Tema11 el suelo propiedades (1)

Las interfases en los
sistemas terrestres

Eduardo Gómez Interfases de los sistemas terrestres 1

El suelo
El suelo es la base de una serie de recursos importantes:

Por esta razón es importante su estudio y conservación y
adoptar medidas ante los problemas que presenta, el
principal de ellos, la erosión favorecida por las actividades
humanas.


El suelo es la capa superficial, disgregada y de espesor variable que recubre la
corteza terrestre procedente de la meteorización de la roca preexistente.

El suelo es la base de una serie de recursos importantes:

Por esta razón es importante su estudio y conservación y adoptar medidas
ante los problemas que presenta, el principal de ellos, la erosión favorecida
por las actividades humanas.

Se emplea para: dar soporte a plantas y edificaciones, ubicar
fosas sépticas, obtener recursos minerales (aluminio) o
materiales de construcción; también es un recurso geológico,
geomorfológico o paleontológico.

Definición de suelo
Es la cubierta más superficial
de la corteza terrestre,
resultado de la interacción
entre las rocas de la superficie
terrestre, la atmósfera, la
hidrosfera y la biosfera. Atmosfera

Hidrosfera
Suelo Geosfera

Biosfera


Concepto de suelo
Está constituido por materiales inorgánicos procedentes
principalmente de la meteorización del sustrato y
enriquecida por materia orgánica en vías de
descomposición (humus), permitiendo el asiento de la
cubierta vegetal.

Constituye un ecosistema necesario para cerrar los ciclos
materiales del resto de los ecosistemas terrestres.

La ciencia que estudia el suelo es la edafología


Usos del suelo
El hombre destina el suelo a diferentes usos:

• Soporte de plantas
• Construcción de vías de transporte u otras
infraestructuras
• Fuente de recursos minerales (aluminio,
arcillas…)
• Asentamientos humanos


Impactos sobre el suelo

• Erosión
• Contaminación
• Sobreexplotación
• Empobrecimiento
• Compactación
• Degradación biológica
• Perdida por recubrimiento (asfaltados…)


Composición del suelo
Materia
Humus
Orgánica
Sólidos
Materia Restos de
Inorgánica meteorización

Agua
Composición
Líquidos
Sales
minerales
disueltas

Gaseosos O2 CO2 N2


Minerales de alteración Minerales heredados

Minerales de arcillas, óxidos Fragmentos de rocas, cuarzo, feldespatos,
e hidróxidos de hierro y aluminio, etc., de la roca madre.
carbonatos, etcétera.

Materia orgánica
Aire
El suelo está formado Restos de seres vivos: hojarasca,
Aire atmosférico rico en CO2 y deyecciones, cadáveres, etcétera.
pobre en oxígeno. por numerosos
componentes

Agua Humus elaborado

Agua con sales disueltas que rellenan Materia orgánica fermentada: ácidos
parcialmente los poros del suelo. húmicos.

Fase sólida
I. Materia inorgánica:
Gravas, arenas, arcillas, resultantes de la alteración de la roca
madre y sales minerales

II. Materia orgánica :
Es materia orgánica en
descomposición que forma el
humus
- Viva (bacterias, hongos,
invertebrados, etc.)
- Muerta en descomposición
(restos animales y vegetales)


Restos de
meteorización Textura del suelo

Sales minerales Riqueza del suelo

Humus Productividad


Fase líquida
Puede ser:

• Agua de escorrentía
• Agua de gravitación
• Agua retenida
 Agua capilar
 Agua ligada

Rellena los poros
Contiene sustancias disueltas que pueden ser utilizadas
por las plantas


Fase gaseosa
1. Tiene una composición similar a la del aire que
respiramos, aunque con mayor proporción de dióxido de
carbono, resultado del metabolismo de los organismos
del suelo.

