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EDAFOLOGÍA Curso: ING. JEAN CARLOS LAURACIO MARCA Ciencia del suelo Ciencia joven que trata sobre el estudio del suelo. En la "IV Conferencia Internacional sobre Pédologie" celebrada en Roma en 1924, nace la "Sociedad Internacional de Ciencia del Suelo“. Teofrasto (370-287 a.C.), definió el suelo con el término "edaphos " para diferenciarlo de la tierra como cuerpo cósmico, y distinguió en él varias capas: superficial, con un contenido variable en humus; subsuperficial, que suministraba nutrientes al sistema radicular herbáceo; substrato, que alimentaba las raíces de los árboles; y finalmente, por debajo el dominio del reino de la oscuridad. HISTORIA Ya en el Siglo XIX, Berzelius (1779- 1848), definió al suelo como "el laboratorio químico de la Naturaleza, en el cual tienen lugar reacciones de descomposición y síntesis de una determinada manera”. En 1882 Dokutchaev ,estudio sobre evaluación agrícola y capacidad de uso de la tierra. Otra de las innovaciones introducidas fue la realización de cortes verticales, a los que denominó perfiles; en ellos observó una secuencia de capas horizontales a las que llamó horizontes, nombres que subsisten actualmente. En el Siglo XX, Marbut (1863-1935) fundador de la escuela americana de Edafología Suelo. Deriva de la palabra latina "solum" Se considera a la "capa superior de la superficie sólida del planeta, formada por meteorización de las rocas, en la que están o pueden estar enraizadas las plantas y que constituye un medio ecológico particular para ciertos tipos de seres vivos". Desde siempre el suelo ha sido considerado como una mezcla más o menos suelta de pequeños fragmentos de roca y materiales de origen orgánico, junto con líquidos y gases en proporción variable de sus respectivos componentes, con una determinada capacidad productiva. Marbut define al suelo como "la capa externa de la corteza de la tierra, usualmente no consolidada que varia en espesor desde una fina película a varios metros, que difiere del material subyacente en color, estructura, textura, constitución física, composición química, características biológicas y, probablemente también, en procesos químicos, reacción y morfología". Suelo: substrato imprescindible de la vida en el medio terrestre de él dependen los demás niveles del ecosistema Parte fundamental de los ecosistemas terrestres. suelo Es un ente viviente demasiado complejo El mismo suelo puede tener diferente significado El suelo es un continuo tridimensional • Se presenta como una colección de cuerpos naturales tridimensionales independientes, con características físicas químicas y biológicas. • Límite superior es la superficie de la tierra • Límite inferior , la profundidad de la meteorización efectiva • Límite lateral , están dados por la presencia de otro suelo con características diferentes. Suelo como parte del paisaje Dentro de un paisaje, en cualquier punto, allí se ha desarrollado un suelo específico Resultado de una combinación única de factores… Causa que se presente como un continuo tridimensional. Suelo como medio para el crecimiento de las plantas Soporte mecánico Fuente de nutrientes Almacén de agua para plantas Suelo medio de intercambio de gases Suelo un receptáculo ambiental Fertilidad y productividad de los suelos. • Su morfología • Su composición • Sus propiedades • Su formación y evolución • Su taxonomía • Su distribución • Su utilidad • Su recuperación y • Su conservación. La Edafología ELEMENTO MÍNIMO QUE PUEDE CONSIDERARSE SUELO La "Soil Taxonomy" del USDA (United States Department of Agriculture) define el "pedón" como el más pequeño volumen que puede ser llamado suelo. El conjunto de pedones contiguos con características similares, forma el "polipedón" que constituye una unidad de suelo para la clasificación y cartografía. Representa el límite arbitrario entre el suelo y el no suelo y es comparable en muchos aspectos a la celdilla unidad de un cristal. Su forma es semejante a un prisma hexagonal, y su área basal varía desde uno a diez metros cuadrados, dependiendo de la variabilidad del suelo. Perfil del suelo Es una vista de una sección transversal del suelo Si realizamos un corte en sección a través de este suelo se hallan capas horizontales denominadas HORIZONTES, estos situados encima del material original se designan colectivamente por la palabra latina SOLUM HORIZONTE H Es un horizonte orgánico cuyo nombre deriva de humus y que se forma por acumulación superficial de materia orgánica que cae sobre el suelo Está saturado con agua durante la mayor parte del año, a menos que esté drenado artificialmente. HORIZONTE O El horizonte O está formado por acumulación superficial de materia orgánica y No está saturado con agua mas que algunos días al año. Es un horizonte orgánico que se forma en la superficie de suelos minerales por acumulación de hojarasca, que es mas frecuente en suelos ácidos. Generalmente el material orgánico está muy poco descompuesto. HORIZONTE A a) Muestra una acumulación de materia orgánica humificada y asociada a la fracción mineral. b) Presenta una morfología derivada de un proceso de edafización Es un horizonte mineral formado en la superficie o inmediatamente adyacente a ella que reúne alguna de las características siguientes HORIZONTE E Horizonte mineral de origen eluvial que se manifiesta por: a) Concentración residual de arena y limo, constituidos preferentemente por minerales resistentes y ocasionada por perdida de: 1) Arcilla. 