EL SUSTRATO EN EL AMBIENTE TERRESTRE: EL SUELO.
Objetivos.
Al final de este capítulo deberás ser capaz de:
• Definir el suelo y reconocerlo como subsitema de los ecosistemas terrestres.
• Explicar su origen y formación, y los factores involucrados
• Reconocer sus componentes y las características y propiedades que estos le confieren.
• Describir el perfil de un suelo y sus horizontes.
• Reconocer algunos tipos de suelo de acuerdo a diferentes tipos de clasificación.
• Exponer las causas, formas y consecuencias de la distintas maneras de degradación y pérdida de suelo.
1.- Definición.
Podemos definirlo como "el conjunto de materiales sólidos de distinto origen (orgánico e inorgánico), líquidos y gaseosos, que integrados en una unidad conforman en la parte superficial de la litosfera una interfase cuyo límite superior es la atmósfera, que sirve de sustento nutritivo a la biosfera y que a su vez, depende de ésta para su organización y mantenimiento."
2.- Vida en el suelo.
El suelo posee, en general, una inmensa riqueza floral y faunística. Las poblaciones que moran en su interior han recibido el nombre genérico de edafon. Siguiendo la analogía con plancton, se le suele dividir en fitoedafon y zooedafon.
Los organismos animales que han tomado por hábitat el espesor del suelo, pertenecen a los más variados grupos zoológicos. Su tamaño va desde los microscópicos protozoarios hasta pequeños mamíferos, como topos y otros roedores. Desarrollan su vida en el ambiente acuático proporcionado por el agua que rodea las partículas sólidas del suelo o en el aéreo dado por la atmósfera atrapada entre las partículas y en las galerías construidas por su propia actividad.
Los grupos animales más importantes son las lombrices de tierra (anélidos oligoquetos), los nematodos y los artrópodos. Los artrópodos se clasifican como macro y micro artrópodos según superen o no los 2 mm de diámetro; los más numerosos son los ácaros (200.000 individuos/m2 y 3 g/m2 de biomasa).
En cuanto a la flora, está representada mayoritariamente por organismos heterótrofos. Los autotrofos, algas unicelulares, son escasos.
3.- ¿Ecosistema o subsistema?
En el suelo no hay organismos productores; el metabolismo edáfico depende casi exclusivamente de aportes energéticos exógenos. Por los tanto no podemos considerar el suelo como un ecosistema. Se lo considera más bien como un subsistema, el ENDOGEO, de los ecosistemas terrestres. El subsistema complementario es el EPIGEO, constituido por todos los organismos vivientes sobre la superficie y su biotopo. Aproximadamente el 75% o más de la energía capturada por los vegetales en la fotosíntesis, pasa al suelo por vía de los detritos.
Por otra parte, los organismos autótrofos del subsistema epigeo agotarían rápidamente los nutrientes inorgánicos que toman desde el suelo (P, S, N, Na, K, Cu, etc.), sino existiera un mecanismo que degradara la materia orgánica muerta liberando estos elementos de las complejas moléculas orgánicas de las que forman parte (proteínas, celulosa, lignina, etc.). Este mecanismo, denominado "MINERALIZACION, se realiza en el suelo y sólo es posible por la acción de los organismos detritívoros (anélidos y artrópodos) y de los microorganismos desintegradores (hongos y bacterias). La materia orgánica debe mineralizarse con la misma velocidad con que se incorpora al suelo, dependiendo este equilibrio fundamentalmente del metabolismo edáfico.
Los detritos orgánicos originarios (hojas, heces, cadáveres, etc.), más bien groseros, son en una primera etapa fragmentados y desestructurados en el proceso de la digestión de la fauna detritívora. De esta manera la microflora bacteriana desintegradora encuentra a su disposición un substrato finamente desmenuzado con una gran superficie expuesta a la digestión exoenzimática que determinará su total mineralización.
Los excrementos de los detritívoros, como los lombrícidos, ayudan a la aglomeración de las partículas, y sus enzimas digestivas modifican ciertas características químicas del suelo. Sus migraciones verticales mejoran las condiciones de absorción de agua y aireación, y redistribuyen los elementos minerales que son lavados hacia capas más profundas y que ellas devuelven hacia las superficiales. Otros detritívoros notables son los ácaros oribátidos que pueden, por ejemplo, consumir hasta el 50 % de la hojarasca de un bosque de robles.
Entre los habitantes del suelo encontramos también animales fitófagos, especialmente nematodos. Estos gusanos se alimentan de preferencia de raíces y raicillas de los vegetales epigeos, de algas y de hifas de hongos.
El rol de los predadores en el suelo corresponde en particular a los coleópteros, arácnidos, quilópodos y algunos ácaros.
Entre los miles de especies bacterianas destacan Nitrosomonas y Nitrobácter, responsables de la nitrificación del ión amonio (transformación de NH3 en nitritos y nitratos) y algunas Pseudomonas, p.e. P. denitrificans, que transforman los nitratos en nitrógeno gaseoso (desnitrificación).
También forman parte del ciclo del N, organismos fijadores de N atmosférico, algunas son bacterias de vida libre, tanto aerobias (Azotobacter) como anaerobias (Clostridium) y otros viven en asociación simbiótica con vegetales superiores (Rhizobium). Volveremos a ellas con más detalle al considerar el ciclo del N en el capítulo destinado al estudio de los ciclos biogeoquímicos.
4.- Origen y formación del suelo.
El proceso a través del cual tiene lugar la formación de un suelo se denomina PEDOGÉNESIS.
4.1.- Factores pedogenéticos.
Los principales factores que influyen en la pedogénesis y que en definitiva determinan las características del suelo son: a) la naturaleza del material originario, b) las características climáticas bajo las cuales se forma y evoluciona, c) la topografía y d) la vegetación y los organismos animales con que interactúa.
a Material originario
En un suelo común más del 90% del peso seco corresponde a material inorgánico. Este material constituye lo que se conoce como "matriz" del suelo y proviene de la fragmentación de las rocas.
La pedogénesis forma parte de un proceso a escala geológica llamado "ciclo de las rocas". Según su origen, las rocas de la superficie terrestre se clasifican en tres tipos: ígneas, metamórficas y sedimentarias. Las rocas ígneas tienen su origen en el magma o roca fundida, que puede enfriarse y solidificar sobre la superficie (rocas ígneas extrusivas) o bajo ella (rocas ígneas intrusivas). Las rocas metamórficas tienen su origen en rocas más antiguas en las que por presión y temperatura, han cambiado las características de los cristales que las forman. Las rocas sedimentarias están formadas por sedimentos de fragmentos de rocas más antiguas (rocas sedimentarias clásticas); de restos de animales o plantas (rocas sedimentarias orgánicas) o por sales y minerales precipitados del agua en que se encontraban disueltos (rocas sedimentarias químicas).
El ciclo de las rocas, que relaciona unas clases con otras, comienza con la meteorización y erosión de rocas de la superficie terrestre que las transforma en suelo y arena. Estos son transportados hacia el mar y se acumulan formando sedimentos en las profundidades de las cuencas marinas, pudiendo alcanzar espesores de varios Km. La presión ejercida por las capas de sedimentos y agua conducen a un proceso de transformación del sedimento blando en roca sedimentaria dura llamado "litificación" (gr.: lithos = piedra). Este proceso ocurre por una de estas tres vías: a) Cementación, b) Compactación, c) Recristalización.
En la cementación, el agua que circula entre los fragmentos deposita óxidos de hierro, sílice o carbonato cálcico, que hacen de mortero para unir los fragmentos entre sí. Si los fragmentos corresponden a granos de arena tenemos una roca sedimentaria clástica llamada arenisca. Si son mayores, p.e., piedras o guijarros, tendremos un conglomerado.
En la compactación, el fango, constituido por partículas más finas que la arena (limos y arcillas), comprimido por el sedimento suprayacente, pierde el agua y se transforma en pizarra arcillosa.
La recristalización ocurre fundamentalmente en los procesos orogénicos, i.e., en la formación de las montañas (gr.: oros = montaña), en que los sedimentos son levantados y sometidos a potentes fuerzas compresivas que hacen que los minerales recristalicen formando masas continuas sin espacios intersticiales (mármoles).
Entre las rocas sedimentarias orgánicas son importantes el carbón, formado por restos vegetales, y las calizas, formadas por las partes duras de algunos animales, p.e. conchas de moluscos, corales, etc. Entre las rocas sedimentarias químicas están la halita o sal gema, el yeso, y las calizas finas.