2. Presenta un contenido muy alto de vapor de agua.

3. Cuando el suelo es muy húmedo, los espacios de aire
disminuyen, al llenarse de agua.

4. Es responsable de la oxidación de los componentes del
suelo


Gases del suelo
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%


Formación del suelo. Etapas


Etapas de formación del suelo

ETAPA C ETAPA A-C ETAPA A-B-C

Meteorización de la roca Implantación progresiva de Aparición del nivel B por
madre, que se disgrega, los seres vivos y aparición precipitación de los
y aparición de los minerales de la materia orgánica. minerales disueltos en la
de alteración. zona superficial.

Factores de formación del suelo

Formación del suelo

La roca Los seres
El relieve El tiempo El clima
madre vivos

rol pasivo rol activo

Los tres primeros factores desempeñan un rol pasivo, mientras que el clima y
los seres vivos participan activamente en la formación del suelo.


Proceso de formación de un suelo

La naturaleza de la roca El tiempo La topografía
madre
Cuando la formación de un En zonas de pendientes
La roca madre aporta al
suelo ha sucedido en un se favorece la erosión,
suelo sus componentes
tiempo insuficiente, este y en zonas llanas, la
minerales e influye en las
será un suelo inmaduro. sedimentación.
primeras etapas de su
formación.
Las actividades humanas
Los seres vivos
El clima (Sobre todo la vegetación) Acciones negativas:
deforestación, incendios,
Es el factor más Enriquecen el suelo con materia contaminación,
importante: rocas orgánica. sobreexplotación,
distintas bajo el mismo Favorecen los procesos urbanización…
clima producen suelos de meteorización química.
iguales. Protegen el suelo de la erosión. Acciones positivas:
Extraen sales minerales abonado, reforestación,
de las zonas profundas. construcción
de bancales…

La roca madre
Es el sustrato a partir del cual se desarrolla el suelo. De éste se
deriva, por el efecto de la meteorización, directamente la
fracción mineral del suelo y ejerce una fuerte influencia sobre
todo en la textura del suelo, pero también en otros factores como:

1. Espesor
2. Morfología
3. Propiedades físicas
4. Propiedades físico-químicas
5. Fertilidad.


El clima
Es quizá el factor más importante porque condiciona el tipo de
meteorización de la roca madre e influye mucho en la evolución
del suelo. Así mismo, influye en otros factores formadores del
suelo como el factor biótico y en el relieve.

Los componentes climáticos más importantes son:

• La humedad
• Temperatura
• Balance hídrico
• Viento


Componentes climáticos
La humedad (disponibilidad y flujo de agua)

Una humedad alta favorece actividades químicas y
biológicas y se favorece el arrastre de partículas y diversas
sustancias (eluviación). Esta circunstancia modificará el tipo
de suelo que se puede formar.

Temperatura

El aumento de temperatura favorece la actividad química y
biológica y si va acompañada de precipitaciones fuertes
provoca pérdida de sílice del suelo por arrastre y los suelos
se vuelven estériles


Componentes climáticos II
Balance hídrico

Es la relación entre Evaporación (E) y Precipitación (P)

Si P > E: Arrastre de iones hacia horizontes profundos del suelo.
Si P < E: Ascenso de agua por capilaridad, junto con las sales que
contiene. Al evaporarse esta agua, las sales quedan en la superficie
formando costras llamadas caliches.


Componentes climáticos III
Viento

Provoca aumento de evaporación y de erosión (arrastre de partículas),
especialmente en las zonas áridas


Topografía
Los procesos de formación del suelo (procesos edáficos)
repercuten en el relieve y viceversa.

Desde el punto de vista edáfico los elementos del relieve más
importantes son la inclinación y longitud de las laderas, la
posición fisiográfica y la orientación.

Una mayor pendiente influye en la formación del suelo por
incremento de la erosión, disminución de la penetración del
agua y disminución del grosor del suelo


Efecto de la pendiente

1 Pendientes fuertes: El suelo está sometido a una intensa erosión. La
pendientes estarán conformada por suelos esqueléticos.