2) Hierro o Aluminio. 3) Alguna combinación de los anteriores. HORIZONTE B Horizonte mineral en el que no se reconoce la estructura de la roca y que presenta alguna de las características siguientes: a) Una concentración iluvial de arcilla, hierro, aluminio o materia orgánica sola o en forma de complejos. b) Una concentración residual de sesquióxidos provocada por la alteración y subsecuente lavado de bases y sílice. HORIZONTE C Horizonte mineral formado por material no consolidado, del que se supone deriva el suelo, HORIZONTE R Horizonte constituido por una roca coherente y dura, que no puede romperse con una azada ni cuando esta húmeda. A veces, puede presentar grietas por las que penetran las raíces, pero son tan escasas y estrechas que no permiten un significativo desarrollo radicular. Los depósitos de gravas y piedras que permiten el desarrollo radicular se consideran horizontes C. NATURALEZA DE LA TRANSICIÓN La naturaleza del límite nos marca cómo es la transición, es decir, si se puede discernir claramente dónde acaba un horizonte y empieza el siguiente. Se distinguen cuatro tipos en esta característica Brusco. Ancho de la transición < 2 cm. Neto. Ancho de la transición de 2 a 5 cm. NATURALEZA DE LA TRANSICIÓN Gradual. Ancho de la transición de 5 a 12 cm. Difuso. Ancho de la transición > 12 cm. Forma del límite inferior. PLANO. Se establecen cuatro tipos generales para la forma de este límite: ONDULADO. La naturaleza del límite nos marca cómo es la transición, es decir, si se puede discernir claramente dónde acaba un horizonte y empieza el siguiente. IRREGULAR. Forma del límite inferior. INTERRUMPIDO Cuando el límite no es continuo Factores de formación del suelo 1) Residuales Material Madre http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=h49Q9MtVJpg7tM&tbnid=WU6LQNgLWkxRSM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.datuopinion.com/meteorizacion&ei=FageUtC1CcPC4AOQyYCACA&bvm=bv.51495398,d.cWc&psig=AFQjCNFGHEpG9TQKl9ZzufSECrO01wsp0w&ust=13778271619191732) Transportado: a) aluvial, b) coluvial, c) eólico, d) marino, e) lacustre, f) glaciar, g) orgánico Material Madre a) Precipitación, Clima: b) temperatura vegetación, Seres vivos: animales, microorganismos Topografía: planas, cóncavas pendiente http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=m248mI25fFtXFM&tbnid=NLc8OgVXwV3NhM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=m248mI25fFtXFM&tbnid=NLc8OgVXwV3NhM:&ved=&url=http://www.fggroup.net/compradesuelo.php&ei=Za0eUvDLKsK5sASrqIDQBg&bvm=bv.51495398,d.cWc&psig=AFQjCNFh46_nevcsphnnsY-8FroXE_-LoQ&ust=1377828582295799&ei=bq0eUrifFZDk8gT_nYHAAQ&bvm=bv.51495398,d.cWc&psig=AFQjCNFh46_nevcsphnnsY-8FroXE_-LoQ&ust=1377828582295799 Tiempo: determinante en la formación ó destrucción del suelo Hombre: Meteorización y formación de los suelos Se define como la desintegración física o descomposición química de las rocas y de los minerales por agentes naturales del ambiente para formar el suelo Meteorización Geoquímica: Debajo del solum Meteorización Pedoquímica: En el solum Meteorización Física o desintegración Calentamiento y enfriamiento (exfoliación) Congelamiento y descongelamiento Humedecimiento y secamiento Plantas animales y el hombre Meteorización química o descomposición CaSO4 + 2H20 CaSO4.2H2O Anhidrita Agua Yeso HIDRATACIÓN : Meteorización química o descomposición KAlSi3O8 + HOH HAlSi3O 8 + KOH Ortoclasa agua Acido Hidróxido Metasilísico de potasio HIDRÓLISIS : Meteorización química o descomposición CaCO3 + HOH + CO2 Ca(HCO3)2 Carbonato Bicarbonato de calcio de calcio SOLUCIÓN : El bicarbonato de calcio es soluble por lo tanto el Ca es removido en solución. Ca(HCO3)2 = Ca + 2 HCO3 Meteorización química o descomposición 4 FeO + O2 2 Fe2O3 Oxido ferroso oxigeno Sesquióxido de fierro Hematita 2 Fe2O 3 - O2 4 FeO Sesquioxido oxigeno Oxido de fierro ferroso OXIDACIÓN – REDUCCIÓN: COMPOSICION IDEAL DEL SUELO Aire 25% Materia mineral 45% Materia orgánica 5% Agua 25% FASE SÓLIDA : M. Mineral M. Orgánica FASE LÍQUIDA : Solución Suelo(Agua) FASE GASEOSA: Aire Componentes del suelo 1) Materia mineral Componentes del suelo El paso de roca a suelo lleva consigo la evolución de los minerales primarios que constituyen la roca hasta los minerales secundarios que forman el complejo de alteración del suelo. (residuos de la descomposición de la roca madre) FASE Sólida 2) Materia orgánica Componentes del suelo Constituido por plantas y animales vivos o muertos en sus diferentes estado de descomposición. FASE Liquida: Agrupa cantidades variables de