MANUAL DE EDAFOLOGÍA, HONORATO. 2000. Tres fases de una atmosfera interna: Elementos minerales Flora y fauna (biosfera del suelo) Agua Meteorización de la roca por efecto del clima y la vegetación permite formar suelo. La biosfera del suelo genera humus o materia orgánica, la que se incorpora al suelo estableciendo, finalmente, relaciones íntimas con los minerales provenientes de la roca. Producto de esto se genera un medio equilibrado, donde propiedades físicas, químicas y biológicas bien definidas confieren al suelo si individualidad propia, generando entonces los perfiles de suelo.
El suelo no es particulado, no posee cambios abruptos, sino que, existe un cambio gradual entre uno y otro, formando un continuo y por ello los límites se deben establecer de forma arbitraria. El perfil del suelo simplifica la tridimensionalidad que este posee, permite evidenciar las estratas y horizontes. Un horizonte posee propiedades producidas por los procesos de formación del suelo, evidenciándose una relación evolutiva a lo largo del horizonte del suelo. Una estrata, es una capa sin relación con la superior o la inferior y se determina de forma arbitraria según características descriptivas que indiquen diferencias a lo largo del perfil. (textura, color, presencia de moteados/piedras, porosidad, sales
etc …)
Tipos de horizontes: Suelo
O1: Horizonte orgánico, formado o en formación, por acumulación de materia orgánica depositada sobre la superficie del suelo, la mayor parte son elementos vegetales frescos aun reconocibles. reconocibles. O2: horizonte orgánico, materia orgánica parcial o totalmente descompuesta (35% al menos). Se subdivide en el O2 F (parcialmente descompuesta) y O2 H (humificada). A: Horizonte mineral. Formado o en formación. Hay una acumulación de materia orgánica humificada asociada a partículas minerales, mezclados debido a la actividad biológica del suelo. E: Horizonte eluvial. Bajo un O ó un A, es de color más claro y posee menos materia orgánica y mas concentración de minerales resistentes, se forma por la pérdida de constituyentes como el hierro y la arcilla fina, los que han sido traslocados al horizonte B. B: Horizonte mineral, producido por las partículas orgánicas y minerales provenientes del horizonte E. Subsuelo C: horizonte mineral no consolidado. A partir de este material se ha formado el suelo, incluye material gravoso y pedregoso de fondo, que permite el desarrollo de raíces. R: capa de roca endurecida. No puede ser penetrada, puede tener fisuras, pero son muy escasas y demasiado pequeñas para el desarrollo radicular, no es un verdadero horizonte del suelo.
Componentes del suelo: El suelo es trifásico (fase sólida, líquida y gaseosa). El espacio poroso (50%) contiene la fase líquida y gaseosa (20-30% c/u) y los sólidos del suelo (50%) contiene el material mineral (45%) y la materia orgánica (5%). Esto puede variar dependiendo el tipo de suelo. Por ejemplo suelos trumaos y ñadis contienen sobre un 70% de poros y un alto contenido de materia orgánica. (8-60%)
Tipos de suelo1 Suelos orgánicos: Mientras mayor sea el contenido de arcilla en el suelo se necesitara más materia orgánica para calificar un suelo como orgánico (P.E. suelo pantanoso, turboso y horizonte O en suelos forestales.) Son livianos, de baja Dª, y alta capacidad de retención de agua, buena retención hidráulica. Alto contenido de N potencial, pH ácido, elevado poder tampón y elevado CIC.
Fracción inorgánica del suelo: - Compuesta por cuarzos, feldespatos y arcillas silicatadas. - Determinan la relación con otros componentes, las propiedades físicas y fisicoquímicas de los suelos. - Son fuente de nutrientes e intervienen en su dinámica en el suelo. Aire: - Contiene O2, N2, CO2 y gases menores. - El CO2 es el mayor constituyente, debido a la actividad biológica del suelo (en comparación con el aire exterior) - Proporciona el O2 requerido por los organismos del suelo y plantas, participa en los procesos aerobios que afectan el suelo y la planta. Agua: - Contiene sales disueltas (iones) - En relación dinámica con el suelo y la planta. - Vehículo para la absorción de iones. - Permite ocurrencia de Rx qcas. - Evapotranspiración y formación de biomasa. - Afecta la propiedad Fca de la temperatura en el suelo.
