UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA AGRICOLA
MANUAL DE LABORATORIO PARA ANALISIS FISICO DEL SUELO
ARMANDO TORRENTE TRUJILLO NEIVA
CONTENIDO Pag. INTRODUCCION 1. CRITERIOS PARA EL MUESTREO DE SUELOS AGRICOLAS
Toma de muestras Obtención de muestras representativas Unidad de muestreo Areas de muestreo Toma de muestras Época para la toma de muestras Apocas del año para el muestreo Herramientas utilizadas en la toma de muestras Recopilación de la información Tipos de análisis de suelos Envió de las muestras
1 1 2 3 4 5 5 6 7 8 9
2. DETERMINACIÓN TEXTURAL DEL SUELO
10
Métodos para la determinación textural. Método organoléptico Determinación textural por el método análisis mecánico Materiales y equipos Preparación de la solución dispersante Procedimiento Cálculos Corrección de la lectura del hidrómetro Clasificación de la textura del suelo
11 11 11 12 13 13 14 14 15
3. ESTRUCTURA DEL SUELO
16
Estabilidad estructural Medida de la estructura del suelo Método de tamizado en húmedo o Yoder Materiales y equipos Procedimiento Cálculos Interpretación de resultados
16 16 17 17 18 19 20
CONTENIDO Pag. INTRODUCCION 1. CRITERIOS PARA EL MUESTREO DE SUELOS AGRICOLAS
Toma de muestras Obtención de muestras representativas Unidad de muestreo Areas de muestreo Toma de muestras Época para la toma de muestras Apocas del año para el muestreo Herramientas utilizadas en la toma de muestras Recopilación de la información Tipos de análisis de suelos Envió de las muestras
1 1 2 3 4 5 5 6 7 8 9
2. DETERMINACIÓN TEXTURAL DEL SUELO
10
Métodos para la determinación textural. Método organoléptico Determinación textural por el método análisis mecánico Materiales y equipos Preparación de la solución dispersante Procedimiento Cálculos Corrección de la lectura del hidrómetro Clasificación de la textura del suelo
11 11 11 12 13 13 14 14 15
3. ESTRUCTURA DEL SUELO
16
Estabilidad estructural Medida de la estructura del suelo Método de tamizado en húmedo o Yoder Materiales y equipos Procedimiento Cálculos Interpretación de resultados
16 16 17 17 18 19 20
4. DETERMINACIÓN DE LA CONSISTENCIA DEL SUELO
21
Limites de consistencia Límite plástico superior (límite líquido) Materiales y equipo Procedimiento Cálculos Limite plástico inferior (límite plástico) Materiales y equipo Procedimiento Cálculos Índice de plasticidad Determinación de la consistencia en el campo
21 21 21 22 23 24 24 25 25 26 26
5. EL COLOR DEL SUELO
28
Interpretación del color del suelo Determinación del color Procedimiento
28 30 31
6. AIREACION DEL SUELO
32
Densidad aparente Densidad real Porosidad Materiales y Equipos Procedimiento Método del terrón parafinado Densidad real Método del picnómetro Materiales y Equipo Procedimiento Determinación de la porosidad y la microporosidad
32 33 33 34 34 35 36 36 36 36 37
7. DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO
38
Medida de la tensión de la humedad del suelo Tensiómetro. Estructura Instalación del tensiómetro en el suelo Ubicación de los tensiómetros en el campo Criterios para determinar la profundidad de ubicación Número de estaciones por predio Cuidados y mantenimiento de los tensiómetros Interpretación de las lecturas del tensiómetro Retención de humedad del suelo
38 38 39 40 41 41 41 42 43
Determinación de la capacidad de campo (método de la olla de presión) Materiales y equipo Procedimiento Cálculos Determinación del punto de marchitez (método de la membrana de presión) Materiales y métodos Procedimiento Cálculos
43 43 44 44 45 45 46 47
INTRODUCCIÓN
La necesidad de incrementar la producción y productividad de los cultivos que permitan satisfacer la demanda de la población en continuo crecimiento, así como la demanda de materia prima para la industria, requiere entre otros aspectos del conocimiento del suelo en todos sus aspectos, donde las propiedades físicas juegan un papel muy importante, ya que junto con las químicas y biológicas determinan su capacidad productiva, su manejo y conservación. Para los profesionales relacionados directamente con los procesos de producción agrícola, es de gran importancia conocer cada una de las propiedades del perfil del suelo que se constituyen en factores de producción. Todos estos profesionales deben hacer uso adecuado de las herramientas que dispone la academia para apoyar decisiones que a nivel de manejo de suelos tiene que hacer durante los procesos de producción agrícola. Las determinaciones, evaluaciones y aplicaciones que se hacen de las diversas propiedades físicas del suelo con fines productivos se constituyen en los aliados más confiables para los profesionales del agro. El manual de laboratorio de suelos contiene los procedimientos y criterios a seguir para conocer la situación actual de las propiedades físicas del suelo, su evaluación y las alternativas que se deben tomar para su manejo conservación y recuperación.
1. CRITERIOS PARA EL MUESTREO DE SUELOS AGRICOLAS Es de vital importancia conocer y estudiar las relaciones entre el suelo, el agua y el clima con sus diferentes fenómenos atmosféricos para comprender no solo su importancia agronómica sino también el papel del suelo como soporte para el sostén de las plantas y como medio para el desarrollo vegetal. Ello implica, que es necesario tener un conocimiento de las propiedades de los suelos tanto físico como químicamente. Una de las técnicas más importantes para iniciar el estudio de estos aspectos es la toma de muestras de suelo. TOMA DE MUESTRAS La toma de muestras de suelos con fines de análisis, es una práctica sencilla pero muy importante; de ella depende en muy alto grado los resultados que se obtengan. OBTENCIÓN DE MUESTRAS REPRESENTATIVAS. Una de las mayores fuentes de error relacionada con los análisis de laboratorio en suelos es el muestreo de campo, pues la toma incorrecta de las mismas puede conducir a resultados falsos. Para lograr muestras correctas de suelos se deben tener en cuenta algunos aspectos: En primer lugar el muestreo debe ser representativo del terreno a analizar. Ello implica que en el campo se deben delimitar los lotes de acuerdo con las condiciones de relieve, drenaje, explotación anterior, quemas, erosión, vegetación, aplicación de enmiendas o correctivos al suelo, etc. El suelo experimenta variaciones no solo con respecto al sitio
seleccionado para ser muestreado, con relación a otros próximos, sino también dentro del mismo sitio, con la profundidad a que se escoja la muestra dentro del perfil. Normalmente, el muestreo se hace sobre el horizonte superficial o capa arable dado que es en ella donde se presenta la mayor actividad del sistema radicular de las plantas y la que es más frecuentemente alterada por acción del hombre y de la naturaleza. Una vez delimitados en el campo las áreas consideradas como homogéneas (es decir, que presentan las mismas características de uso y manejo), se procede a tomar varias muestras las que se mezclan para obtener una compuesta. -
Qué es una muestra?