material mineral, CO2, O2 disueltas debido a esta solución los elementos minerales como el N y agua penetran en las plantas para contribuir a su alimentación y desarrollo. FASE Gaseosa Compuesto por macro y microporos, formado por aire cuyo componente de O2 es importante para raíces de las plantas y microorganismos utilizados en su respiración Composición Media Componente Gas del suelo Aire Oxígeno 10 – 20 % 21 % Nitrógeno 78,5 – 80 % 78 % Dióxido de carbono 0.2 – 3.5 % 0.03 % Agua Saturado Variable Otros < 1 % > 1 % Propiedades físicas del suelo Las propiedades físicas del suelo están condicionadas por la masa total del mismo. Son una función de sus componentes tanto en lo que se refiere al tamaño como a su naturaleza, por ello una de las más influyentes es la distribución por tamaños de las partículas edáficas. 1) Textura Propiedades físicas del suelo Conocemos como textura a la relación existente entre los contenidos de las diferentes fracciones granulométricas que constituyen el suelo. La textura del suelo o composición granulométrica, se refiere a la proporción relativa en que se encuentran en una masa de suelo varios grupos de granos individuales agrupados en tamaño. Se refiere específicamente a la proporción de arena, limo y arcilla de menos de 2 mm de tamaño. (fracciones granulométricas). CLASIFICACIÓN DE LAS FRACCIONES GRANULÓMETRICAS Escala Internacional (ISSS,1926) Escala del U.S.D.A (1938) Guijarros : 20 - 2 mm Arena gruesa : 2 - 0.2 mm Arena fina : 0.2 - 0.02 mm Limo : 0.02-0.002 mm Arcilla : menos de 0.002 mm Grava fina : 1/2 pul a 2 mm Arena muy gruesa: 2 mm a 1 mm Arena gruesa : 1 a 0.5 mm Arena intermedia : 0.5 a 0.25mm Arena fina : 0.25 a 0.10mm Arena muy fina : 0.10 a 0.05mm Limo : 0.05 a 0.002mm Arcilla : menos 0.002mm Alemania (1960) Arena gruesa : 2.0-0.6mm Arena intermedia: 0.6-0.2mm Arena fina : 0.2 - 0.06 mm Limo : 0.06 - 0.002 mm Arcilla : menor a 0.002mm U.R.S.S. Arena gruesa : 3.0 - 1.0 mm Arena intermedia: 1.0 - 0.25 mm Arena fina : 0.25 - 0.05 mm Limo : 0.05 - 0.001mm Arcilla : menor a 0.001mm Partículas edáficas. Arena Gruesa Arena muy gruesa Arena Media Arena Gruesa Partículas edáficas. Arena Fina Limo. Está constituido por materiales heredados o transformados pero no tienen carácter coloidal. El limo es una fracción donde las transformaciones son mayores y su composición mineralógica se parece a la de las arcillas. Son partículas de carácter coloidal y monomineral que se han formado en el suelo o han sufrido transformaciones en él, aunque en algunos casos pueden ser heredados del material original mediante una microdivisión del mismo. Arcilla. Clases texturales Las muestras de suelo casi nunca son totalmente de un solo tipo de partículas. Las clases de textura del suelo se basan en combinaciones diferentes de arena, limo y arcilla. Una clase textural es un agrupamiento en base a la proporción de las fracciones (distribución granulométrica). DETERMINACIÓN DE LA CLASE TEXTURAL Preparación de la muestra: Una vez que la muestra llega al Laboratorio lo primero que se hace es extenderla sobre bandejas, o simplemente hojas de papel, formando una capa no muy gruesa 1) Secado http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.pr.nrcs.usda.gov/technical/images/defici4.jpg&imgrefurl=http://www.pr.nrcs.usda.gov/technical/Agronomy/deficiencias_nutricionales.htm&h=313&w=397&sz=14&tbnid=J8vnEUXqCF6ObM:&tbnh=94&tbnw=120&hl=es&start=1&prev=/images?q=fotos+de+deficiencia+de+fosforo&svnum=10&hl=es&lr= La muestra desmenuzada se pasa por un tamiz de 2mm de luz de malla, en seco Puede ser manual o mecánica, teniendo cuidado de no triturar las partículas primarias Preparación de la muestra: 3) Tamizado 2) Molienda 4) Separación de material fino TFSA Métodos: Método de campo o determinación textural al tacto.- Consiste en una apreciación individual, de gran práctica y para determinarla exactamente es necesario de experiencia. Por ejm. un alto contenido de materia orgánica puede inducir a error. Métodos de laboratorio a) Métodopor tamizado: Para partículas gruesas. Este método consiste en el empleo de un juego de tamices para la separación de partículas y está limitado al grupo de las arenas (mas de 0.05 mm) o sea mayor de 50 micras. Muy usado para hacer análisis mineralógicos (investigación). La arena una vez seca es el momento de proceder al tamizado. Tras el tamizado se extrae el contenido de cada tamiz y de la tapade base, y se pesa para obtener las diferentes fracciones. Métodos de laboratorio b) Método internacional de la pipeta: Consiste en la determinación, de una fracción fina del suelo (generalmente arcilla), después de un tiempo y profundidad dados, que se encuentra en una columna de suspensión de suelo, que esta sometida a un proceso de sedimentación, Una vez seca la capsula se pesa para obtener la muestra Los 20 ml extraídos se pasan a una capsula de porcelana para proceder al secado y pesado de las misma. Tras secar la muestra depositada en la capsula, se vuelve a pesar para obtener la muestra c) Método