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  • 1. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología CONTENIDO Página UNIDAD I. GENERALIDADES 1.1. Introducción al curso CONCEPTOS…………………………………………………………………… 2 ANTECEDENTES………………………………………………………………. 2 ORIGEN DE LA CIENCIA DEL SUELO………………………………………. 3 FUNCIONES DEL SUELO EN EL ECOSISTEMA………………………….. 4 FORMACIÓN DEL SUELO……………………………………………………. 5 Factores de formación del suelo………………………………………….. 5 Etapas de formación del suelo con base en el tipo de intemperismo…. 11 Procesos formadores del suelo…………………………………………… 14 El Perfil del suelo………………………………………………………….. 14 COMPONENTES PRINCIPALES DEL SUELO……………………………… 16 REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA……………………………………………… 18
  • 2. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología CONCEPTOS Suelo (Del Latín SOLUM = piso o terreno). Es un cuerpo natural tridimesional que se encuentra sobre la superficie de la tierra y ocupa un lugar en el espacio; está formado por sólidos (material mineral y material orgánico), líquidos y gases; Tiene horizontes o capas que se diferencían del material inicial como resultado de Adiciones, pérdidas, transferencias y transformaciones de energía y materia; y soporta raíces de plantas en un ambiente natural. El suelo es un recurso natural NO RENOVABLE A CORTO PLAZO. Edafología. Ciencia que estudia al suelo, su relación con los organismos vivos y con el crecimiento de las plantas e incluye el uso de la tierra por el hombre. Pedología. Ciencia que estudia al suelo como un cuerpo natural y con un enfoque hacia su génesis, morfología y clasificación. ANTECEDENTES Enfoque químico. El estudio de los suelos antes de ser una ciencia independiente, se consideró primero como parte de la Química Agrícola y después como de la Geología. En los inicios de la cultura universal se consideraba al suelo como algo que contenía un material desconocido que daba vida. Esto condujo a los químicos agrícolas a experimentar en búsqueda del “Principio de la vegetación”, es decir, cómo se nutrían los cultivos. Algunos investigadores concluyeron que el principio de la vegetación era el agua, otros el aire, la tierra, las sales, los aceites y hasta el fuego. En 1804, Teodoro de Saussure estableció que las plantas toman el nitrógeno del suelo y no del aire, como se creía. Indicó que las raíces tenían una acción selectiva sobre el consumo del material mineral o del agua. En 1834 J .B. Boussingault comenzó una serie de experimentos de campo, terminándolos en 1870. Concluyó que el fertilizante aportaba más material mineral que la cantidad extraída por las cosechas. Parte de sus trabajos fueron resumidos y sin explicación, fueron despreciados por los químicos agrícolas. La comprensión de la nutrición vegetal se inició con los descubrimientos de Justus Von Liebig, quien desdeñaba a los fitofisiólogos que creían que el carbono era obtenido por las plantas del suelo y no del CO2 del aire. Demostró que los elementos inorgánicos podían restituirse al suelo como fertilizantes. Lo anterior indica que el objetivo principal de la Química Agrícola era el entender la nutrición vegetal más que estudiar a los suelos. Enfoque geológico. Andrés Basurto Larrainzar publicó en 1926 una obra en México en donde mencionaba que en el campo de la geología, el Suelo o tierra arable se definía como
  • 3. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología una roca superficial discontinua, conformada por especies minerales diversas, parcialmente alteradas o en vías de alteración. Se diferenciaba al suelo en primitivo y vegetal, al primero lo constituían las rocas desintegradas y pulverizadas, y al segundo, además debería contener humus. Al someter al suelo vegetal al cultivo se convertía en suelo arable y se consideraba que lo integraban cuatro capas, a las cuales se les simbolizaba con letras minúsculas. La capa a, la más superficial se le llamaba suelo activo, caracterizada por la presencia de humus; la capa b, era el suelo inerte, sin humus; la capa c, como subsuelo y la capa d, como substrato. Se distinguía a los suelos por su modo de formación en: suelos autóctonos, autígenos o in situ, y suelos alotígenos, de transporte o aluviales. Los suelos eran caracterizados con base en su composición mineralógica, física, química y biológica. ORIGEN DE LA CIENCIA DEL SUELO A finales del siglo XIX, el estudio de los suelos en Rusia, con el liderazgo de Vassili Vassilievith Dokuchaev (1840-1903), alcanzó un alto grado de