Corrientes de convección descendentes pueden arrastrar las rocas sedimentarias hacia el interior de la tierra, donde las presiones son mayores y las temperaturas pueden alcanzar los 200 a 500° C (15 a 40 Km. de profundidad). En estas condiciones la roca sedimentaria sufre una transformación a roca metamórfica, que es mucho más dura y compacta. Este tipo de metamorfismo se denomina "metamorfosis regional"'. Otro tipo de metamorfismo es el “térmico” o de contacto, que se produce cuando una masa magmática de elevada temperatura hace intrusión en la roca sedimentaria. Un tercer tipo de metamorfismo es el llamado de “dislocación”, el cual se produce por una fractura en la roca sedimentaria. La fricción entre las partes resultantes genera la temperatura suficiente para producir la transformación de la roca.
A profundidades mayores, donde las presiones y temperaturas son muy superiores, encontramos el magma o roca fundida. Este magma puede fluir hacia la superficie en forma de lava, a través de fallas en la corteza sólida o de las chimeneas volcánicas, y enfriarse en contacto con el medio atmosférico (o con el agua), constituyendo así las rocas magmáticas o ígneas extrusivas. El enfriamiento de masas de magma en contacto con rocas de la corteza, pero debajo de la superficie, da origen a bolsones de rocas ígneas intrusivas (batolitos, cacolitos, etc.) que afloran a la superficie sólo por procesos erosivos de la roca suprayacente. El enfriamiento de ambos tipos de rocas es distinto, siendo mucho más rápido en las extrusivas.
El origen del magma determinará la composición química y el contenido de sílice (Si2) de la roca y por lo tanto su acidez. El ciclo de las rocas no siempre se realiza en la forma mencionada. Una roca sedimentaria puede ser elevada por procesos orogénicos y sufrir erosión saltándose las etapas metamórficas e ígneas.
b Clima
El factor climático es fundamental en la pedogénesis. En ella el clima tiene una acción directa, particularmente a través de la meteorización física y de la erosión. El tipo de transporte de los materiales erosionados también depende, en parte, de las características climáticas. Además, indirectamente influye a través de la cobertura vegetal y de la actividad biológica que permite.
En general se acepta que un tipo de suelo refleja las características climáticas bajo las cuales se ha formado. Esto ha permite inferir las condiciones paleoclimáticas de una región determinada.
c) Vegetación
Los suelos se forman, evolucionan y maduran a partir de los materiales inorgánicos a través de un proceso activo de construcción, en la cual la vegetación juega el papel preponderante. La presencia de vegetación implica: síntesis y acumulación de materia orgánica sobre el substrato; transformaciones químicas de éste como consecuencia del metabolismo vegetal; disgregación biológica de los materiales madre; translocación de los minerales y formación de perfiles más o menos estratificados, y finalmente, permite el asentamiento de la vida animal que refuerza y acelera los procesos mencionados. La acumulación de materia orgánica muerta y su transformación por los microorganismos descomponedores da origen al "humus", cuyo papel es esencial para determinar las propiedades de un suelo y su individualización.
d) Topografía
A veces, la formación de un suelo ocurre en el mismo lugar de origen del material inorgánico madre. Sin embargo, la mayoría de las veces los suelos no guardan relación con las rocas subyacentes, sino que sus materiales provienen de otros lugares y han sido "acarreados", ya sea por el agua, el hielo o los vientos. La topografía, i.e., la configuración de la superficie terrestre, tiene mucha incidencia en el tipo de transporte de los materiales que conforman el suelo. Es así, que suele clasificarse los suelos transportados en coluviales y aluviales. Los coluviales son aquellos que han sido transportados desde los planos inclinados de las montañas hasta el pie de las mismas por acción de la gravedad. Los fragmentos que lo conforman se caracterizan por tener aristas agudas y cortantes. En los suelos aluviales el material de origen es transportado por el agua y sus fragmentos son redondeados y de aristas romas (cantos rodados). Los suelos del valle central de nuestro país son típicos suelos aluviales. Los suelos coluviales los encontramos en los valles y cajones cordilleranos, donde forman el "piedmont".
4.2.- El proceso pedogenético.
La fase preparatoria para la formación del suelo consiste en la fragmentación, descomposición y erosión de las rocas madres, fenómeno que se conoce como meteorización. Esta puede ser de naturaleza física o química, y normalmente ocurren en forma simultánea.
La meteorización física puede comenzar con la formación de pequeñas fracturas, llamadas diaclasas, producidas en la superficie de las rocas por los cambios de temperatura am_biental, o la formación de microcráteres, producidos por el impacto de partículas. Inicialmente estos fenómenos son aleatorios, pero luego se refuerzan localmente. A la meteorización física le sigue, o más bien le acom_paña, la meteorización química. Esta produce la descomposición de la roca, transformando los compuestos insolubles en substancias solubles en agua. La importancia de este fenómeno radica en el hecho de que los vegetales no pueden desarrollarse sobre los fragmentos de roca, no importa cuán pequeños sean, mientras las substancias nutritivas se encuentren en compuestos insolubles y por lo tanto, no absorbibles. Las reacciones químicas fundamentales por las cuales se produce la corrosión son la hidratación, la hidrólisis, la carbonatación y la oxidación. Estas reacciones se producen no sólo durante la primera fase, sino que siguen ocurriendo sobre las partículas inorgánicas del suelo ya constituido.
Esta fase preparatoria pasiva, posibilita la fase activa de construcción en la que participan los organismos vivos, en particular los vegetales, y que determinará la formación del suelo verdadero.
5.- Propiedades y constituyentes del suelo.
Como hemos visto, en un suelo podemos reconocer cinco constituyentes fundamentales:
1.- Partículas inorgánicas (Matriz)
2.- Materia orgánica.
3.- Agua y substancias minerales disueltos.
4.- Aire.
5.- Organismos vegetales y animales.
En le proceso pedogenético estos constituyentes se van integrando hasta dar un suelo bien formado y maduro, con características y propiedades bien definidas y distintas para cada tipo.
Analizaremos entre éstas, la textura, la estructura y la heterogeneidad vertical o perfil del suelo. Además, veremos con cierto detalle cómo se presentan la materia orgánica, el agua y las sales minerales.
5.1.- Textura
La textura es función del tamaño de las partículas inorgánicas y de la proporción relativa en que se encuentran, es decir de la composición granulométrica o litológica del suelo.
Las partículas inorgánicas del suelo han sido clasificadas internacionalmente de acuerdo a su diámetro (en varias categorías).
Arcillas ?< 0.002 mm
0.002 mm??< ? Limo ?< 0.02 mm
0.02 mm < ? Arena fina ?< 0.2 mm
0.2 mm < ? Arena ?< 1 mm
1 mm < ? Arena gruesa ?< 2 mm
2 mm < ? Gravilla ?< 4 mm
4 mm < ? Grava ?< 64 mm
64 mm < ? Guijarros ?< 256 mm
256 mm < ? Pedruscos
Las partículas con un diámetro superior a los 2mm constituyen el “esqueleto” del suelo. Las partículas finas (tamaño inferior a los 0,001mm) poseen características coloidales propias que las capacita para producir reacciones químicas de intercambio iónico (intercambio de bases). La arcilla es capaz de adsorber bases con cargas positivas (Ca++; Mg++; K+; Na+) y iones H+ liberados por los ácidos del terreno. Por lo tanto, el pH de un suelo depende en parte de los coloides arcillosos, como también de los ácidos húmicos.
La composición granulométrica se suele representar gráficamente, dando las dimensiones de las partículas en el eje de las abscisas, en una escala geométrica, de un sistema de coordenadas, y los pesos acumulados, en porcentaje en escala aritmética u otra, en el eje de las ordenadas.
La forma y posición de las curvas resultantes son indicativas de la composición granulométrica y distribución proporcional. La posición de la curva está definida por la mediana, que corresponde al punto de la abscisa en que se alcanza el 50% del peso total de las partículas y la forma queda determinada por la pendiente caracterizada por las abscisas correspondientes al primer y tercer cuartil (25% y 75%).
La identificación de la textura de un suelo tiene gran importancia práctica, ya que de ella dependen algunas propiedades físicas que determinan las condiciones en que se desarrollan las plantas, p.e., aireación, infiltración y retención del agua. Un predominio de partículas gruesas, (textura arenosa), configuran un suelo muy poroso, y por ello, muy permeable, con poca capacidad de retención de agua (secante) y con escasos elementos nutritivos (muy lavado). Si predominan partículas muy finas, el suelo tiene una gran capacidad de retener agua, es poco permeable. Tanto uno, como otro son inadecuados, la textura ideal tiene una composición granulométrica intermedia, comúnmente denominada franca, en la cual ni la arena ni el limo sobre pasan el 50% y la arcilla varía entre el 10% y el 20%.
El siguiente cuadro corresponde a la Clasificación Internacional de Clases y Tipos de Textura. Las denominaciones de las texturas, pesadas, media, etc., dicen relación con la facilidad de laboreo o resistencia del suelo al paso del arado. Las diferencias entre algunos tipos de texturas arenosas se hace sobre la base del tamaño de las partículas de arena predominantes.
