Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
Pedro Karín Serrato Alvarez – INTRODUCCIÓN A LA EDAFOLOGÍA INTRODUCCIÓN A LA EDAFOLOGÍA Pedro Karin Serrato Álvarez Agrólogo, Esp. Fotointerpretación. Magíster en Geografía. Profesional especializado pkserrat@gmail.com SUMMARY The function of land use planning is to guide decisions in this regard, so that environmental resources enable the most beneficial use for man, while conserving such resources for the future. The lands comprise the physical environment, including climate, relief, soils, hydrology and vegetation, insofar as these influence the employment potential; they also include the results of human activity. As you can see, the earth is a broader concept than the soil. This can be defined; as a three-dimensional body that occupies the most superficial part of the earth's crust and that has properties that differentiate it from the underlying rock material as a result of interactions between climate, living organisms (influencing human activity), parent material and relief over time. Variation in soils is often the main cause of differences between cartographic units in a given area, therefore, the recognition of soils constitutes the main basis for the definition of such units. However, the aptitude of soils for land use cannot be evaluated in isolation from other aspects of the environment and that is why land is used as a basis for the evaluation of aptitude. Land evaluation refers to the evaluation of their performance when they are used for specific purposes. In other words, it is about knowing the aptitude of the different lands for a certain use. This implies the execution and interpretation of basic recognition of the climate, soils, vegetation and other aspects of the earth depending on the requirements of other possible forms of use. The soil inventory and its scientific knowledge are fundamental steps for territorial planning and economic planning. This implies studying the soil from the point of view of its physical and chemical characteristics, its mineralogical nature, the distribution pattern in the spatial dimension and, what is more important, the limiting factors for the execution of agro-industrial projects and other development plans of the agricultural or other sector, in which land use is studied. In this order of ideas, this paper synthesizes the basic conceptual elements that should be known to soak up about soil science, responsible for the study of soils, especially for professionals from other disciplines who wish to have an idea of the subject. At the beginning, definitions of the soil, its factors and forming processes, the chemical properties that are so complex for most of those who study them for the first time, and the physical properties that are so important when characterizing soils and their conservation are made. The taxonomy of soils is also mentioned in mailto:pkserrat@gmail.com 2 a simple way to classify them and finally, the subject of degradation is treated, which acquires a great relevance in the recent epoch when the pressure for the use given the increasing demand of food coming from the field. RESUMEN La función de la planificación del uso de la tierra, es orientar las decisiones al respecto, de tal manera que los recursos ambientales posibiliten el uso más beneficioso para el hombre, conservando al mismo tiempo tales recursos para el futuro. Las tierras comprenden el ambiente físico, incluido el clima, relieve, suelos, hidrología y vegetación, en la medida que estos influyen en el potencial del empleo; incluyen además los resultados de la actividad humana. Como se puede ver, la tierra es un concepto más amplio que el suelo. Este se puede definir; como un cuerpo tridimensional que ocupa la parte más superficial de la corteza terrestre y que tiene propiedades que lo diferencian del material rocoso subyacente como resultado de interacciones entre clima, organismos vivos (influyendo la actividad humana), material parental y relieve a través del tiempo. La variación en los suelos con frecuencia es la causa principal de diferencias entre unidades cartográficas en una zona determinada, por lo tanto, el reconocimiento de suelos constituye la base principal para la definición de dichas unidades. Sin embargo, la aptitud de los suelos para el uso de las tierras no puede evaluarse aisladamente de otros aspectos del medio ambiente y por esto es la tierra la que se emplea como base para la evaluación de la aptitud. La evaluación de tierras se refiere a la evaluación de su rendimiento cuando se utilizan para fines concretos. En otras palabras, se trata de saber cuál es la aptitud de las diferentes tierras para un determinado uso. Esto supone la ejecución e interpretación de reconocimiento básicos del clima, suelos, vegetación y otros aspectos de la tierra en función de los requerimientos de otras formas posibles de uso. El inventario de suelos y su conocimiento científico son pasos fundamentales para la ordenación territorial y la planeación económica. Esto implica el estudiar el suelo desde el punto de vista de sus características, físicas, químicas, su naturaleza mineralógica, el patrón de distribución en la dimensión espacial y, lo que es más importante, los factores limitantes para la ejecución de proyectos agroindustriales y de otros planes de desarrollo del sector agropecuario u de otra índole, en los que se estudie el uso del suelo. En este orden de ideas, este escrito sintetiza los elementos conceptuales básicos que se deben conocer para empaparse acerca de la edafología, encargada del estudio de los suelos, especialmente para los profesionales de otras disciplinas que desean tener una idea del tema. Al comienzo se realizan unas definiciones 3 del suelo sus factores y procesos formadores, las propiedades químicas tan complejas para la mayoría de quienes las estudian por primera vez y las propiedades físicas tan importantes a la hora de caracterizar los suelos y su conservación. También se cita de manera simple la taxonomía de suelos para clasificarlos y finalmente, se trata el tema de degradación, el que adquiere una gran relevancia en la época reciente cuando la presión por el uso dada la demanda cada vez mayor de alimentos que provienen del campo. 1. EL PAPEL DE LA GEOMORFOLOGÍA EN LOS LEVANTAMIENTOS DE SUELOS. En cuanto a la utilidad de la geomorfología en el levantamiento de suelos, Zinck 1987 considera superfluo hacer una demostración exhaustiva. Sin embargo este planteamiento se puede resumir a fin de expresar las razones que fundamentan esta utilidad. La geomorfología puede intervenir en el levantamiento de suelos a dos niveles: • En el mapeo de suelos, (cartografía de suelos) • En la interpretación genética y por lo tanto en la comprensión de los suelos 1.1 El ambiente geomorfológico como marco cartográfico de suelos A nivel de mapeo, la geomorfología interviene en la delimitación de las unidades de suelos y en la escogencia de los sitios de observación. • Delimitación de las unidades de suelos: La importancia de la geomorfología para la delimitación de las unidades de suelos, se basa en el hecho de que ella constituye un intermediario obligatorio entre fotointerpretación y trabajo de campo. Esto se comprende muy fácilmente por la simple razón de que lo que se identifica y se delimita en una fotografía aérea no son suelos, sino formas de terreno. La delimitación de las unidades geomorfológicas constituye por lo tanto una primera aproximación cartográfica de las unidades de suelos. Se trata nada más que de una primera aproximación, porque una determinada forma de terreno no siempre contiene una sola unidad de suelos, debido a que los criterios de definición no son los mismos engeomorfología y en edafología. También a nivel de la labor cartográfica, la geomorfología interviene en la escogencia del sitio de muestreo de los perfiles de suelos. • La ubicación de los sitios de observación: esta puede ser al azar o según el trazado rígido de una cuadrícula, produce un gran número de perfiles no representativos. Ahora bien, como el suelo es un elemento del paisaje, pero no directamente observable, la solución más adecuada es dejarse guiar por las características externas de este paisaje. En otras palabras, la ubicación de los 4 puntos de descripción, debe hacerse en función de la configuración y la disposición de las formas de terreno. Así, un perfil muestreado en el centro de la forma tiene más probabilidades de ser modal que un perfil situado en sus márgenes. Esto no quiere decir que no haya que hacer observaciones cerca de los límites de las geoformas. Para la definición de la unidad de suelos con sus características generales y sus variaciones, son importantes ambos puntos, tanto el central como el marginal. Pero, su ubicación no debe ser fruto del azar, sino de un razonamiento prospectivo que permita saber de antemano el tipo de variación que se puede esperar. Es en estas condiciones, la geomorfología puede intervenir en el mapeo de suelos. 