desarrollo que de manera universal se le considera como la cuna de la Ciencia del Suelo Moderna. En 1886, Dokuchaev definía al suelo como: lechos o capas, las cuales descansan en la superficie de la tierra o cerca a ella y que habían sido cambiados por procesos naturales mediante la influencia del agua, del aire y de la materia orgánica viva o muerta. En 1914, la obra de Glinka (discípulo de Dokuchaev), escrita originalmente en alemán con el título “Los Grandes Grupos de Suelos del Mundo y su Desarrollo”, tuvo una marcada influencia en la evolución de la Ciencia del Suelo en Estados Unidos. Esta obra fue traducida al inglés por Marbut en 1927 y al español en 1937 por Donaciano Ojeda, llegando de esta forma las ideas de la escuela rusa a México. En la obra de Glinka se mencionaba que en una investigación realizada en los Podzoles del norte de Rusia, demostraba que en la capa superficial en donde se acumulaba la materia orgánica, no era el único lugar donde se encontraban sustancias húmicas, sino que había otras capas de humus más profundas. También hacían notar que en los Chernozems en condiciones de humedad insuficientes, se efectuaba una separación de sales incluyendo el CaCO3 a diferentes profundidades. Lo anterior demostraba que el proceso de formación de los suelos se efectuaba a una profundidad considerable. Glinka, indicaba que las fuerzas externas formadoras de suelos dependía en primer lugar, de la fuente general de energía “El sol”. Mencionaba que la actividad solar no era igual en todas partes, y que aunque se tuviera la misma roca original, los resultados serían diferentes “suelos en diferentes regiones”. Por este motivo, los rusos hacían notar que la única base para la clasificación de suelos, era la diferenciación de clases con relación al clima.
  • 4. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología Dentro de las contribuciones más importantes de la escuela rusa, una fue considerar que los suelos presentaban un arreglo característico, notándose varias capas que constituían el PERFIL y a las capas las llamaron Horizontes. A los horizontes se les consideró de tres tipos, los horizontes A, eran los eluviales o de arrastre; los horizonte B, los iluviales o de acumulación, y los C, representaban a la roca madre. Los procesos de arrastre y de acumulación se consideraba que se realizaban por medios químicos o mecánicos. Lo anterior, indica que el origen de la Ciencia del Suelo se basó en el establecimiento de los procesos o leyes que rigen a los fenómenos que ocurren en el suelo. FUNCIONES DEL SUELO EN EL ECOSISTEMA Medio para el crecimiento de las plantas El suelo es un soporte para el crecimiento de las plantas superiores, y proporciona un medio para el desarrollo de las raíces y suministro de nutrimentos. Las raíces dependen del proceso de respiración para obtener energía; cuando respiran producen CO2 y usan O2. El suelo a través de su espacio poroso, permite su ventilación y propicia el escape de CO2, y entrada de O2 a la zona radicular. Los poros absorben el agua de lluvia y la retienen para que las raíces de las plantas la tomen y puedan sobrevivir. El suelo regula los cambios bruscos de temperatura; es decir de frío a caliente, cambios comunes en la atmósfera y que afectan al sistema radicular. Además, proporciona nutrimentos inorgánicos en forma de iones disueltos como el Ca, K, Fe, Cu, N, S, P y Bo que en cantidades relativas son apropiadas para el crecimiento de las plantas. Regulador del suministro de agua Si el suelo permite que la lluvia penetre, una parte del agua se almacenará y será utilizada por los árboles y otras plantas; otra parte puede remojar las capas del suelo y llegar al manto freático para posteriormente entrar al flujo de los ríos. Si el agua está contaminada, al humedecer las capas del suelo, se purificará y limpiará por la acción de los procesos pedogenéticos al remover las impurezas y organismos dañinos. Reciclador de materiales de desecho Los suelos tienen la capacidad de reciclar grandes cantidades de basura orgánica transformándola en humus y convirtiendo los nutrimentos minerales de la basura orgánica en formas que se pueden utilizar por plantas y animales. A su vez, regresará el carbono como CO2, y de nuevo será parte de los organismos vivos a través del proceso de fotosíntesis. Hábitat para los organismos del suelo El suelo contiene billones de organismos que pertenecen a miles de especies; aún en pequeñas cantidades de suelo, se presentan depredadores, consumidores, productores, o