% % %
TEXTURA TIPO ARENA - LIMO - ARCILLA
Muy pesada arcilla coloidal 5 - 25 - 70
Pesada arcillosa 35 - 20 - 45
Pesada arcillo arenosa 50 - 14 - 36
Pesada arcillo limosa 5 - 50 - 45
Semipesada franco arcillosa 37 - 30 - 33
Semi pesada franco arcillo limosa 20 - 43 - 37
Semi pesada franco arcillo arenosa 55 - 20 - 25
Media franco 40 - 42 - 18
Media franco limosa 20 - 65 - 15
Media franco arenosa muy fina 70 - 20 - 10
Semi ligera franco arenosa fina 70 - 20 - 10
Semi ligera franco arenosa 70 - 15 - 5
Ligera arenosa francosa 80 - 15 - 5
Muy ligera arenosa 90 -5 - 5
Muy ligera arenosa gruesa 90 - 5 - 5
CLASES Y TIPOS DE TEXTURA DEL SUELO
5.2.- Estructura.
El concepto de estructura, complementario del de textura, nos dice de qué modo las partículas del suelo (orgánicas e inorgánicas) se ordenan y organizan. Así, de un suelo en que las partículas aparezcan dispersas, p.e., arena sola, se dice que carece de estructura (algunos dicen que es de grano simple). En los suelos propiamente tales, las partículas sólidas no están aisladas y dispersas, sino que se ordenan de una forma característica, formando agregados terrosos.
Evidentemente, la estructura depende en gran medida de la textura, pero también de la presencia de materia orgánica, en particular de humus, tanto como de la acción de organismos y las características climáticas, como la alternancia de períodos secos y húmedos. La actividad animal contribuye a la estructura a través de sus excrementos que van aglutinando los restos orgánicos y partículas inorgánicas, formando grumos. A demás, con su actividad, van abriendo galerías y nuevas cavidades. Los vegetales superiores con sus sistemas radiculares y los hongos con sus hifas, contribuyen también a estructurar el suelo.
La estructura es importante por cuanto influye en la aireación y circulación del agua. Además, un suelo bien estructurado presenta una mayor resistencia a la erosión.
5.3.- Heterogeneidad vertical.
Un suelo no intervenido adquiere en el transcurso de su evolución y desarrollo, un creciente grado de complejidad y heterogeneidad vertical. Si hacemos un corte en profundidad en un suelo maduro, diferenciado in situ, obtenemos lo que se llama perfil del suelo. El perfil nos permite apreciar la organización en capas superpuestas, horizontes, distinguibles por su coloración.
En un suelo maduro se reconocen cuatro horizontes: A o superficial; horizonte B o de transición; horizontes C y D que corresponden a la roca. En ellos se pueden distinguir, a su vez, varios sub-horizontes. Así, en el horizonte A es posible apreciar hasta cuatro sub-horizontes. Los dos más superficiales, A00 y A0, corresponden a hojarasca en diferentes grados de descomposición y en conjunto constituyen la hojarasca o mantillo. En tanto A00 es hojarasca “fresca", con un incipiente grado de descomposición, en A0 el proceso de descomposición ya está avanzado, pero aún se reconocen las estructuras foliares, p.e., nervaduras. Estas dos capas no forman parte, sensu stricto, del suelo verdadero o solum, constituido por los sub-horizontes A1, A2 y B.
A1 y A2 son capas humíferas, cuya diferenciación se basa en el contenido de materia orgánica. En A2 hay un predominio de sustancias minerales, mientras que en A1 hay un elevado contenido de materia orgánica bien mezclado con substancias minerales. El agua al filtrar por estas capas arrastra hacia zonas más profundas las sustancias minerales. Este fenómeno, llamado lixiviación, determina la formación, por deposición de sales, el horizonte B de transición o iluviación. Los horizontes superiores, lavados, son horizontes de eluviación. Finalmente, cabe destacar que el horizonte C tampoco forma parte del suelo propiamente tal, correspondiendo a material parental, originario, meteorizado, i.e. roca disgregada; recibe el nombre genérico de regolito. La roca no meteorizada o roca madre constituye el horizonte D.
Los suelos recientes, también llamados brutos o esqueléticos, como los que predominan en las montañas y desiertos, sólo tienen el horizonte C sobre la roca madre. Un primer grado de complejidad consiste en la aparición de un sub-horizonte A, sin la presencia de B. Ejemplos de este tipo son los suelos rendsinas, chernoziem y ranker. En cambio, los suelos maduros presentan los tres horizontes detallados anteriormente. El más conocido de estos suelos es el podsol, típico de ecosistemas forestales de clima frío y lluvioso. También las llamadas tierras pardas, características de climas templados y menos lluviosos, tienen los tres horizontes bien marcados.
5.4.- Materia orgánica y Humus.
La materia orgánica del suelo, expresada en porcentaje del peso total de éste, puede variar desde 1% en los suelos desérticos hasta el 100% en un suelo tan particular como es la turba. En general, el promedio se encuentra alrededor del 5%. A nivel planetario y expresado en toneladas métricas de C, el suelo es una gran reserva de este elemento. Cerca del 40% de la materia orgánica del suelo corresponde a C. Se ha calculado que hay 1000*109 T de C atrapado en ella, mientras que en la biomasa sobre las tierras emergidas hay 850*109 T y en la atmósfera, 700*109 T. Esto tres compartimentos se encuentran en un equilibrio dinámico con un intercambio anual de 50*109 T entre la atmósfera y la biomasa, y de 0,25*109 T entre la biomasa terrestre y el suelo, a través de la acumulación de materia orgánica y de la mineralización. De esta manera el contenido de materia orgánica de los suelos es el resultado de dos procesos antagónicos: la acumulación orgánica y la mineralización o descomposición microbiana en un equilibrio dinámico que podemos expresar por la siguiente ecuación:
Donde A es la materia orgánica añadida anualmente, H es la reserva orgánica permanente del suelo y k y r son coeficientes de mineralización de la materia orgánica acumulada y de la reserva orgánica permanente respectivamente. Los coeficientes k y r, por representar intensidades de procesos bioquímicos, principalmente oxidativos, son afectados por la temperatura, la disponibilidad de oxígeno, humedad, tipo de vegetación, etc. K y r son mayores en latitudes bajas por aumento de las temperaturas. En general, r es mucho menor que k, sus valores oscilan entre 0,1% y 2% anual, siendo casi siempre menores a 5%. En cambio, el valor de k de los restos orgánicos vegetales suelen ser superiores a 25% anual. En la paja es de 85% y el estiércol 60%, lo que significa que estos restos son degradados casi totalmente en el transcurso de un año.
También encontramos materia orgánica en forma libre o formando complejos órgano-minerales más o menos lábiles. Entre el 60% y 90% de ésta corresponde a lo que se denomina humus (lat.: tierra). Este concepto, no bien definido, incluye todos los restos que han perdido su estructura orgánica microscópica original, transformándose en substancias difícilmente clasificables, amorfas, de coloración obscura, coloidales, de gran bioestabilidad (valor r bajo), de composición química muy variable e indefinida. Alrede_dor del 30% corresponde moléculas aromáticas (fenoles).
La incorporación de la hojarasca a la reserva orgánica del suelo y su transformación en humus, es un proceso lento.
5.5.- Agua y Salinidad.
Entre el 40% y el 60% del volumen de un suelo corriente corresponde a cavidades. El aire y el agua comparten dichas cavidades en una razón de 1:1. El total del agua contenida en un suelo se conoce como holardía y la parte utilizable por las plantas, como cresardía. Ambas varían estacionalmente y dependen de la textura y estructura del suelo.
Los edafólogos distinguen cuatro tipos de agua según su ubicación en las cavidades del suelo, su permanencia y facilidad de utilización por los vegetales.
a) Agua gravitacional o de percolación.
Es la que ocupa temporalmente los poros más grandes (mayores de 8? ?m de diámetro). En ellos el agua percola por acción de la gravedad, haciéndolo con mayor o menor velocidad dependiendo del tamaño de los poros. De este modo, se distingue un agua de percolación rápida, que se infiltra rápidamente por los poros mayores, y agua de percolación lenta, que circula lentamente y que puede ser retenida algunos días en los poros más finos.
b) Agua capilar disponible.
Se encuentra en poros capilares de 0,2 a 8 ?m. La fuerza con que es retenida es lo suficientemente grande como para que no percole y lo suficientemente pequeña como para ser usada por los vegetales, los que la utilizan fuera de los períodos de lluvia.
c) Agua capilar no disponible.
Ocupa los poros capilares de diámetro inferior a los 0,2 ?m ello hace que la fuerza de retención capilar sea superior a la fuerza de "succión" que pueden ejercer las plantas, por lo que no puede ser utilizada.
d) Agua higroscópica.
Tampoco es utilizable en los procesos biológicos dado que es retenida aún más enérgicamente por el suelo. Es el agua que se encuentra formando una delgada película alrededor de las partículas de suelo. Procede fundamentalmente del agua atmosférica (humedad ambiental).