1.2 El ambiente geomorfológico como factor de formación y evolución de suelos. La geomorfología puede contribuir a una mejor comprensión de la formación y evolución de los suelos y a una mejor interpretación genética de los mismos. Esto se comprende fácilmente, si se toma en consideración por una parte que el suelo es un elemento del paisaje y por otra, que el ambiente geomorfológico es uno de los factores de formación de este paisaje y por lo tanto, también de los suelos que encierra. El ambiente geomorfológico interviene en la formación de los paisajes de dos maneras; primero a través de los procesos morfogéneticos y en segundo lugar a través del factor tiempo. • Los procesos morfogéneticos: los procesos morfogéneticos pueden ejercer sobre el paisaje una acción constructiva o, al contrario, una acción destructiva. En las vertientes o laderas, por ejemplo, predomina la acción destructiva (morfogénesis). En este caso, la erosión de material es más predominante que la acumulación. Esto tiene por efecto adelgazar, truncar los suelos, y de inhibir hasta un cierto punto la evolución pedogenética. En estas condiciones, los suelos tienen tendencia a mantener un grado de evolución relativamente poco avanzado. Todo esto naturalmente depende también de otra serie de factores que intervienen en la edafogénesis, como las condiciones climáticas por ejemplo. Un suelo en posición de ladera bajo clima tropical húmedo muestra generalmente un grado de evolución mucho más avanzado que un suelo en posición semejante bajo clima seco. Pero, en suma, lo que se quiere hacer resaltar es que en condiciones de ladera, el balance morfogénesis-edafogénesis está generalmente a favor del primer término, la morfogénesis. En las planicies, en cambio, predomina la acción constructiva. La acumulación de material es superior a la erosión. En estas condiciones, una vez que la geoforma se haya originado, el desarrollo edafogenético puede darse sin impedimentos importantes. El balance entre morfogénesis-edafogénesis está entonces a favor de la edafogénesis. Aún en estos casos, el ambiente geomorfológico desempeña un papel fundamental, porque condiciona en gran parte el tipo de evolución edafogenética. Un suelo desarrollado en un albardón en una llanura de inundación, presenta 5 características totalmente distintas a las de un suelo formado en un basín o cubeta de decantación. En el primer caso, las texturas son generalmente medianas, el drenaje bueno y los procesos de lixiviación son los predominantes; en el segundo caso, las texturas son finas, el drenaje deficiente y el hidromorfísmo es el proceso predominante. • El factor tiempo: El ambiente geomorfológico condiciona la edafogénesis, no solamente a sus procesos sino también al factor tiempo. Ciertos procesos edafogenéticos necesitan lapsos de tiempo relativamente cortos para dejar marcas evidentes de su actuación. Este es el caso, por ejemplo, de la formación de estructura o de la descarbonatación. Otros, como la lixiviación de arcillas, tienen una actuación más lenta. Todas estas consideraciones tienen un valor sumamente relativo, porque en la realidad interfieren siempre varios factores que son difícilmente aislables. El paisaje más característico para comprender la influencia del factor tiempo sobre la diferenciación genética de los suelos es el paisaje de valle con su sistema de terrazas. En este tipo de paisaje es común encontrar grados de desarrollo diferentes en función de la edad de cada terraza. Por ejemplo, en las terrazas más recientes ocurren casi siempre suelos poco desarrollados de tipo Entisoles o Inceptisoles y a medida que aumenta la antigüedad de las acumulaciones aparecen sucesivamente Alfisoles, Ultisoles y Oxisoles. Este esquema hay que tomarlo naturalmente con todas las reservas del caso: es un esquema común, pero no generalizable. En conclusión, la geomorfología es un instrumento indispensable en el levantamiento de suelos. En efecto, el ambiente geomorfológico desempeña a la vez el papel de marco cartográfico y de factor de formación y evolución de suelos. Naturalmente el factor geomorfológico no es el único a tomarse en cuenta. La descripción completa de un suelo y su interpretación genética necesitan el conocimiento de todos los factores ambientales (climático, geológico, hidrológico, vegetal y humano). Sin embargo, a veces el ambiente geomorfológico reviste mayor importancia que los otros ambientes y adquiere así más peso, por el hecho de sintetizar a la vez varios aspectos del ambiente natural o por sustraerse de ellos: • El material parental. En la mayoría de los casos, los suelos no se forman directamente a partir de las formaciones geológicas, sino a partir de formaciones superficiales que derivan de las primeras. Por ejemplo, en las vertientes los suelos se desarrollan más frecuentemente en materiales desplazados por movimientos en masa, por creeping o por coluviación que a partir de la roca fresca. El caso extremo es el de las zonas aluviales, donde las formaciones geológicas se encuentran a gran profundidad. 6 • El ambiente hidrológico. Este también está en gran parte determinado por la posición geomorfológica por ejemplo, el régimen hídrico de una cubeta es generalmente distinto del régimen de un albardón. • El factor humano. Por lo menos cuanto a una de las actuaciones del hombre como lo es la erosión antrópica, ya que esta se nota de manera importante en la forma de terreno. 2. FACTORES Y PROCESOS DE FORMACIÓN DE LOS SUELOS 2.1 FACTORES DE FORMACIÓN El suelo según lo definen los pedólogos, es un cuerpo natural producto de la acción del clima y organismos sobre un material basal (orgánico o inorgánico), condicionado por un relieve a través del tiempo. Los cinco agentes (el clima, los organismos, el material parental, el relieve y el tiempo) implicados en este proceso general son reconocidos universalmente como los factores básicos de la formación de los suelos. Si consideramos una región cualquiera, en la medida que se presente alguna variación en uno o más factores formadores, esperamos encontrar allí suelos con características diferentes; de otra parte si hay homogeneidad en los factores formadores, encontramos suelos con características similares. 2.1.1 Material parental Se define como el material a partir del cual se desarrollael suelo. En general, los materiales parentales que comúnmente originan los suelos, pueden ser divididos en 6 clases: 1. Rocas y minerales 2. Depósitos de sedimentos aluviales y marinos 3. Depósitos de sedimentos glaciales 4. Depósitos de loes 5. Depósitos de sedimentos piroclásticos (cenizas volcánicas, lapilli). 6. Depósitos orgánicos Los suelos se forman por la meteorización de estos materiales, los que se lleva a cabo mediante una combinación de 3 procesos: a. Acción mecánica (meteorización física), en la que la fragmentación de la roca se produce sin cambios químicos. b. Acción química (meteorización química), en la que tienen lugar cambios químicos de los minerales y se forman nuevas sustancias. 7 c. Acción biológica, en la que los agentes de cambio son las plantas y los animales. La composición mineralógica, química y granular del material original determinaría grandemente la naturaleza del suelo resultante de su meteorización, en lo que se refiere a sus propiedades físicas, físicas, mineralógicas. 2.1.2 Clima Constituye uno de los factores ambientales más activos en cuanto a la evolución de los suelos. Los principales componentes del clima que intervienen en la formación del suelo son la precipitación efectiva, la temperatura, los vientos y fenómenos de evapotranspiración. (Cortés y Mal 1981). De los atributos anteriores los más frecuentemente considerados son los 2 primeros que especialmente combinados facilitan la alteración de las rocas para formar el material de partida del suelo y además favorecen el desarrollo de terminados tipos de vegetación. El agua en los suelos no solamente es el agente principal de la alteración de las rocas, transformación de minerales y sustento para las plantas, sino que tiene funciones especiales dentro del perfil del suelo como es la redistribución, adición o remoción de materiales de suelo. Su disponibilidad y flujo dentro del suelo está controlada indirectamente por la temperatura, a través del proceso de evapotranspiración (Yaalon, 1983). Según el volumen de precipitación y su relación con la EVT, los elementos producto de la meteorización tendrán a permanecer o a salir del perfil; así, en áreas con precipitaciones altas, los elementos solubles (Ma, Ca, Mg, No3...) serán transportados hacia las capas más profundas y/o hacia las partes bajas cuando el relieve lo permite; en la medida en que la precipitación es menor, los productos solubles sufrirán poco transporte y tenderán a permanecer en el sitio de alteración; cuando se presentan valores altos de EVT en concordancia con bajas precipitaciones, se genera un movimiento ascendente de los elementos solubles y estos tienden a acumularse en las capas superiores del suelo. La temperatura del medio por su efecto sobre el tipo de vegetación presente en cada sitio, afecta significativamente la cantidad y naturaleza de residuos orgánicos adicionados al suelo, así a temperaturas bajas la velocidad de descomposición de las materias orgánicas es lenta y estos tienden a acumularse en el suelo y temperaturas altas, la descomposición es mayor, lo que da como resultado suelos con bajos contenidos de material orgánico. 