Propiedades físicas del suelo

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Propiedades físicas del suelo

  1. 1. PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO1 TexturaEl suelo está constituido por partículas de muy diferente tamaño.Conocer esta granulometría es esencial para cualquier estudio del suelo (ya seadesde un punto de vista genético como aplicado). Para clasificar a losconstituyentes del suelo según su tamaño de partícula se han establecido muchasclasificaciones granulométricas. Básicamente todas aceptan los términos degrava, arena, limo y arcilla, pero difieren en los valores de los límitesestablecidos para definir cada clase. De todas estas escalas granulométricas, sonla de Atterberg o Internacional (llamada así por haber sido aceptada por laSociedad Internacional de la Ciencia del Suelo) y la americana del USDA(Departamento de Agricultura de los Estados Unidos) las más ampliamenteutilizadas. Ambas clasificaciones se reproducen en la siguiente figura.El término textura se usa para representar la composición granulométrica delsuelo. Cada termino textural corresponde con una determinada composicióncuantitativa de arena, limo y arcilla. En los términos de textura se prescinde delos contenidos en gravas; se refieren a la fracción del suelo que se estudia en ellaboratorio de análisis de suelos y que se conoce como tierra fina. Por ejemplo,un suelo que contiene un 25% de arena, 25% de limo y 50% de arcilla se dice que
  2. 2. tiene una textura arcillosa. Los términos texturales se definen de una maneragráfica en un diagrama triangular que representa los valores de las tresfracciones.1.1 Determinación de la texturaLas partículas no están sueltas sino que forman agregados y hemos de destruir laagregación para separar las partículas individuales. Por ello antes de proceder a laextracción de las diferentes fracciones hay una fase previa de preparación de lamuestra.
  3. 3. En esta fase previa existen diversos métodos para separar a las partículas delsuelo, unos son métodos físicos (trituración suave, agitación lenta, agitaciónrápida, ultrasonidos, lavado y cocción) y otros son técnicas químicas (oxidaciónde la materia orgánica con agua oxigenada, ataque ácido de los carbonatos ycompuestos de Fe con ClH, dispersión de las arcillas con hexametafosfato sódicoo amoníaco). Como los agentes agregantes pueden ser muy distintos,normalmente no sirve uno sólo de estos métodos sino que se monta una cadenade tratamientos.La extracción final de las fracciones se realiza por tamizado para las arenas,mientras que la sedimentación en fase acuosa es el método normal de separaciónde los limos y de las arcillas. Si se necesita subfraccionar a la fracción arcilla seha de recurrir a la centrifugación.Existe un método para calcular la textura de una manera aproximada en base a laplasticidad que presenta la fracción arcilla al añadirle agua. Se toma una pequeñacantidad de muestra en la palma de la mano, se le añade agua hasta saturación. Sefrotan las manos para hacer un cilindrito y en función de la facilidad de formarun tubito delgado y según que se pueda o no doblar se establecen las texturasarcillosas, francoarcillosas y francas. En función de la aspereza (se frota lamuestra junto al oído y se escucha el chirrido de los granos) se determina laimportancia de los contenidos en arena. En esta figura se reproduce estediagrama textural simplificado.1.2 Importancia de la granulometríaEl análisis granulométrico representa el dato más valioso para interpretar lagénesis y las propiedades de los suelos.a) Génesisa.1) Textura y factores formadoresLa acción de laos factores formadores queda reflejada en la textura del suelo.Así, la roca tiende a dar una determinada clase textural, que quedara más patentecuanto más joven sea el suelo (en un principio el suelo hereda la textura delmaterial original). El clima tiende a condicionar la textura en función de suagresividad (texturas groseras en climas áridos y texturas arcillosas en climashúmedos y templados). El relieve condiciona el transporte de las partículas. El
