couvert de tourbe e t avec un sous-sol profonde sablonneux e t s a l i n . Plusieurs
de ces sols produisent l ' o d e u r de HzS e t l e s é c h a n t i l l o n s s ' a d i f i e n t fortement
suivant l ' o x i d a t i o n par mogen de
H202.
Ces s o l s sont considgre's des sols sulfate's
acide p o t e n t i e l s .
Resumen
Se describe pantanos con suelos arcillosos c u b i e r t o s de turba y basado sobre
sub-suelos arenosos eon agua subterranea salina. Muchos de esos suelos producen
un o l o r de H2S
y l a s muestras, quando tratadas con H 2 0 2 se a c i d i f i c a n hasta
valores pw menos o i g u a l que 3 . 5 . Por eso s e los considera suelos de s u l f a t o s
úcidos.
Zusmmenfassung
E s werden tonige Siisswasserswrtpj%ödeiderl beschrieben m i t Torfdecken und sandii-jem
salzwasserhaltigem Untergrund. I n mehreren d i e s e r Bödez iJurde IizS-Geruch f e s t g e s t e l l t ; auch d i e Bodenproben z e i g t e n e i n e nach der N202-Behundlung s t a r k a u f t r e t e n d e Ansäuerung ( m i t pH-Werten b i s z u 3 . 5 ) . Diese Böden wurden deswegen
den schwefelsauren Bdden beigeordnet.
242