  • 5. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología parásitos. Esta gran diversidad se debe a que el suelo no es homogéneo, por ejemplo, puede haber poros rellenados con agua donde naden las diatomeas, poros con aire húmedo, donde vivan pequeños insectos y termitas; áreas enriquecidas con materia orgánica; con pH ácido o básico o bien presentar diferentes temperaturas. Medio ingenieril Los suelos pueden presentar diferente estabilidad, eso hace que no todos sean aptos para la construcción, por lo que se deben considerar algunas propiedades como dureza, capacidad de carga, resistencia y estabilidad, propiedades que varían mucho más que los materiales de construcción. Los suelos que presentan problemas e incrementan los costos de construcción, son los arcillosos, por sus procesos de expansión contracción, los orgánicos, porque al oxidarse disminuyen su espesor y los que tienen altas cantidades de agua, por el contenido de materiales amorfos. FORMACIÓN DEL SUELO De acuerdo con Jenny (1941), el origen y las características del suelo están determinados por la interacción de cinco factores: m, roca madre o material de origen; c, clima; o, organismos; r, relieve y t, tiempo. Esta serie de factores interactúan, estableciéndose la siguiente función del suelo. A esta función, Gaucher (1981) adicionó el factor hombre (M). Suelo: f (m, c, o, r) t Jenny (1941) Suelo: f (m, c, o, r) t + M Gaucher (1981) Factores de formación del suelo La formación y evolución del suelo mediante la influencia de los factores de formación conduce a la diferenciación de los horizontes y al desarrollo del perfil del suelo. El sustrato geológico, la roca madre (material original), proporciona por su descomposición, los constituyentes minerales del perfil, mientras que la vegetación da origen a la materia orgánica. Los factores climáticos y biológicos provocan por su parte una transformación y una mezcla, más o menos completa de estos elementos; algunos constituyentes migran en el perfil, enriqueciendo o empobreciendo los horizontes o estratos. Material de origen de los suelos -Todos los suelos derivan de las rocas. -El origen primario de los suelos se debe a la evolución del material parental proveniente de la transformación de las rocas por varios mecanismos de meteorización. -El material parental puede, posteriormente, “permanecer in situ” y originar un suelo o ser transportado por distintos agentes a otro lugar y ahí desarrollar un suelo. De acuerdo con la procedencia de los materiales de origen se tienen los siguientes:
  • 6. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología 1. Material in situ (autóctono) Existen tres tipos de rocas que originan materiales parentales de suelos. Rocas ígneas - Son aquéllas que originalmente constituyeron la corteza de la tierra después de que ésta se enfrió lo suficiente para endurecerse o cristalizase en su superfície. Corresponden al magma consolidado. - En general son susceptibles a cambios químicos. - Su clasificación se basa en la proporción y tamaño de sus componentes minerales, su contenido de sílice y su grado de cristalinidad. Cristales gruesos: granito, granodiorita, diorita, gabro. Cristales finos y vidrio: riolita, dacita, andesita, basalto Rocas sedimentarias - Se originan por depositación y recementación de productos de descomposición de otras rocas. - Son resistentes a los cambios químicos - Algunas de estas rocas son: Terrígenas: conglomerados, arenisca Precipitados: caliza, dolomita Evaporíticas: yeso, sales Material orgánico: turbera Rocas metamórficas - Se forman por alteración de las rocas ígneas y sedimentarias, debido al calor o a la presión, o a la acción simultánea de ambos. - Algunas de éstas rocas son: Laminares: Pizarra, filita, esquisto No laminares: conglomerados, cuarcita, mármol 2. Material transportado y depositado (alóctono): no consolidado Transportados por el agua Se clasifican en: Materiales aluviales. Se encuentran en llanuras, abanicos aluviales Relacionados a sistemas hidrográficos. Materiales lacustres. Se forman después de secarse un lago. Materiales marinos. Depósitos de materiales en el mar por ríos depósitos estratificados de granulometría y espesor variable. Depósitos deltaicos. Formados en las desembocaduras de grandes ríos. depósitos gruesos de granulometría fina. Depósitos por hielo. Se deben a avances y retrocesos sucesivos del hielo que forma morrenas. Depósitos de granulometría desordenada donde se combina el material fino con bloques.