del hidrómetro o de Bouyoucos: Es un procedimiento de sedimentación en la cual la densidad de suspensión es medida por un hidrómetro a diferentes tiempos de acuerdo con la velocidad de caída de las partículas de las fracciones del suelo en relación con su diámetro. Leyes de sedimentación: Cuando una partícula cae a través de un medio líquido, ésta se acelera hasta que alcanza una velocidad en la que la resistencia del sistema fluido anula la aceleración y la partícula tiene una velocidad estable terminal La determinación de las fracciones limo y arcilla se realiza por aplicación de la Ley de Stokes que regula la caída de partículas sólidas en un medio líquido, que como sabemos viene expresada por la ecuación: V= 2(dp – dl)g.r 2 9.n Donde: V=velocidad terminal en cm/s g=aceleración de la gravedad en cm/s2 (para Tacna 984cm/s2 r=radio de partícula en cm n=viscosidad del líquido en poises (g/cm x s) (n=0.01005 a 20 °C dp=densidad de la partícula que cae. (dp=2.65 g/cc) dl =densidad del líquido (agua). (dl = 1g/cc) 2) Estructura la estructura es la forma en que se asocian las partículas elementales del suelo para formar agregados. Es una consecuencia del estado de los coloides del suelo, cuando están floculados forman agregados mas o menos estables. por el contrario cuando están dispersos los componentes texturales quedan aislados. Definición.- Se define como el arreglo geométrico u ordenación de las partículas del suelo en ciertos modelos o patrones. Origen de la estructura.- Los mecanismos deformación son bastante complicados y muy oscuros. La naturaleza y origen del material madre son factores importantes Así como lo son los procesos físicos y bioquímicos de la formación del suelo, particularmente aquellos que dan origen a la síntesis de arcilla y del humus. Indudablemente que la acumulación de la materia orgánica y el tipo de descomposición juegan un papel importante en el desarrollo de la estructura granular como en los suelos de pastos El primer grupo de partículas se llama partículas primarias (arena limo y arcilla), el segundo tipo se llama partículas secundarias (agregados). Clasificación estructural Se los estudia de acuerdo a tres características: tipo = forma; clase = diámetro; grado = claridad 1) Tipo o forma Se refiere a la forma y disposición como se encuentran los agregados. Entre los tipos de estructura primarios podemos distinguir granular laminar Cúbica angular Cúbica subangular Prismática Columnar Clasificación Estructural Tipo o forma 2) Clase o diámetro.- Tamaño o Clase Diámetro gránulos Espesor láminas Diámetro bloques Diámetro prismas Muy fino Fino Medio Grueso Muy grueso < 1 mm 1 - 2 mm 2 - 5 mm 5 - 10 mm > 10 mm < 1 mm 1 - 2 mm 2 - 5 mm 5 - 10 mm > 10 mm < 5 mm 5 - 10 mm 10 - 20 mm 20 - 50 mm > 50 mm < 10 mm 10 - 20 mm 20 - 50 mm 50 -100 mm > 100 mm 3) Grado o claridad.- Se refiere al grado de agregación y expresa la diferencia entre la cohesión dentro de los agregados y adhesión entre ellos. Puede ser a) Sin estructura: Los agregados no se distinguen, debido a la falta de aglomeración, agregación o arreglo ordenadamente definido. Se distinguen: •Masiva: Masa de suelo coherente, compacta, sin líneas de fracturas definidas. * De grano simple: Masa no coherente, de partículas sueltas, como ocurre en los suelos arenosos. d) Fuerte: Agregados prominentes y visibles. Cuando se disturba la muestra, la mayoría son agregados enteros b) Débil: Agregados escasamente visibles y cuando se disturba la muestra, pocos agregados pueden observarse c) Moderado: Agregados fácilmente observables pero no prominentes. Cuando se disturba la muestra, muchos agregados enteros son visibles y poco en estado de no agregación Factores que afectan la estructura 1. Cultivo.- 2. Humedecimiento y secado alternativamente.- 3. Congelación o calentamiento.- 4. Productos químicos.- 5. Actualmente se usa agentes artificiales de cementación usualmente son moléculas largas de polímeros. a) Alcohol polivinílico (PVA) b) Acetato de polivinil (PVAC) c) Polyacrylnitril parcialmente o completamente hidrolizado (Krilium). d) Polyacrylamida (PAM). e) Emulsiones de asfalto (bitumen). f) Emulsiones de látex (Caucho sintético). 6. Raíces, bacterias y hongos ESTABILIDAD ESTRUCTURAL Es la resistencia del estado físico de los agregados frente a la acción degradante de los agentes exteriores. Los agentes de degradación tienen casi todos relación con el agua. En la práctica agronómica la incorporación de materia orgánica en el suelo aumenta la estabilidad estructural. La estabilidad de los agregados se mide por tamizado de los agregados bajo agua. . Abundancia de manchas (moteado) · Pocas: < 2 %. · Frecuentes: entre 2 y 20 %. · Muchas: >20 %. Nos marca un índice de la distribución y de la actividad del proceso que las ha generado. Color del suelo El color es la característica mas obvia y fácilmente determinable. Aunque tiene por influencia determinar diferentes tipos de suelos, determinar una gran cantidad de hechos, cuando se le considera en relación con otros