  4. 4. tiempo tiende a dar una mayor alteración y favorece el aumento de la fracciónarcilla.a.2) Textura y procesos de formaciónLa actuación de determinados procesos queda reflejada en la textura:fersialitización (texturas arcillosas), ferralitización y podsolización(concentración de arenas), iluviación de arcilla (produce contrastes texturalesentre los horizontes de un suelo).a.3) Grado de evoluciónLa relación entre la cantidad de arcilla del material original y la de cada uno delos horizontes de un suelo es un buen índice del grado de evolución.b) Clasificación de suelosEn todas las clasificaciones de suelos la textura es un carácter diferencianteampliamente utilizado para definir las clases de suelos a todos los niveles.c) Evaluación de suelosDe igual manera que en las clasificaciones de suelos, también a nivel deevaluación la textura del suelo es un parámetro evaluador de la calidad.d) Propiedades del sueloLa gran mayoría de las propiedades físicas, químicas y fisicoquímicas estáninfluenciadas por la granulometría : estructura, color consistencia, porosidadaireación, permeabilidad, hidromorfía, retención de agua, lavado, capacidad decambio, reserva de nutrientes...e) Propiedades agrológicas
  5. 5. Los suelos arenosos son inertes desde el punto de vista químico, carecen depropiedades coloidales y de reservas de nutrientes. En cuanto a las propiedadesfísicas presentan mala estructuración, buena aireación, muy alta permeabilidad ynula retención de agua.Por el contrario los suelos arcillosos son muy activos desde el punto de vistaquímico, adsorben iones y moléculas, floculan (la fracción arcilla permaneceinmóvil) y dispersan (migran), muy ricos en nutrientes, retienen mucha agua,bien estructurados, pero son impermeables y asfixiantes.Los suelos limosos tienen nula estructuración, sin propiedades coloidales, sonimpermeables y con mala aireación.Los suelos francos son los equilibrados con propiedades compensadas.f) ErosiónLas partículas de arena son arrastradas por el viento y agua, las arenas finas sonmuy erosionables. Las arcillas se pegan y se protegen, los limos no se unen y seerosionan más fácilmente.g) ContaminaciónLas arenas son muy inertes mientras que las arcillas tienen un alto poder deamortiguación , pueden fijar y transformar a los contaminantes y presenta portanto una alta capacidad de autodepuración.2 EstructuraLas partículas del suelo no se encuentran aisladas, forman unos agregadosestructurales que se llaman peds, estos agregados (o terrones) por repetición danel suelo. Es como un poco la celdilla unidad de los cristales que por repeticiónorigina el mineral. Los agregados están formados por partículas individuales(minerales, materia orgánica y huecos) y le confieren al suelo una determinadaestructura.
  6. 6. Se habla de estructura como una propiedad y es más bien un estado, ya quecuando el suelo está seco, se agrieta y se manifiesta la estructura, pero si estáhúmedo, el suelo se vuelve masivo, sin grietas y la estructura no se manifiesta.En los peds hay un material inerte, arenas, que se unen por la materia orgánica ylas arcillas y otros agentes cementantes. Si las arcillas están dispersas, el suelocarece de estructura, si están floculadas, forman estructura (figura 1).2.1 MorfologíaDesde el aspecto morfológico la estructura del suelo se define por una forma, untamaño y un grado de manifestación de los agregados.a) Forma. Es la tendencia a manifestarse con un determinado hábito.Se definen los siguientes tipos. Migajosa. Agregados porosos de forma redondeada (no se ajustan a losagregados vecinos). Típica de los horizontes A.
  7. 7. Granular. Agregados sin apenas poros en su interior, de forma redondeada(no se ajustan a los agregados vecinos). Es similar a la migajosa pero con losagregados compactos. Típica de los horizontes A. Angular (o en bloques angulares). Agregados de forma poliédrica, consuperficies planas, de aristas vivas y con vértices. Las caras del agregado seajustan muy bien a las de los agregados vecinos. Típicamente en los horizontesarcillosos, como son los hor. B. Subangular (o en bloques subangulares). Agregados de forma poliédrica,con superficies no muy planas, de aristas romas y sin formación de vértices. Lascaras del agregado se ajustan moderadamente a las de los agregados vecinos.Típicamente en los horizontes arcillosos, como son los hor. B.
  8. 8. Prismática. Cuando los bloques se desarrollan en una dirección (vertical) másque en las dos horizontales. Presente en los horizontes más arcillosos, a veceshor. B y en ocasiones hor. C. Columnar. Prismas con su cara superior redondeada. Estructura muy rara.2 Estructura (continuación) Laminar. Cuando los agregados se desarrollan en dos direcciones(horizontales) más que en la tercera (vertical). Típica de los horizontes arenosos,como los hor. E.