  • 7. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología En estos suelos se observa estratificación y una selección granulométrica de los materiales. Transportado por el viento Depósitos eólicos (dunas, loess). Importante en transporte de cenizas volcánicas. Depósitos de gran espesor y homogéneos Material de granulometría fina. Cada tipo de roca está compuesto por minerales y una composición química particulares, siendo la mayoría de ellos alúmino-silicatos. La composición química origina las diferentes resistencias al intemperismo de la roca (Figura 1). Minerales ferromagnesianos Olivino Piroxenos Anfíboles Biotita Incremento de resistencia al intemperismo Muscovita Cuarzo Minerales feldespáticos Feldespatos Ca Feldespatos Na Feldespatos K Figura 1. Resistencia al intemperismo de los minerales. Los principales minerales primarios que constituyen las rocas son: cuarzo, ortoclasa, plagioclasa, muscovita, biotita, hornblenda, augita, olivino, magnetita y apatita. En el Cuadro 1 se presenta la composición química de algunos minerales primarios y secundarios. Clima Sobre la superficie terrestre el clima es el factor dominante en la formación de suelos. Su mayor influencia está dada por la precipitación y la temperatura. La precipitación (lluvia, granizo y nieve) es importante para todas las clases de actividad biológica, en la erosión y en el transporte y sedimentación del material del suelo.
  • 8. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología Cuadro 1. Fórmula de los minerales formadores de rocas más comunes. Silicatos Olivino Piroxenos (augita) Anfíboles (hornblenda) Cuarzo Feldespatos Ortoclasa Albita Micas Muscovita Biotita Clorita Arcillas Kaolinita (Mg,Fe)2SiO4 (Ca, Mg,Fe,Ti,Al) (Al, Si) 2º6 (Ca,Na,K)2-3(Mg,Fe,Al)5(Si,Al) 8º222.OH SiO2 KAlSi3O8 NaAlSi3O8 -+ CaAl2Si2O8 KAl2AlSi3O10(OH,F) K(Mg,Fe)2AlSi3O10(OH,F) (Mg,Fe,Al)6(Si,Al)4º10(OH)8 Al2Si2O5(OH)4 Óxidos Hematita Fe2O3 Oxihidróxidos Goethita Gibbsita FeOOOH AlOOOH Súlfidos Pirita FeS2 Carbonatos Calcita Dolomita CaCO3 CaMg(CO3)2 Sulfatos Anhidrita Yeso CaSO4 CaSO4.2H2O Fosfatos Apatita Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) El agua que ingresa al suelo contribuye en los cambios del material parental y al desarrollo de los horizontes del suelo. La precipitación es variable dependiente del clima. Éste factor es el que más actúa sobre el material de parental. -En los climas tropicales, los suelos son muy percolantes, razón por la que la eliminación de las bases y la acidificación del suelo son procesos muy activos. En cambio, en climas áridos o semiáridos, no se produce percolación y hay acumulación de bases en el suelo. En la mayoría de los suelos arcillosos origina expansión. La percolación de la lluvia puede causar la formación de rasgos gleycos o eluviación e iluviación de las partículas más finas (arcilla y materia orgánica) y otros constituyentes del suelo en solución. La temperatura y sus cambios, influyen fuertemente en la actividad biológica. Afecta la rapidez de las reacciones químicas y el secado del material del suelo. El congelamiento severo origina fragmentación, especialmente en los horizontes arcillosos superficiales. Diferentes condiciones de precipitación y de temperatura provocan cambios mineralógicos y algunas propiedades del suelo. En la Figura 2 se observa que al aumentar la precipitación y la temperatura, favorecen la formación de las arcillas, éstas se agrupan e incrementan dependiendo de sus requerimientos de humedad. En cuanto a la temperatura, a más de 20
  • 9. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología °C, la producción de arcillas se acelera hasta 80%, es decir, la mayoría de los minerales primarios se han intemperizado hasta formar minerales secundarios (arcillas). Figura 2. Precipitación y temperatura, y su relación con la producción de arcillas. Materia orgánica La actividad biológica incluye a la flora (plantas y hongos), fauna, y a la descomposición de los residuos de las plantas y animales que influyen en la formación del suelo a través de: - La acumulación de materia orgánica de composición variada. - Desarrollo de horizontes orgánicos -La vegetación interviene en la formación, conservación y regeneración del suelo. -El suelo puede actuar como depurador natural frente a ciertos vertidos gracias a la acción de la microflora y la acción de mezcla de materiales desarrollada por la fauna. -Aumenta la infiltración de agua y frena la velocidad de agua de escorrentía -Los microorganismos intervienen en el ciclo biológico o reciclaje de los elementos -Intervienen en las reacciones bioquímicas en el suelo -Participan en la estabilidad de estructural (cohesión de partículas) y aireación (construcción de huecos) - En la Figura 3 se observa que existe más contenido de materia orgánica al incrementar la precipitación, lo cual sugiere que este material (humificado) se ha integrado al suelo. En cambio, la materia orgánica (sin desintegrar) es más abundante a temperaturas menores. Figura 3. Precipitación y temperatura, y su relación con la materia orgánica.