Una muestra es una pequeña cantidad de suelo que representa el volumen que ésta ocupa en el campo en un área y profundidad determinada, caracterizada por su uniformidad en cuánto a material parental, clima, pendiente, vegetación drenaje, grado de erosión, uso y manejo, etc. UNIDAD DE MUESTREO Antes de iniciar el muestreo de un terreno se debe hacer un recorrido y una observación visual con el fin de delimitar las diferentes unidades de terreno. Si existen estudios de suelo del predio a muestrear, se puede hacer uso del mapa de suelos para tal fin. Recuerde que una unidad se caracteriza por su uniformidad en cuanto a relieve, material parental, clima vegetación, erosión, etc. A continuación se presentarán características de estos parámetros. 1. Relieve Los cambios en la posición del relieve indican variaciones en los suelos. Así se tiene que suelos ubicados en las partes altas, generalmente son más delgados, dependiendo en buena parte de la acción erosiva, más
pobres, con mayor acidez que aquellos ubicados en las partes bajas donde se acumula el suelo erosionado, dando mayor espesor, valores más altos de pH, por efecto de acumulación de sales y también son suelos que pueden presentar problemas de drenaje. 2. Vegetación La cobertura vegetal es el factor más importante de protección al suelo contra los agentes erosivos. También es un factor importante de formación del suelo y el principal aportante de materia orgánica. Esto implica que los suelos presentan características diferentes dependiendo, además de otros factores, de la clase, desarrollo y densidad de la vegetación que en él se ha establecido. Será diferente un suelo desarrollado bajo bosque que aquel desarrollado bajo pradera o bajo cultivo. 3. Erosión La erosión es uno de los factores más graves que induce a la degradación de los suelos. Su principal efecto es la pérdida del suelo superficial o piel de la tierra que es la zona donde tiene lugar la mayor actividad radicular de las plantas, por ser la más rica en materia orgánica, fertilidad, aireación, retención de humedad, etc. 4. Cultivo La explotación de un suelo bajo cultivo tiene como consecuencia una serie de efectos sobre el mismo. Afectan el contenido de CO2, mayor extracción de nutrientes, agua, etc., en general es más dinámica tanto en sus aspectos físicos, químicos como biológicos. Algunos cultivos como el de leguminosas, toman nitrógeno atmosférico y enriquecen el suelo, mientras otros como la siembra continua de yuca empobrecen el suelo de potasio.
5. Uso y Manejo La adecuada selección de cultivos a explotar teniéndose en cuenta las características y propiedades del suelo es un factor importante en el muestreo del mismo. Este aspecto y un manejo racional del suelo, tales como labores de preparación, fertilización, selección de semillas, riego oportuno, control de malezas, plagas y enfermedades, control de erosión, etc., conllevan a un normal desarrollo del cultivo y a un manejo adecuado del suelo que van a incidir en su conservación y desarrollo. Este suelo, será diferente a aquellos donde no se tienen en cuenta estos aspectos. ÁREAS DE MUESTREO Cuando se dispone de estudios de suelos de la zona a evaluar (muestreos) se hace uso del mapa de suelos tomando las muestras de cada una de sus unidades. Si no se dispone de estos estudios, es conveniente, en el caso de muestreo de fincas, utilizar el plano de la misma donde se encuentren delimitadas las áreas de acuerdo con su uso y manejo. Estas áreas hacen relación a terrenos bajo explotación de pasto, determinado cultivo o cultivos, zonas bajo bosque, etc. En caso de que la finca no disponga de plano topográfico, se elabora uno a mano alzada, delimitando todas las áreas bajo usos y manejos diferentes. Cada una de ellas se identifican, bien sea por números, letras o nombres pudiéndose utilizar aquellos que el propietario de la finca le tiene en cada uno de sus lotes, por ejemplo: Lote el Pedregal, el Totumo, La Charca, etc. Una vez determinados los predios en el plano, se procede a subdividirlos, si es el caso, en áreas no mayores de 10 hectáreas atendiendo sus condiciones de homogeneidad. 1. Toma de muestras El procedimiento para llevar a cabo esta práctica es variado y depende de la finalidad para lo cual se toma la misma. El objetivo del muestreo
puede ser con fines de análisis en sus propiedades físicas, químicas y biológicas. También los análisis pueden ser con fines de investigación, algunos de ellos, requieren de técnicas y cuidados especiales, o análisis de rutina con fines de explotación agrícola, tanto para aspectos de riego, de fertilidad o de evaluación de algún problema físico o químico. Sin embargo, la mayoría de las muestras y análisis de suelos se hacen rutinariamente con fines de evaluar su condición de fertilidad para desarrollo agrícola. Hemos mencionado que el muestreo debe ser representativo de cada unidad de suelos delimitada. Para lograrlo, se requiere hacer un muestreo completamente al azar. Una muestra representativa está constituida por la mezcla de varias submuestras. El número de submuestras a tomar por unidad de suelos depende del tamaño de la unidad y los fines que se persiguen con los análisis en términos generales, de dos a cinco submuestras por hectárea, para extensiones no muy grandes. De todas maneras recuerde que a mayor número de submuestras más representativa será la muestra a analizar. 2. Época para la toma de muestras Con fines de explotación agrícola, el muestreo debe hacerse con suficiente anticipación a la siembra. Por lo menos un mes antes de esta. Esto con el fin de tener los resultados de los análisis de laboratorio en forma oportuna para la recomendación de fertilizantes y/o correctivos al suelo. Esto cuando se trata de cultivos semestrales. Para cultivos anuales es conveniente hacer un muestreo después de la cosecha. Cuando se trata de cultivos perennes como el cacao, café, algunos frutales, etc., es aconsejable tomar las muestras un mes antes de la cosecha o inmediatamente después de ella. Cuando se trata de áreas que se van a dedicar a pastos, es importante tomar las muestras dos o tres meses antes de la siembra, por si se requiere la aplicación de enmiendas químicas. Estos se pueden aplicar e incorporar con apero de labranza en forma oportuna. En pastos establecidos, se puede muestrear después del corte o en época de máximo pastoreo, con el fin
de aplicar los fertilizantes, dos meses antes de que comience el período de máximo crecimiento. Cuando sobre un suelo se debe aplicar una enmienda química (cal, yeso, S, etc.) el muestreo debe hacerse antes de que se apliquen cualquiera de éstos. a. Épocas del año para el muestreo En general, los meses del año más adecuados para el muestreo de suelos son los correspondientes a los períodos de verano (enero, febrero, julio, agosto y septiembre). b. Herramientas utilizadas en la toma de muestras Estas se seleccionan de acuerdo al tipo de suelo. Para efectuar el muestreo se requiere disponer de los siguientes implementos: Balde limpio, preferiblemente de plástico; barreno, pala o garlancha, pica; bolsas plásticas, hojas de información (figura 1).
Figura 1. Herramientas utilizadas para la toma de muestras
Recorrido del terreno durante el muestreo
Una vez determinadas las unidades de suelo a muestrear se empieza el submuestreo, para lo cual el terreno se puede recorrer en forma de zigzag, tomando la submuestra en diferentes tramos del recorrido (ver figura 2).
Donde tomar las muestras
Cuando el muestreo se hace en áreas bajo cultivos y en sistema de siembras en surco, tome las muestras entre los surcos o entre los caballones; en cultivos perennes en la mitad de la zona de gotera del árbol. No tome muestras en los siguientes sitios: -
Areas de antiguos canales, carreteras, caminos Lugares donde se hayan descargado fertilizantes o enmiendas químicas Basureros, cera a gallineros, establos, porquerizas A orillas de caminos, cercos, abrevadero y saladero de ganado En zonas de terreno donde se presentan cambios en la pendiente Sitios con problemas de drenaje Cerca de edificaciones, ni en lugares donde se vea acumulación de fertilizantes (si estos fueran aplicados en bandas), o en aquellos sitios donde considere que los análisis no pueden ser representativos por cualquier otro aspecto. Procedimiento para la toma de la submuestra
Cuando el terreno no se encuentre excesivamente seco o húmedo, proceda a efectuar el submuestreo, de la siguiente manera: -
Limpie el terreno, quitando hojas, tallos, raíces o cualquier otro material Haga un corte, si dispone de pala, (figura 2) y tome una pequeña muestra desde la parte superficial hasta una profundidad de aproximadamente 20 cm. Si dispone de toma-muestras o barrenos,
colecte directamente la muestra hasta la profundidad específica. Cuando se trata de plantas o cultivos con raíces superficiales, (pastos, trigo, cebada, etc.) obtenga la muestra de los primeros 10 cm. de profundidad.