Potencial capilar o pF
Es la fuerza con que el suelo retiene el agua. El pF puede ser medido por diferentes métodos y se expresa como el log10 de la presión medida en cm de agua. Así, si el suelo ejerce una fuerza de retención equivalente a la presión de una atmósfera, el pF es de 3,01 (1 át. = 760 mm de Hg o 1.033 mm de agua; pF = log10 1.033) Se han definido algunos valores de pF interesantes.
Humedad equivalente.
Corresponde a una fuerza de succión por parte de los vegetales de 1/3 de atmósfera o pF = 2,5
Capacidad de campo.
Equivale a un pF de 1,8, cuando comienza a percolar el agua de percolación lenta, habiendo desaparecido ya toda el agua de percolación rápida.
Punto de marchitamiento temporal.
El pF se encuentra entre 3,9 y 4 (7,7 y 9,7 atmósferas) En esta situación, las plantas absorben difícilmente el agua disponible que aún hay en el suelo. Las diferencias entre vegetales higrófilos y xerófilos se da a este nivel. Mientras los vegetales higrófilos necesitan, en general valores de pF bajos, las plantas xerófilas, bien adaptadas a suelos y ambientes secos, pueden subsistir en condiciones de pF cercanos al punto de marchitez permanente.
Punto de marchitez permanente.
El pF es igual o superior a 4,2. No hay agua disponible; el pF equivale a 15 atmósferas, muy superior a la capacidad de succión de los vegetales.
Salinidad
El agua del suelo mantiene en solución diferentes sales y las transporta de un lugar a otro en los procesos de lixiviación.
Según la concentración de sales disueltas, los suelos se clasifican en:
a) Pergeloides. Con un contenido de sales inferior a 0,2%.
b) Peloides. Sales en concentraciones entre 0,2% y 0,5%.
c) Haloides. Sales entre 0,5% y 2%.
d) Perhaloides. Contenido superior al 2%.
Aireación.
Depende estrechamente de la porosidad del suelo, por lo tanto de su textura y estructura. En los suelos demasiado compactos la carencia de oxígeno puede llegar a ser limitante de la vida. En cuanto a la concentración del CO2 en el aire de las cavidades del suelo, ésta es muy superior a la de la atmósfera: 0,5% (0,03% en la atmósfera). El 80% del CO2 proviene del metabolismo de bacterias y hongos y varía con la actividad de éstos y con la profundidad, donde es más difícil intercambiar gases con la atmósfera.
6.- Clasificación de los suelos.
Muchas características de los suelos pueden ser utilizadas como criterios tipológicos. Algunos de ellos ya han sido usados, p.e., salinidad y grado de diferenciación en profundidad. Otros criterios son el proceso de formación (clasificación genética) y el valor de uso del suelo.
a) Clasificación genética.
Distingue tres grandes grupos, basándose en el proceso de formación del suelo y de sus características:
Zonales.
Las características de estos suelos se corresponden estrechamente con las del ambiente en que se encuentran, fundamentalmente con clima y vegetación.
Intrazonales.
Sus características no se corresponden con las ambientales, sino que reflejan la influencia dominante de un factor local, p.e. el relieve o drenaje.
Azonales.
No tiene características definidas. En general son suelos recientes.
b) Según su valor de uso.
Hay 8 clases, agrupadas en tres familias y signadas con números romanos.
A) TIERRAS ARABLES
I Es el mejor suelo cultivable. Es profundo, nivelado, rico en elementos nutritivos y que puede ser cultivado sin mayores cuidados con los métodos corrientes.
II Buen suelo de cultivo, de profundidad media y pendientes moderadas. Tiene pocas restricciones de cultivos, aunque requiere más atención que el anterior.
III Suelo regular o bueno. Necesita tratamiento intensivo y cuidadoso; rotación de cultivos.
IV Suelo regular. Suelo para cultivos ocasionales y con medidas de cuidado intensivo.
B) TIERRAS NO ARABLES.
V Para uso forestal y de pastoreo sin restricciones, pero con manejo adecuado de la pradera y el bosque.
VI Para uso forestal y pecuario, pastoreo, con algunas restricciones.
VII Como los anteriores, pero con mayores limitaciones. Requiere un manejo cuidadoso. El principal riesgo de las últimas dos clases es la erosión ya que los suelos son delgados y la topografía casi siempre es escarpada.
C) TIERRAS SIN VALOR AGROPECUARIO.
VIII Sólo para la recreación, turismo y vida silvestre.
7.- Pérdida del suelo: Erosión.
En condiciones naturales el arrastre del suelo, y su consiguiente pérdida, lo que conocemos como erosión, está en equilibrio con los procesos de formación del suelo, de tal modo que no hay una pérdida neta, salvo en las grandes catástrofes geológicas. En contraposición a esta erosión natural o geológica, está la erosión antropogénica, originada en la actividad humana, i.e. la agricultura, ganadería, deforestación, etc., y que es un proceso descompensado, por cuanto la pérdida de suelo es más acelerada que la reposición pedogenética; el resultado es una merma neta del substrato.
Según el factor erosivo preponderante, podemos distinguir dos tipos de erosión: hídrica y eólica. En Chile predomina la erosión hídrica ocasionada fundamentalmente por las lluvias, cuyas características de intensidad, cantidad, época del año, etc., son determinantes. En nuestro país, en general, no hay lluvias muy intensas, ello permite la infiltración de buena parte del agua precipitada en una lluvia, disminuyendo las cantidades escurridas que arrastran el suelo.
Sin embargo, desde la VII Región hasta la XI tenemos lluvias durante todo el año, de modo que los suelos están sobre saturados y cualquier exceso de lluvia no puede infiltrarse, sino que escurre por la superficie.
El clima mediterráneo de buena parte del territorio nacional, implica lluvias mal distribuidas, con una concentración de las lluvias en los meses fríos, período en el cual el suelo está bastante descubierto y menos protegido, por el receso invernal de la vegetación y por la práctica agrícola del barbecho. Recordemos que una buena parte de la acción erosiva de la lluvia se debe a la energía cinética de las gotas, la que se pierde al chocar con la vegetación. Si el suelo está descubierto, el choque de las gotas destruye la estructura superficial y dispersa las partículas, haciendo más fácil su arrastre.
De ahí se desprende que la vegetación es también un factor importante a la hora de determinar las características de un proceso erosivo, ya que, además, los sistemas radiculares de las plantas contribuyen a estructurar y sujetar los suelos.
El factor topográfico es importante, porque la pendiente de los terrenos, es decir, inclinación y longitud, determinan la velocidad y fuerza de la escorrentía.
TIPOS DE EROSION
a) Erosión de manto.
El suelo es arrastrado imperceptiblemente, siendo erosionado uniformemente en finas capas superficiales. Es causada primordialmente, por la energía cinética de las gotas de lluvia.
b) Erosión acanalada.
Se produce cuando el agua al escurrir sobre el suelo se va concentrando en pequeñas depresiones que van confluyendo hasta tomar un aspecto arborescente. En terrenos de cultivo estos canales tienen carácter temporal, puesto que son borrados por el paso del arado. Ello contribuye a enmascarar la gravedad del curso erosivo.
c) Erosión en zanjas o cárcavas.
En general, se produce este tipo de erosión por agravamiento de la anterior, en aquellos lugares en que las lluvias son muy intensas y donde los canales se mantienen de una temporada a otra.
Consecuencias de la erosión.
El primer efecto directo de la erosión es la pérdida del suelo con la gradual, y a veces dramática, disminución de la aptitud de los terrenos. Así, en Chile, zonas que antaño constituyeron el granero del país, p. e. Malleco, hoy, por un uso abusivo e irracional del recurso, sólo son explotables como madereras, quedando como única opción al empobrecimiento general del terreno, la reforestación.
Los daños indirectos causados por la erosión se deben a la formación de dunas y su avance sobre terrenos útiles, y al embancamiento de ríos y puertos, p.e. Puerto Aysén, antes navegables.
Preguntas de Repaso.
• ¿Qué se entiende por suelo?
• ¿Es el suelo inerte; es un ecosistema?
• ¿Puedes definir “endogeo”, “mineralización”, “pedogénesis”, “matriz del suelo”?
• ¿Cuáles son los factores pedogenéticos?
• ¿En qué consiste el ciclo de las rocas y qué tipos de rocas conoce?
• ¿Cuáles son los constituyentes fundamentales del suelo?
• ¿Qué se entiende por Textura, estructura y heterogeneidad vertical del suelo?
• ¿Cuáles son los horizontes que podemos encontrar en un suelo?
• ¿Cómo puede clasificarse el agua de un suelo de acuerdo a los poros que ocupa y a su salinidad?
• ¿Cómo se clasifican los suelos de acuerdo a su formación y al de su valor de uso?
• ¿En qué consiste la erosión y qué tipos de erosión conoce?