rasgos observables. Es así como el significado del color es una medida casi completa de otras características más útiles y más importantes para la identificación de los suelos, especialmente cuando se lo relaciona con la estructura Significado del color El contenido de la materia orgánica del suelo, por ejemplo es una característica común que determina los colores oscuros. La turba cruda es de color pardo, mientras que los suelos orgánicos más fértiles derivados de turba bien descompuestas son negros o casi negros los colores rojos son indicadores de un buen drenaje y aireación. los colores rojos bien desarrollados constituyen una indicación de que los suelos son relativamente viejos Colores oscuros Colores rojos los colores rojos y amarillos de los suelos generalmente aumentan tanto en intensidad conforme se pasa de las zonas frías hacia el ecuador El color amarillo de los suelos también se debe en su mayor parte a óxidos de hierro. Los colores amarillos en los horizontes más profundos, indican generalmente climas algo mas húmedos que cuando tales colores son rojos Colores amarillos Colores claros Los colores gris y blanquizco de los suelos son causados por varias sustancias, principalmente cuarzo, caolín y otros minerales arcillosos, carbonato de calcio y magnesio, yeso y varias sales y compuestos de óxido ferroso El color gris claro puede indicar un contenido muy bajo de materia orgánica y hierro, tal como sucedeen los horizontes de los podzoles o en las arenas formadas casi totalmente por cuarzo En regiones áridas y semiáridas, ciertos horizontes pueden ser blancos debido al alto contenido de carbonato de calcio, yeso u otras sales Determinación del color de suelo El color es una sensación fisiológica, es como nuestro cerebro responde al estímulo provocado por una radiación luminosa, por eso, hay distintas apreciaciones del color. Esta sensación está asociada a la longitud de onda de la radiación, que se traduce en el matiz del color y a la amplitud que es la responsable del brillo o intensidad del color En la definición de un color se utilizan tres parámetros diferentes: Matiz (Hue): Representa al color espectral puro correspondiente a una determinada longitud de onda Valor (Value) Relativa claridad del color transita de negro a blanco Pureza (Chroma): Relativa pureza de la luz,esta en relación con la longitud de honda dominante, se incrementa desde neutro, gris o blanco Ejemplo 5YR 3/4 Tabla Munsell Consistencia Se expresa por el grado y clase de cohesión y adherencia o por la resistencia a la deformación o rompimiento. involucra tres diferentes términos de acuerdo a sus contenidos standard de humedad: húmedo, seco y mojado Consistencia en húmedo Se determina con un contenido de humedad medio entre seco al aire y su capacidad de campo Suelta (s): La masa no es coherente. -Muy friable (mFr.): El material rompe bajo ligera presión, pero recupera su cohesión al comprimírsele. -Friable (Fr): El material se rompe bajo moderada presión o débil presión fácilmente entre los dedos, recupera su cohesión al comprimírsela. -Firme (F): El material se rompe bajo moderada presión, pero presenta resistencia. -Muy firme (mF.): El material se rompe bajo fuerte presión y es poco rompible entre los dedos. -Extremadamente firme (eF): El material se rompe bajo muy fuerte presión, pero no entre los dedos. Grados de Evaluación Consistencia en húmedo Grados de Evaluación Consistencia en Seco Se caracteriza por su rigidez, fragilidad, máxima resistencia a la presión, mayor o menor tendencia a convertirse en polvo o en fragmentos, -Suelto : La masa no es coherente. -Suave : Masa débilmente coherente y frágil, se muele o desmenuza en forma de polvo o granos individuales bajo muy fácil presión. -Ligeramente duro : Débilmente resistente a la presión fácilmente se rompe entre los dedos. -Duro : Moderadamente resistente a la presión, se rompe con las manos, pero poco rompible con los dedos. -Muy duro (md): Muy resistente a la presión, difícilmente se rompe con las manos y dedos. -Extremadamente duro : Es extremadamente resistente a la presión, no se rompe en las manos. Grados de Evaluación Consistencia en húmedo Comprende dos aspectos fundamentales: a) Pegajosidad b) Plasticidad Grados de pegajosidad: No pegajoso (nP): Se determina el material con los dedos y no se adhiere el material a ellos. -Ligeramente pegajosos (lP): Al dejar de presionar el material, este se adhiere a los dedos pero al limpiarlos se desprende fácilmente (quedan limpios). -Pegajoso (P) Al dejar de presionar el material se adhiere a ambos dedos tiende a estirarse algo y romperse en dos porciones. - Muy pegajoso (mP): Al dejar de presionar el material se adhiere fuertemente a ambos dedos y al separarlos se estira decididamente Grados de Plasticidad: -No plástico (nPl): No se forman hilos. -Ligeramente plásticos (lPl): Se pueden formar hilos pero la masa es fácilmente deformada. -Plástico (Pl): Forma hilos, pero es necesario una moderada presión para deformar la masa del suelo. -Muy