Figura 2. Toma de muestra de suelo con pala Cuando se trate de cultivos arbustivos o arbóreos como frutales, cacao, café, etc., efectúe el muestreo en cada una de las capas u horizontes del perfil correspondientes a la zona de desarrollo radicular. Cada una de las capas se debe muestrear por separado. Todas las submuestras tomadas a la misma profundidad se van depositando en el balde, donde una vez concluido el submuestreo, se mezclen mecánicamente, eliminando las piedras, raíces gruesas o los cascajos. De esta mezcla separe en una bolsa plástica una cantidad de aproximadamente un (1) Kg. De suelo que será previa identificación, enviado al laboratorio para su respectivo análisis. Hasta ahora se ha descrito el submuestreo para análisis de rutina relacionado principalmente con fertilidad del suelo. Sin embargo, hay situaciones especiales que requieren de otras condiciones de muestreo. Es el caso de suelos con problemas de sales y/o sodio. Normalmente las sales se encuentran distribuidas en el perfil o concentrados a cierta profundidad del mismo. El muestreo de los suelos con este tipo de problemas se debe efectuar así:
1. Muestrear por separados las costras salinas que afloren en la superficie, anotando la profundidad aproximada de muestreo. 2. En suelos con horizontes diferenciados, muestrear cada horizonte por separado. 3. En suelos sin desarrollo de horizontes, tomar la muestra a la profundidad de arado (15-18 cm) 4. Según sea la profundidad de la zona radicular, la naturaleza del problema y el detalle requerido, se puede muestrear a intervalos de 15 a 45, 45-90, 90-180 cm de profundidad, o cualquier otro intervalo que se consideren convenientes. 5. Algunas muestras de suelos destinados al análisis de salinidad o alcalinidad, pueden mezclarse para tener muestras compuestas, reduciéndose así el trabajo analítico.
Recopilación de la información
Una vez obtenidas las muestras representativas de cada unidad de suelos, estos se identifican marcando cada una con una etiqueta externa y escrita a lápiz. Es importante llevar la hoja de información sobre las muestras de suelos lo más exactamente posible. Si las muestras se toman en varias fincas no deben usarse los mismos números para identificar las muestras de suelo. Enviar el original al laboratorio junto con las muestras de suelos y guardar la copia. Los datos a suministrar por cada muestra de suelos son los siguientes: -
Nombre y dirección completa del solicitante Nombre de la finca Vereda, municipio donde está localizada Tipo de análisis solicitado Profundidad del muestreo Superficie que representa (número de hectáreas) Altura aproximada sobre el nivel del mar El cultivo para el cual se requiere la recomendación Condiciones de drenaje externo: bueno, regular, deficiente indicando el que predomine en la unidad muestreada Si se ha agregado cal en los últimos años
-
Últimos cultivos explotados Fertilizantes aplicados al suelo, por hectárea
TIPOS DE ANÁLISIS DE SUELOS Análisis que se pueden solicitar a los laboratorios de suelos del país. 1. Fertilidad Frecuentemente se aconseja para suelos con condiciones normales, es decir, no afectados por condiciones extremas. Sirve para hacer recomendaciones de fertilizantes, por parte de profesionales capacitados para ello. Este tipo de análisis da la siguiente información: Textura, pH, materia orgánica (M.O), P, K y AL intercambiables, cuando el pH de suelo es menor de 5.5. 2. Caracterización Es importante para diagnosticar situaciones con problemas. Se utiliza para caracterizar áreas nuevas. Además de la información que dé el de fertilidad, también suministra la concentración de Ca, Mg, Na, intercambiables y la CIC. 3. Completo Recomendable para zonas donde se presume o evidencian problemas de sales y/o sodio. Suministra la misma información que el de caracterización, pero además da la C.E. y el PSI. 4. Salinidad Se recomienda para zonas con problemas de sales y/o sodio. Da la información sobre las condiciones de textura, pH, Ce, CIC, Na, prueba cualitativa de calcio.
ENVIO DE LAS MUESTRAS Después de rotulada cada muestra y elaborada la muestra al laboratorio, en forma inmediata, se pueden previa identificación colocarla sobre un papel periódico limpio, bajo sombra y donde no esté expuesto a la contaminación, para un secado al ambiente. Una vez secas se empacan nuevamente en sus respectivas bolsas o cajitas para ser enviadas al laboratorio. Una vez llegan las muestras al laboratorio son codificadas en un libro de ingreso, secadas a la estufa a temperatura no mayor de 50ºC por un período de tiempo, luego molido, tamizado, empacado y almacenado para después ser sometidos a sus respectivos análisis. El laboratorio tarda en enviar los resultados de los análisis aproximadamente un mes. Como podrá notar, esta información sirve para hacer recomendaciones de fertilizantes, por parte de técnicos que tengan condiciones para ello, especialmente en el campo agronómico. Pero esta información y la relacionada con concentraciones de sales, son de importancia para el Ingeniero Agrícola o Ingeniero Agrónomo quien debe estar al corriente de estas situaciones para así tener las herramientas necesarias que le permitan afrontar y buscarle solución a estos problemas.
2. DETERMINACIÓN TEXTURAL DEL SUELO La textura del suelo está determinada por la proporción relativa en que se encuentran los separados o fracción mineral cuyos diámetros promedios de partículas son inferiores a 2 mm. Desde el punto de vista textural, la fracción sólida está constituida por las arenas, los limos y las arcillas. Las arenas, con diámetros entre 50 micras y 2000 micras, constituyen la fracción gruesa del suelo que le pueden imprimir a este, baja capacidad de retención de humedad, drenaje alto, baja retención de nutrientes, baja capacidad de suministro de agua, excesiva aireación, susceptibilidad al encostramiento superficial y la erosión, facilidad de laboreo mecánico, etc. Los limos son separados cuyos diámetros oscilan entre 2 micras y 50 micras. Esta fracción presenta mayor dinamismo químico e hidrodinámico que las arenas, pero inferior que las arcillas. Los suelos ricos en limos presentan buenas condiciones en términos generales para la actividad agropecuaria. Están asociados con suelos de valle. La arcilla es la partícula más activa física, química e hidrodinámica de los suelos. Su diámetro es inferior a 2 micras. Los suelos ricos en esta partícula pueden tender a presentar mal drenaje, dificultad al laboreo mecánico, mayor encharcamiento superficial, mayor de agua y nutrientes, mayor contenido de materia orgánica, mayor resistencia a la erosión, etc. El conocimiento y determinación de las fracciones granulométricas productos de alteración de rocas permite evaluar el grado de evolución de los suelos, su potencial de fertilidad y comprender el comportamiento de sus características y propiedad físico-químicas.
MÉTODOS PARA LA DETERMINACIÓN TEXTURAL. Actualmente se manejan dos tipos de metodologías: la organoléptica o del tacto y la mecánica o de laboratorio 1. Método organoléptico Este es un método sencillo de gran utilidad a nivel de campo, que se fundamenta en la percepción de la sensación que se percibe al friccionar entre los dedos índice y pulgar una pequeña porción de suelo que posee cierto contenido de humedad. La presencia de arena denota el grosor de la partícula que al friccionarse entre los dedos da una sensación de aspereza. El limo da una sensación de suavidad, similar a la mantequilla, cuando se analiza en húmedo, mientras en seco da la sensación de pequeños terrones que se rompen fácilmente al friccionarlos. La arcilla es húmeda, produce una sensación de plasticidad y pegajosidad, cuya intensidad varía dependiendo del tipo de arcilla. Determinación textural por el método organoléptico Procedimiento Tome aproximadamente 3 a 5gr de suelo, tratando de desmenuzarlo previamente. Colóquelo sobre la palma de la mano y agregue agua o saliva, hasta obtener una consistencia entre húmedo y mojado. Moldéelo de tal manera que de ser posible forme una esfera; sino se forma la esfera el suelo será limoso o arenoso. Observe si al resbalar el suelo entre los dedos pulgar e índice se forma una cinta ondulada. Observe si hay adherencia y pegajosidad. De las relaciones entre la arena, el limo y la arcilla se establecen el contexto textural en el suelo.