2.1.3 Organismos Los organismos presentes en el suelo incluyen tanto los de origen vegetal como animal y los de tamaño grande como aquellos pequeños; su actuación sobre el suelo involucra acciones muy diversas: translocación mecánica de constituyentes, 8 transformación, producción y síntesis de sustancias, producción y consumo de nutrientes etc. (Cortés y Malagón, 1981). Los organismos juegan un papel importante en la formación del suelo y en los ciclos del carbono y nitrógeno en los ecosistemas. Estos 3 procesos están estrechamente relacionados y la integración de los dos últimos ésta a su vez relacionada con la productividad de los ecosistemas y con la cantidad de biomasa producida en los mismos. Aunque solo una pequeña proporción (<5%) de la biomasa total la constituyen los microorganismos del suelo (bacterias, hongos, actinomicetos), su papel no es menos importante, ya que no solo descomponen la materia orgánica, sino que también están involucrados en la alteración de rocas y minerales. La acción de las plantas superiores radica principalmente en la adición de materiales orgánicos del suelo, cuyos productos de alteración tienen una profunda influencia en la formación del suelo. 2.1.4 Relieve Se define el general como la configuración del terreno basada en las diferencias de nivel ocasionadas por elevaciones, depresiones u otras desigualdades (Hardy, 1970). La topografía afecta la evolución y características del suelo, ya que controla la cantidad de agua de lluvia que percola y la cantidad e intensidad de la escorrentía superficial y subsuperficial. Estos factores determinan, a su vez, la erosión o deposición de materiales y la profundidad de nivel freático. La topografía es, en parte, responsable de la sequedad o humedad de las diferentes áreas dentro de una región que tenga esencialmente el mismo clima general. Considerando localmente o dentro de áreas geográficas específicas, el relieve guarda una relación más o menos estrecha con: - Profundidad o espesor del solum y del horizonte A. - Color de los materiales de suelo - Contenido de humedad del suelo - El pH de suelo - Contenido de sales solubles (Mejía, 1980) 2.1.5 Tiempo El paisaje y los suelos evolucionan en el tiempo. La estabilidad o inestabilidad de las superficies terrestre afecta la evolución de los suelos, ya que facilita o imposibilita que actúen los demás factores formadores. (Malagón 1986). 9 En general los suelos adquieren sus propiedades sobre un período de tiempo largo medido en cientos y miles de años. Una forma de evaluar el tiempo como factor de formación es mediante observaciones del estado de desarrollo alcanzado por los perfiles del suelo. 2.2 PROCESOS FORMADORES DE SUELOS Los factores formadores activos, especialmente el clima, los organismos, al actuar en tiempo sobre el material geológico (basal, parental) ubicado espacialmente en el paisaje, conducen a su diferenciación morfológica, física, bioquímica, mineralógica. Los mecanismos y fenómenos que producen los cambios anotados constituyen los procesos formadores de suelos. Estos procesos se pueden reunir en cuatro grandes grupos: a. Adiciones o ganancias: incluyen el enriquecimiento en materiales minerales u organismos, mediante incorporación o acumulación ya sea de sedimentos aluviales eólicos o por mezcla interna orgánico-mineral. b. Pérdidas o sustracciones: con este término se da a entender la eliminación completa de una o más sustancias o materiales del perfil del suelo. Incluyen procesos específicos como el lavado (pérdida de materiales solubles en el perfil del suelo) y la erosión (remoción de materia del suelo). c. Translocaciones: se refiere al movimiento de materiales dentro del cuerpo del suelo. Estos mecanismos involucran dentro del cuerpo del suelo. Estos mecanismos involucran fenómenos de iluviación (concentración de materia, en alguna porción del perfil) y Eluviación (eliminación zonal de materia en algunos horizontes del perfil). Los materiales que se translocan pueden ser carbonatos, sales solubles, iones, sodio, aluminio, Fe, arcilla, humus y otros. d. Transformaciones: son el conjunto de alteraciones que sufre el material de partida para producir el suelo. Entre éstas se incluye la alteración de la materia orgánica para forma el humus, la alteración de los minerales originales (primarios) hasta la transformación en minerales secundarios (figura 1).10 Figura 1. Procesos formadores de suelos 2.3 EL PERFIL DEL SUELO Los factores y procesos formadores diferencian y definen la morfología de los suelos mediante los horizontes que determinan. Cada suelo es caracterizado por una secuencia dada de estos horizontes. Esta secuencia es denominada un perfil de suelo (su sección vertical). (Ver figura 2). Figura 2. El Perfil del suelo El perfil del suelo puede entenderse bidimensionalmente como el plano representado por un corte en la superficie de la corteza terrestre y que integra un conjunto de elementos en el paisaje, los cuales, a su vez muestran las evidencias 11 de la evolución del suelo. El perfil constituye, además, la pieza fundamental para entender, descifrar e interpretar la capacidad y potencialidad del suelo en cuanto a utilidad humana. Tradicionalmente, la morfología de suelos se ha referido concretamente a la descripción del perfil del suelo en el campo. Las materias tratadas al descubrir el perfil del suelo se resumen y ordenan mediante planillas elaboradas con tal fin. En la tabla 1ª se presentan un ejemplo de dichas planillas. Información más detallada en lo referente al color, textura, estructura, la consistencia del suelo se discute en el capítulo de propiedades físicas. Horizontes del suelo: son capas más o menos paralelas a la superficie que tienen propiedades definidas por procesos de formación de suelos. Los suelos varían mucho en el grado de expresión de sus horizontes. En general, a medida que avanza el proceso de formación del suelo, los horizontes son más fácilmente reconocibles en condiciones de campo. Los horizontes y capas se identifican en el campo por medio de símbolos, los cuales reflejan las interpretaciones, de quien describe, desde el punto de vista de las relaciones genéticas entre los horizontes de un suelo. Se utilizan tres clases de símbolos en varias combinaciones. Estas son: a. Letras mayúsculas, se usan para designar los horizontes maestros o principales (ver tabla 1). b. Letras minúsculas, se utilizan como subíndice para señalar características específicas del horizonte principal (ver tabla 2). c. Los números arábigos, se usan como subíndices para indicar subdivisiones verticales de un horizonte y como un prefijo para indicar discontinuidades*. En algunos casos además de los horizontes principales definidos en la tabla 1 se pueden presentar horizontes transicionales, que los hay de 2 clases. a. Horizontes transicionales ordinariamente dominados por propiedades un horizonte principal pero con características subordinadas de otro. En este caso se utilizan símbolos formados por dos letras mayúsculas, así: AB, BA, EB, BE, AC, BC. El símbolo del horizonte principal. b. Horizontes transicionales en los cuales algunas partes tienen propiedades reconocibles de dos clases de horizontes principales. En este caso las dos letras mayúsculas se separan por un símbolo c/ así: A/B, B/A, E/B, B/E, A/C, B/C. 12 Tabla 1. Significado global de los horizontes de perfil del suelo (s.s. staff 1981). código Descripción 0 Horizontes o capas dominadas por materiales orgánicos, actualmente saturados o no; o nunca saturados A Horizontes minerales superficiales con M. orgánicos humificados y mezclados o con propiedades resultantes de perturbación por uso agrícola. E Horizonte mineral con pérdida de arcillas, Fe, Al (o combinaciones de ellos) con residuos arenosos o limosos compuestos por minerales resistentes B Horizontes inferiores de A, E u O y dominados por destrucción de la estructura de roca, concentraciones iluviales, concentración residual de R2O3, o alteraciones que formen arcillas y estructura. C Horizontes o copas poco afectadas por fenómenos alterantes cuyo material puede o no ser el que haya formado el solum. Se incluyen sedimentos y saprolita. R Roca basal compacta Tabla 2. Distinciones subordinadas de las capas u horizontes maestros (s.s. staff 1981). código Significado i Material orgánico ligeramente descompuesto, en horizontes O. e Material orgánico en estado intermedio de descomposición, en horizontes O. a Material orgánico altamente descompuesto, en horizontes O. p Disturbio generalmente por arado h Acumulación iluvial de M.O. (se usa en horizontes B). t Acumulación de arcillas silicatadas por alteración o/e iluviación. n Acumulación de Na intercambiable s Acumulación iluvial de R2O3 M.O o Acumulación residual de sesquióxidos k Acumulación de carbonatos y Acumulación de yeso z Acumulación de sales más solubles que yeso w Alteración, desarrollo de color y estructura m Cementación o endurecimiento c Concreciones o nódulos duros x Carácter de fragipán q Acumulación de sílice secundario (SiO2) f Suelo congelado permanentemente b Horizontes genéticos enterrados g Gleyzación fuerte 3. COMPOSICIÓN DEL SUELO El suelo es un sistema dinámico constituido por cuatro componentes principales: fracción mineral, fracción orgánica, agua y aire. La fase sólida (mineral y orgánica) ocupa generalmente hasta EL 50% de su volumen total; el resto lo ocupan la fase líquida (agua y solutos) y la fase gaseosa, (aire), las que mantienen una proporción complementaria al llena los poros que se originan entre los agregados y las partículas de la fase sólida. La solución del suelo puede ocupar de acuerdo con el grado de condiciones de humedad y textura, entre el 15 y 35% de su volumen total, variando entre el punto de marchitez y el de la capacidad de campo. En la solución se presentan los elementos nutritivos en sus formas iónicas y algunos también como quelatos, susceptibles de ser absorbidos por la planta (figura 3). 