  9. 9. Sin estructura. Cuando no hay desarrollo de agregados. Horizontes departículas sueltas (pulverulentos) o masivos (endurecidos).Un esquema de todos estos tipos estructurales se muestran en la figura.b) TamañoPor el tamaño de los agregados las estructuras se clasifican en: gruesa, media,fina y muy fina.c) Grado de desarrolloSegún la intensidad con que se manifieste el desarrollo de la estructura: fuerte,media, débil, nula.Los agentes responsables de la estructura son las características hídricas junto ala textura y materia orgánica.También influyen: pH, CO3=, oxidos e hidróxidosde Fe, actividad biológica...2.2. MicromorfologíaLa estructura se presenta en el campo, en el perfil del suelo, pero su estudio secompleta con el microscopio petrográfico. Se analiza no sólo la forma de losagregados sino que además se estudia la composición (fragmentos gruesos,minerales y orgánicos, material fino y poros) y organización (distribuciones,orientaciones y organizaciones de los elementos que componen laestructura; figura). A partir de la observación micromorfológica se puedendeducir los procesos que han tenido lugar durante la formación del suelo (figura).
  10. 10. La micromorfología estudia los constituyentes del suelo y su organización(distribuciones, orientaciones y organizaciones)2.3 Estabilidad de la estructuraRepresenta la resistencia a toda modificación de los agregados.El agente destructor de la estructura es el agua. Hincha los materiales y dispersalos agregados.Los agregados que están en la superficie del suelo, son dispersados por elimpacto de las gotas de lluvia.Por otra parte, al mojarse los peds el agua va entrando hacia el interior de losagregados, va comprimiendo el aire que había y llega un momento en el que elaire tiene que salir y resquebraja o rompe el agregado.3 PorosidadRepresenta el porcentaje total de huecos que hay entre el material sólido de unsuelo.Es un parámetro importante porque de él depende el comportamiento del suelofrente a las fases líquida y gaseosa, y por tanto vital para la actividad biológicaque pueda soportar.Se estudia con la técnica micromorfológica y se cuantifica de una maneraindirecta en las medidas de pF y de densidad aparente.5 Densidad aparenteEl suelo como todo cuerpo poroso tiene dos densidades. La densidad real(densidad media de sus partículas sólidas) y la densidad aparente (teniendo encuenta el volumen de poros).
  11. 11. La densidad aparente refleja el contenido total de porosidad en un suelo y esimportante para el manejo de los suelos (refleja la compactación y facilidad decirculación de agua y aire). También es un dato necesario para transformarmuchos de los resultados de los análisis de los suelos en el laboratorio(expresados en % en peso) a valores de % en volumen en el campo.6 ColorEs una propiedad muy utilizada al estudiar los suelos pues es fácilmenteobservable y a partir de él se pueden deducir rasgos importantes. Puede serhomogéneo para un horizonte o presentar manchas.Se mide por comparación a unos colores estandar recogidos en las tablasMunsell.Los agentes cromógenos son diversos, los colores más comunes son: Color oscuro o negro. Normalmente debido a la materia orgánica (cuantomás oscuro es el horizonte superficial más contenido en materia orgánica se lesupone). Cuando esta localizado en nódulos y películas se le atribuye a loscompuestos de hierro y, sobre todo, de manganeso. Color blancuzco. Debido a los carbonatos o al yeso o sales más solubles. Enlos horizontes eluviales es consecuencia del lavado de las arenas (constituidaspor cuarzo y en menor proporción, por feldespatos). Colores pardos amarillentos. Oxidos de hierro hidratados y unidos a laarcilla y a la materia orgánica. Colores rojos. Oxidos férricos tipo hematites. Medios cálidos con estacionesde intensa y larga sequía.