Ley del mínimo: en términos de la productividad del suelo y las limitantes que este pueda presentar para el cultivo de una o más especies. El más limitante de los factores de productividad es el que determina el nivel de producción.
Tipos de humus: Mor: no incorpora la M.O. a la M. mineral, de lenta mineralización, ácido R: C/N 30-40 Mull: incorporación completa. (HA1) no se distingue de uno orgánico. Forma complejo humus arcilla R C/N 10 1
Suelo mineral: predominan los constituyentes minerales. Histosol: predomina la materia orgánica.
Moder: intermedio, no forma complejo humus arcilla C/N 15-25
CAPITULO 2: ORIGEN Y GENESIS DE LOS SUELOS. El suelo se forma a partir de una fracción mineral dada por la roca madre y el material parental en conjunto con la parte orgánica, aportada por la vegetación, quienes se mezclan y transforman en mayor o menor medida gracias a factores climáticos y biológicos. Algunos constituyentes migran en el perfil enriqueciendo o empobreciendo las estratas. Las rocas son el material parental primario, las que se transforman por distintos mecanismos de meteorización. Este material parental puede permanecer in situ formando suelo o bien ser transportado a otro lugar y allí desarrollar suelo. Rocas ígneas: provenientes de la lava enfriada en la corteza terrestre, susceptible a cambios químicos (granito) Rocas sedimentarias: resistentes a cambios químicos, depositadas y sedimentadas. Rocas metamórficas: alteración de las anteriores por calor, presión o ambas. Ciclo del suelo y las rocas: Roca
litificación/melaformismo/fusión
transporte
meteorizacion
formacion de suelo
erosión
Roca madre sufre un doble proceso de transformación en suelo, disgregación
química y mecánica (meteorización o intemperación). Meteorización: procesos físicos y químicos de desintegración y descomposición de las rocas en fragmentos minerales solubles e insolubles, algunos de ellos se pueden recombinar formando minerales secundarios. La intensidad de estos procesos depende de la accesibilidad y susceptibilidad de los minerales individuales de las rocas y agentes de meteorización M. Física: - por fluctuaciones de temperatura D/N, produciendo contracción y expansión. - por hielo, al congelarse el agua expandiendo 9% su volumen, partiendo las rocas - por agua, desgastando las rocas al escurrir. -por formación de cristales. -acción mecánica de las raíces M. química: - Disolución: de rocas solubles como el yeso, depende de Tº, pH, cantidad de agua, interacción iónica -hidrólisis: Reacciones minerales+ agua generan un ácido y una base Hidratación: el agua se incorpora a una molécula mineral cristalina -Carbonatación: carbonatos o bicarbonatos con minerales provenientes de la actividad microbiana del suelo y raíces de la planta -Oxidación: de hierro y manganeso, los que actúan con distintas valencias -Quelatación: asociación de compuestos orgánicos con minerales, permite su movilización en el perfil. Suelos de Chile: Los más evolucionados son rojo-arcillosos o Ultisoles.
Mientras menor es el índice de meteorización, el material parental es más fácilmente intemperizable y la meteorización es más rápida.
Factores que afectan la meteorización: - Tipo de rocas, su composición mineral y estructura - Condiciones climáticas - Presencia / ausencia de vegetación - Pendiente, exposición al sol, lluvia Material coluvial: - De poco valor agrícola, Taludes y montañas - Es material grueso, fragmentado sin meteorización química Material aluvial: - Presente en terrazas y llanuras - Relacionado a sistemas hidrográficos, con estratificación en distinto grado. Material marino: Depósitos deltaicos: desembocadura de ríos Depósitos eólicos Depósitos de hielo.