  • 10. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología Relieve -Se entiende por relieve a las grandes desigualdades de la superficie terrestre. -El relieve puede modificar el efecto del clima, las cordilleras tienen un claro efecto de intercepción de las lluvias, los microclimas de pequeñas cuencas, la relación entre cordones de cerros y exposición. El relieve influye en el espesor del suelo, en la formación de arcillas, en el contenido de materia orgánica, en la saturación de bases y, en la acumulación de carbonatos y sales. En la parte más alta del paisaje (Figura 4) se muestra un suelo profundo formado in situ con todos sus horizontes bien formados. En la parte central, existe buen drenaje, la pendiente del terreno limita el espesor del suelo y, el horizonte B está desarrollando estructura y/o color. El drenaje del suelo expresa la rapidez con que se elimina el agua en relación con los aportes. . Figura 4. Relieve y su relación con la formación del suelo. El suelo localizado en la zona más baja del paisaje es profundo, sin embargo presenta condiciones de óxido - reducción ocasionadas por la acumulación de agua (Btg y Cg), ya que son suelos pobremente drenados. La posición que ocupa el suelo en el paisaje condiciona la situación de la capa freática y, por consiguiente, las condiciones de drenaje del suelo y los rasgos morfológicos asociados a ellas como el color y moteados. El tiempo -El tiempo es un factor de formación del suelo que no está influenciado por otros. -El tiempo requerido para que el suelo desarrolle sus diferentes horizontes depende de la interrelación de los demás factores. En la Figura 5 se aprecia la evolución del suelo en función del tiempo. Las propiedades del suelo en sus distintas etapas son muy diferentes. Las texturas cambian de gruesas (arenosas) a medias (limosas) con buena porosidad hasta ser de textura arcillosa, menos porosa y más pesada. Para que estos cambios se realicen, se requiere de miles de años. El número de años necesarios para la formación de un suelo supera con mucho al de la vida del hombre, por ello se habla de recurso no renovable a corto plazo. Material de origen
  • 11. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología Figura 5. Relación entre el tiempo y la formación del suelo. El hombre -La evolución de los suelos cambia con la intervención de factor hombre, principalmente con el cambio de uso, lo cual implica la destrucción del recurso de su estado natural. -Algunos de los cambios al suelo pueden ser por su incorporación al sistema agrícola, adición de fertilizantes y abonos; excavación, rellenos urbanos, nivelación, construcción, desechos de minería y vertederos de basura, entre otros. -En el ámbito agrícola, los horizontes superficiales provocan cambios en la estructura del suelo, algunas veces hay incremento de porosidad y otras, provoca compactación del suelo. -El nuevo material dejado en la superficie representa el momento cero en la formación del suelo. El la Figura 6 se observan diferentes capas por la incorporación de materiales de construcción. Obsérvece que los fragmentos anaranjados en el cuarto horizonte pertenecen a pedazos de tabique. Figura 6. Suelo formado por el hombre. Etapas de formación del suelo con base en el tipo de intemperismo La fracción mineral de los suelos proviene de la transformación de “la roca madre” que sufre un doble procesos: la desagregación física de las rocas en fragmentos, sin modificación química de los minerales y la alteración química que provoca una transformación de los minerales primarios en minerales secundarios, especialmente arcillas. El conjunto de estos procesos se conoce como intemperismo (intemperización) o meteorización. Intemperismo Por intemperismo o meteorización, se entiende una combinación de procesos físicos (destrucción de las rocas en fragmentos minerales) y productos solubles e insolubles,
  • 12. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología algunos de los cuales se recombinan para formar minerales secundarios de diversos grados de complejidad. Estos procesos de alteración transforman las rocas y minerales en formas más estables bajo las condiciones ambientales de la superficie terrestre. En la meteorización física, la roca original se desintegra en fragmentos de menor tamaño, preparando el material a la acción química. La meteorización química, en cambio, es un proceso de descomposición, en que cambia la naturaleza y es difícil separar sus efectos. En la Figura 7 se presentan tres etapas de formación del suelo con base en los tipos de intemperismo. Roca Intemperismo físico Desintegración Agentes: agua temperatura gravedad Roca Intemperismo químico Descomposición Reacciones: hidrólisis hidratación oxidación reducción carbonatación Roca Intemperismo biológico Acumulación de materia orgánica Roca Figura 7. Etapas de formación de un suelo con base en el tipo de intemperismo. Intemperismo físico Fluctuaciones de temperatura. Estas fluctuaciones ocurren entre día y noche, produciendo un calentamiento y enfriamiento de rocas y minerales, que tienen diferentes coeficientes de expansión y contracción, lo que provoca fuerzas que tienden a separar los minerales y capas concéntricas al núcleo de una roca. Hielo. El agua al congelarse, aumenta en 9% su volumen, lo que influye en que la roca se parta. Agua. El agua en escurrimiento favorece el desgaste de las rocas, especialmente cuando arrastra sedimentos. Formación de cristales. Las sales en solución pueden cristalizarse, aumentando su volumen, lo que genera fuerzas que contribuyen a la separación de minerales o de partículas. Acción mecánica de las raíces de plantas. Las raíces aprovechan las grietas pre- existentes para introducirse, con lo cual se favorece más la separación de la roca. Intemperismo químico En forma simultánea, los minerales se descomponen químicamente, se liberan materiales solubles y se sintetizan nuevos minerales (arcillas).