2. Determinación textural por el método análisis mecánico
Para lograr esta determinación se requiere disgregar la muestra de suelo a analizar ya que esta metodología se fundamenta en la ley de sedimentación de partículas dentro de un fluido o Ley de Stokes. En su estado natural, las partículas sólidas se encuentran agregadas y cementadas entre sí. En algunos casos, sino en la totalidad de ellos se hace necesario eliminar la presencia de los agentes cementantes. (Materia orgánica, óxidos, hidróxidos y sesquióxidos de hierro y aluminio, carbonatos de calcio entre otros), con el fin que durante el proceso de la sedimentación de las partículas al colocarlos en la probeta con agua, estos desciendan individual y libremente. Sin embargo este procedimiento no garantiza tal propósito, pues en el caso de las arcillas después del proceso de dispersión tienden a agregarse o flocularse nuevamente, para lo cual se debe buscar sustituir del complejo de cambio los cationes calcio magnesio e hidrogeno por otros iones monovalentes muy hidratados para que en los cristales de arcilla predominen las cargas negativas en sus planos y se presente una repulsión entre ellos, evitando así su floculación. Las cargas positivas de sus bordes deben ser sustituidas por negativos para eliminar la atracción borde a cara y borde a borde. Esta función la cumple el hexametafosfato de sodio, que por una parte aumenta las cargas negativas en los planos, e invierte las positivas en los bordes. En suelos calizos el hexametafosfato de sodio, el carbonato sódico y el oxalato sódico son los reactivos apropiados; mientras en suelos ácidos, ricos en iones Hidrogeno en el complejo de cambio, es más eficiente el uso del hidróxido de sodio. MATERIALES Y EQUIPOS -
Densímetro ASTM No. 152 H, con la escala de Bouyoucos en gramos por litro. Probeta graduada de un litro con la señal de enrase de 1000 ml a unos 36 cm del fondo Tamiz de 2 mm (No. 10) Batidora eléctrica con agitador recambiadle. Copa multimixer en aluminio.
-
Agitador manual de embolo, cuyo disco sea preferiblemente en madera con diversas perforaciones. Frasco lavador Termómetro graduado de 0 - 50 ºC Agua destilada Balanza con aproximación a 0.01 g. Solución de agente dispersante. Cronómetro. Frascos tetero de 240 cc con sus respectivas tapones de caucho.
PREPARACION DE LA SOLUCION DISPERSANTE Pese 35.7 gr. de hexametafosfato de sodio y 7.94 gr. de carbonato sódico. Llévelos a un litro con agua destilada, disuelva bien. La cantidad de este agente dispersante a utilizar por muestra de suelo fluctúa entre 10 y 15 ml, dependiendo del predominio de arcilla presente (A mayor contenido de arcilla se debe usar la dosis más alta). PROCEDIMIENTO Seque el suelo al ambiente; roture los terrones con un rodillo, páselo por un tamiz de 2 mm (No. 10), tome una pequeña porción de suelo y determine su humedad (método gravimétrico), sobre la base de suelo seco pese 50 gr de la muestra para suelos con predominio de arcillas o 100gr para suelos con predominio de arenas. Coloque la muestra en el frasco tetero adicionándole agua destilada hasta las 2/3 partes de su capacidad. Agregue 10 ml de agente dispersante; déjelo reposar por unos minutos y luego coloque el frasco tetero en el agitador horizontal por unas dos horas. Concluida esta etapa vierta la suspensión de suelo a la probeta hidrométrica con la ayuda del frasco lavador, teniendo la precaución de trasladar totalmente el suelo del frasco tetero y evitando cualquier pérdida del mismo. Adicione agua destilada hasta completar el volumen de 1000 ml. Luego introduzca el hidrómetro con mucho cuidado dejándolo que flote libremente. Extraiga el hidrómetro y agite la
suspensión de la probeta con el agitador manual en forma vigorosa pero evitando derrames, por espacio de 30 segundos. Si no se dispone de agitador manual entonces agarre la probeta con la mano derecha y tápela fuertemente con la palma de la mano izquierda y agite entre 5 y 10 veces (figura 3).
Figura 3. Determinación textural Bouyoucos en el laboratorio Concluida la agitación introduzca rápidamente el hidrómetro, déjelo que flote libremente, y empiece a contabilizar el tiempo hasta que transcurran 40 segundos. Al cabo de este tiempo haga la primera lectura del hidrómetro, luego sin causar perturbación de la suspensión tome la temperatura de ésta. En una hoja de registro haga estas anotaciones. Deje quieta la probeta con la suspensión de suelo y el hidrómetro; transcurridas dos horas haga la segunda lectura del hidrómetro y termómetro, y anote en la hoja de registro. Aquí se concluye la prueba. Lave los elementos utilizados y haga entrega a los mismos al auxiliar del laboratorio. Cálculos La obtención de los separados del suelo se expresa en porcentaje de Arena, limo y arcilla, para lo cual se debe tener en cuenta la corrección de la lectura del hidrómetro por efecto de la temperatura.
CORRECION DE LA LECTURA DEL HIDROMETRO El hidrómetro de Bouyoucos se calibró a 19.44ºC ó 67ºF. Por lo tanto si es la prueba textural la lectura de la temperatura fue superior a 67ºF, se multiplican los grados que excedan a este valor por 0.2 y el producto se adiciona al de la lectura del hidrómetro. Si la temperatura fue inferior a 67ºF se multiplica la diferencia en grados por 0.2 y se le resta a la lectura del hidrómetro. o
C
Porcentaje de material en suspensión =
5 9
Primera lectura corregida del hidrómetro Peso muestra suelo
Porcentaje arena suspensión Porcentaje arcilla =
Porcentaje limo de arcilla)
(oF 32) *
=
100 - Porcentaje de material en Segunda lectura corregida del hidrómetro Peso muestra suelo
=
* 100
100 – (Porcentaje de arena + Porcentaje
CLASIFICACION DE LA TEXTURA DEL SUELO CATEGORIA Ar Ar A, Ar L Far, Far A, Far L F, FL, L FA AF A
* 100
CALIFICACION Muy pesados Pesados Moderadamente pesados Medianos Moderadamente livianos Livianos Muy livianos
3. ESTRUCTURA DEL SUELO ESTABILIDAD ESTRUCTURAL El concepto de estructura del suelo ha tenido diferentes definiciones, y en concepto de Sánchez (1981), ha sido pobremente definido y cuantificado. Una de las definiciones de mayor acogida ha sido la presentada por Brewer y Sieman (1960), quienes la definen como “el
tamaño, la forma y el arreglo de las partículas primarias que constituyen los agregados a partículas compuestas”.
El criterio de estructuras buenas o malas está determinado por los requerimientos de cada planta en lo concerniente a las necesidades de agua y aire, principalmente para su desarrollo (Montenegro 1991). Lo que para algunas especies de plantas puede considerarse como una estructura buena, para otras puede ser inadecuadas o malas. MEDIDA DE LA ESTRUCTURA DEL SUELO Hasta el momento, no ha sido posible determinar un parámetro que permita medir satisfactoriamente la estructura del suelo. Se ha venido tomando como criterio la estabilidad estructural la cual se evalúa determinando el grado de agregación, la estabilidad de los agregados y la naturaleza del espacio poroso vacío (Malagón y Montenegro, 1990). Según Legarda, 1981, la estabilidad de los agregados al agua es una propiedad fundamental para la conservación de la estructura y del suelo mismo. Algunos suelos se deterioran f frente a la acción del agua lluvia o de escorrentía, mientras otros muestran resistencia. La medición de la estabilidad estructural se fundamenta en la mayor o menor resistencia de los agregados a la acción del agua (Bayer, 1973). Hay varias metodologías para medir el grado de estabilidad de los agregados al agua. Sin embargo, uno de los más utilizados es el de Yoder, descrito por Adames y Levy (1960), Bayer, Gardner y Gardner (1913), Malagón y Montenegro (1990), entre otros.