Origen y formación de los suelos. Existen 5 factores que se interrelacionan en la formación del suelo. - Clima (pp. Tº) - Organismos (flora, fauna) - Topografía(altura, pend, prof a napa) - Material generador (qco, fco) - Tiempo. A mayor pp, CIC disminuye, el suelo se hace más joven, disminuyen las bases y aumentan los ácidos. Génesis de suelos: Teoria se simonson dice que son solo 4 los procesos que dan origen a los diferentes suelos
Adiciones: de M. Organica y otros materiales, al ser agregados en gran cantidad se comportan como roca madre formando un nuevo suelo (aluvión) Remociones: de constituyentes del suelo (erosión) Transferencias o traslocaciones: de constituyentes dentro del perfil del suelo, no ayudan a la diferenciación de horizontes (traslocacion de arcillas) Transformaciones: cambio y formación de nuevos constituyentes en el perfil (formación de arcillas) Estos 4 son procesos complejos cuyo equilibrio determina la naturaleza y carácter del suelo.
Clasificación de los suelos Entisol · suelo joven, o viejo en edad pero sin un desarrollo de horizontes por contener materiales resistentes a la meteorización Inceptisol · perfil con poco desarrollo, incipiente Aridisol · limitado cambio del material parental por baja intensidad climatica, alto contenido de sales (carbonato), horizontes con acumulación de sales, endurecidos o cementados Molisol · horizonte superficial oscurecido por materia orgánica, alta saturación de bases Espodosol · acumulación de arcillas, humus, aluminio, sin estructura y parcialmente cementado Alfisol · horizonte B con arcillas cristalinas, alto grado de saturación de bases Ultisol · idem al anterior pero con bajo grado de saturación de bases Oxisol · altamente intemperizado Vertisol · elevado % de arcillas expandibles, alta capacidad CIC, posee superficie de deslizamiento en las caras de los agregados (slickensides)
Histosol · suelo orgánico. Andisol · derivados de material volcánico, gran actividad de aluminio por lo tanto fija P, complejo de intercambio dominado por minerales arcillosos. Gelisol · suelo con material gélico y permafrost subyacente. Crioturbación por congelamient y descongelamiento del suelo. SUELOS DE CHILE Zona norte: extrema aridez favorece el desarrollo de procesos genéticos de formación de suelo de poca intensidad. Suelos frecuentemente con textura gruesa con grava, acumulación de sales y horizontes cementados con carbonatos. La mayor parte son Entisol, Inceptisol y Aridisol, en menor proporción Andisol e Histosol · primer sector (zona de aguas rápidas) suelo muy delgado, pedregoso y arenoso, recién formado. Además de suelos de piedmont y de terrazas recientes. ·segundo sector (zona de aguas semitranquilas) de mayor interés agrícola, en piedmont, aluviocoluviales y terrazas aluviales. Son suelos recientes en la caja de rio, derivados de materiales aluviales recientes, o de aluviales mas evolucionados, o aluviocoluviales mas antiguos. Los suelos llanos se ubican en la parte superior de los valles. Los suelos son planos a moderadamente ondulados de textura fina dominante, moderadamente profundos, de color rojizo con horizontes endurecidos por carbonatos (terteles) Zona central: Zona centro norte: Suelo aluvial de texturas finas y gruesas, depresionales, graníticos de lomajes, cerros y
aluviales, terrazas marinas, pumiciticos y trumaos. Zona centro sur: la topografía es mas accidentada que en la zona anterior por fenómenos fluvio-glaciales y aluviales de gran intensidad. Agrupación de suelos volcánicos: - Rojo arcilloso de lomaje y tobíferos (más antiguos que los trumaos, afectados por periodos interglaciares calidos) - Trumaos planos y de lomajes y cerros (andisol, oscuro, alto contenido de MO, alta capacidad de retención de agua, porosos, livianos, alta capacidad de fijación de P) - Arenas volcánicas Agrupacion de suelos no volcánicos: - Aluvial plano - Depresional - Graníticos y metamórficos - Terrazas marinas Zona sur: suelos trumaos planos y de lomaje y cerros, rojo arcilloso de lomaje, ñadis, metamórfico y terrazas marinas Ñadi es similar a trumao pero con muy bajo drenaje.
PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO. Primarias (se pueden o no relacionar entre ellas) y las secundarias se dan a partir de la relación entre primarias y establecen las relaciones entre el suelo, aire, MO y planta Primarias: textura, estructura, peso (Dª, D real), porosidad, color, profundidad, estratificación. Secundarias: expansión, contracción, capacidad de arraigamiento, drenaje y almacenamiento de agua, aireación, temperatura, capacidad de soporte.
Textura: proporción relativa en peso, del contenido de arena, limo y arcilla. (% de fracción mineral) Arcilla : Coloide del suelo Alta expansión y contracción Alta retención de agua, iones Alta plasticidad y adhesividad Alta microporosidad Baja permeab. E infiltración <-0,002 mm Limo: media plastic. Y adhesividad Media retención e infiltrac. Poca act. Qca. Escaza a nula retención iones Baja fertilidad física Sellado y encostramiento 0,05-0,002 mm Arena: baja adhesividad y plasticidad Poca retención de agua Inactividad química Macroporosidad alta 2-0,05 mm Clases texturales en función de los porcentajes de partículas presentes, se clasifican según el triangulo textural, el cual es una matriz que combina los 3 tipos de partículas. La textura es estable en el tiempo, no modificable a escala agrícola y afecta a las otras propiedades físicas y muchas qcas y biológicas. Influencia la porosidad total, aireación, retención y movimiento de agua en el suelo, escurrimiento e infiltración, drenaje, permeabilidad etc.
Estructura: relación en cómo se forman los agregados del suelo, capacidad estructural del suelo se define como la aptitud para formar terrones espontáneamente sin intervención del hombre.
Y la estabilidad estructural tiene que ver con la capacidad de mantener su forma cuando se humedecen o son sometidos a acción física. E. laminar: forman laminas con un eje horizontal. E. prismática: agregados alargados, eje vertical mayor que el horizontal E. de bloques: ejes similares. E. granular: esferas porosas de tamaño pequeño, de caras redondeadas y superficie irregular. Teoría de agregados de Williams: intervención de la materia orgánica, se adiciona al radical libre orgánico. Russell: las moléculas dipolares del agua interaccionan con los cationes Emerson: los radicales organicos y los dominios arcillosos intervienen en las distintas direcciones. El deterioro de la horizontes o estratas
estructura
genera
Tosca: capa endurecida en el subsuelo Duripan: capa compactada o cementada con sílice, impermeable al agua y raíces Fragipan: capa subsuperficial de mayor densidad que las superiores Tertel: capa cementada con carbonato de calcio, impermeable. Fierrillo: capa delgada cementada con hierro y materia orgánica, en suelos derivados de ceniza volcánica con mal drenaje (ñadi) Pie de arado: por labores mecanizadas Sellado y encostramiento: (en húmedo el sellado y el otro en seco) Peso:
Densidad real o peso específico, corresponde al peso por unidad de volumen de sólidos del suelo. (2,65 gr/cc) Densidad aparente: peso de suelo por volumen de suelo inalterado Da: peso suelo/volumen suelo, a mayor densidad aparente, mayor compactación.
Porosidad: porción del suelo no ocupada por sólidos. Espacio poroso: 100 % - ((Da/Dr) *100) 40-70% del volumen del suelo son aire y/o agua, con menos del 10% de este no existe posibilidad de desarrollo radical. Para una buena aireación del suelo se requiere: - Suficiente espacio para la aireación con agua presente - Adecuada renovación de gases Esta se ve afectada por suelos con nivel freático alto o una alta densidad aparente El intercambio de gases depende del ritmo de las reacciones bioquímicas en el suelo, que aumentan la [CO2] y de la velocidad del movimiento de los gases. Este ultimo se debe a 3 mecanismos: - Flujo de masas: diferencias de presión entre la atmosfera externa y la del suelo. (poco relevante, afecta a pocos cms del suelo) - Difusión: movimiento por gradientes de presión parcial o de concentración de gases en distintos puntos del suelo - Transporte de O2 disuelto: en el agua del suelo es transportado a diferentes puntos del perfil.