  12. 12. Colores abigarrados grises y rojos/pardos. Compuestos ferrosos y férricos.Característicos de los suelos pseudogley con condiciones alternantes dereducción y oxidación. Colores grises verdosos/azulados. Compuestos ferrosos, arcillas saturadascon Fe++. Indican intensa hidromorfía, suelos gley.7 CalorEl suelo recibe las radiaciones procedentes del Sol y se calienta. Su temperaturadepende 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) (figura).La temperatura del suelo está directamente relacionada con la temperatura delaire atmosférico de las capas próximas al suelo. La temperatura del suelo, comola del aire, está sometido a cambios estacionales y diurnos. Estas oscilaciones sevan amortiguando hacia los horizontes profundos. La distribución de latemperatura con la profundidad constituye el perfil térmico.La temperatura del suelo es un medida de la que se dispone de muy pocos datos.Se acepta que la temperatura del suelo a 50 centímetros de profundidad esequivalente a la del aire atmosférico mas 1 grado centigrado.
  13. 13. Propiedades y texturas del sueloEntrelas propiedades de los suelos se encuentran: el color, distribucióndel tamaño de laspartículas, consistencia, textura, estructura,porosidad, atmósfera, humedad, densidad,pH, materia orgánica,capacidad de intercambio iónico, sales solubles y óxidosamorfos-sílice alúmina y óxidos de fierro libres.Las propiedadesfísicas permiten conocer mejor las actividades agrícolasfundamentalescomo el laboreo, la fertilización, el drenaje, lairrigación, la conservación de suelos yagua, asícomo, el manejo adecuado de los residuos cosechas. Tanto las propiedadesfísicascomo las químicas, biológicas y mineralógicasdeterminan, entre otras, a la productividadde los suelos.Hay unarelación entre el tamaño de las partículas y su superficieespecífica (área de laspartículas por unidad de masade material). Muchas propiedades físicas y químicas delsueloestán relacionadas con la superficie específica y su actividaden la superficie de laspartículas. Por ejemplo, un suelo francolimoso (textura media) tiene una superficieespecífica de 60 metroscuadrados/gramo (m2/g). Por lo que una muestra de 50 g desuelofranco limoso tiene una superficie de 3 000 m2. La distribucióndel tamaño de laspartículas en el interior de un suelo representaun parámetro que no cambia dentro deltiempo ordinario y en condicionesnormales del ambiente. Por esto se ha adoptado ladistribución delas partículas de un suelo para caracterizar y clasificar laspartículassólidas del suelo.El tamañodel área superficial de un material puede influir en las propiedadesfísicas yquímicas. Los suelos difieren en el áreasuperficial como resultado de las diferencias detextura, tipos de mineralesarcillosos y materia orgánica. Propiedades tan importantescomola retención del agua y la capacidad de intercambio iónicodependen de la superficieespecífica de los suelos.La densidadaparente varía de acuerdo al estado de agregación del suelo,al contenido deagua y la proporción del volumen ocupado por losespacios intersticiales, que existen inclusoen suelos compactos. La densidadaparente es afectada por la porosidad e influye en laelasticidad, conductividad eléctrica, conductividad térmica, en la capacidadcalorífica avolumen constante y en la dureza.El valorde la densidad aparente se determina dividiendo la masa en gramos de unamuestrade suelo secada en estufa entre su volumen en mililitros. La colecciónde la muestra sedebe hacer con cuidado de no alterar la estructura naturaldel suelo.La densidadreal de un suelo depende principalmente de la composición y cantidaddeminerales y de la proporción de materia orgánicae inorgánica que contiene.La densidadde la parte mineral de un suelo es mayor que la de la materia orgánicaporquecontiene cuarzo, feldespato, mica y óxidos de fierro comola magnetita y la hematita.La porosidadrepresenta la parte de suelo ocupada por aire y vapor de agua de unamuestrade suelo está dada por la relación del volumen total de losporos entre el volumentotal de la muestra de suelo.El porcentajede humedad es igual a 100 x masa de agua entre la masa de suelo seco.La capacidadde retención de agua está dada por la relación dela masa del suelo saturadocon agua entre la masa de la muestra de sueloseca.La capacidadde campo se define como la cantidad de agua que un suelo retiene contralagravedad cuando se deja drenar libremente.