Pendientes medias: Los suelos están sometidos a un continuo
2 transporte de materiales sólidos y soluciones, por lo que suelen
presentar pequeños o moderados espesores, con abundantes los
cantos angulosos, representativos de los suelos coluviales.

Se depositan materiales arrastrados formándose
3
suelos acumulativos que continuamente se están
sobreengrosando, formándose suelos muy
espesos y de texturas (granulometrías) muy finas.


Pendiente y características
hídricas
El relieve también influye en la cantidad de agua que accede y pasa a través
del suelo.

En relieves convexos el agua de
precipitación circula por la superficie
hacia las zonas más bajas del relieve y
se crea un área de aridez local,
mientras que lo contrario ocurre para
las formas con relieve cóncavo.


Pendiente y exposición al sol
El relieve influye sobre distintos factores del clima edáfico:

1. Temperatura y humedad en función de la inclinación (influirá en la
intensidad calorífica de las radiaciones recibidas)
2. Orientación (que regulará el tiempo de incidencia de las radiaciones
solares)
3. Altitud (que influirá en los elementos climáticos generales).

Como consecuencia de todo ello
también afectará al desarrollo
de la vegetación y de la
actividad microbiana

Ladera Norte Ladera Sur

Tiempo de actuación
La velocidad de formación de un suelo es extraordinariamente lenta (el suelo
es un recurso no renovable) y depende del tipo de factores formadores de cada
suelo

• Los suelos se desarrollaran mas fácilmente sobre materiales originales
sueltos e inestables que a partir de rocas duras y constituidas por
minerales estables..

• También hay una mas rápida formación en los climas húmedos y cálidos
que en climas secos y fríos.

• La velocidad de formación del suelo es muy variable, (desde 1mm/año
hasta 0,001mm/año). Se considera que un suelo está maduro después de
periodos de tiempo que oscilan entre unas decenas de años en climas
cálidos y húmedos y materiales adecuados a miles de años si las
condiciones no son tan favorables.


Factores biológicos
En general, el suelo se desarrolla a la par que la comunidad biótica que
vive en el. Las acciones de los organismos son básicamente:

1. Constituyen las fuente de la fracción orgánica del suelo. Restos
vegetales y animales que al morir se incorporan al suelo y sufren
profundas transformaciones.

2. Ejercen importantes acciones de alteración de los materiales
edáficos. Los organismos transforman los constituyentes del suelo
al extraer los nutrientes imprescindibles para su ciclo vital. Sin
ellos, la humificación apenas se desarrolla.

3. Producen una intensa mezcla de los materiales del suelo como
resultado de su actividad biológica.


Humificación
Es el proceso de formación de humus (materia orgánica,
microorganismos y productos de descomposición de la
materia orgánica).

Da al suelo un carácter ácido y es simultaneo al proceso de
mineralización.

Etapas del proceso:

1. Aparición del mantillo. Hojarasca y restos vegetales
2. Creación del humus
3. Presencia de arcilla mezclada con el humus


Funciones del humus
1. Actúa como reservorio que regula los ciclos biogeoquímicos.
2. Juega un papel importante en el establecimiento de la estructura del
suelo y de su estabilidad.
3. Contribuye a determinar la capacidad de cambio del suelo,
manteniendo los cationes bajo forma intercambiable y disponible para
los vegetales.
4. Participa en el establecimiento del pH del suelo y del poder tampón.
5. Retiene agua.
6. Absorbe virus, sustancias tóxicas, enzimas, etc., pudiendo
contrabalancear los efectos perjudiciales de distintos compuestos y/o
ejerciendo un efecto estimulante sobre la fisiología de los vegetales.