  • 13. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología Disolución. Proceso que implica la solubilización de rocas solubles (yeso) y el transporte posterior de los elementos de este proceso o los resultantes de otros procesos. Depende de la temperatura, del pH del medio, de la cantidad de agua y de la interacción con otros iones. Hidrólisis: Este proceso consiste en la reacción de un mineral con el agua para dar un ácido y una base. Los aluminosilicatos se comportan como si fueran sales del ácido silícico (débil) y una base fuerte, de modo que el H+ reemplaza al catión de la sal en la estructura del mineral, produciendo su colapso. En esta reacción, el Ca, Mg, Na y K son reemplazados por la disociación del H+ y OH- en el agua. KAlSi3O8 + HOH → HAlSi3O8 + KOH Microclina 2 HAlSi3O8 + 8 OH → Al2O3 . 3H2O - 6H2SiO3 Hidratación: Incorporación de moléculas de agua en la estructura cristalina de un mineral, originando un mineral distinto. 2Fe2O3 + 3H2O → 2Fe2O3 . 3H2O Hematita Limonita Deshidratación: Pérdida de moléculas de agua en la estructura cristalina de un mineral, originando un mineral distinto. Fe2O3 + H2O → 2FeOOH Hematita Goethita Oxidación: Afecta a los elementos que actúan con distintas valencias, como el hierro y el manganeso. Está asociado a cambios de volumen y color, y a revestimientos de colores oscuros. 4FeO + O2 → 2Fe2O3 Óxido ferroso Hematita Intemperismo bioquímico Quelación. Se produce por la asociación de compuestos orgánicos con metales como el Cu, que son encerrados en una estructura orgánica que permite su movilización en el perfil.
  • 14. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología Procesos formadores del suelo Existen cuatro procesos principales que dan origen a los diferentes suelos, y cuyas diferencias se deben a las distintas intensidades con que se manifesta cada uno de ellos (Figura 8). Adiciones. Comprenden principalmente materia orgánica y diversos materiales transportados. Cuando los materiales sólidos son agregados en gran cantidad actúan como una nueva roca madre e inician la formación de un nuevo suelo (ejemplo, un aluvión). Transformaciones. Se refiere al cambio y formación de nuevos constituyentes y minerales en el perfil (ejemplo, formación de arcillas). Figura 8. Principales procesos de formación de un suelo. Translocaciones. Movimiento de materiales orgánicos e inorgánicos de un horizonte superior a otro inferior. Los materiales se comienzan a mover por acción del agua, pero también por los animales (ejemplo, movimiento de arcillas). Pérdidas. Eliminación de materiales del perfil del suelo por lixiviación a través del manto freático o la pérdida de materiales superficiales (ejemplo, la erosión). EL PERFIL DE SUELO Conceptos Pedón. Es el volumen más pequeño que puede considerarse representativo de un suelo, mostrando sus horizontes y estratos (capas). Polipedón. Es un conjunto de pedones que se agrupan por características semejantes y constituye lo que se denomina una serie. Esta es una fracción del paisaje. Perfil de suelo. Es una sección vertical del suelo que expone un conjunto de horizontes y capas que se diferencían entre sí por sus características físicas, químicas y mineralógicas. Horizonte o capa. Son estratos horizontales en el suelo que se diferencían entre sí por sus características. En el horizonte han actuado los procesos de formación del suelo y en las capas, aún se preservan las características del material de origen. Pérdidas Transformaciones Adiciones Pérdidas Translocaciones Adiciones
  • 15. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología Lixiviación. Transporte de material soluble por lavados a través del suelo. Se realiza por la filtración del agua y el conjunto de reacciones químicas producidos por los elementos y minerales existentes en el agua y en el suelo, a diferentes pH. Eluviación. Movimiento de materiales del suelo en solución o en suspensión coloidal a partes más bajas del perfil. Iluviación. Fenómeno por el que un material de un horizonte suprayacente se mueve en solución o en suspensión y se deposita en otro (horizonte subyacente), dentro del mismo suelo. Regolito. Es la parte superficial de la corteza terrestre, tiene un espesor variable y está compuesto por material fragmentario, no consolidado, proveniente de la roca meteorizada y se encuentra sobre