METODO DE TAMIZADO EN HUMEDO O YODER La técnica de tamizado en húmedo es una de las más conocidas para medir la agregación de los suelos. Consiste en colocar una serie de tamices en un aparato ideado para levantarlos y bajarlos. El movimiento continuo de los tamices dentro del agua ejerce su efecto sobre la degradación o no de los agregados estructurales, de tal manera que al final de la prueba se cuantifica la cantidad de agregados retenidos en cada tamiz (figura 4).
Figura 4. Equipo de Yoder
Materiales y equipos
Equipo de Yoder que contiene un juego de tamices de diferentes tamaños de orificio Mecanismo eléctrico que permita el desplazamiento de tamices dentro del recipiente con agua en forma sincronizada. Juego de tamices cuyas dimensiones son: 8 pulgadas de ancho por 2 de alto, con mallas número 5, 10, 18, 35, 60, cuyo diámetro de orificio son respectivamente: 4.0, 2.0, 1.0, 0.5, 0.25 mm. Tamiz de 5/16 pulgada (diámetro de orificio de 8 mm). Balanza con 0.01 gr de aproximación. Estufa para secado.
Frasco lavador. Vidrio de reloj. Cuarteador. Espátulas. Cápsulas para humedad. Formato para registro de datos.
Procedimiento Tome las muestras de suelo representativas del área objeto de estudio; llévelas a las instalaciones del laboratorio y colóquelas, previa identificación, sobre una bandeja para que se sequen al ambiente. Luego, páselas por el tamiz de 5/16 de pulgada (8 mm), rompiendo con los dedos índice y pulgar los agregados de mayor tamaño para permitir su paso a través del tamiz. La muestra tamizada colóquela en el cuarteador y coloque en un papel o vidrio una porción de la muestra cuarteada y obtenga una cantidad de 100 gr de suelo, haciendo uso de Ia balanza (Msh), colóquelo sobre un papel o vidrio. Ubique los tamices de 4.0, 2.0, 1.0, 0.5 y 0.25 mm (xi), dejando el de mayor diámetro arriba dentro del soporte para luego introducirlos en el recipiente con agua. Introduzca los tamices en forma inclinada para evitar que quede aire debajo de los mismos; ajuste el mecanismo de tal manera que la malla del tamiz superior quede rasante con el agua cuando oscile el aparato y su brazo o eje quede en la parte superior de su movimiento. Distribuya la muestra de suelo sobre el tamiz; rocíe las muestras con un atomizador para humedecerla y evitar el rompimiento de los agregados cuando estos se saturen por capilaridad. Ponga en funcionamiento el sistema por 30 minutos; el sistema se gradúa de tal manera que el conjunto de tamices haciendan y desciendan a una distancia de 32 mm a razón de 30 oscilaciones por minuto. Culminado este proceso, extraiga el juego de tamices colocándolos sobre una superficie lisa durante 5 minutos para que se drene; luego trasvase la muestra retenida en cada tamiz a vasos de precipitados de 250 ml, previa identificación, y llévelo a la estufa a secado por 24 horas a 105o c. Halle la masa de cada una de las fracciones secas (Mssip); este paso corresponde a la agregación total (agregados mas partículas primarias). Cada fracción de la agregación total colóquelos en frascos
tetero y adicione agua destilada hasta el 50% de su volumen y 10 ml de dispersante (hexametafosfato de sodio y carbonato sódico); coloque los frascos tetero sobre una mesa de agitación horizontal agitando por 30 minutos; luego tamice cada fracción en su correspondiente tamiz para determinar las partículas primarias (Mssp); las partículas que quedan retenidas en el tamiz páselas a un vaso de precipitado de 250 ml y séquelos a 105º c por 24 horas. Descuente de la agregación total las partículas primarias y obtenga así los agregados del suelo (Mssi). Cálculos El índice de agregación se obtiene a partir del porcentaje de agregados retenidos en cada tamiz. Pssi(%)
Piss
Pss
* 100
Siendo: Pssi (%) de agregados retenidos en cada tamiz Pssi: (gr) masa de los agregados del suelo seco en una clase de tamaño. Pss: masa total del suelo seco (gr). El índice de agregación corresponde al diámetro ponderado medio (D.P.M)
Pssi(%) * X DPM
i
100
Siendo: DPM = diámetro ponderado medio Pssi(%) = porcentaje de los agregados del suelo retenidos en cada tamiz Xi = promedio del diámetro de abertura del tamiz. Interpretación de resultados. agregados)
Índice de agregación (Estabilidad de
D. P. M. (mm) <0.5 0.5-1.5 1.5-3.0 3.0-5.0 > 5.0
Interpretación Inestable Lig. Estable. Mod.Estable Estable. Muy estable
4. DETERMINACIÓN DE LA CONSISTENCIA DEL SUELO LIMITES DE CONSISTENCIA Los límites de consistencia, llamados también límites de Atterberg, son índices de trabajabailidad los cuales están afectados por el contenido de agua presente en el suelo. Atterberg (1911) estudió el intervalo de humedad en el cual la plasticidad se manifiesta, y señaló tres valores que han tenido aceptación entre los investigadores de los suelos y son: el limite plástico superior (limite liquido), o sea, el contenido de humedad con el cual un suelo comienza a fluir bajo la acción de una fuerza aplicada. El limite plástico inferior (limite plástico), o sea el contenido mínimo de humedad con el cual el suelo puede convertirse en rodillos largos y delgados como un alambre. El índice de plasticidad, o sea, la diferencia entre los límites líquidos y plásticos. LÍMITE PLÁSTICO SUPERIOR (límite líquido) El límite plástico superior se conoce como el contenido de humedad que presenta el suelo cuando se comporta como un semifluido. Su evaluación se hace en la cazuela de Casagrande cuando al hacer una ranura en forma trapezoidal, a los 25 golpes, las dos mitades de suelo se unen. Materiales y equipo Mortero con manija cubierta de caucho para moler la muestra de suelo. Cazuela Casagrande con su correspondiente ranurador. Cápsulas de humedad; balanza analítica. Estufa para secar la muestra a 105-110ºC. Frasco lavador. Agua destilada.
Espátula que tenga una hoja de 3” de longitud y 3/4” de ancho
aproximadamente Lámina de acero.
Muestra tamizada por tamiz #40.
Procedimiento Pese aproximadamente 100 gr de suelo seco al aire y tamizado por tamiz de # 40 (425 u ); coloque la muestra de suelo sobre la lámina de acero y agregue 15 a 20 ml de agua destilada , amasándola y tajándola con una espátula en forma alterna y repetida; adicione más agua en porciones de 1 a 3 ml; mezcle nuevamente Coloque una porción de muestra de suelo en la cazuela de Casagrande teniendo cuidado de evitar la inclusión de burbujas dentro de la masa, nivele el suelo con una espátula hasta conseguir una profundidad de 1 cm (el exceso de suelo regréselo a la lámina); divide el suelo de la cazuela en dos mitades usando el ranurador, con el cual se podrán hacer dos pasadas hasta que quede limpio el fondo de la cazuela; golpee la cazuela a una rata de 2 rvps hasta que las dos (2) mitades de la pasta del suelo se ponga en contacto en el fondo de la ranura a lo largo de una distancia de 1.2 cm Anote el número de golpes para cerrar la ranura a esa longitud, saque una tajada de suelo con la espátula y colóquela en una cápsula de humedad, pésela (Mshc) y llévela a la estufa a 1050C durante 24 horas; sáquela y pésela (Mssc). Cuando la muestra no ha cerrado a los 25 golpes repita esta operación por 3 ó 4 veces (figura 5).
Figura 5.
