Hydroxy-interlayered 2:1 clays: A sink and a source of aluminum in an extremely acid Ultisol at the Coloso Valley Agricultural Reserve

Abstract

Exchangeable and extractable Al3+ fractions were evaluated in backslope and footslope profiles of Río Piedras soil (Typic Hapludults) at the Coloso Valley Agricultural Reserve in western Puerto Rico. Soil parameters evaluated were texture, clay surface area and mineralogy, pH, CEC, and Al3+ fractions extracted with 1 N KCl, 0.5 M CuCl2, 0.33 M LaCl3, and 0.33M Sodium Citrate at pH 7.3. The average soil pH for both profiles was 4.4, while the average KCl-exchangeable Al3+ was 10.9 cmolc kg-1 in the backslope and 9.2 cmolc kg-1 in the footslope. XRD analysis of the clay fraction indicated the presence of hydroxy-interlayered clay minerals and very low-intensity gibbsite peaks in most horizons. High soil acidity and the presence of expansible 2:1 clay minerals inhibit the formation of gibbsite and maintain high levels of exchangeable Al3+ and other extractable forms. The formation of hydroxy-interlayers in smectite and vermiculite confer these clay minerals high resistance to weathering, favoring their predominance over their ‘non-interlayered’ counterparts.

El contenido de Al3+ intercambiable y extraíble fue evaluado en dos perfiles de suelo Río Piedras (Typic Hapludults), uno en la pendiente (“backslope”) y otro al pie de la pendiente (“footslope”) de una colina en la Reserva Agrícola del Valle del Coloso en el oeste de Puerto Rico. Los parámetros de suelo evaluados fueron textura, área superficial y mineralogía de la arcilla, pH, CIC y fracciones de Al3+ extraídas con 1 N KCl, 0.5 M CuCl2, 0.33 M LaCl3, y 0.33M Citrato de Sodio a pH 7.3. El pH promedio de ambos perfiles fue 4.4, y el Al3+ intercambiable extraído con KCl fue de 10.9 cmolc kg-1 enla pendiente y 9.2 cmolc kg-1 al pie de la pendiente. El análisis de difracción de rayos-x indicó la presencia de minerales de arcilla hidroxi-interestratificados en varios horizontes de los perfiles, y picos de gibsita de muy baja intensidad en la mayoría de los horizontes. La alta acidez del suelo y la presencia de minerales de arcilla expansibles 2:1 inhibe la formación de gibsita y mantiene Al3+ en formas intercambiables y extraíbles. La formación de capas hidroxi-interestratificadas en las esmectitas y las vermiculitas les confiere a éstas mayor resistencia a meteorización, favoreciendo su predominio sobre sus homólogos "sin capas interestratificadas".