plástico(mPl): Forman hilos con facilidad. Densidad del suelo En el suelo, como en cualquier otro cuerpo físico, la densidad se define como la masa por unidad de volumen. Ahora bien, dado su carácter poroso, conviene distinguir entre la densidad de sus componentes sólidos y la del conjunto del suelo, incluyendo los huecos, por ello nos referiremos a dos tipos de densidad Densidad específica o de la partícula Densidad aparente Dr Da Vt = 3cc Vt = 1000cc 10 cm 10 cm 10 cm Densidad del suelo Densidad Específica o Real Se le denomina también densidad de partículas o densidad de los sólidos. Es una relación de la masa de suelo, seco a la estufa (105 oC) por la unidad de volumen de los sólidos del suelo. Ds = Ms g/cc Vs Donde: Ds = Densidad real Ms = masa de los sólidos o masa de suelo seco a la estufa (105oC) en (g). Vs = volumen de los sólidos en cc La densidad específica se determina especialmente por el método de la Probeta y picnómetro La densidad de partículas tiene un valor promedio de 2.65 g/cc para la mayoría de los suelos minerales Densidad Específica o Real TABLA DE DENSIDAD DE COMPONENTES COMUNES DEL SUELO Cuarzo Ortoclosa Albita Oligoclasa Labradorita Anordita Apatita Magnetita Anfiboles y Pyroxenos 2.6 a 2.7 2.5 a 2.6 2.605 2.65 2.68 a 2.71 2.765 3.16 a 3.20 4.90 a 5.20 2.90 a 3.60 Olivino Muscovita Biotita Hematita Limonita Fe (On) Coalinita Humus Materia org. Calcita 3.20 a 3.20 2.75 a 3.10 2.80 a 3.20 4.90 a 5.30 3.40 a 4.00 5.73 2.50 1.37 1.20 a 1.70 2.70 El valor promedio de la densidad de partículas de penderá de la cantidad de cada componente en el suelo Densidad aparente: Se le denomina también densidad de volumen: Es una relación de la masa de suelo seco a las estufa (105 oc) por la unidad de volumen total del suelo. Da = Ms g/cc Vt Donde: Da = Densidad aparente o densidad de volumen. Ms = Masa de los sólidos o masa de suelo seco a la estufa (105oC) en (g). Vt = Volumen de los suelos en cc. Peso de suelo Ps = vs (m3) x Da(t/m3) Ejemplo Ps = (100 x 100 x 0.15)1.35 Ps = 2025 t Significado de la densidad de la partícula es importante para: 1) Cálculos de velocidad de sedimentación en el agua. 2) En investigaciones de erosión y análisis mecánico. 3) Se usa en los estudios litológicos. 4) En la separación de varios minerales del suelo. 5) Para la separación de minerales pesados de ligeros. 6) En la determinación de porcentajes de poros del suelo. 1) Transformar los % de humedad de un suelo en términos de láminas de agua. 2) Calcular los % de poros y espacio aéreo conociendo la densidad de partículas. 3 Estimar el estado de compactación del suelo. 4) Estimar el peso de la capa arable de un suelo. Significado de la densidad aparente es importante para: Métodos de Determinación de la densidad aparente 1) Método del Cilindro Se toma una muestra de suelo con un cilindro de diámetro y altura conocidos a las condiciones de campo, sin disturbar la muestra. Se lleva al laboratorio y se seca toda la muestra de suelo contenida dentro del cilindro, a 105 °C por 24 horas. La determinación se realiza así: Da = masa de suelo seco / volumen del cilindro g/ cc Método del Cilindro Métodos de Determinación de la densidad aparente Métodos de Determinación de la densidad aparente 2) Método de la parafina A partir de la muestra de suelo sin disturbar se toma un agregado firme de un tamaño alrededor de 2cm Se pesa y se sumerge en parafina liquida a 45 °C, sin que se formen burbujas. Se deja enfriar y se pesa, luego se pesa nuevamente pero suspendido en agua. Se procede a realizar los cálculos La porosidad del suelo viene representada por el porcentaje de huecos existentes en el mismo frente al volumen total. Es el espacio de los poros en el sueloque puede estar ocupado por el aire o el agua proporciones variables. Es una razón que no tiene dimensiones y se expresa generalmente en porcentaje (por volumen). Porosidad Porosidad %P = (Vt - Vs) x 100 Vt %P =( ds - da) x 100 ds %P = (1 - da ) x 100 ds el valor de porosidad total es importante en las relaciones de humedad y aire, pero el tamaño de los poros que es difícil de determinares es también muy importante, debido a que la porción del movimiento de agua a través del suelo depende del tamaño de poros (macroporos o microporos). La textura tiene fuerte influencia en la porosidad, pero no como la estructura que afecta el tamaño y porosidad total. Ejemplo % de poros = (2.65 – 1.3) x100 2.65 % poros = 50.94 VALORES PROMEDIO DE DENSIDAD APARENTE Y % DE POROSIDAD Densidad aparente: Es muy importante disponer de valores de la densidad aparente por sus múltiples aplicaciones Clase textural Densidad aparente % de espacio poroso % de sólidos del suelo Peso en kilos/ha a 0.15 m de profundidad Arcilla 1.1 58 42 1 650 000 Franco Arcilloso 1.2 55 45 1 800 000 Franco Limoso 1.3 50 50 1 950 000 Franco 1.4 47 53 2 100 000 Franco Arenoso 1.5 43 57 2 250 000 Arena 1.6 40 60 2 500 000 El agua del Suelo El suelo es medio poroso (macroporos y microporos) cuyo comportamiento respecto del agua es diferente. El agua que se aplique al suelo y se infiltra puede ser detenido en los poros del suelo o drenar a horizontes inferiores. Aspectos fundamentales del agua en el suelo 1) Retención de la humedad del suelo 2) Movimiento del agua en el suelo Retención de la humedad del suelo Tres fuerzas principales intervienen en la retención de la humedad 1) La fuerza de la atracción de la superficie del sólido por el agua (fuerza de adhesión). Esta fuerza de corto rango causa una fuerte adherencia de una muy delgada capa de moléculas de agua sobre la superficie del sólido. 