Diagramas del equipo para determinar el límite líquido (Cazuela de Casagrande)
Grafique número de golpes vs contenido de humedad; interpole y determine el porcentaje de humedad para 25 golpes (la interpolación se hace debido a que a 25 golpes la ranura no siempre cierra). Nota: Cuando la nuestra de suelo se cierra a los 25 golpes se toma una porción de suelo y se determina el porcentaje de humedad que corresponde al límite líquido. Formato para el registro de datos En la página siguiente se anexa el formato para el registro de los datos. Cálculos El límite líquido se calcula a partir de la siguiente expresión:
LL
LL
Mshc
Mssc Msh
Mssc
* 100
Mc
Mss
* 100
Mss
Donde: LL es el límite líquido, en %; Mshc es la masa del suelo húmedo más cápsula, en gr; Mssc es la masa del suelo seco a los 1O5 0C más la cápsula, en gr; Mc es la masa de la cápsula, en gr; Msh es la masa del suelo húmedo, en gr; Mss es la masa de suelo seco, en gr Nota. Debe procurarse que en los distintos ensayos el número de golpes esté lo más próximo posible a 25. De todas maneras deben ser mayores de 15 y menor de 35. Cuando el suelo no permite hacer éste manejo, se dice que no tiene limite liquido (NL). LIMITE PLASTICO INFERIOR (límite plástico) El ensayo se hace a partir de la muestra que se tomó para el límite líquido, dejándola secar hasta que alcance una consistencia tal que no
se adhiera a las manos, pero que no obstante, pueda ser enrollada en forma de bastoncitos o pequeños cilindros, sin que se desmenuce. El límite plástico inferior entonces se define cono el contenido mínimo de humedad al cual un suelo puede manejarse en rollos de 3 a 4 mm de diámetro y de 5 a 6 cm de longitud. Indica el contenido minino de humedad para que el suelo sea deformado. Materiales y equipo
Lámina de vidrio esmerilado. Cápsulas de humedad. Balanza analítica. Suelo seco al aire. Tamizado por tamiz # 40
Procedimiento Tome una nuestra de suelo (más o menos 23 gr del método anterior) comprima y enrolle la masa de suelo entre los dedos y la lamina de vidrio o sobre una superficie lisa; la rata de enrollamiento debe ser 80 y 90 pasadas por minuto con un movimiento completo de la mano hacia adelante y hacia atrás y volviendo a la posición inicial; cuando el diámetro del rollo llegue a 3 mm, rómpalo en 6 u 8 pedazos, comprima los pedazos con juntamente con los dedos hasta obtener una masa uniforme ; continúe el enrollamiento hasta que se rompan, cuando el rollo tenga 5 a 6 cm de largo y 3 mm de diámetro, llévelos a una cápsula de humedad; péselos (Mshc), luego llévelos a la estufa a 1O5oC durante 24 horas; péselos (Mssc). Repita por tres (3) veces este procedimiento. Formato para el registro de datos Anexe los datos en el mismo formulario donde fueron registrados los de límite líquido. Cálculos A partir de la siguiente relación se cala el límite plástico
LP
LP
Mshc
Mssc Msh
Mssc
* 100
Ms
Mss
* 100
Mss
Donde: LP es el límite plástico, %; Mshc es la masa del suelo húmedo más la cápsula, gr; Mssc es la masa del suelo seco a 105 oC más la cápsula, gr; Mc es la masa de la cápsula, gr; Msh es la masa de suelo húmedo en gr. y Mss es la masa de suelo seco en gr. INDICE DE PLASTICIDAD El índice de plasticidad se determina por diferencia entre el límite líquido y el límite plástico. IP
LL
LP
Donde: IP es el índice de plasticidad; LL es el límite líquido y LP es el límite plástico. DETERMINACION DE LA CONSISTENCIA EN EL CAMPO Procedimiento Tome la muestra de suelo a analizar y observe el grado de humedad que posee (seco, húmedo o mojado). La evaluación de la humedad es importante pues afecta la fuerza de cohesión-adhesión. Consistencia en seco. Observe la cantidad de fuerza necesaria para deformar o romper el suelo. Si el suelo se puede romper con los dedos con dificultad, la consistencia será ligeramente dura; si lo hace con los dedos fácilmente será blanda; si se necesita de las manos para fracturarla, será dura; cuando la fuerza necesaria es muy grande para romper el suelo, será muy duro o extremadamente duro. Consistencia en húmedo. Observar el comportamiento al ejercer presión. Si el suelo se fragmenta se estará en el rango de friable o muy friable; Si se necesita ejercer una presión fuerte, será firme; o si
la presión debe ser muy fuerte, será firme; el rango de extremadamente firme se utiliza cuando el suelo no puede ser quebrado entre el índice y el pulgar o para poder realizarlo debe aplicarse una presión extremadamente fuerte. Consistencia en mojado. Observe el comportamiento del suelo en relación con pegajosidad y plasticidad. Bajo esta condición los materiales de suelo se aprecian dentro de los términos, existiendo grados en cada uno de ellos. 1. Pegajosidad.- Cuando el suelo se adhiere a otros objetos o a los dedos; puede ser: no pegajoso, ligeramente pegajoso, pegajoso o muy pegajoso. 2. Plasticidad.- Cambia de forma bajo una presión dada y retención de la nueva forma; existen los rangos de: no plástico, ligeramente plástico, plástico y muy plástico.
5. EL COLOR DEL SUELO El color del suelo es una de las propiedades físicas más significativas y fácil de apreciar, pudiendo presentarse en el perfil gamas de colores que van desde el negro, pardo, pasando por ocres o ferruginosos, determinando la presencia de materiales orgánicos (oscuros) hasta ferruginosos o mangánicos (ocres). Aunque el color de un suelo puede generarse del material parental, algunas características pueden ser evaluadas de acuerdo a los colores presentes en el perfil; tal es el caso de condiciones de drenaje, aireación, contenido de materia orgánica y en general, aspectos relacionados con la fertilidad del suelo. INTERPRETACION DEL COLOR DEL SUELO COLORES OSCUROS: Generalmente es determinado por la presencia de materiales orgánicos descompuestos influenciada su intensidad por el contenido de humedad que posea. COLORES ROJOS: Indican generalmente buena aireación y drenaje. Este color es debido principalmente a la presencia de óxidos de hierros no hidratados. Estos suelos se encuentran en regiones ecuatoriales; los colores rojos bien desarrollados constituyen una indicación de su edad y se consideran como relativamente viejos a menos que su material edáfico halla estado sometido a procesos de meteorización intensa. COLORES AMARILLOS: Su presencia en el perfil es un indicativo de drenaje deficiente, bien sea en épocas pasadas o presentes; se debe a la presencia de hidróxidos de hierro (limonita). COLOR PARDO: Denota la presencia de óxidos de hierro en adición a la materia orgánica.
COLORES GRISES Y PARDUSCOS CLAROS: Se presentan principalmente en el subsuelo y bajo condiciones de mal drenaje. COLORES GRISES CLAROS Y BLANQUECINOS: Se puede deber a la presencia de fracciones minerales como caolinita, yeso, cuarzo y algunos carbonatos. El color gris claro y el blancuzco son causados por el material original en suelos Litosoles. COLORES VERDOSOS Y AZULOSOS: Se presenta principalmente en subsuelos mal drenados y con presencia de minerales como pirita y vivianita. Un horizonte puede presentar color uniforme o moteados, variegado, manchado, veteados. MOTEADO: Significa salpeado por motas de diversos colores. VETEADO: Que presenta listas de diversos colores al de la base o matriz. MANCHADO: Presenta manchas de diferente color al de la base. VARIEGADO: Significa que matriz y manchas forman un conjunto de diferentes colores. Hace algunos años se estableció un sistema universal para determinar el color del suelo. Este sistema se basa en la comparación directa del suelo con patrones preestablecidos. La única desventaja de este sistema es que el color del suelo cambia ligeramente con su contenido de humedad; se ha solucionado este problema indicando si la determinación se efectuó en seco, húmedo o mojado, según el contenido de humedad que posea. Para esta clasificación se usa actualmente la tabla de colores de Munsell. Esta tabla tiene tres variables que son: 1. Matiz (Hue); se refiere al color dominante en el espectro solar.