la roca subyacente. Ha sido afectado por los factores ambientales, pero los procesos de intemperismo no han sido suficientes para transforma al material parental. Un ejemplo son los tepetates con incipiente intemperismo, conservando en gran parte la estructura de la roca. Saprolita. Se define como una roca intemperizada suficientemente a grado tal que se puede excavar con una pala, pues es un material muy suelto. Horizontes mayores o genéticos Estos horizontes se expresan cualitativamente y se identifican por lo regular en el campo. Se les designa con las letras mayúsculas O, A, E, B, y C. En el Perfil también puede presentarse la capa R. Horizonte O. Es un horizonte orgánico que se forma en la parte superior del suelo mineral o en perfiles de suelos orgánicos. Se origina de restos vegetales como hojas y tallos o de restos de animales. Es común que se encuentre en suelos forestales. Se distinguen tres subhorizontes de acuerdo con el grado de descomposición: Oi. Los restos vegetales y animales están poco descompuestos. La mayor parte de los componentes vegetales son frescos y aún reconocibles. Este horizonte se reconoce como liter. Oe. Los restos vegetales y animales están moderadamente descompuestos. Oa. Los restos vegetales y animales están fuertemente descompuestos. Los componentes no se reconocen en sus estructuras originales. Horizonte A. Horizonte superficial, generalmente de color oscuro por el alto contenido de materia orgánica humificada íntimamente asociada con las partículas minerales. A veces está perturbado por el arado en los suelos cultivados, en donde se desarrollan la mayoría de las raíces; contiene nutrimentos y el agua disponible para el desarrollo de las plantas. La estructura de este horizonte, puede afectarse con el manejo, con la labranza o con aplicaciones de materiales orgánicos.
  • 16. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología Horizonte E. Se localiza inmediatamente abajo del horizonte A. Es de color claro por la presencia de minerales tan resistentes como el cuarzo. Se forma por la pérdida de material fino (arcilla y óxidos) que ha sido translocado al horizonte B subyacente, razón por la que se le conoce como horizonte de máxima lixiviación o eluviación de arcilla y, óxidos de aluminio y hierro. Es común en suelos forestales en condiciones climáticas de alta precipitación pluvial. Horizonte B. Es un horizonte subsuperficial del O, A, y E. En este horizonte, los materiales finos (arcillas y óxidos) se acumulan, provenientes de un horizonte suprayacente. A este horizonte se le conoce como horizonte iluvial. Durante su formación sufre diversos cambios, de tal forma que la estructura de la roca madre ha desaparecido. En regiones húmedas, los horizontes B son los de máxima acumulación de óxidos de Fe y Al, y arcillas silicatadas. Horizonte C. Es un material no consolidado que subyace al solum (horizontes A y B) y puede o no ser del mismo material parental que originó al suelo. Este horizonte está fuera de la actividad biológica por la profundidad a la que se le ubica y no está lo suficientemente alterado como para reunir las características de un B. Conserva algunas de las características de la roca madre o en otros casos es evidente la estratificación del material. Capa R. Capa de roca endurecida, suficientemente coherente en húmedo para hacer impracticable la excavación con una pala. Esta roca puede tener fisuras, pero éstas son escasas y muy pequeñas para un desarrollo radicular significativo. Este no es un horizonte de suelo. En las Figuras 9 y 10 se presenta el arreglo de los horizontes de un perfil de suelo y sus características más relevantes. COMPONENTES PRINCIPALES DEL SUELO El suelo es un sistema de tres fases, sólida, líquida y gaseosa, y los diferentes suelos presentan distintas proporciones de estos constituyentes que dependen de las condiciones de su formación. En la Figura 11 se presenta la distribución de los constituyentes de un suelo mineral. Estos componentes se encuentran interrelacionados, de manera que la organización de los sólidos entre sí, determina la cantidad de espacio poroso destinado al aire y agua. La proporción de agua y aire está sujeta a grandes fluctuaciones, dentro de un mismo suelo, por influencia del clima y del manejo. Figura 9. Perfil típico del suelo y su designación de horizontes.