2) La fuerza de la atracción entre las moléculas de agua (fuerza de cohesión) Las moléculas de agua que se ligaron por adhesión sobre la superficie del sólido son a su vez ligadas por cohesión a otras moléculas de agua que posteriormente son removidas de la superficie del sólido. 3) La fuerza del efecto de los contraiones absorbidos sobre la superficie sólida cargada, Induce un presión osmótica en las partículas de agua cercanas a la superficie sólida, las cuales tienen el mismo efecto que la retención de humedad. “ El efecto combinatorio de esas tres fuerzas actuantes es denominado succión de la humedad del suelo ó tensión de humedad del suelo” Retención de la humedad del suelo Sólido del suelo Coeficiente higroscópico Coeficiente de marchitez Capacidad de campo Intercara suelo - agua 1/3 de bars Flujo de gravedad 1 0 0 0 0 b a rs 31 bars 15 bars Suelo seco al horno (10 000 bars) A g u a c a p i l a r (1/3 bars)(31 bars) (15 bars) Agua higroscópica Agua gravitacional Agua no disponible Agua disponible Agua superflua 100 % EPPMP CC La tensión de humedad del suelo se expresa en bars (1 bar = 106 ergs/gr.) Unidad de potencial de agua o succión de humedad del suelo y sus equivalentes. Densidad del agua = 1.00 g/cm3 Erg/g Joules/kg Bars Atmósferas Cms de agua pF. 1 10000 1000 1013000 1000000 983.3 0.001 1 0.1 101.3 1000 0.0009833 0.0000001 0.01 0.001 1.013 1 0.0009833 0.000000987 0.009870 0.000987 1 0.9870 0.00009703 0.001017 10.17 1.017 1030 1017 1 2.993 1.007 0.007 3.012 3.007 0 Definición de los términos sobre la humedad En 1807 Briggs propuso la siguiente clasificación del agua del suelo. 1.- Agua Higroscópica: La cual es absorbida de una atmósfera de vapor de agua como resultado de las fuerzas de atracción de la superficie de partículas. • Agua Capilar: La cual es retenida por fuerzas de tensión superficial como partículas continúas alrededor de las partículas y en los espacios capilares 3. Agua Gravitacional: La cual no es retenida por el suelo si no que drena bajo la influencia de la gravedad. Humedad, Equivalente Él cual es el contenido de humedad de un suelo sujeto a la fuerza centrífuga de 1 000 veces mayor que la gravedad. Se supuso que este valor representaba el contenido de humedad de los poros capilares más pequeños. La humedad equivalente es útil para calcular la capacidad e campo y punto de marchitez mediante la siguiente fórmula: CC = 0.865 X HE + 2.62 (Fr, FrAr, FrArA y Ar) CC= 0.774 X HE + 4.41 (suelos ligeros) PMP= HE/1.84 CAPACIDAD DE CAMPO. Es el contenido de humedad del suelo en el campo y después que el movimiento descendente del agua, prácticamente ha cesado. PUNTO DE MARCHITEZ PERMANENTE. Es aquel contenido de humedad del suelo en el campo del cual las plantas se marchitan, permanentemente. Definen los límites superior e inferior del rango de la humedad de suelo que aprovechan las plantas Almacenamiento de agua en el suelo: La práctica del riego consiste esencialmente en aprovechar la capacidad de retención del suelo para el almacenamiento del agua, en forma periódica, donde las plantas van utilizando de manera continua. La capacidad del suelo para almacenar el agua que las plantas pueden aprovechar depende básicamente de dos factores 1. La capacidad de retención de agua por unidad de volumen de suelo. 2. La profundidad del suelo que está al alcance de las plantas cultivadas. CAPACIDAD DE RETENCIÓN DEL SUELO. La capacidad de retención del suelo puede definirse como la diferencia entre su C.C. y su P.M. El volumen de agua almacenada entre estos dos puntos es el agua aprovechable para las plantas. Fórmula general: Va = ( C.C. - P.M. ) x Vs x Da 100 Ejemplo: Calcular el agua aprovechable en un suelo: CC = 24% Pr = 0,15 m. PM = 12% Da = 1,3 g. / cc Va = ( C.C. - P.M. ) x Vs x Da 100 Va = ( 24 - 12 ) x (100 x 100 x 0,15) x 1,3 100 Va = 234 m3 Lámina de agua. Si en un terreno determinado, la profundidad del suelo que sirve de depósito es Pr, el espesor de la lámina de agua que puede almacenarse (La), será: La = ( C.C. - P.M.) x Pr x Da 100 Ejemplo: Utilizando los mismos datos del ejemplo anterior tenemos: La = ( C.C. - P.M. ) x Pr x Da 100 La = ( 24 - 12 ) x 150 x 1,3 100 La = 23, 4 mm. Nota: Pr = Profundidad de raíz en mm. Factores que Afectan la Cantidad y Uso de la Humedad Disponible: Entre las más importantes características del suelo que influyen en la humedad disponible del suelo están: 1. Las relaciones de tensión de humedad. 2. El contenido de sales. 3. El espesor de suelo. 