2. Valor (Value); se refiere a la intensidad o brillantes del color y es una función de la cantidad total de luz. 3. Chroma (Chroma); se refiere a la pureza o fortaleza relativa en el espectro. Munsell estableció escalas numéricas con pasos visualmente uniformes para cada uno de estos atributos. El libro de color de Munsell, muestra una colección de patrones coloreados, organizados de acuerdo a estas escalas. El color de cualquier superficie puede ser identificado comparándolo con los patrones de color bajo condiciones adecuadas de iluminación y visión. El color es entonces identificado por su matiz, valor e intensidad (denominados coordenadas del color del suelo). Estos atributos tienen símbolos H-Matiz; V-Valor; C-Intensidad y se escribe HV/C, que se conoce como Notación Munsell. Para el estudio de suelos esto es muy importante porque se pueden dar apreciaciones cualitativas e interpretar los resultados para así determinar qué suelo es, para qué tipo de cultivos se puede adecuar y qué materiales utilizar para mejorar ese suelo; así como qué procesos evolutivos han transcurrido en la generación del suelo. Utilizando la Notación Munsell, cada color tiene una relación lógica con los otros colores, lo que abre las puertas a interminables posibilidades creativas, así como la habilidad de comunicar estos colores de manera precisa. Los colores expuestos en cada hoja de la tabla, tienen un matiz constante que se designa por un símbolo colocado en la esquina superior derecha de la hoja. En el sentido de la vertical los colores aumentan en intensidad o brillantez de abajo hacia arriba. Esto quiere decir, que su valor aumenta. Horizontalmente el color aumenta en crhoma hacia la derecha y se torna gris hacia izquierda. La carta presenta tres escalas: Una radical para el matiz; una vertical para el valor y una horizontal para el chroma. La nomenclatura del color consiste en dos sistemas complementarios:
1. Nombre del color 2. La fórmula Munsell para el color El nombre del color se emplea en todas las descripciones para publicaciones y para uso en general. La notación para el color consiste en números que van de cero para el negro absoluto a 10 para el blanco absoluto. La notación para el crhoma consiste en una numeración que va de cero para los grises neutros y aumenta a intervalos iguales hasta un máximo de cerca de 20, el cual realmente nunca se encuentra en los suelos. El símbolo para matiz es una abreviatura de color (R para rojo, YR para amarillo rojizo; Y para amarillo) precedida por una numeración que va de cero a diez. Entre cada intervalo en las letras en matiz se torna más amarillo y menos rojo a medida que los números aumentan. DETERMINACION DEL COLOR
La prueba más utilizada para la determinación del color del suelo es la de Munsell, pintor italiano, que es determinada por una tabla que contiene 255 patrones de color en un arreglo desde la matiz, claridad y pureza (figura 6).
Figura 6. Espacio de Color Munsell
Procedimiento En el perfil del suelo o en una muestra independiente y después de haber separado las capas u horizontes, tome un agregado de aproximadamente 1 centímetro cúbico. Determine el estado de humedad del suelo: Seco, húmedo o mojado y anótelo. El suelo al estar seco es compacto, duro, no se adhiere y no mancha los dedos; por el contrario la aumentar la humedad y ser comprimido en la mano, cambian estas características: Mayor plasticidad, pegajosidad, cohesión, etc. Debe observarse al comprimirlo si alcanza a salir o no agua entre los nudillos de la mano, si sale se estará en el rango de mojado, sino en el de húmedo. Coloque el suelo detrás de los círculos (agujeros) presentes en la tabla Munsell y compare el color con los patrones, hasta encontrar el más aproximado. Anote el color valiéndose de la nomenclatura de la tabla, anotando primero el matiz, seguidamente el valor (números localizados sobre la parte izquierda vertical) como numerador, y el chroma (localizado en la parte inferior de la tabla), como denominador. Anote el equivalente de la clave observando el reverso de la hoja anterior identificada en la misma clave. Queda así definido el color codificado.
6. AIREACION DEL SUELO El suelo es un sistema heterogéneo, polifacético y poroso donde la organización o arreglo de las partículas que constituyen la fase sólida, determina las características del espacio poroso en el cual se transmite o retiene el agua y el aire. Tanto la densidad aparente como la porosidad, están relacionados con la génesis y el manejo dado del suelo. Así, investigaciones realizadas en suelos del Valle alto del Magdalena han demostrado como la rotación de cultivos y la incorporación de abonos verdes ha disminuido los valores de densidad aparente e incrementada la porosidad del suelo. De la misma manera, el uso indebido de implementos agrícolas ha contribuido a la degradación de los suelos donde se han visto afectados negativamente tanto la porosidad como la densidad aparente, entre otras propiedades físicas e hidrodinámicas. DENSIDAD APARENTE Es la relación entre la masa de las partículas del suelo secas a la estufa y el volumen total, donde se incluye el espacio vacío. La densidad aparente puede ser afectada por el contenido de materiales orgánicos, textura y origen del suelo principalmente. Así se tiene que suelos afectados por materiales volcánicos presentan valores bajos de densidad aparente; suelos asociados con materiales orgánicos presentan valores menores a 1.1 gr/cm3; suelos con contenido de arcilla mayores de 35%, presentan valores superiores a 1.3 gr/cm3, especialmente cuando poseen bajos contenidos de materia orgánica. Los suelos arenosos, bajos en materia orgánica presentan valores superiores a 1.4 gr/cm3.
La densidad aparente de los suelos orgánicos es muy diferente a la de los minerales. La determinación del valor de la densidad aparente tiene las siguientes aplicaciones: 1. Permite transformar valores de humedad gravimétrica volumétrica, permitiendo calcular la lámina de agua del suelo.
en
2. Permite calcular junto con la densidad real el valor de la porosidad total. 3. Permite estimar el grado de compactación del suelo mediante el cálculo de la porosidad 4. Permite calcular la masa de la capa arable 5. Permite calcular la cantidad de fertilizantes y enmiendas químicas a aplicar por hectárea 6. Permite calcular la porosidad de aireación del suelo. En términos generales, se puede decir que los valores de densidad aparente de los suelos, fluctúan entre 0.8 gr/cm3 y 1.8 gr/cm3. DENSIDAD REAL Es la relación entre la masa del suelo y el volumen de sólidos. Es decir, no incluye el volumen de espacios vacíos. Los valores de densidad real se ven afectados por los contenidos de materiales piroclásticos y orgánicos. La presencia de materiales orgánicos parece es el factor que más influye en sus valores. Rango que fluctúa entre 2.3 y 2.5 gr/cm3 se pueden considerar de bajos a normales, mientras rangos entre 2.6 y 2.8 gr/cm3 se consideran altos. Valores mayores a 2.8 gr/cm3 se consideran muy altos. Un valor promedio de 2.65 gr/cm3 es utilizado con frecuencia con fines prácticos, cuando no se requiere mucha precisión en las determinaciones.
POROSIDAD La porosidad es el espacio ocupado por el aire dentro de un volumen de suelo seco a la estufa. En el suelo se encuentran macro, meso y microporos, por donde circulan el aire y el agua. El espacio aéreo influye en la difusividad del aire en el suelo, afectando el desarrollo de raíces y por ende el desarrollo de la planta. La porosidad constituye una de las características más importantes al definir el valor ecológico de los suelos y aún cuando se hace uso generalizado de los valores de la porosidad total. En estudios de caracterización física del suelo, es conveniente determinar la porosidad de aireación que tiene un sentido práctico más real, si se tiene en cuenta que cada especie vegetal tiene sus propias exigencias en cuanto a condiciones de porosidad y aireación se refiere. Materiales y Equipos
Etiquetas Cajas de lata con tapa Equipo para toma de muestras sin disturbar Estufa con rango de temperatura hasta 150°C Balanza con sensibilidad de 0.1 gramos Espátula Pala Caja para transportar las muestras Parafina Picnómetros
Procedimiento 1. Determinación de la densidad aparente. 1.1 Método del cilindro de volumen conocido
Este método se recomienda para suelos no pedregosos y arenosos. Previa demarcación de unidades de suelo en el campo, tome un cilindro de volumen conocido e introdúzcalo en el suelo a muestrear con la ayuda de un pedazo de madero, el que debe colocar sobre el cilindro y golpear con un martillo. Una vez introducido el cilindro y lleno completamente de suelo, sáquelo y enrácelo en los extremos. Extraiga la muestra del cilindro y guárdela en una caja para muestras o una bolsa plástica cerrando herméticamente. Márquela. Lleve la muestra al laboratorio, pésela, póngala a secar en la estufa a 105°C por 24 horas y determine la humedad por diferencia de pesos (figura 7). Obtenga el volumen del cilindro midiendo el diámetro y su altura (medidas internas).