13 El aire del suelo, guarda una relación inversa con su agua, así al aumentar la proporción de la fase líquida, disminuye la proporción de la fase gaseosa. El aire del suelo guarda relación con el tamaño de los poros que se forman entre los agregados y/o partículas del suelo. Los suelos de texturas gruesas, cuyos poros son esencialmente grandes presentan mejores condiciones de aireación que los de textura fina, sin embargo, en estos últimos cuando tienen una estructura bien desarrollada la circulación del aire se favorece. Figura 3. Componentes del suelo 3.1 CONSTITUYENTES MINERALES DEL SUELO Se acostumbra dividir a los componentes inorgánicos de los suelos en dos grupos. El primero lo componen las sustancias denominadas minerales primarios y el segundo grupo es el de los minerales secundarios. 3.1.1 Minerales Primarios Un mineral primario es una sustancia natural inorgánica, con características físicas y químicas definidas; se forman a altas temperaturas y son propios de las rocas ígneas y metamórficas y no han sufrido cambios químicos desde su formación inicial. Su proporción en el suelo depende fundamentalmente del tipo de roca, de las condiciones del medio de alteración y del grado de evolución del suelo. La importancia de los minerales primarios en el suelo se puede resumir en los siguientes puntos: - Conforman la fracción gruesa de los suelos (arenas y limos) 14 - Constituyen una reserva importante de nutrientes para las plantas. La rata a la cual estos nutrientes son liberados, puestos al alcance de cada especie mineral y de las condiciones del medio de alteración. - Son de materia prima a partir de la cual se originan los minerales de arcilla o minerales secundarios. En la tabla 3 se presentan las principales especies de minerales primarios de importancia en el suelo y su relación con loselementos nutrientes que aportan al mismo. 3.1.2 Minerales Secundarios o minerales de arcilla Son aquellos que provienen de la alteración de los minerales primarios y constituyen la parte esencial de la "fracción fina" del suelo. De la proporción y composición de los minerales de arcilla depende un gran número de características químicas y físicas, que guardan una estrecha relación con la fertilidad y comportamiento de los suelos. Los minerales secundarios presentes en el suelo se pueden reunir en tres grandes grupos: a. Grupo Alófana (o materiales amorfos): Es un componente importante de la fracción arcilla, particularmente de los suelos derivados de cenizas volcánicas. Entre las características que posee este mineral merecen destacarse una capacidad de cambio dependiente del pH, siendo alta la absorción de aniones en medios fuertemente ácidos (50 meg/100) y alta absorción de cationes (100 meg/100) en medios con pH alto; alta capacidad de retención de humedad. De especial importancia es su capacidad de absorción de fosfatos por su efecto en la disponibilidad de fósforo para la planta, por lo que los suelos que contienen este mineral requieren un manejo especial. b. Grupo de los Aluminio - Silicatos cristalinos: están constituidos básicamente por láminas de tetraedros de sílice, y láminas de octaedros de aluminio. De acuerdo a la disposición de las láminas componentes, estos minerales se pueden clasificar en: - Bilaminares o minerales 1:1. Están compuestos por una lámina de tetraedros y otra de octaedros. La caolinita es el mineral más importante de este grupo; presenta una alta estabilidad, no es expandible y tienen una baja capacidad de intercambio catiónico (3-10 meg/100) baja cohesión y plasticidad. Es un componente importante en los suelos altamente meteorizados. - Trilaminares o minerales 2:1: aquellos compuestos por 2 láminas de tetraedros y una octaedros (T - 0 - t=. Entre ellos se encuentran la montmorillonita, vermiculita y la IIillita. Los 2 primeros son expandibles y la 15 Illita tiene una disposición de las láminas más rígidas y estables. Su composición química es muy variada, esto se deben ante todo al intercambio isomórfico (reemplazado del Si por el A1 en los tetraedros y del A1 x Fe y A1 x Mg en los octaedros) y a los cationes absorbidos entre los paquetes laminares y en la superficie externa del mineral. La CIC, cohesión y plasticidad es media en el caso de la Illita y alta para la vermiculita y montmorillonita. Tetralaminares o minerales 2:2: formados por la sucesión de láminas de tetraedros-octaedros-octaedros (T-O-T-O). Su capacidad de cambio oscila entre 10 y 40 meg/100 g; no son expandibles, tiene una composición química muy variada, dado el alto grado de sustitución isomórfica. - Minerales interestratificados: debido a la similitud en sus estructuras, diferentes minerales de arcilla en los suelos forman capas alternas de ellos, incluso dentro del mismo cristal. Estos conjuntos de silicatos laminares se denominan minerales interestratificados. La mezcla que los forma origina algunas propiedades que son diferentes a la suma de las propiedades de sus componentes. c. Grupo de los óxidos hidratados de hierro y Aluminio: las especies más frecuentes en los suelos son la Limonita, metatita y goetita (óxidos de Fe) y la gibsita (como óxido de Al). Particularmente bajo condiciones ácidas estos óxidos reaccionan con los iones fosfatos (H2PO4) dando origen a compuesto insoluble, no aprovechables para las plantas; constituyendo este proceso (denominado fijación del P) uno de los principales limitantes del rendimiento de los suelos en los cuales estos minerales predominan. Por su parte los óxidos de Fe son responsables de las tonalidades rojas y rojo amarillentos etc., de los suelos bien drenados y de los tonos verdosos y azulados de los suelos mal drenados (hidromórficos). Al igual que los aluminio-silicatos, los óxidos de Fe y Al poseen también una carga neta negativa, aunque considerablente menor, razón por la cual su capacidad absorsiva de cationes es generalmente baja. En compensación su pegajosidad, plasticidad, expansibilidad y cohesión es mucho menor que la de los "arcillosilicatos", características que se traducen en las óptimas condiciones físicas que le imprimen a los suelos en los cuales son predominantes. 16 Tabla 3. Contribución de algunos minerales a la formación y características de los suelos. Grupo mineralógico y Especímenes principales Elementos, substancias o características que aportan a los suelos. Grupo de los feldespatos 1) Ortoclasas 2) Microlina Potasio, formadores de arcilla 3) Albita Na, formador de arcilla 4) Plagioclasas en general Na, Ca, formadores de arcilla Grupo de los Anfiboles 5) Hornblenda Ca, Na, Mg y cantidades variables de Fe 6) Tremolita 7) Actinolita Ca, Na, Mg y cantidades variables de Fe Grupo de los Piroxenos 8) Hiperstena Mg y cantidades variables de Fe 9) Augita Ca, Mg y Cantidades variables de Fe 10) Diópsido Ca, Mg y cantidades variables de Fe Grupo de Las Micas 11) Biotita K, Mg, Fe formación de arcillas 12) Muscovita K, Na, formación de arcillas Minerales sílicos (óxidos) 13) Cuarzo 14) Cistobalita Especies resistentes a la meteorización, en particular el cuarzo que es el componente 15) Calcedonia omnipresente en las arenas y limos gruesos. Con frecuencia participan también en la composición del limo fino y de la arcilla. Óxidos de Hierro 16) Hematia Aportan hierro a los suelos. Principales responsables de las tonalidades rojas, rojo amarillentas etc.; de los suelos bien 17) Limonita drenados y altamente meteorizados; y de los tonos verdosos, azulados propios de los suelos hidromórficos; compuestos fijadores de 18) Magnetita P; creadores de carga variable. Componentes de costras ferruginosas 19) Goetita horizontes plácicos, etc. . Carbonatos 20) Calcita Ca, compuestos de las calizas 21) Dolomita Ca y Mg, componentes de calizas. Enmiendas correctoras de la acidez. Otros minerales 22) Apatito Fósforo 23) Turmalina Boro 24) Piritas Fe y S 25) Yeso Ca, S. Utilizado como enmienda para recuperación de suelos alcalinos. Fuente: Mejía, 1980. 