Formación de las sustancias húmicas:

POLÍMEROS ORGÁNICOS

Degradación

CONSTITUYENTES MONOMÉRICOS
(fenoles, quinonas, aa, azúcares)

Reacciones espontáneas
Autoxidación HUMIFICACIÓN
Oxidación por enzimas microbianas Repolimerización

COMPUESTOS HÚMICOS

Ac. Fúlvico Ac. Húmico Humina

Macroflora
Son plantas superiores asentadas en el suelo. El papel de las mismas, en la
evolución del suelo, puede concretarse en los siguientes puntos:

1. Constituyen una de las fuentes más importantes de despojos orgánicos,
sobre todo en las capas inferiores del suelo.
2. Mantienen una estructura grumosa por su efecto de malla o enrejado.
3. Contribuyen mecánicamente a la disgregación de las rocas.
4. Al consumir oxígeno y desprender CO2 (respiración), influyen en la
alteración química de los minerales.
5. Favorecen, en sus proximidades, una microflora del suelo
extremadamente rica como consecuencia de la secreción de productos
fácilmente descomponibles. El número de microorganismos que viven
en la zona inmediata a la raíz, la rizosfera, puede ser hasta 100 veces
más elevado que en otras zonas más alejadas del suelo.
6. Al reincorporar sobre el suelo la mayor parte de los nutrientes que
absorben, frenan los efectos de lavado de las corrientes descendentes
de agua.

Microflora
Bacterias y hongos que contribuyen a la
formación de humus (especialmente en
climas húmedos), a la fijación del N2
atmosférico y a procesos de nitrificación-
desnitrificación.

 Gran cantidad de microorganismos
(106-109 bacterias/gr)
 La mayoría heterotróficos, descomponedores de
carbohidratos


Hifas de hongos

Agua

Bacterias

Actinomicetes
MO


Animales
En el suelo viven pequeños mamíferos, insectos, miriápodos, babosas y
caracoles, ácaros, arañas y lombrices de tierra como grupos más
característicos.

Su papel en el suelo es:

1 Mejoran la estructura o agregación del suelo a causa de sus movimientos
en el mismo (fundamentalmente los organismos cavadores) y de la cantidad
de materia orgánica que incorporan.

2 Aquéllos que son predadores (herbívoros o carnívoros) tienen poca
influencia sobre la degradación de residuos; pero como muchos son
saprofitos y se alimentan de vegetales más o menos descompuestos, inician
unos procesos de degradación de esos residuos que facilitan el papel de la
microflora.


La macrofauna del suelo más estudiada son las lombrices de tierra. En un suelo
en el que abundan estas lombrices se calcula que hacen pasar a través de su
cuerpo una cantidad próxima a las 34 Tm de tierra por año. El suelo es
sometido a la acción de los encimas digestivos y a la trituración en el interior de
estos animales. La materia excretada tiene, en comparación con la original:

• mayor proporción de materia orgánica.
• más cantidad de nitrógeno total y en forma nítrica.
• mayor riqueza en Ca, Mg y P asimilables.
• pH más elevado.

El número de lombrices de tierra en un
suelo húmedo y rico en materia orgánica
puede superar los 2 millones por ha.
Suponiendo un peso de 0,5 g/ejemplar,
esta cantidad representa del orden de
1.000 kg de materia viva por hectárea.


Descriptiva del suelo

Perfil:

Es la estructura en corte transversal del suelo en el que
se observan los horizontes o capas, cuyo número
depende de la madurez del suelo.

Pedión:

Volumen de suelo que puede ser reconocido como un
suelo individual. Es la unidad volumétrica de muestreo


Horizontes
A00 Hojas y residuos orgánicos sin descomponer
A0 Residuos parcialmente descompuestos
A A1 Color oscuro por presencia de materia orgánica
A2 Color claro por efecto del lavado

B2 Precipitación de sustancias lavadas de A
B B3 Transición B-C

C Fragmentos y restos de meteorización de la roca
C
madre

D Roca madre sin alterar
D


Horizonte A
El horizonte A o de lavado:

1. Es la parte más superficial
2. Tonalidad más oscura porque contiene el humus,
materia orgánica en vía de mineralización.
3. En este horizonte se observan las raíces de las
plantas y está constituido por partículas muy finas
de arena, limo y arcilla.
4. Es el más fértil de los tres.
5. En él se produce un lavado importante
(lixiviación), siendo eliminadas por la acción del
agua las sustancias solubles que emigran a
niveles inferiores.