La atmosfera del suelo es similar a la atmosfera externa, solo que por problemas de aireación suele aumentar el CO2 y disminuir el O2. El N2 se mantiene igual. O2 Atmosférico 21% Suelo sup 21% Suelo 30 cm 19,4% Suelo 90 cm 3,5% Suelo 120 cm 2,4%
CO2 0,03% 0,25% 1,2% 6,6% 10,4%
N2 79% 79%
La capacidad de aireación esta relacionada con la textura, estructura, Dª, porosidad y cont de MO. Pero se relaciona mas directamente con la textura. Capacidad de aireación Arenoso 40% Franco limoso 20% Arcilloso 10% Los compuestos orgánicos aumentan la presencia de CO2 en el suelo, sumado también a la dificultad del intercambio gaseoso a profundidad. Drenaje: depende de la infiltración, que es el movimiento del agua desde la superficie del suelo al interior de su masa y la velocidad de infiltración depende de la cantidad, continuidad, estabilidad y tamaño de los poros de transmisión Las propiedades hidráulicas del suelo afectan en el drenaje (infiltración y conductividad hidráulica) La conductividad depende de la morfología del sistema poroso. Suelo ideal: aquel que contenga más de 10% de porosidad gruesa para garantizar una adecuada aireación y conducción del exceso del agua
En función de la tolerancia al mal drenaje se pueden clasificar a los frutales en 4 grupos desde los menos tolerantes a los más tolerantes: G1: almendro, duraznero, palto, chirimoyo G2: damasco, nogal, manzano, cerezo, olivo G3: higuera, cítricos, ciruelo, peral G4: vid G5: membrillero
Profundidad: Efectiva es aquella hasta la cual no existe condición restrictiva que afecte el desarrollo del sistema radical. (Restricción fca o química) Especie umbral limit req óptimo Cítricos 40 cm 80cm Ciruelo 50 100 Vid 30 60 Duraznero 45 80 Peral manz 50 100 En dicho umbral la productividad se reduce en almenos 30%
Tº del suelo: está determinada por el balance de energía en la superficie del suelo y las propiedades térmicas de este. El calor puede ser transmitido a otro punto del perfil o a la atmosfera por radiación, conducción, convección, evaporación y condensación de agua. Efecto de la temperatura en la absorción de nutrientes y procesos biológicos: K: alzas de Tº aumentan su movilidad mejorando su absorción N,P: la tasa de absorción se incrementa con alzas de temperatura.
Alzas de tº aumentan la aceleración del proceso biológico de nitrificación.
Color del suelo: Oscuros: mayor contenido de materia orgánica Amarillos: reflejan cierta condición de humedad excesiva y son menos fértiles que los de color pardo Rojos: más evolucionados y con intensa meteorización Claros a gris claro: alto contenido de arena o calcareos Zonas azulosas o grisáceas y moteados: drenaje pobre y pérdida de aireación Color uniforme en el perfil indican suelos jóvenes Capacidad de soporte: tiene que ver con la capacidad de recuperar su volumen inicial luego de ser sometido a una compresión. Está ligado al % de MO y arcillas
COLOIDES DEL SUELO Orgánicos: fracción humificada de la MO Inorgánicos: arcillas, geles de Al y SiO, óxidos e hidróxidos de Fe y Al. Las estructuras minerales arcillosas forman tetra y octaedros con átomos de Sílice y Al respectivamente. Mg, Al, Fe pueden sustituir al Al y Si. Tipos de arcillas cristalinas: Expandibles 2:1 propiedades coloidales bien desarrolladas Vermiculita: capta K y puede fijarlo, alta capacidad de retención de K Montmorillonita: alto CIC No expandibles:
Caolinita: bajo CIC, prop coloidal poco desarrollada. Mica hidratada: fija K y limita su disponibilidad Clorita: similar al anterior, poco recurrente en chile.
PROPIEDADES FISICOQUIMICAS Y QUIMICAS