4. La estratificación del suelo o piso. Otros factores que influyen sobre la distribución: Efecto de las Labranzas Efectos del Hardpan Efecto del Cascajo Determinación De La Humedad Del Suelo 1. Métodos Gravimétrico. Muestra de suelo húmedo, es pesada y secada en un horno a 105º C. por 24 horas, luego es refrigerada y pesada en seco. 2. Métodos Tensiométricos. Mide la tensión de la humedad del suelo, y son útiles para medir el contenido de humedad a tensiones menores a 0.9 atmósferas. Determinación De La Humedad Del Suelo 3. Resistencia Eléctrica. El equipo está constituido por electrodos embebidos en un bloque de yeso o nylon, que se coloca en contacto con el suelo, y en donde se registra la resistencia que ofrece el bloque al paso dela corriente eléctrica procedente de una batería. . Determinación De La Humedad Del Suelo 4. Métodos Radioactivos. Se basa en a emisión de neutrones de alta velocidad, los cuales pierden energía principalmente por el choque con los átomos de hidrógeno en el suelo Determinación De La Humedad Del Suelo Propiedades Físicas del Suelo Influenciadas por el clima y la Vegetación La Evapotraspiración del Agua: En un suelo con vegetación, una cantidad de agua pasa a la atmósfera bajo la forma de vapor de agua por: • evaporación directa • transpiración de las hojas de las plantas. Este fenómeno se llama evapotranspiración y es de gran importancia para la agricultura. La evapotranspiración depende de las circunstancias meteorológicas; ella varía con: • la naturaleza del suelo, • circunstancias topográficas y • cubierta vegetal viva o muerta. Consumo de agua: Cantidad mínima de agua necesaria para producir una cosecha. Ejemplo: Para producir 1 kg. de : Trigo : 530 litros de agua Maíz : 375 “ “ Alfalfa : 900 “ “ La aireación del suelo La aireación del suelo La respiración adecuada requiere que el suelo esté bien aireado, es decir, que el intercambio gaseoso entre el suelo y la atmósfera se establezca a una velocidad tal para prevenir la deficiencia de O2 y un exceso de CO2 en la zona de desarrollo de las raíces. Los microorganismos también respiran, y, bajo condiciones de aireación restringida, pueden competir con las raíces de las plantas superiores. Desde el punto de vista edafológico, la aireación del suelo se considera con relación al crecimiento de las plantas. La aireación del suelo Un suelo bien aireado es aquel en el cual los gases están disponibles para el crecimiento de los organismos aeróbicos (particularmente las plantas cultivadas). Partícula de suelo Agua Raíz Aire Capa arable Capa arable profunda Capa del sub suelo Roca parental Composición del aire del suelo: Es determinada por la diferencia entre el ritmo de producción de CO2 en el suelo por las raíces de las plantas y los microorganismos, y el ritmo de movimiento del gas. Composición del aire Composición de la de suelos bien drenados Atmósfera Oxígeno 20.30 % 20.96 % (Volumen) Nitrógeno 79.00 % 79.01 % Anhídrido carbónico 0.15 % 0.03 % Procesos físicos relacionados con el intercambio de los gases entre el suelo y la atmósfera D. Efectos de la lluvia y de la irrigación A. Efecto de temperatura B. Efecto barométrico C. Efectos de la Turbulencia del viento Proceso físico de la difusión: Las concentraciones menores de oxígeno y mayores de CO2 en el suelo como consecuencia del consumo de O2 y devolución de CO2 en el perfil del suelo, causan diferencias en las presiones parciales de los gases por lo tanto: • la difusión se realiza del CO2 es hacia fuera del suelo y • la del O2 hacia dentro del perfil del suelo 1. Descomposición materia orgánica. (la población de microorganismos es afectada íntimamente por la aireación del suelo). 2. Producción cultivos: afectado adversamente en a) Crecimiento raíces b) Absorción nutrientes (una deficiencia de O2 reduce ambos). c) Absorción de agua (índice temprano PMP). 3. Procesos de oxido reducción en el suelo. Las condiciones anaeróbicas en el suelo inducen a una serie de reacciones de reducción: desnitrificación. desnitrificación NO3 - NO2 - N2O N2. Algunos tóxicos a las plantas. IMPORTANCIA DE LA AIREACIÓN DEL SUELO La temperatura del suelo La temperatura del suelo, como la del aire, está sometido a cambios estacionales y diurnos. Estas oscilaciones se van amortiguando hacia los horizontes profundos. La distribución de la temperatura con la profundidad constituye el perfil térmico. La temperatura del suelo La temperatura del suelo está directamente relacionada con la temperatura del aire atmosférico de las capas próximas al suelo. LA TEMPERATURA DEL SUELO La temperatura del suelo es un medida de la que se dispone de muy pocos datos. Se acepta que la temperatura del suelo a 50 centímetros de profundidad es equivalente a la del aire atmosférico mas 1 grado centígrado. Absorción y pérdida de calor: La cantidad de energía que entra al suelo es afectada por factores tales como: a) El color del suelo. b) La pendiente y posición del suelo c) La cubierta vegetal del lugar
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