Horizonte B
El horizonte B o de acumulación:

1. Está por debajo del A, y es de espesor variable
(desde varios centímetros hasta metros).
2. Carece de humus y su color es más claro.
3. En este horizonte precipitan las sustancias
minerales lavadas en el horizonte A.
4. En los climas más secos, el carbonato cálcico
arrastrado por las aguas de infiltración, precipita
en este horizonte dando lugar a formación de
costrones llamados caliche.


Horizonte C
El horizonte C, o de transición:

1. Es el más profundo y constituye el tránsito con
la roca madre.

2. Está formado por cantos en una matriz
arcillosa y arenosa, que van siendo más
numerosos y de mayor tamaño en la zona
profunda, en la que se pasa insensiblemente a
la roca madre. (horizonte D)


Propiedades físicas del suelo
Textura
Estructura
Consistencia
Color
Temperatura
Profundidad

Eduardo Gómez Interfases de los sistemas terrestres
47

Textura
La granulometría es esencial para cualquier estudio del suelo. Para clasificar a
los constituyentes del suelo según su tamaño de partícula se han establecido
muchas clasificaciones granulométricas.

Grava
Arena

Limo
Todas aceptan los términos de grava, arena, limo
y arcilla, pero difieren en los valores de los límites
Arcilla establecidos para definir cada clase.


Determinación de la textura
1. Granulometría: proporción relativa de arena, limo y arcilla que
contiene un suelo.

2. Textura: tipo de suelo según su granulometría.

3. Análisis granulométrico: determinación de los porcentajes de
arena, limo y arcilla, una vez que se han separado los fragmentos
gruesos (gravas…)


Clases texturales


Clases texturales
Textura arenosa: Los suelos arenosos se denominan suelos sueltos. Se
caracterizan por tener una elevada permeabilidad al agua y por tanto una escasa
retención de agua y de nutrientes.

Textura arcillosa: Los suelos arcillosos se denominan suelos pesados o fuertes.
Presentan baja permeabilidad al agua y elevada retención de agua y de
nutrientes.

Textura franca: Se considera la textura ideal, porque tiene una mezcla
equilibrada de arena, limo y arcilla. Esto supone un equilibrio entre permeabilidad
al agua y retención de agua y de nutrientes.


Suelo arenoso

Suelo arcilloso

Suelo franco


Estructura
Es la agrupación de partículas, formado agregados que dejan espacios que
favorecen la aireación, filtrado, permeabilidad y circulación del agua. Todo
esto condiciona a su vez el tipo de cultivos y la erosionabilidad del suelo


Tipos de estructura
1. Laminar. Los agregados tienen forma aplanada, con predominio de la
dimensión horizontal. Las raíces y el aire penetran con dificultad.

2. En bloques. Angulares o subangulares. Los agregados tienen forma de
bloque, sin predominio de ninguna dimensión.

3. Prismática. Los agregados tienen forma de prisma, de mayor altura que
anchura. Es típico de suelos con mucha arcilla.

4. Columnar. Semejante a la estructura prismática, pero con la base
redondeada. Esta estructura es típica de suelos envejecidos.

5. Granular. Los agregados son esferas imperfectas, con tamaño de 1 a 10
mm de grosor. Es la estructura más ventajosa, al permitir la circulación de
agua y aire.


Tipos de estructuras del suelo


Consistencia
Es la propiedad de compactación y porosidad. Viene
determinada por la textura y estructura más la actividad de los
seres vivos en el suelo.

Según la consistencia, se pueden clasificar los suelos en:

1. Muy compactos
2. Compactos
3. Friables (que se desmenuzan)
4. Muy Friables

La consistencia se usa en agronomía para saber la facilidad de
labranza de un suelo y la penetración del agua


Color del suelo
Depende de la composición, textura,
estado físico y humedad.

En los suelos jovenes depende de la
roca madre.