Objetivos.
Al final de este capítulo deberás ser capaz de:
• Definir el suelo y reconocerlo como subsitema de los ecosistemas terrestres.
• Explicar su origen y formación, y los factores involucrados
• Reconocer sus componentes y las características y propiedades que estos le confieren.
• Describir el perfil de un suelo y sus horizontes.
• Reconocer algunos tipos de suelo de acuerdo a diferentes tipos de clasificación.
• Exponer las causas, formas y consecuencias de la distintas maneras de degradación y pérdida de suelo.
1.- Definición.
Podemos definirlo como "el conjunto de materiales sólidos de distinto origen (orgánico e inorgánico), líquidos y gaseosos, que integrados en una unidad conforman en la parte superficial de la litosfera una interfase cuyo límite superior es la atmósfera, que sirve de sustento nutritivo a la biosfera y que a su vez, depende de ésta para su organización y mantenimiento."
2.- Vida en el suelo.
El suelo posee, en general, una inmensa riqueza floral y faunística. Las poblaciones que moran en su interior han recibido el nombre genérico de edafon. Siguiendo la analogía con plancton, se le suele dividir en fitoedafon y zooedafon.
Los organismos animales que han tomado por hábitat el espesor del suelo, pertenecen a los más variados grupos zoológicos. Su tamaño va desde los microscópicos protozoarios hasta pequeños mamíferos, como topos y otros roedores. Desarrollan su vida en el ambiente acuático proporcionado por el agua que rodea las partículas sólidas del suelo o en el aéreo dado por la atmósfera atrapada entre las partículas y en las galerías construidas por su propia actividad.
Los grupos animales más importantes son las lombrices de tierra (anélidos oligoquetos), los nematodos y los artrópodos. Los artrópodos se clasifican como macro y micro artrópodos según superen o no los 2 mm de diámetro; los más numerosos son los ácaros (200.000 individuos/m2 y 3 g/m2 de biomasa).
En cuanto a la flora, está representada mayoritariamente por organismos heterótrofos. Los autotrofos, algas unicelulares, son escasos.
3.- ¿Ecosistema o subsistema?
En el suelo no hay organismos productores; el metabolismo edáfico depende casi exclusivamente de aportes energéticos exógenos. Por los tanto no podemos considerar el suelo como un ecosistema. Se lo considera más bien como un subsistema, el ENDOGEO, de los ecosistemas terrestres. El subsistema complementario es el EPIGEO, constituido por todos los organismos vivientes sobre la superficie y su biotopo. Aproximadamente el 75% o más de la energía capturada por los vegetales en la fotosíntesis, pasa al suelo por vía de los detritos.
Por otra parte, los organismos autótrofos del subsistema epigeo agotarían rápidamente los nutrientes inorgánicos que toman desde el suelo (P, S, N, Na, K, Cu, etc.), sino existiera un mecanismo que degradara la materia orgánica muerta liberando estos elementos de las complejas moléculas orgánicas de las que forman parte (proteínas, celulosa, lignina, etc.). Este mecanismo, denominado "MINERALIZACION, se realiza en el suelo y sólo es posible por la acción de los organismos detritívoros (anélidos y artrópodos) y de los microorganismos desintegradores (hongos y bacterias). La materia orgánica debe mineralizarse con la misma velocidad con que se incorpora al suelo, dependiendo este equilibrio fundamentalmente del metabolismo edáfico.
Los detritos orgánicos originarios (hojas, heces, cadáveres, etc.), más bien groseros, son en una primera etapa fragmentados y desestructurados en el proceso de la digestión de la fauna detritívora. De esta manera la microflora bacteriana desintegradora encuentra a su disposición un substrato finamente desmenuzado con una gran superficie expuesta a la digestión exoenzimática que determinará su total mineralización.
Los excrementos de los detritívoros, como los lombrícidos, ayudan a la aglomeración de las partículas, y sus enzimas digestivas modifican ciertas características químicas del suelo. Sus migraciones verticales mejoran las condiciones de absorción de agua y aireación, y redistribuyen los elementos minerales que son lavados hacia capas más profundas y que ellas devuelven hacia las superficiales. Otros detritívoros notables son los ácaros oribátidos que pueden, por ejemplo, consumir hasta el 50 % de la hojarasca de un bosque de robles.
Entre los habitantes del suelo encontramos también animales fitófagos, especialmente nematodos. Estos gusanos se alimentan de preferencia de raíces y raicillas de los vegetales epigeos, de algas y de hifas de hongos.
El rol de los predadores en el suelo corresponde en particular a los coleópteros, arácnidos, quilópodos y algunos ácaros.
Entre los miles de especies bacterianas destacan Nitrosomonas y Nitrobácter, responsables de la nitrificación del ión amonio (transformación de NH3 en nitritos y nitratos) y algunas Pseudomonas, p.e. P. denitrificans, que transforman los nitratos en nitrógeno gaseoso (desnitrificación).
También forman parte del ciclo del N, organismos fijadores de N atmosférico, algunas son bacterias de vida libre, tanto aerobias (Azotobacter) como anaerobias (Clostridium) y otros viven en asociación simbiótica con vegetales superiores (Rhizobium). Volveremos a ellas con más detalle al considerar el ciclo del N en el capítulo destinado al estudio de los ciclos biogeoquímicos.
4.- Origen y formación del suelo.
El proceso a través del cual tiene lugar la formación de un suelo se denomina PEDOGÉNESIS.
4.1.- Factores pedogenéticos.
Los principales factores que influyen en la pedogénesis y que en definitiva determinan las características del suelo son: a) la naturaleza del material originario, b) las características climáticas bajo las cuales se forma y evoluciona, c) la topografía y d) la vegetación y los organismos animales con que interactúa.
a Material originario
En un suelo común más del 90% del peso seco corresponde a material inorgánico. Este material constituye lo que se conoce como "matriz" del suelo y proviene de la fragmentación de las rocas.
La pedogénesis forma parte de un proceso a escala geológica llamado "ciclo de las rocas". Según su origen, las rocas de la superficie terrestre se clasifican en tres tipos: ígneas, metamórficas y sedimentarias. Las rocas ígneas tienen su origen en el magma o roca fundida, que puede enfriarse y solidificar sobre la superficie (rocas ígneas extrusivas) o bajo ella (rocas ígneas intrusivas). Las rocas metamórficas tienen su origen en rocas más antiguas en las que por presión y temperatura, han cambiado las características de los cristales que las forman. Las rocas sedimentarias están formadas por sedimentos de fragmentos de rocas más antiguas (rocas sedimentarias clásticas); de restos de animales o plantas (rocas sedimentarias orgánicas) o por sales y minerales precipitados del agua en que se encontraban disueltos (rocas sedimentarias químicas).
El ciclo de las rocas, que relaciona unas clases con otras, comienza con la meteorización y erosión de rocas de la superficie terrestre que las transforma en suelo y arena. Estos son transportados hacia el mar y se acumulan formando sedimentos en las profundidades de las cuencas marinas, pudiendo alcanzar espesores de varios Km. La presión ejercida por las capas de sedimentos y agua conducen a un proceso de transformación del sedimento blando en roca sedimentaria dura llamado "litificación" (gr.: lithos = piedra). Este proceso ocurre por una de estas tres vías: a) Cementación, b) Compactación, c) Recristalización.
En la cementación, el agua que circula entre los fragmentos deposita óxidos de hierro, sílice o carbonato cálcico, que hacen de mortero para unir los fragmentos entre sí. Si los fragmentos corresponden a granos de arena tenemos una roca sedimentaria clástica llamada arenisca. Si son mayores, p.e., piedras o guijarros, tendremos un conglomerado.
En la compactación, el fango, constituido por partículas más finas que la arena (limos y arcillas), comprimido por el sedimento suprayacente, pierde el agua y se transforma en pizarra arcillosa.
La recristalización ocurre fundamentalmente en los procesos orogénicos, i.e., en la formación de las montañas (gr.: oros = montaña), en que los sedimentos son levantados y sometidos a potentes fuerzas compresivas que hacen que los minerales recristalicen formando masas continuas sin espacios intersticiales (mármoles).
Entre las rocas sedimentarias orgánicas son importantes el carbón, formado por restos vegetales, y las calizas, formadas por las partes duras de algunos animales, p.e. conchas de moluscos, corales, etc. Entre las rocas sedimentarias químicas están la halita o sal gema, el yeso, y las calizas finas.
Corrientes de convección descendentes pueden arrastrar las rocas sedimentarias hacia el interior de la tierra, donde las presiones son mayores y las temperaturas pueden alcanzar los 200 a 500° C (15 a 40 Km. de profundidad). En estas condiciones la roca sedimentaria sufre una transformación a roca metamórfica, que es mucho más dura y compacta. Este tipo de metamorfismo se denomina "metamorfosis regional"'. Otro tipo de metamorfismo es el “térmico” o de contacto, que se produce cuando una masa magmática de elevada temperatura hace intrusión en la roca sedimentaria. Un tercer tipo de metamorfismo es el llamado de “dislocación”, el cual se produce por una fractura en la roca sedimentaria. La fricción entre las partes resultantes genera la temperatura suficiente para producir la transformación de la roca.