  • 17. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología Orgánicos sobre el suelo. Oi Hojas sueltas y residuos orgánicos ligeramente descompuestos. Oa Residuos orgánicos muy descompuesto (a) y con descomposición intermedia (e). De máxima actividad biológica A Obscuro, materia orgánica mezclada con material mineral. De máxima eluviación E Claro con eluviación fuerte. Puede estar poco desarrollado o ausente. S AB o EB De transición a B, pero más parecido a A o E. Algunas veces ausente. O L De iluviación, Acumulación de arcilla, cambio de estructura. B Acumulación máxima de minerales arcillo silicatados o de hierro y materia orgánica; Máximo desarrollo de estructura prismática o de bloques. U M BC o CB De transición a C. Material originario intemperizado; C Horizonte o capa poco afectada por los procesos pedogenéticos. La mayoría son mineralesos. Ausente ocasionalmente. R Roca madre. Figura 10. Esquema de los horizontes de un perfil de suelo y sus características más importantes. Fracción inorgánica Es una mezcla de varios componentes minerales primarios (cuarzo, feldespato, augita, olivino) y secundarios (arcillas silicatadas). -Los tamaños de las partículas son variables, desde la arcilla hasta fragmentos de rocas. -Determinan en relación con otros de los componentes, las propiedades físicas y físico- químicas de los suelos. -Constituyen una fuente de nutrimentos e intervienen en su dinámica en el suelo (movilidad, fijación, disponibilidad). Fracción orgánica -Formada por materiales orgánicos diversos, en distintos grados de descomposición, incluyendo los organismos del suelo, vivos y muertos. -La fracción coloidal humificada afecta las propiedades físicas y físico-químicas de los suelos, tales como porosidad, retención de agua y capacidad de intercambio catiónico entre otras. Figura11. Principales procesos de formación de un suelo. Aire 20-30% Mineral 45% Orgánico 5% Agua 20-30% Aire 20-30% Mineral 45% Orgánico 5% Agua 20-30% Sólidos Espacioporoso Aire 20-30% Mineral 45% Orgánico 5% Agua 20-30% Aire 20-30% Mineral 45% Orgánico 5% Agua 20-30% Sólidos Espacioporoso
  • 18. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Facultad de Biología. Materia de Edafología -Es fuente de nutrimentos como N, P y S. - Para calificar de orgánico un suelo que tiene 20% de arcilla, se requiere 25% de materia orgánica. - Los suelos con alto contenido de materia orgánica orgánicos son livianos, de muy baja densidad aparente y porosos, de poca cohesión y baja o nula plasticidad. Tienen alta capacidad de retención de agua. Químicamente, tienen alto contenido de N potencial, pH ácido, alta capacidad de intercambio catiónico. En suelos orgánicos se acumula la materia orgánica, debido a condiciones de mal drenaje, lo que limita su utilización agrícola. Aire -Corresponde a la “atmósfera” del suelo y al igual que la atmósfera exterior es una mezcla de O2, N2, CO2 y gases menores. -Posee un mayor contenido de CO2 y menor de N2 y O2 que el aire exterior, debido a la actividad biológica en el suelo. -La humedad relativa de esta atmósfera del suelo puede llegar a 100%, ya que parte del aire se encuentra disuelto en la solución del suelo. -Proporciona el oxígeno necesario para la vida de la mayoría de los organismos del suelo y las plantas. -El oxígeno participa en todos los procesos aeróbicos que afectan al suelo y la planta. Agua -Solución acuosa, que contiene sales disueltas en pequeñas cantidades en forma de iones. -Variable en cantidad, tipo y concentración de solutos. -Está en una relación dinámica entre suelo y planta. -Participa en la nutrición vegetal, siendo el vehículo para la absorción de los iones. -Permite la ocurrencia de reacciones químicas. -Necesaria para el proceso de evapotranspiración del cultivo y la producción de biomasa. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA Honorato P. R. 2000. Manual de Edafología. 4ª. Alfaomega. México. Porta, J., M. López-Acevedo y C. Roquero. 2003. Edafología. Para la agricultura y el medio ambiente. 3ª edición revisada y ampliada. Ediciones Mundi-Prensa, España. Ortiz S., C. A. y Ma. del C. Gutiérrez C. 1999. Fundamentos de Pedología. Especialidad de Edafología, Instituto de Recursos Naturales, Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas, Montecillo, Texcoco, edo de México. ISBN 968-839-262-6.

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