17 3.2 LA MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO La materia orgánica está constituida por los compuestos de origen biológico que se presentan en el suelo, especialmente material vegetal en diferentes estados de descomposición, productos de las células microbianas y las propias células. La mayor parte de la materia orgánica del suelo proviene de la macroflora (plantas superiores), en tanto que gran parte de los compuestos originados en su descomposición, se deben a la actividad de la microflora (bacteria, hongos, actimonicitos). El contenido de la materia orgánica en los suelos es muy variable, va desde trazas en los suelos desérticos hasta 90-95% en suelos turbosos (orgánicos). El horizonte A de los suelos explotados agrícolamente por lo general presenta valores que oscilan entre 0.1 y 10% de manera orgánica, cuyo contenido decrece con la profundidad del perfil del suelo (Fassbender, 1987) (figura 4). Figura 4. Aportantes de materia orgánica e el suelo El balance entre los procesos de aporte de materia orgánica al suelo y mineralización estádeterminado en gran parte por la interacción de la temperatura y la humedad. En general existe una relación inversa entre la temperatura y la materia orgánica, es decir, al aumentar la temperatura decrece el contenido de M.O. De otra parte, a media que aumenta la precipitación pluvial anual, se incrementa la producción de biomasa, mayores serán los aportes de residuos se transformarán rápidamente (a temperatura altas) o tienden a acumularse en el suelo (a temperaturas bajas). 18 Otros factores locales, tales como el relieve, el material parental, el tipo y la duración de explotación de los suelos y algunas de sus características químicas, física y microbiológicas, afectan el contenido de M.O: en los suelos (Fassbender, 1987). 3.2.1 Importancia de la materia orgánica en el suelo La Materia Orgánica ejerce una marcada influencia en las propiedades químicas, físicas y en la actividad microbiológica del suelo, por lo cual afecta notoriamente su fertilidad y productividad. Entre los procesos químicos de importancia en los que interviene la Materia Orgánica, cabe mencionar (Fassbender, 1987). - El suministro de elementos nutritivos por la mineralización, en particular la liberación de nitrógeno, fósforo, azufre y micronutrientes disponibles para las plantas. - La capacidad de cambio catiónico de los suelos. Su efecto es más manifiesto en suelos de textura arenosa y en suelos muy meteorizados que contienen arcilla con reducida capacidad de cambio y baja retención de cationes. - La capacidad de intercambio anióico, donde se acumulan nitratos, fosfatos y sulfatos. - La regulación de los niveles de disponibilidad de nutrimentos principales y de elementos menores, mediante la formación de sustancias orgánicas que constituyen compuestos solubles no iónicos (quelatos), con cationes de valencia variable. - Los fenómenos de absorción, entre los cuales es de particular importancia de inactivación de plaguicidas. La materia orgánica también afecta algunas propiedades físicas del suelo, entre ellas cabe mencionar su acción: - En la estructura del suelo: favorece la formación de agregados individuales; reduce la agregación global del suelo; disminuye la plasticidad del mismo. - El uso más eficiente del agua, lo que se debe a una serie de fenómenos ante la presencia de la materia orgánica, a saber: Mejora la infiltración del agua en el suelo Mejora el drenaje en los suelos de textura fina y por lo tanto, contribuye a una mejor distribución del agua en el perfil del suelo. 19 Estimula el desarrollo de un sistema de raíces más profundo Al oscurecer los suelos en los climas fríos, fomenta su calentamiento, y por ende, promueve una mejor germinación y fácil aprovechamiento del agua. Al mejorar el drenaje y la estructura, intensifica la aeración en los suelos. Mejora la retención del agua en los suelos arenosos. - El color del suelo, tiene importancia para su balance térmico, lo que a su vez afecta la actividad biológica. Además es importante anotar el efecto que ejerce la materia orgánica sobre la resistencia de los suelos a la erosión ya sea directamente o en forma indirecta por su efecto sobre propiedades tales como infiltración, permeabilidad, agregación, etc. 4. PROPIEDADES QUÍMICAS DEL SUELO El conocimiento de las propiedades químicas de los suelos permite elaborar criterios valiosos para su clasificación y especialmente para la interpretación de las relaciones suelo-planta. Aspectos tales como la disponibilidad de nutrientes, presencia de iones tóxicos, presencia de sales y/o sodio, etc., todos ellos importantes, a tener en cuenta, al evaluar la aptitud de la tierra para un determinado uso, son objeto de estudio de la química del suelo. El objetivo de este capítulo es sentar algunas bases muy generales sobre los aspectos anteriores, los cuales están relacionados con propiedades del suelo tales como procesos de intercambio catiónico y aniónico, la reacción del suelo y dinámica de los elementos nutritivos. 4.1 INTERCAMBIO CATIÓNICO Y ANIÓNICO 4.1.1 El intercambio Catiónico Es un proceso reversible mediante el cual son cambiados cationes entre las fases líquidas y sólidas o entre fases sólidas, si están en contacto estrecho una con otra. Este fenómeno se debe a las propiedades específicas del complejo coloidal del suelo (materia orgánica, y la arcilla) que tienen cargas electrostáticas negativas y una gran superficie específica. Los cationes cambiables en el suelo son esencialmente, Ca, Mg, K, Na, Al, Fe, Mn, y H. Ellos forman el enjambre de iones que rodea el complejo coloidal. La suma de los cationes Ca, Mg, Na y K cambiables se denomina bases cambiables (BC) y su porcentaje dentro de la capacidad total de intercambio se llama 20 porcentaje de saturación de bases. (%PSB). El H, Al y Mn cambiables conforman la acidez cambiable (figura 4). La suma de ésta y de las bases cambiables en la capacidad de intercambio catiónico (CIC), del suelo que fluctúa entre 10 y 50 meg/100. Como se dijo antes, el proceso de intercambio catiónico se debe casi enteramente a la materia orgánica y a los minerales arcilla. Con relación a estos últimos cabe resaltar la diferencia que presentan en su densidad de carga, siendo baja en las arcillas de relación 1:1 (bilaminares) y media a alta en las 2:1 (trilaminares). Figura 5. Capacidad de intercambio Catiónico-CIC Con base en lo anterior, se pueden hacer las siguientes consideraciones generales con relación a la capacidad de intercambio catiónico de los suelos: a. Los suelos de texturas arenosas y suelos cuya mineralogía de la fracción arcilla está dominada por arcillas caoliníticas o hidróxidos de Fe y Al, presentarán valores bajos de CIC. Estos suelos cuando tienen altos contenidos de materia orgánica, la CIC de los horizontes superficiales será mayor. b. Los suelos de texturas medias y finas que contienen apreciables cantidades de arcilla 2:1, presentarán valores medios a altos de CIC, según sea el contenido y tipo de arcilla. En las relaciones suelo-agua-planta, la importancia de la CIC del suelo radica fundamentalmente en la retención de nutrientes, evitando que se pierdan con el agua de percolación, ya sea que estos elementos provengan de la alteración de los minerales o de la aplicación de fertilizantes. 21 4.1.2 Intercambio Aniónico Los coloides del suelo presentan algunas veces cargas positivas, las cuales son compensadas por los aniones presentes en la solución del suelo, dando origen al intercambio aniónico. La reacción del suelo tiene una importancia dentro de este proceso; al aumentar la acidez aumentan las cargas positivas y por lo tanto la absorción de iones. Los aniones que comúnmente participan en este proceso son los nitratos, sulfatos, cloruros y fosfatos. Estos últimos se absorben fuertemente a la superficie de óxidos cargados positivamente lo que impide el intercambio convencional de dichos iones (figura 6). Figura 6. Intercambio Aniónico 4.2 LA REACCIÓN DEL SUELO La reacción del suelo es el concepto que se refiere a las relaciones de acidez y basicidad del mismo. Es una de las propiedades físico químicas más importantes de los suelos, que incluye tanto en sus características químicas como físicas, además de tener considerable efecto sobre la vida microbiana del medio. De la reacción del suelo depende en gran parte la disponibilidad de nutrientes para las plantas ya sea porque determina su solubilidad, como porque controla la clase y tipo de actividadmicrobiológica y por lo tanto la mineralización de la materia orgánica. También tiene efecto directo sobre la concentración de iones y sustancias tóxicas, la CIC del suelo, enfermedades de las plantas y otras propiedades importantes. La reacción del suelo se evalúa midiendo su pH, es decir, el logaritmo negativo de la actividad de iones H en la solución o suspensión del suelo en agua o en electrolitos débiles. El pH en una equivalencia de iones H y OH, por ejemplo, en agua pura, se determina por su producto de solubilidad [H] [OH]/[H2O] = pk=10 o sea, pH +POH = 14. En condiciones neutrales se tiene un pH de 7; valores de pH 22 menores de 7 definen un ambiente ácido y valores mayores de 7 un ambiente alcalino o básico. La expresión de la actividad iónica del H, en forma de pH, es de uso universal. Este valor expresa la acidez activa o actual del suelo, es decir la cantidad de acidez que se encuentra en la solución equilibrio del suelo. Esta es solo una parte de la acidez total o potencial del suelo que incluye al H y Al cambiable. La acidez del suelo depende del contenido de hidrógeno ionizable, del Al en diferentes formas disociables y, en grado menor, de los iones de manganeso y hierro, todos en equilibrio con la solución del suelo (Fassbender, 1987). Figura 7. Valoración del pH La acidificación progresiva que se presenta de manera especial en las áreas tropicales húmedas se produce a través de los procesos de meteorización y reemplazo continuo de las bases cambiables Ca, Mg, K y Na por iones H y Al. Este reemplazo resulta de la percolación de agua, extracción de cationes básicos por las plantas y por el uso de fertilizantes de carácter ácido. En compuestos reducidos de azufre, con producción de ácido sulfúrico, puede producir una fuerte acidificación, cuando estas áreas se drenan. 