A profundidades mayores, donde las presiones y temperaturas son muy superiores, encontramos el magma o roca fundida. Este magma puede fluir hacia la superficie en forma de lava, a través de fallas en la corteza sólida o de las chimeneas volcánicas, y enfriarse en contacto con el medio atmosférico (o con el agua), constituyendo así las rocas magmáticas o ígneas extrusivas. El enfriamiento de masas de magma en contacto con rocas de la corteza, pero debajo de la superficie, da origen a bolsones de rocas ígneas intrusivas (batolitos, cacolitos, etc.) que afloran a la superficie sólo por procesos erosivos de la roca suprayacente. El enfriamiento de ambos tipos de rocas es distinto, siendo mucho más rápido en las extrusivas.
El origen del magma determinará la composición química y el contenido de sílice (Si2) de la roca y por lo tanto su acidez. El ciclo de las rocas no siempre se realiza en la forma mencionada. Una roca sedimentaria puede ser elevada por procesos orogénicos y sufrir erosión saltándose las etapas metamórficas e ígneas.
b Clima
El factor climático es fundamental en la pedogénesis. En ella el clima tiene una acción directa, particularmente a través de la meteorización física y de la erosión. El tipo de transporte de los materiales erosionados también depende, en parte, de las características climáticas. Además, indirectamente influye a través de la cobertura vegetal y de la actividad biológica que permite.
En general se acepta que un tipo de suelo refleja las características climáticas bajo las cuales se ha formado. Esto ha permite inferir las condiciones paleoclimáticas de una región determinada.
c) Vegetación
Los suelos se forman, evolucionan y maduran a partir de los materiales inorgánicos a través de un proceso activo de construcción, en la cual la vegetación juega el papel preponderante. La presencia de vegetación implica: síntesis y acumulación de materia orgánica sobre el substrato; transformaciones químicas de éste como consecuencia del metabolismo vegetal; disgregación biológica de los materiales madre; translocación de los minerales y formación de perfiles más o menos estratificados, y finalmente, permite el asentamiento de la vida animal que refuerza y acelera los procesos mencionados. La acumulación de materia orgánica muerta y su transformación por los microorganismos descomponedores da origen al "humus", cuyo papel es esencial para determinar las propiedades de un suelo y su individualización.
d) Topografía
A veces, la formación de un suelo ocurre en el mismo lugar de origen del material inorgánico madre. Sin embargo, la mayoría de las veces los suelos no guardan relación con las rocas subyacentes, sino que sus materiales provienen de otros lugares y han sido "acarreados", ya sea por el agua, el hielo o los vientos. La topografía, i.e., la configuración de la superficie terrestre, tiene mucha incidencia en el tipo de transporte de los materiales que conforman el suelo. Es así, que suele clasificarse los suelos transportados en coluviales y aluviales. Los coluviales son aquellos que han sido transportados desde los planos inclinados de las montañas hasta el pie de las mismas por acción de la gravedad. Los fragmentos que lo conforman se caracterizan por tener aristas agudas y cortantes. En los suelos aluviales el material de origen es transportado por el agua y sus fragmentos son redondeados y de aristas romas (cantos rodados). Los suelos del valle central de nuestro país son típicos suelos aluviales. Los suelos coluviales los encontramos en los valles y cajones cordilleranos, donde forman el "piedmont".
4.2.- El proceso pedogenético.
La fase preparatoria para la formación del suelo consiste en la fragmentación, descomposición y erosión de las rocas madres, fenómeno que se conoce como meteorización. Esta puede ser de naturaleza física o química, y normalmente ocurren en forma simultánea.
La meteorización física puede comenzar con la formación de pequeñas fracturas, llamadas diaclasas, producidas en la superficie de las rocas por los cambios de temperatura am_biental, o la formación de microcráteres, producidos por el impacto de partículas. Inicialmente estos fenómenos son aleatorios, pero luego se refuerzan localmente. A la meteorización física le sigue, o más bien le acom_paña, la meteorización química. Esta produce la descomposición de la roca, transformando los compuestos insolubles en substancias solubles en agua. La importancia de este fenómeno radica en el hecho de que los vegetales no pueden desarrollarse sobre los fragmentos de roca, no importa cuán pequeños sean, mientras las substancias nutritivas se encuentren en compuestos insolubles y por lo tanto, no absorbibles. Las reacciones químicas fundamentales por las cuales se produce la corrosión son la hidratación, la hidrólisis, la carbonatación y la oxidación. Estas reacciones se producen no sólo durante la primera fase, sino que siguen ocurriendo sobre las partículas inorgánicas del suelo ya constituido.
Esta fase preparatoria pasiva, posibilita la fase activa de construcción en la que participan los organismos vivos, en particular los vegetales, y que determinará la formación del suelo verdadero.
5.- Propiedades y constituyentes del suelo.
Como hemos visto, en un suelo podemos reconocer cinco constituyentes fundamentales:
1.- Partículas inorgánicas (Matriz)
2.- Materia orgánica.
3.- Agua y substancias minerales disueltos.
4.- Aire.
5.- Organismos vegetales y animales.
En le proceso pedogenético estos constituyentes se van integrando hasta dar un suelo bien formado y maduro, con características y propiedades bien definidas y distintas para cada tipo.
Analizaremos entre éstas, la textura, la estructura y la heterogeneidad vertical o perfil del suelo. Además, veremos con cierto detalle cómo se presentan la materia orgánica, el agua y las sales minerales.
5.1.- Textura
La textura es función del tamaño de las partículas inorgánicas y de la proporción relativa en que se encuentran, es decir de la composición granulométrica o litológica del suelo.
Las partículas inorgánicas del suelo han sido clasificadas internacionalmente de acuerdo a su diámetro (en varias categorías).
Arcillas ?< 0.002 mm
0.002 mm??< ? Limo ?< 0.02 mm
0.02 mm < ? Arena fina ?< 0.2 mm
0.2 mm < ? Arena ?< 1 mm
1 mm < ? Arena gruesa ?< 2 mm
2 mm < ? Gravilla ?< 4 mm
4 mm < ? Grava ?< 64 mm
64 mm < ? Guijarros ?< 256 mm
256 mm < ? Pedruscos
Las partículas con un diámetro superior a los 2mm constituyen el “esqueleto” del suelo. Las partículas finas (tamaño inferior a los 0,001mm) poseen características coloidales propias que las capacita para producir reacciones químicas de intercambio iónico (intercambio de bases). La arcilla es capaz de adsorber bases con cargas positivas (Ca++; Mg++; K+; Na+) y iones H+ liberados por los ácidos del terreno. Por lo tanto, el pH de un suelo depende en parte de los coloides arcillosos, como también de los ácidos húmicos.
La composición granulométrica se suele representar gráficamente, dando las dimensiones de las partículas en el eje de las abscisas, en una escala geométrica, de un sistema de coordenadas, y los pesos acumulados, en porcentaje en escala aritmética u otra, en el eje de las ordenadas.
La forma y posición de las curvas resultantes son indicativas de la composición granulométrica y distribución proporcional. La posición de la curva está definida por la mediana, que corresponde al punto de la abscisa en que se alcanza el 50% del peso total de las partículas y la forma queda determinada por la pendiente caracterizada por las abscisas correspondientes al primer y tercer cuartil (25% y 75%).
La identificación de la textura de un suelo tiene gran importancia práctica, ya que de ella dependen algunas propiedades físicas que determinan las condiciones en que se desarrollan las plantas, p.e., aireación, infiltración y retención del agua. Un predominio de partículas gruesas, (textura arenosa), configuran un suelo muy poroso, y por ello, muy permeable, con poca capacidad de retención de agua (secante) y con escasos elementos nutritivos (muy lavado). Si predominan partículas muy finas, el suelo tiene una gran capacidad de retener agua, es poco permeable. Tanto uno, como otro son inadecuados, la textura ideal tiene una composición granulométrica intermedia, comúnmente denominada franca, en la cual ni la arena ni el limo sobre pasan el 50% y la arcilla varía entre el 10% y el 20%.
El siguiente cuadro corresponde a la Clasificación Internacional de Clases y Tipos de Textura. Las denominaciones de las texturas, pesadas, media, etc., dicen relación con la facilidad de laboreo o resistencia del suelo al paso del arado. Las diferencias entre algunos tipos de texturas arenosas se hace sobre la base del tamaño de las partículas de arena predominantes.