  14. 14. TexturaLa texturade un suelo es la proporción de los tamaños de los gruposde partículas que loconstituyen y está relacionada con eltamaño de las partículas de los minerales que loforman yse refiere a la proporción relativa de los tamaños de variosgrupos de partículasde un suelo. Esta propiedad ayuda a determinarla facilidad de abastecimiento de losnutrientes, agua y aire que son fundamentalespara la vida de la planta.Parael estudio de la textura del suelo, éste se considera formado portres fases: sólida,líquida y gaseosa. La fase sólidaconstituye cerca del 50 % del volumen de la mayor partede los suelos superficialesy consta de una mezcla de partículas inorgánicas yorgánicascuyo tamaño y forma varían considerablemente. La distribuciónproporcional delos diferentes tamaños de partículas mineralesdetermina la textura de un determinadosuelo. La textura del suelo se considerauna propiedad básica porque los tamaños de laspartículasminerales y la proporción relativa de los grupos por tamañosvaríanconsiderablemente entre los suelos, pero no se alteran fácilmenteen un determinadosuelo.El procedimientoanalítico mediante el que se separan las partículas de unamuestra desuelo se le llama análisis mecánico o granulométricoy consiste en determinar ladistribución de los tamaños delas partículas. Este análisis proporciona datos de laclasificación,morfología y génesis del suelo, así como, de las propiedadesfísicas del suelocomo la permeabilidad, retención del agua,plasticidad, aereación, capacidad de cambio debases, etc. Todoslos suelos constan de una mezcla de partículas o agrupacionesdepartículas de tamaños similares por lo que se usa su clasificacióncon base en los límitesde diámetro en milímetros.Clasificaciónde las partículas del suelo según el UnitedStatesDepartamentofAgriculture. Nombre de lapartícula límites del diámetro en TAMAÑO milímetros Arena 0.05 a 2.0 Muy gruesa 1.0 a 2.0 Gruesa 0.5 a 1.0 Mediana 0.25 a 0.5 Fina 0.10 a 0.25 Muy fina 0.05 a 0.10 Limo 0.002 a 0.05 menor de Arcilla 0.002
  15. 15. Paraestudiar las partículas minerales de un suelo se clasifican en grupossegún su tamaño llamados fracciones y al procedimiento analíticose le conoce como análisis mecánico o granulométricoy consiste en la determinación de la distribución de lostamaños de las partículas componentes del suelo. clickClases detexturasLos nombresde las clases de textura se utilizan para identificar grupos de suelosconmezclas parecidas de partículas minerales. Los suelos mineralespueden agruparse demanera general en tres clases texturales que son: lasarenas, las margas y las arcillas, yse utiliza una combinaciónde estos nombres para indicar los grados intermedios. Porejemplo, lossuelos arenosos contienen un 70 % o más de partículas dearena, los areno-margosos contiene de 15 a 30 % de limo y arcilla. Lossuelos arcillosos contienen más del40 % de partículas dearcilla y pueden contener hasta 45 % de arena y hasta 40 % delimo, y seclasifican como arcillo-arenosos o arcillo-limosos. Los suelos quecontienensuficiente material coloidal para clasificarse como arcillosos, son porlo generalcompactos cuando están secos y pegajosos y plásticoscuando están húmedos. Las texturasmargas constan de diversosgrupos de partículas de arena, limo y arcilla y varíandesdemargo-arenoso hasta los margo-arcillosos. Sin embargo, aparentantenerproporciones aproximadamente iguales de cada fracción.Paradeterminar el tipo de suelo de acuerdo al porcentaje de sus componentesminerales,es decir, para hacer la clasificación de las texturasse utiliza el denominado Triángulo detextura de suelos, una vezque se ha determinado experimentalmente la proporción de laspartículasconstitutivas de un suelo. Textura Arenoso Franco Francolimoso Arcilloso Agentede agregación TerronosoTacto Áspero Áspero Suave o Tensiónsuperficial plásticoDrenaje Suave o Excesivo Bueno Suave Materiaorgánicainterno pobreAguadisponible Alta concentraciónde Baja Media Alta Altaparalas electrolitosplantasAgua Bajo Baja Media Alta Altatransportable potencialelectrocinético BajoLabranza Fácil Fácil Media Difícil potencialelectrocinético BajoErosióneólica Alta Media Baja Baja potencialelectrocinético

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