23 4.2.1 Relación entre el pH y otras propiedades del suelo Disponibilidad de nutrientes: a. Nitrógeno, fósforo y azufre: El pH es un factor importante en la actividad microbiológica, siendo ésta mayor a pH cercano a la neutralidad. Estos a su vez regulan en alto grado la mineralización de la materia orgánica en los suelos y, de ese modo la disponibilidad de N, P y S. Además a medida que el medio es más ácido, la solubilidad del hierro y aluminio es elevada. Estos elementos precipitan al fósforo es forma de compuesto insolubles, no aprovechables para las plantas. En pH alcalinos también es limitada la disponibilidad del fósforo por la formación de fosfatos de calcio insolubles. b. Ca, Mg y K Aunque no hay una relación directa entre la disponibilidad de estos nutrientes y el pH, comúnmente la acidez del suelo indica la existencia de niveles bajos de los cationes Ca, K y Mg. c. Micronutrientes (B, Mn, Fe, Cn, Zn, Mo) En general la mayor disponibilidad de los micronutrientes se encuentra en pH ligeramente ácido a ácidos; se exceptúa de lo anterior el molibdeno cuya disponibilidad es mayor a pH básico o alcalino. Concentración de iones tóxicos: En suelos ácidos (pH menor de 5.5) el Al y Mn son muy solubles y alcanzan concentraciones tóxicas. La solubilidad del manganeso también aumenta con la reducción del suelo. Concentraciones de Al en la solución del suelo superiores a 1 ppm son causa directa de reducción del rendimiento en muchos cultivos. Contrariamente al Al el Mn es un nutrimento de las plantas; por lo tanto la finalidad no es eliminar el Mn soluble, sino mantenerlo dentro de un ámbito entre toxicidad y deficiencia. Una concentración en la solución del suelo entre 1 y 4 ppm. Representa ese ámbito, aún cuando hay una variabilidad considerable en los suelos (Sánchez, 1981). Porcentaje Saturación de Bases: Los suelos ácidos tienen bajas concentraciones de Ca, Mg, K y Na, por lo tanto su % de saturación de bases es bajo. Existe una relación directa entre el pH del 24 suelo y % de saturación de bases, pero esta relación varía con el tipo de suelo y el tipo de cationes que saturan las posiciones de intercambio. Estabilidad de agregados: La influencia del pH sobre esta propiedad física del suelo es indirecta, ya que se ejerce a través de la cubierta iónica del complejo de intercambio. Al predominar en esta el Ca (pH básico) se observa que ocurre una floculación adecuada; hay una buena formación de agregados como resultado de una intensa actividad biológica. Capacidad de Intercambio catiónico (CIC): La reacción del suelo produce un efecto múltiple sobre los procesos de intercambio catiónico. Además de determinar las características de las cargas (positivas y negativas) de los compuestos anfóteros, determina la cantidad de cargas denominadas dependientes del pH. A mayor pH aumenta el número de cargas negativas. 4.2.2 Suelos Salinos y Sódicos En las áreas de baja precipitación y tasas altas de evapotranspiración, las sales formadas mediante la alteración de los minerales no son, lixiviadas y tienden a concentrarse en los suelos. En las regiones próximas a las costas marinas, debido a la intrusión del agua de mar y por evaporación repetida de la misma se pueden igualmente acumular sales en los suelos. En los valles de salinización de los suelos, y quizás una de las más importantes, se da por la aplicación de riego, ya sea que el agua utilizada contenga sales o porque no se hacen drenajes adecuados para evacuar las aguas sobrantes. Es así como la mayor área de suelos afectados por sales se encuentra en zonas bajo riego. Las sales solubles que se acumulan en el suelo consisten principalmente de cloruros y sulfatos de calcio, magnesio y sodio; porciones mucho menores, pero con gran influencia, se presenta el borato que es fuertemente fitotóxico. Clasificación de los Suelos Salinos: Los suelos afectados por sales son aquellos que contienen concentraciones excesivas de sales solubles y/o sodio intercambiable. Estos dos factores tienen efecto perjudicial sobre el desarrollo vegetal, y en base a ellos se clasifican los suelos afectados por sales en 3 categorías: 25 Suelos Salinos: Este grupo incluye los suelos que contienen cantidades suficientes de sales solubles que interfieren con el desarrollo de la mayoría de los cultivos, pero no contiene suficiente sodio intercambiable para alterar las características del suelo. Estos suelos presentan las siguientes características: pH menor de 8.5, conductividad eléctrica en el extracto de saturación mayor de 4 mm hos/cm, porcentaje de sodio intercambiable (PSI) menor de 15, un RAS menor de 13. Adicionalmente estos suelos presentan costras blancas en la superficie, buena permeabilidad y estructura estable (figura 8). Suelos Sódicos: Incluye este grupo a suelos que contienen cantidades suficientes de sodio intercambiable que interfieren con el crecimiento de la mayoría de los cultivos, pero no contienen cantidades apreciables de sales. El pH de estos suelos varía generalmente entre 8 y 10, el PSI es mayor de 15, el RAS mayor de 13 y la conductividad eléctrica en el extracto de saturación es menor de 4 mmhos/cm. Debido a la alta proporción de Na en el complejo de cambio el suelo se dispersa, presentándose degradación de la estructura, disminuyendo la conductividad hidráulica. La dispersión de la materia orgánica produce costras negras características (figura 8). Figura 8. Clasificación de los Suelos Salinos 26 Suelos Salino-sódicos: Es la combinación de los dos tipos anteriores. Tienen una conductividadeléctrica en el extracto de saturación mayor de 4 mmhos/cm, PSI mayor de 15 y RAS mayor de 13; el pH es aproximadamente de 8.5. Las características físicas dependen de si predominan las sales o el sodio en el suelo, generalmente se presentan bien estructurados, debido a la alta presencia de sales (figura 8). Tolerancia de los cultivos a las sales y sodio: Los cultivos responden diferencialmente a altas concentraciones de sal y sodio en el suelo. La influencia de la salinidad es comúnmente mayor sobre las plantas jóvenes y sobre el crecimiento vegetativo que sobre las plantas maduras y su producción de granos. El efecto también depende de la humedad del suelo, decreciendo con la mayor dilución en los suelos inundados, lo que permite la producción de arroz anegado incluso en aquellos suelos bastante salinos. En la tabla 4 se dan las tolerancias de algunos cultivos a las sales. Tabla 4. Tolerancia de los cultivos a la salinidad del extracto de saturación del suelo en CE x 103, para diferentes porcentajes de disminución de rendimiento (tomado de Palacios y Aceves). Cultivos comunes % de disminución del rendimiento 10% 25% 50% Cebada Remolacha azucarera Algodonero Centeno Trigo Sorgo Soya Arroz Maíz Avena Haba Linaza Fríjol Cultivos hortícolas Espárragos Espinaca Jitomate Brocoli Col Coliflor Maíz dulce Lechuga Papa Camote Pimiento Cebolla Zanahoria Chícaro Calabaza Melón Pepino Rábano 12 mmhos/cm 10.0 10.0 8.0 7.0 6.0 5.0 5.0 5.0 4.0 4.0 3.0 1.0 6.0 5.5 4.0 4.0 mmhos/cm 2.5 2.5 2.5 2.0 2.5 2.5 2.0 2.0 1.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 16 mmhos/cm 11.0 12.0 -- 10.0 9.0 7.0 6.0 6.0 5.0 5.0 5.0 2.0 8.0 7.0 6.5 5.0 mmhos/cm 3.0 4.0 4.0 3.0 4.0 3.5 3.0 3.5 3.0 3.5 3.5 3.5 3.0 2.5 17 mmhos/cm 16.0 16.0 10.0 14.0 12.0 9.0 8.0 7.0 10.0 7.0 7.0 3.0 10.0 8.0 8.0 8.0 mmhos/cm 7.0 7.0 6.0 5.0 6.0 6.0 5.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 3.0 27 Apio Ejote Cultivos forraleros Pasto bermuda Pasto saldo Cebada para forraje Centeno páramo Festuca alta Trifolina (para de pájaro) Centeno silvestre (sin barba) Alfalfa Pasto orchará Trébol alsike Trébol rojo Trébol blanco holandés Pimpinela Trébol ladino Frutales Palma destilera Granada Higuera Olivo Vid Naranjo Toranja Limonero Manzana Peral Ciruelo Ciruelo de damasco Duraznero Albaricoque Almendro Zarzamora Frambueso Aguacate Fresa 2.0 1.0 13.0 12.0 8.0 8.0 7.0 mmhos/cm 5.5 4.0 3.0 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 8.0 6.0 5.0 4.0 4.0 3.