% % %
TEXTURA TIPO ARENA - LIMO - ARCILLA
Muy pesada arcilla coloidal 5 - 25 - 70
Pesada arcillosa 35 - 20 - 45
Pesada arcillo arenosa 50 - 14 - 36
Pesada arcillo limosa 5 - 50 - 45
Semipesada franco arcillosa 37 - 30 - 33
Semi pesada franco arcillo limosa 20 - 43 - 37
Semi pesada franco arcillo arenosa 55 - 20 - 25
Media franco 40 - 42 - 18
Media franco limosa 20 - 65 - 15
Media franco arenosa muy fina 70 - 20 - 10
Semi ligera franco arenosa fina 70 - 20 - 10
Semi ligera franco arenosa 70 - 15 - 5
Ligera arenosa francosa 80 - 15 - 5
Muy ligera arenosa 90 -5 - 5
Muy ligera arenosa gruesa 90 - 5 - 5
CLASES Y TIPOS DE TEXTURA DEL SUELO
5.2.- Estructura.
El concepto de estructura, complementario del de textura, nos dice de qué modo las partículas del suelo (orgánicas e inorgánicas) se ordenan y organizan. Así, de un suelo en que las partículas aparezcan dispersas, p.e., arena sola, se dice que carece de estructura (algunos dicen que es de grano simple). En los suelos propiamente tales, las partículas sólidas no están aisladas y dispersas, sino que se ordenan de una forma característica, formando agregados terrosos.
Evidentemente, la estructura depende en gran medida de la textura, pero también de la presencia de materia orgánica, en particular de humus, tanto como de la acción de organismos y las características climáticas, como la alternancia de períodos secos y húmedos. La actividad animal contribuye a la estructura a través de sus excrementos que van aglutinando los restos orgánicos y partículas inorgánicas, formando grumos. A demás, con su actividad, van abriendo galerías y nuevas cavidades. Los vegetales superiores con sus sistemas radiculares y los hongos con sus hifas, contribuyen también a estructurar el suelo.
La estructura es importante por cuanto influye en la aireación y circulación del agua. Además, un suelo bien estructurado presenta una mayor resistencia a la erosión.
5.3.- Heterogeneidad vertical.
Un suelo no intervenido adquiere en el transcurso de su evolución y desarrollo, un creciente grado de complejidad y heterogeneidad vertical. Si hacemos un corte en profundidad en un suelo maduro, diferenciado in situ, obtenemos lo que se llama perfil del suelo. El perfil nos permite apreciar la organización en capas superpuestas, horizontes, distinguibles por su coloración.
En un suelo maduro se reconocen cuatro horizontes: A o superficial; horizonte B o de transición; horizontes C y D que corresponden a la roca. En ellos se pueden distinguir, a su vez, varios sub-horizontes. Así, en el horizonte A es posible apreciar hasta cuatro sub-horizontes. Los dos más superficiales, A00 y A0, corresponden a hojarasca en diferentes grados de descomposición y en conjunto constituyen la hojarasca o mantillo. En tanto A00 es hojarasca “fresca", con un incipiente grado de descomposición, en A0 el proceso de descomposición ya está avanzado, pero aún se reconocen las estructuras foliares, p.e., nervaduras. Estas dos capas no forman parte, sensu stricto, del suelo verdadero o solum, constituido por los sub-horizontes A1, A2 y B.
A1 y A2 son capas humíferas, cuya diferenciación se basa en el contenido de materia orgánica. En A2 hay un predominio de sustancias minerales, mientras que en A1 hay un elevado contenido de materia orgánica bien mezclado con substancias minerales. El agua al filtrar por estas capas arrastra hacia zonas más profundas las sustancias minerales. Este fenómeno, llamado lixiviación, determina la formación, por deposición de sales, el horizonte B de transición o iluviación. Los horizontes superiores, lavados, son horizontes de eluviación. Finalmente, cabe destacar que el horizonte C tampoco forma parte del suelo propiamente tal, correspondiendo a material parental, originario, meteorizado, i.e. roca disgregada; recibe el nombre genérico de regolito. La roca no meteorizada o roca madre constituye el horizonte D.
Los suelos recientes, también llamados brutos o esqueléticos, como los que predominan en las montañas y desiertos, sólo tienen el horizonte C sobre la roca madre. Un primer grado de complejidad consiste en la aparición de un sub-horizonte A, sin la presencia de B. Ejemplos de este tipo son los suelos rendsinas, chernoziem y ranker. En cambio, los suelos maduros presentan los tres horizontes detallados anteriormente. El más conocido de estos suelos es el podsol, típico de ecosistemas forestales de clima frío y lluvioso. También las llamadas tierras pardas, características de climas templados y menos lluviosos, tienen los tres horizontes bien marcados.
5.4.- Materia orgánica y Humus.
La materia orgánica del suelo, expresada en porcentaje del peso total de éste, puede variar desde 1% en los suelos desérticos hasta el 100% en un suelo tan particular como es la turba. En general, el promedio se encuentra alrededor del 5%. A nivel planetario y expresado en toneladas métricas de C, el suelo es una gran reserva de este elemento. Cerca del 40% de la materia orgánica del suelo corresponde a C. Se ha calculado que hay 1000*109 T de C atrapado en ella, mientras que en la biomasa sobre las tierras emergidas hay 850*109 T y en la atmósfera, 700*109 T. Esto tres compartimentos se encuentran en un equilibrio dinámico con un intercambio anual de 50*109 T entre la atmósfera y la biomasa, y de 0,25*109 T entre la biomasa terrestre y el suelo, a través de la acumulación de materia orgánica y de la mineralización. De esta manera el contenido de materia orgánica de los suelos es el resultado de dos procesos antagónicos: la acumulación orgánica y la mineralización o descomposición microbiana en un equilibrio dinámico que podemos expresar por la siguiente ecuación:
Donde A es la materia orgánica añadida anualmente, H es la reserva orgánica permanente del suelo y k y r son coeficientes de mineralización de la materia orgánica acumulada y de la reserva orgánica permanente respectivamente. Los coeficientes k y r, por representar intensidades de procesos bioquímicos, principalmente oxidativos, son afectados por la temperatura, la disponibilidad de oxígeno, humedad, tipo de vegetación, etc. K y r son mayores en latitudes bajas por aumento de las temperaturas. En general, r es mucho menor que k, sus valores oscilan entre 0,1% y 2% anual, siendo casi siempre menores a 5%. En cambio, el valor de k de los restos orgánicos vegetales suelen ser superiores a 25% anual. En la paja es de 85% y el estiércol 60%, lo que significa que estos restos son degradados casi totalmente en el transcurso de un año.
También encontramos materia orgánica en forma libre o formando complejos órgano-minerales más o menos lábiles. Entre el 60% y 90% de ésta corresponde a lo que se denomina humus (lat.: tierra). Este concepto, no bien definido, incluye todos los restos que han perdido su estructura orgánica microscópica original, transformándose en substancias difícilmente clasificables, amorfas, de coloración obscura, coloidales, de gran bioestabilidad (valor r bajo), de composición química muy variable e indefinida. Alrede_dor del 30% corresponde moléculas aromáticas (fenoles).
La incorporación de la hojarasca a la reserva orgánica del suelo y su transformación en humus, es un proceso lento.
5.5.- Agua y Salinidad.
Entre el 40% y el 60% del volumen de un suelo corriente corresponde a cavidades. El aire y el agua comparten dichas cavidades en una razón de 1:1. El total del agua contenida en un suelo se conoce como holardía y la parte utilizable por las plantas, como cresardía. Ambas varían estacionalmente y dependen de la textura y estructura del suelo.
Los edafólogos distinguen cuatro tipos de agua según su ubicación en las cavidades del suelo, su permanencia y facilidad de utilización por los vegetales.
a) Agua gravitacional o de percolación.
Es la que ocupa temporalmente los poros más grandes (mayores de 8? ?m de diámetro). En ellos el agua percola por acción de la gravedad, haciéndolo con mayor o menor velocidad dependiendo del tamaño de los poros. De este modo, se distingue un agua de percolación rápida, que se infiltra rápidamente por los poros mayores, y agua de percolación lenta, que circula lentamente y que puede ser retenida algunos días en los poros más finos.
b) Agua capilar disponible.
Se encuentra en poros capilares de 0,2 a 8 ?m. La fuerza con que es retenida es lo suficientemente grande como para que no percole y lo suficientemente pequeña como para ser usada por los vegetales, los que la utilizan fuera de los períodos de lluvia.
c) Agua capilar no disponible.
Ocupa los poros capilares de diámetro inferior a los 0,2 ?m ello hace que la fuerza de retención capilar sea superior a la fuerza de "succión" que pueden ejercer las plantas, por lo que no puede ser utilizada.
d) Agua higroscópica.
Tampoco es utilizable en los procesos biológicos dado que es retenida aún más enérgicamente por el suelo. Es el agua que se encuentra formando una delgada película alrededor de las partículas de suelo. Procede fundamentalmente del agua atmosférica (humedad ambiental).