En los suelos maduros, el color varía
en función de la mezcla de minerales y
materia orgánica. En general, los
suelos más oscuros tienen mayor
cantidad de materia orgánica (humus)

El color también determina el albedo
del suelo (energía reflejada)


Temperatura
El suelo recibe las radiaciones procedentes del Sol y se calienta. Su
temperatura depende de como lleguen las radiaciones a la superficie
(humedad atmosférica, transparencia, nubosidad, precipitaciones, vientos,
topografía, cobertera vegetal, etc.) y de como el suelo las asimile (humedad,
color, calor específico, conductividad, etc.).

La temperatura del suelo está directamente relacionada con la temperatura
del aire atmosférico de las capas próximas al suelo y está sometida 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 se mide a 50 centímetros de profundidad y se se
supone que es equivalente a la del aire atmosférico mas 1 grado centígrado.

Influye en los procesos físico-químicos y biológicos que tienen lugar en el
suelo


Profundidad
Distancia desde la superficie hasta la roca madre no alterada. Es un valor
importante en agricultura porque determina hasta donde pueden llegar las
raíces.


Propiedades químicas del suelo

Intercambio Acidez y
Salinidad
iónico alcalinidad


Intercambio iónico

Es el intercambio de
iones entre la fase
líquida y la sólida del
suelo. Afecta a la
nutrición de las plantas,
a la dinámica de los
contaminantes y al
poder de reciclaje
natural del suelo.


Importancia de la capacidad de
cambio iónico
1. Controla la disponibilidad de nutrientes para las plantas: K+,
Mg++, Ca++, entre otros.

2. Interviene en los procesos de floculación - dispersión de arcilla y
por consiguiente en el desarrollo de la estructura y estabilidad de
los agregados.

3. Determina el papel del suelo como depurador natural al permitir
la retención de elementos contaminantes incorporados al suelo.


pH del suelo
Los factores que hacen que el suelo tenga un determinado valor
de pH son diversos, fundamentalmente:

1. Naturaleza del material original. Según que la roca sea de reacción
ácida o básica.

2. Factor biótico. Los residuos de la actividad orgánica son de
naturaleza ácida.

3. Precipitaciones. Tienden a acidificar al suelo y desaturarlo al
intercambiar los H+ del agua de lluvia por los Ca++, Mg++, K+, Na+...
de los cambiadores.

4. Complejo adsorbente. Según que esta saturado con cationes de
reacción básica (Ca++, Mg++...) o de reacción ácida (H+ o Al+++).
También dependiendo de la naturaleza del cambiador variará la
facilidad de liberar los iones adsorbidos.


Acidez y alcalinidad
Importancia del pH del suelo para las plantas:

1. El pH ejerce una gran influencia en la asimilación de
elementos nutritivos.

2. El intervalo de pH comprendido entre 6 y 7 es el más
adecuado para la asimilación de nutrientes por parte de las
plantas.

3. Los microorganismos del suelo proliferan con valores de pH
medios y altos. Su actividad se reduce con pH inferior a 5,5.

4. Cada especie vegetal tiene un intervalo de pH idóneo.


Acidez y alcalinidad


Salinidad
Es el resultado de la salinización, es decir, de la acumulación en el
suelo de sales solubles

salinidad + Presión
osmótica

-
Crecimiento de las plantas
(Sequedad fisiológica)


Existen básicamente, tres componentes del estrés salino que afectan a las
plantas:

a) Efecto osmótico:

Está generado por un aumento del potencial osmótico del suelo que
disminuye la disponibilidad de agua para la planta.

b) Efecto nutricional:

Las alteraciones nutricionales se producen cuando el vegetal tiene
problemas para absorber ciertos iones esenciales (nutrientes) en presencia
de excesivas cantidades de sales solubles en el suelo.

c) Efecto tóxico.

El efecto tóxico está inducido, casi siempre, por cientos iones como Cl y
Na. como en el caso de especies sensibles al exceso de iónes o cuando se
deteriora la estructura del suelo por su presencia.


Suelos salinos


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