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 mmhos/cm 2.5 2.5 3.5 2.5 2.0 1.5 2.0 1.5 2.5 1.5 16.0 16.0 11.0 10.0 10.5 mmhos/cm 8.0 7.0 5.0 4.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 3.0 3.0 18.0 18.0 13.5 13.0 15.0 mmhos/cm 10.0 11.0 8.0 8.0 4.0 4.0 4.0 4.0 3.5 3.5 4.3 NUTRIENTES ESENCIALES El crecimiento y desarrollo de las plantas está determinado por numerosos factores del suelo y el clima y por factores inherentes a las plantas mismas. Entre los factores del suelo que tienen un efecto decisivo sobre el desarrollo vegetal, está la disponibilidad de nutrientes esenciales. El suministro de nutrientes a la planta, es función de una compleja interacción de procesos y factores que se dan a nivel del sistema suelos-planta. Guerrero, 1989, plantea la dinámica nutricional en el sistema suelo-planta, a través de la interacción de 5 fases o estados según la ecuación de la figura 9. 28 Figura 9. Dinámica nutricional En donde N representa un nutriente cualquiera que está sujeto a una serie de interrelaciones entre los componentes o fases (sólida, solución, cambiable, raíz y planta) del sistema. Estas interacciones son complejos procesos de naturaleza físico-química o bioquímica, cuya denominación, de acuerdo a lo establecido en la anterior ecuación sería: a: Solubilización / meteorización y mineralización b: Fijación o inmovilización c: Intercambio iónico d: Absorción e: Translocación La ecuación, así planteada supone un sistema abierto en equilibrio dinámico permanente, cuyo funcionamiento, en términos del suministro de nutrientes a la planta, se resume a continuación: Los nutrientes son constantemente removidos por la planta en crecimiento, mediante los procesos de absorción resultantes de la interacción de las superficies radiculares con la solución del suelo y la fase cambiable. Puesto que la concentración iónica en la fase líquida es muy pequeña en condiciones normales, los nutrientes tienden a agotarse con rapidez en la solución. De la fase cambiable se produce entonces, un reabastecimiento nutricional en virtud del intercambio iónico (C) y como resultado el equilibrio existente en el sistema. 29 En la fase sólida los nutrientes se encuentran en forma no disponible, los que mediante procesos de solubilización / meteorización (a), en el caso de los sólidos minerales y mineralización (a) en el caso de los complejos orgánicos, son liberados en formas iónicas simples, lo cual permitirá que se restituya a las fases cambiables y solución una cantidad de nutrientes que compense la cantidad consumida por la planta más la que ha salido del sistema, merced a procesos de pérdida, tales como la lixiviación y la volatilización. De otra parte, las reacciones de liberación nutricional son reversibles. En consecuencia, los iones nutritivos de la solución del suelo pueden ser transformados a formas sólidas complejas no aprovechables, mediante procesos tales como fijación e inmovilización (b). Puesto que los procesos de liberación y de acomplejamiento ocurren simultáneamente, la disponibilidad de nutrimentos para la planta dependerá de que el flujo de nutrimentos hacia la solución del suelo sea suficientemente intenso como para igualar o superar la velocidad con que son transformados a formas complejas y, así, poder compensar con suficiencia la extracción por la planta y las pérdidas por lixiviación. En los sistemas agrícolas tecnificados (con alto nivel de insumos), el flujo de nutrientes y la disponibilidad de los mismos, es alterado (positivamente) mediante la aplicación de fertilizantes, lo cual constituye un reabastecimiento artificial de las fases de solución y cambiable. En la figura 1 se presenta un esquema de un modelo suelo-planta desarrollado con base en la ecuación 1, el cual ilustra la dinámica nutricional del mencionado sistema. Es de anotar que en este modelo se consideran el reabastecimiento de la fase sólida (orgánica), mediante la incorporación de residuos vegetales y el reabastecimiento de las fases solución y cambiable mediante la fertilización, componentes no considerados en la ecuación 1, y sí muy importantes en algunos sistemas de producción. Con relación a la fase sólida es importante resaltar el efecto que tiene sobre el contenido de materia orgánica de los suelos el tipo y la duración de la explotación. Es así como en un sistema de producción de agricultura rotativa (Shifting cultivation), donde se tiene en uso al suelo durante un período intensivo y breve, seguido por una etapa de regeneración de su fertilidad, el contenido de materia orgánica en los suelos a través del tiempo difiere de aquellos en los cuales se practica una agricultura semipermanente o permanente, donde la tendencia es a una reducción progresiva del contenido demateria orgánica, principalmente cuando se trata de explotaciones monoculturales, arbustivas, o con plantas anuales o bianuales. (Sánchez, 1981). 30 5. PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO Las propiedades físicas del suelo, junto con la química, biológicas y mineralógicas, determinan entre otras la productividad de los suelos. El conocimiento de las propiedades físicas es indispensable para hacer un uso y manejo adecuado del suelo, en lo que se refiere a aspectos tales como el laboreo, la fertilización, el drenaje, la irrigación, la conservación de los suelos y aguas. 5.1 PROFUNDIDAD EFECTIVA Se define como la profundidad del suelo a la cual pueden penetrar las raíces sin ningún obstáculo. A menudo se ignora que es una de las limitaciones físicas más obvias para el desarrollo vegetal. Los impedimentos, que comúnmente se han tenido en cuenta, como que limiten el desarrollo radicular son de tipo físico incluyen: - Presencia de niveles freáticos altos - Presencia de grava, gravilla o capas de arena - Horizontes o capas de suelo endurecidas - Lecho rocoso También constituyen un impedimento para el buen desarrollo de las raíces la presencia de algunos elementos, que se encuentran en concentraciones tóxicas para las plantas, tales como el aluminio y manganeso. Alta concentración de sales y/o sodio en el suelo pueden igualmente constituir un limitante de la profundidad efectiva radicular. Según sea la profundidad efectiva, los suelos pueden clasificarse desde muy superficiales a muy profundos, como lo muestra la figura 10 y la tabla 5. Tabla No. 5. Clasificación de los Suelos según la profundidad Efectiva _____________________________________________________________ Denominación Profundidad efectiva (cm) _______________________________________________________________________ Muy Superficiales < 25 Superficiales 25 – 50 Moderadamente profundos 50 – 90 Profundos 90 – 150 Muy profundos > 150 __________________________________________________________________________ 31 Figura 10. Profundidad efectiva de los suelos (cm) 5.2 TEXTURA La textura del suelo está relacionada con el tamaño de las partículas minerales. Específicamente se refiere a la proporción relativa de las fracciones arena, limo y arcilla de suelo, ver diagrama de clases texturales (figura 11). Estas fracciones en su conjunto se les denominan tierra fina y se clasifican conforme al tamaño de las partículas, tal como se muestra en la tabla 6. En la tabla 6 se incluyen además las dimensiones de los fragmentos gruesos del suelo, que comprenden las partículas mayores de 2 mm; los cuales de acuerdo a la cantidad en que se encuentren, modifican el nombre la clase textural. Para fines de planificación de uso de la tierra, se pueden reunir las 13 clases texturales del diagrama en 6 o menos grupos así: Grupo Textural Clases Texturales incluidas T Gruesas Arenosa, Arenosa-Franca T Moderadamente gruesas Franco arenosa T Medias Franco, Franco Limosa, Limosa T Moderadamente finas Franco arcillosa, Franco arcillo limosa, franco arcillo arenosa T Finas Arcillo arenosa, Arcillo limosa, Arcillosa fina. 32 Figura 11. Triangulo textural 5.2.1 Importancia de la Textura del suelo La textura del suelo es una de las propiedades más permanentes y depende de las características del material parental y de los procesos de formación que sobre éste actúen. La proporción y magnitud de muchos procesos físicos y químicos en los suelos están gobernados por la textura debido a que ésta determina el tamaño de la superficie sobre la cual ocurren las reacciones. A continuación se resumen algunas características de los grupos texturales más importantes: a. Texturas gruesas y moderadamente gruesas: - Facilidad de laboreo - Absorción y conducción rápida de agua - Baja fertilidad natural, poca retención de agua y nutrientes - Baja susceptibilidad a la erosión hídrica si se comparan con suelos arcillosos. 