Potencial capilar o pF
Es la fuerza con que el suelo retiene el agua. El pF puede ser medido por diferentes métodos y se expresa como el log10 de la presión medida en cm de agua. Así, si el suelo ejerce una fuerza de retención equivalente a la presión de una atmósfera, el pF es de 3,01 (1 át. = 760 mm de Hg o 1.033 mm de agua; pF = log10 1.033) Se han definido algunos valores de pF interesantes.
Humedad equivalente.
Corresponde a una fuerza de succión por parte de los vegetales de 1/3 de atmósfera o pF = 2,5
Capacidad de campo.
Equivale a un pF de 1,8, cuando comienza a percolar el agua de percolación lenta, habiendo desaparecido ya toda el agua de percolación rápida.
Punto de marchitamiento temporal.
El pF se encuentra entre 3,9 y 4 (7,7 y 9,7 atmósferas) En esta situación, las plantas absorben difícilmente el agua disponible que aún hay en el suelo. Las diferencias entre vegetales higrófilos y xerófilos se da a este nivel. Mientras los vegetales higrófilos necesitan, en general valores de pF bajos, las plantas xerófilas, bien adaptadas a suelos y ambientes secos, pueden subsistir en condiciones de pF cercanos al punto de marchitez permanente.
Punto de marchitez permanente.
El pF es igual o superior a 4,2. No hay agua disponible; el pF equivale a 15 atmósferas, muy superior a la capacidad de succión de los vegetales.
Salinidad
El agua del suelo mantiene en solución diferentes sales y las transporta de un lugar a otro en los procesos de lixiviación.
Según la concentración de sales disueltas, los suelos se clasifican en:
a) Pergeloides. Con un contenido de sales inferior a 0,2%.
b) Peloides. Sales en concentraciones entre 0,2% y 0,5%.
c) Haloides. Sales entre 0,5% y 2%.
d) Perhaloides. Contenido superior al 2%.
Aireación.
Depende estrechamente de la porosidad del suelo, por lo tanto de su textura y estructura. En los suelos demasiado compactos la carencia de oxígeno puede llegar a ser limitante de la vida. En cuanto a la concentración del CO2 en el aire de las cavidades del suelo, ésta es muy superior a la de la atmósfera: 0,5% (0,03% en la atmósfera). El 80% del CO2 proviene del metabolismo de bacterias y hongos y varía con la actividad de éstos y con la profundidad, donde es más difícil intercambiar gases con la atmósfera.
6.- Clasificación de los suelos.
Muchas características de los suelos pueden ser utilizadas como criterios tipológicos. Algunos de ellos ya han sido usados, p.e., salinidad y grado de diferenciación en profundidad. Otros criterios son el proceso de formación (clasificación genética) y el valor de uso del suelo.
a) Clasificación genética.
Distingue tres grandes grupos, basándose en el proceso de formación del suelo y de sus características:
Zonales.
Las características de estos suelos se corresponden estrechamente con las del ambiente en que se encuentran, fundamentalmente con clima y vegetación.
Intrazonales.
Sus características no se corresponden con las ambientales, sino que reflejan la influencia dominante de un factor local, p.e. el relieve o drenaje.
Azonales.
No tiene características definidas. En general son suelos recientes.
b) Según su valor de uso.
Hay 8 clases, agrupadas en tres familias y signadas con números romanos.
A) TIERRAS ARABLES
I Es el mejor suelo cultivable. Es profundo, nivelado, rico en elementos nutritivos y que puede ser cultivado sin mayores cuidados con los métodos corrientes.
II Buen suelo de cultivo, de profundidad media y pendientes moderadas. Tiene pocas restricciones de cultivos, aunque requiere más atención que el anterior.
III Suelo regular o bueno. Necesita tratamiento intensivo y cuidadoso; rotación de cultivos.
IV Suelo regular. Suelo para cultivos ocasionales y con medidas de cuidado intensivo.
B) TIERRAS NO ARABLES.
V Para uso forestal y de pastoreo sin restricciones, pero con manejo adecuado de la pradera y el bosque.
VI Para uso forestal y pecuario, pastoreo, con algunas restricciones.
VII Como los anteriores, pero con mayores limitaciones. Requiere un manejo cuidadoso. El principal riesgo de las últimas dos clases es la erosión ya que los suelos son delgados y la topografía casi siempre es escarpada.
C) TIERRAS SIN VALOR AGROPECUARIO.
VIII Sólo para la recreación, turismo y vida silvestre.
7.- Pérdida del suelo: Erosión.
En condiciones naturales el arrastre del suelo, y su consiguiente pérdida, lo que conocemos como erosión, está en equilibrio con los procesos de formación del suelo, de tal modo que no hay una pérdida neta, salvo en las grandes catástrofes geológicas. En contraposición a esta erosión natural o geológica, está la erosión antropogénica, originada en la actividad humana, i.e. la agricultura, ganadería, deforestación, etc., y que es un proceso descompensado, por cuanto la pérdida de suelo es más acelerada que la reposición pedogenética; el resultado es una merma neta del substrato.
Según el factor erosivo preponderante, podemos distinguir dos tipos de erosión: hídrica y eólica. En Chile predomina la erosión hídrica ocasionada fundamentalmente por las lluvias, cuyas características de intensidad, cantidad, época del año, etc., son determinantes. En nuestro país, en general, no hay lluvias muy intensas, ello permite la infiltración de buena parte del agua precipitada en una lluvia, disminuyendo las cantidades escurridas que arrastran el suelo.
Sin embargo, desde la VII Región hasta la XI tenemos lluvias durante todo el año, de modo que los suelos están sobre saturados y cualquier exceso de lluvia no puede infiltrarse, sino que escurre por la superficie.
El clima mediterráneo de buena parte del territorio nacional, implica lluvias mal distribuidas, con una concentración de las lluvias en los meses fríos, período en el cual el suelo está bastante descubierto y menos protegido, por el receso invernal de la vegetación y por la práctica agrícola del barbecho. Recordemos que una buena parte de la acción erosiva de la lluvia se debe a la energía cinética de las gotas, la que se pierde al chocar con la vegetación. Si el suelo está descubierto, el choque de las gotas destruye la estructura superficial y dispersa las partículas, haciendo más fácil su arrastre.
De ahí se desprende que la vegetación es también un factor importante a la hora de determinar las características de un proceso erosivo, ya que, además, los sistemas radiculares de las plantas contribuyen a estructurar y sujetar los suelos.
El factor topográfico es importante, porque la pendiente de los terrenos, es decir, inclinación y longitud, determinan la velocidad y fuerza de la escorrentía.
TIPOS DE EROSION
a) Erosión de manto.
El suelo es arrastrado imperceptiblemente, siendo erosionado uniformemente en finas capas superficiales. Es causada primordialmente, por la energía cinética de las gotas de lluvia.
b) Erosión acanalada.
Se produce cuando el agua al escurrir sobre el suelo se va concentrando en pequeñas depresiones que van confluyendo hasta tomar un aspecto arborescente. En terrenos de cultivo estos canales tienen carácter temporal, puesto que son borrados por el paso del arado. Ello contribuye a enmascarar la gravedad del curso erosivo.
c) Erosión en zanjas o cárcavas.
En general, se produce este tipo de erosión por agravamiento de la anterior, en aquellos lugares en que las lluvias son muy intensas y donde los canales se mantienen de una temporada a otra.
Consecuencias de la erosión.
El primer efecto directo de la erosión es la pérdida del suelo con la gradual, y a veces dramática, disminución de la aptitud de los terrenos. Así, en Chile, zonas que antaño constituyeron el granero del país, p. e. Malleco, hoy, por un uso abusivo e irracional del recurso, sólo son explotables como madereras, quedando como única opción al empobrecimiento general del terreno, la reforestación.
Los daños indirectos causados por la erosión se deben a la formación de dunas y su avance sobre terrenos útiles, y al embancamiento de ríos y puertos, p.e. Puerto Aysén, antes navegables.
Preguntas de Repaso.
• ¿Qué se entiende por suelo?
• ¿Es el suelo inerte; es un ecosistema?
• ¿Puedes definir “endogeo”, “mineralización”, “pedogénesis”, “matriz del suelo”?
• ¿Cuáles son los factores pedogenéticos?
• ¿En qué consiste el ciclo de las rocas y qué tipos de rocas conoce?
• ¿Cuáles son los constituyentes fundamentales del suelo?
• ¿Qué se entiende por Textura, estructura y heterogeneidad vertical del suelo?
• ¿Cuáles son los horizontes que podemos encontrar en un suelo?
• ¿Cómo puede clasificarse el agua de un suelo de acuerdo a los poros que ocupa y a su salinidad?
• ¿Cómo se clasifican los suelos de acuerdo a su formación y al de su valor de uso?
• ¿En qué consiste la erosión y qué tipos de erosión conoce?
No hay comentarios:
Publicar un comentario