33 - En general presentan bajos contenidos de materia orgánica, especialmente en climas cálidos secos. b. Textura Media - Combinación adecuada de un buen suministro de agua, almacenamiento de nutrientes, facilidad de preparación y aireación favorable. - Especialmente los suelos de textura franco limosa y limosa (FL, L), cuando se manejan inadecuadamente presentan problemas de degradación estructural y erodabilidad. c. Texturas moderadamente finas y finas: - Mayor fertilidad que los suelos de textura más gruesas - Alta retención de humedad - Dificultad en el laboreo, la cual se acentúa con el incremento de arcilla - Debido al tamaño reducido de los poros (microporosI el movimiento del agua a través del suelo es lento, lo cual es crítico en climas húmedos, ya que se pueden presentar problemas de aireación que afecten el desarrollo vegetal. 5.3 CONSISTENCIA DEL SUELO La consistencia del suelo comprende las características del material que se expresan como su grado y clase de cohesión y adhesión o como su resistencia a la deformación o ruptura. Entre los factores que afectan la consistencia están en primer lugar la cantidad de agua y arcilla presentes en el suelo. Otros factores tales como el tipo de arcilla, la materia orgánica y la estructura del suelo, también afectan la consistencia. Los fenómenos asociados a la consistencia del suelo son: friabilidad, plasticidad, pegajosidad, compactación, resistencia, a la comprensión y al esfuerzo constante. Los dos últimos fenómenos pertenecen al campo de la mecánica de suelos. La friabilidad indica la facilidad con que los suelos húmedos se desmenuzan. La plasticidad se refiere a la capacidad de un suelo "húmedo", para cambiar su forma al someterlo a fuerzas externas y a mantener su nueva forma. En general se consideran suelos no plásticos aquellos que contienen menos de 14% a 16% de arcilla. Se denomina pegajosidad al grado con que un suelo mojado se adhiere a otros objetos. Se determina observando la adherencia que a la piel presenta la película que se obtiene al apretar el suelo entre los dedos. 34 La compactación indica una combinación de una consistencia fina o fuerte y un espeso empaquetado de las partículas del suelo. Otro fenómeno relacionado con la consistencia del suelo es la cementación, la cual indica una consistencia fuerte y quebradiza, que no se reblandece apreciablemente bajo un prolongado humedecimiento. 5.3.1 Formas de la consistencia en el suelo Las diferentes formas de consistencia, presentes en suelos, resultan, básicamente como una consecuencia de las diferencias en su contenido de humedad, por lo tanto al describir la consistencia del suelo, se debe especificar el grado de humedad (seco, húmedo, mojado). En la tabla 7 se presentan términos comúnmente utilizados para describir la consistencia en estos 3 estados. 5.3.2 Límites de Consistencia Los límites de consistencia se relacionan con el comportamiento mecánico del suelo o de los materiales superficiales y se asocian con el potencial de expansión, contracción y estabilidad en áreas de pendiente y determinan la naturaleza de los movimientos en masa (figura 12). Los límites son: Límite líquido "Contenido de humedad con el cual un suelo comienza a fluir bajo la acción deuna fuerza como los movimientos sísmicos. Límite plástico LP: Contenido de agua con el cual un suelo puede deformarse con una presión externa como el pisoteo de ganado en las terracetas de ladera. Figura 12. Estado de la materia y movimientos en masa de acuerdo con los límites establecidos por Atterberg (Zinc, 1988). S LS LP LL L Movimientos Deslizamientos Solifluxión Colada de de gravedad Barro (Desplomes) Avalanchas S = Sólido, LS = Límite sólido, LP: Límite plástico, LL = Límite líquido Estado Movimiento 35 Tabla 7. Descripción de la consistencia en Suelos En Seco (seco al aire) En húmedo capacidad de campo En Mojado Pegajosidad Plasticidad Suelta Blanda Ligeramente dura Muy dura Extremadamente dura Suelta Muy friable Friable Muy firme Extremadamente firme No pegajoso No plástico Liger/pegajoso Liger/plástico Pegajoso Plástico Muy pegajoso Muy plástico 5.4 LA ESTRUCTURA DEL SUELO Se refiere este término la disposición tridimensional de las partículas primarias del suelo (arena, limo, arcilla) y/o de las partículas secundarias del mismo (microagregados), dentro de un cierto esquema estructural (macroagregados). La estructura es una importante característica morfológica del suelo. Afecta el crecimiento de las plantas por su influencia sobre los factores del crecimiento de las mismas tales como retención de agua, movimiento del agua, aireación del suelo, penetración radicular, actividades microbiológicas, resistencia a la erosión, etc., en consecuencia en determinados casos puede ser el factor limitante de la producción.El manejo del suelo repercute fundamentalmente en su estructura, es así como la distribución de agregados puede llegar a estar completamente modificada con el tiempo. 5.4.1 Clasificación de la estructura De acuerdo con el Sistema Americano (SSM, 1951), la estructura se clasifica de acuerdo con los parámetros: forma (tipo), tamaño (clase) y desarrollo (grado), ver tabla 8 (Malagón, 1976) y figura 13. Los tipos fundamentales son: laminar, prismática, columnar, blocosa (bloques angulares y subangulares) y granular y grumoso). 36 Figura 13. Clasificación de la estructura de acurdo con la forma Las principales clases estructurales se definen dentro de los términos: muy finos, finos, medios, gruesos, muy gruesos (tabla 8). Los grados de desarrollo están caracterizados por términos tales como: sin estructura, débil, moderada y fuertemente desarrollada. En el caso de los suelos "Sin estructura" o también denominadas estructuras simples, y en las que no existen planos naturales de división o son vagos y confusos, pueden ser coherentes o no, así: - Granos suelos, común en arenas y limos con bajos contenidos de materia orgánica. - Masiva, se puede presentar en suelos con textura franco arenosa hasta arcillosa. Según Malagón, (1976), la estructura masiva representa el valor máximo de agregación, pero no es el estado deseable para el crecimiento de las plantas. 37 Tabla 8. Tipos y clases de estructura del suelo Tipos Laminar Prismático Blocoso Granular Clases Laminar Prismático Columnar Angular Subangular Granular Grumoso Muy fina < 1 mm < 10 mm < 10 mm < 5 mm < 5 mm < 1 mm < 1 mm Fina 1 – 2 mm 10-20 mm 10-20 mm 5-10 mm 5-10 mm 1-2 mm 1-2 mm Media 2 – 5 mm 20-50 mm 20-50 mm 10-20 mm 10-20 mm 2-5 mm 2-5 mm Gruesa 5-10 mm 50-100 mm 50-100 mm 20-50 mm 20-50 mm 5-10 mm Muy gruesa >10 mm > 100 mm > 100 mm > 50 mm > 50 mm > 10 mm 5.4.2 Importancia de la Estructura del Suelo Según Malagón (1976), desde el punto de vista práctico la estructura puede interpretarse de la siguiente manera: a. Las mejores condiciones estructurales estarán definidas por granulos y grumulos, estructuras íntimamente asociadas con la materia orgánica. b. Si los elementos estructurales tienen un tamaño entre 1 y 3 mm, lo cual está asociado con un equilibrio entre macro y microporos, se presentarán las mejores condiciones de aireación, infiltración, retención de humedad y penetración radicular. c. Si el grado de desarrollo es alto el suelo permitirá un manejo mucho más intensivo. d. En los primeros 30-50 cm las condiciones físicas deben permitir un paso rápido al agua (infiltración) de tal manera que pueda ser almacenada y al mismo tiempo impida la erosión y el lavado de nutrientes; esta condición se logra mediante una correcta práctica de manejo estructural, de tal manera que la relación de macro y microporos sea óptima. e. Si las condiciones estructurales son favorables, de manera general puede afirmarse que la profundidad efectiva radicular será amplia. 38 5.4.3 Estabilidad estructural y degradación de la estructura La estabilidad de la estructura se refiere a la resistencia que los agregados del suelo presentan a la influencia de corte o destrucción por el agua y la manipulación mecánica. La estabilidad estructural de la capa superficial del suelo influye grandemente sobre el desarrollo de las plantas (salida de las plantas, jóvenes y mantenimiento posterior), aireación, escorrentía y erosión. Cuando la estructura se degrada (agregados menores en diámetro, de 0.5 mm) las relaciones aire-agua se ven obstaculizadas disminuyendo siempre la aireación del suelo. La degradación estructural, por otra parte se relaciona con la erosión del suelo, así cuando las partículas degradadas "colmatan" los poros, (fenómeno conocido como "sellamiento superficial"), determinan una menor infiltración del agua lluvia y un mayor peligro erosivo, al aumentar la escorrentía asociada con la pendiente del terreno. 5.5 POROSIDAD Y AIREACIÓN El espacio poroso de un suelo es la parte del mismo que en su estado natural está ocupado por aire y/o agua (volumen de huecos). Según su origen se distinguen 2 tipos importantes de poros del suelo: en primer lugar existen los espacios entre agregados del desarrollo de las plantas (raicillas y pelos radiculares) y debidos también a la fauna del suelo (lombrices, insectos, etc.). Los poros varías en cantidad, tamaño y continuidad. Al considerar las propiedades, de transmisión del aire y la transmisión y retención del agua en el suelo es más importante la distribución de los poros por tamaño que el espacio poroso total. Respecto del tamaño y la función que cumplen los poros, se pueden hacer las siguientes distinciones: - Los poros grandes (macroporos, más de
Compartir