Figura 7. Determinación de la densidad aparente por el método del terrón parafinado Determine la densidad aparente mediante la relación entre el peso del suelo seco y el volumen del cilindro. 1.2 Método del terrón parafinado A partir de muestras tomadas sin disturbar, seleccione un terrón de tamaño mediano, séquelo en la estufa a 105° por 24 horas; cumplido este tiempo y colóquelo en un desecador por media hora para lograr su enfriamiento. Una vez frío pese el terrón rápidamente en una balanza de sensibilidad de 0.01 gramos. El resultado corresponde al suelo del suelo seco (A).
Amarre el terrón con un hilo manipulándolo con mucho cuidado para evitar posibles pérdidas de suelo. Introdúzcalo en un recipiente que contenga parafina líquida (previamente la parafina se debe haber puesto a derretir en una plancha hasta lograr temperatura aproximada de 70°C), buscando que el terrón quede totalmente sumergido en ella, haciendo inmersiones sucesivas hasta lograr un completo cubrimiento del terrón con la parafina. Pese el terrón parafinado; introdúzcalo en una probeta graduada la que contiene un volumen de agua conocido; determine el volumen de agua desplazado por el terrón parafinado; a este valor réstele el valor de la película de parafina con que se cubrió el terrón, para ello proceda así: Dp = Pp /Vp; Vp = Pp /Dp Dp= Densidad de la parafina = 0.89 g/cc Pp= Peso de la parafina (gramos) Vp= Volumen de la parafina (cm3) Pp = Peso en gramos del terrón seco y parafinado – Peso seco del terrón (gramos) Calcule la densidad aparente procediendo así: Da = Ps / Vt ; Da = Ps / Vd-Vp ; Vt = Vd-Vp Da = Densidad aparente (g/cm3) Ps = Peso del suelo seco (g) Vt = Volumen total del suelo seco (g) Vd = Volumen de agua desplazada por el terrón parafinado cuando de introdujo en la probeta (cm3) DENSIDAD REAL. Método del picnómetro El método del picnómetro es el más empleado para medir la densidad de los sólidos o gravedad específica. Se fundamente en determinar la grasa y el volumen de los sólidos del suelo a través de un frasco de volumen conocido.
Materiales y Equipo
Picnómetro de 25, 50 o 100 cc con tapa Balanza analítica con aproximación de 0.01g. Campana de vacío Bomba de vacío Termómetro Agua destilada y hervida Suelo tamizado por 2 mm Cápsulas taradas para humedad y formato para registro de datos
Procedimiento Pese el picnómetro completamente seco (Pp); agregue aproximadamente de 2 a 5g de suelo seco a 105°C, el cual debe previamente haber sido tamizado por 2mm; pese el picnómetro más el suelo seco y por diferencia de pesos con respecto al picnómetro vacío obtenga el peso del suelo (Ps). Adicione agua al picnómetro lentamente hasta una tercera parte de su volumen (el agua utilizada debe ser destilada y hervida para eliminar el aire que se encuentra en el suelo); lleve el picnómetro destapado a la campana de vidrio y aplique vacío durante dos horas para eliminar las burbujas de aire; retire el picnómetro de la campana de vacío y agregue agua hasta completar 2/3 del volumen del picnómetro y llévelo nuevamente al vacío durante una hora. Saque el picnómetro de la campana, llénelo con agua, tápelo y péselo. Seque completamente el picnómetro y péselo nuevamente (Pz). Calcule el valor de Pz de la siguiente manera: Pz = Pp + Ps + Pa, donde Pa = peso del agua. Calcule la densidad real de la siguiente manera: Densidad real = Peso de sólidos / volumen de sólidos. Dr = Ps / Vs Pa = Va, Vs = Vp – Va
Va = volumen de agua. ; Vs= volumen de sólidos
DETERMINACION DE LA POROSIDAD Y LA MICROPOROSIDAD La porosidad equivale a la diferencia entre la densidad real y la aparente. Se calcula mediante la siguiente ecuación: Pt (%) = 100 (1-Da / Dr) Para calcular la microporosidad se determina la densidad aparente omitiendo el secado en la estufa. Esta determinación debe hacerse bajo condiciones de humedad a capacidad de campo. La diferencia entre la porosidad total y la microporosidad permite calcular la porosidad no capilar o también conocida como porosidad de aireación. Pa = Pt – Hv Pt = Porosidad total Hv = Humedad volumétrica Hg = Humedad gravimétrica Da= Densidad aparente
= Pt - Hg x Da
7. DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO RETENCION DE HUMEDAD DEL SUELO El agua que un suelo puede almacenar en sus espacios porosos se conoce como capacidad de retención de humedad. Sobre esta agua actúan las fuerzas de adhesión, cohesión y capilar. La interacción de estas fuerzas se conoce como succión del suelo o tensión de humedad del suelo. Determinación de la capacidad de campo (método de la olla de presión) El agua adherida a bajos valores de succión, se encuentra disponible para las plantas, excepto cuando el suelo está saturado o muy cerca de saturación. La capacidad de campo, se ha definido como el contenido de humedad cuando el suelo se ha suplido de agua lluvia o de riego y se ha dejado drenar sin que se halla presentado evaporación. También se le conoce como el límite superior de agua disponible para la planta. Materiales y equipo
Compresor de aire. Controles de presión Olla de presión Placas de cerámica porosa (figura 8) Anillos de caucho o PVC de 1 cm de alto por 5 de diámetro Cápsulas taradas para humedad Balanza analítica Estufa para secado Espátula Suelo Formato para registro de datos
Figura 8. Equipo de retención de humedad: olla y platos de presión
Procedimiento Coloque las placas de cerámica que se vayan a usar en la olla de presión llene esta con agua, coloque la tapa y mida la salida de agua de las placas o platos de cerámica a una presión de 1 kg/ca2 (1 bar). El flujo de agua debe ser de 1 ml por cm2 /hora o mayor para asegurar un buen funcionamiento de las placas o platos de cerámica. Luego se comprueba la permeabilidad de las placas, para tal efecto quite la presión aplicada y vacíe el exceso de agua de la olla y de las placas. Tape la olla y aplique una presión de 0.5 bar o cualquier otro inferior al máximo que se vaya a usar en las medidas de retención. Transcurrido unos minutos, el flujo de agua por la salida de las placas debe cesar sin que haya burbujas de aire, lo que indica que la retención de agua de las placas es superior a la presión que se aplico a la olla. Una vez concluidos los pasos anteriores, coloque los anillos de caucho sobre las placas de cerámica, agregue las muestras de suelo dentro de los anillos por duplicado, y satúrelas por capilaridad. Deje las muestras de suelo en reposos por 24 horas como mínimo, con un exceso de agua en las placas de cerámica. Transcurrido este tiempo, elimine el exceso de agua que se encuentra en el pato; llévelo a la olla de presión; tápela y aplique la presión necesaria (0.1; 0.3; 0.5; 1 bar) durante 48 horas o más hasta cuando el escurrimiento haya cesado (más o menos 2 o 3 días).
Antes de quitar la presión de la olla, es conveniente poner una pinza que cierre el tubo extractor de agua de cada plato para evitar el movimiento de agua hacia las muestras de suelo; retire la placa de cerámica de olla de presión y transfiera inmediatamente cada una de las muestras a cápsulas taradas que con anterioridad han sido pesadas (Mc) para evitar cambios de humedad. Pese nuevamente las cápsulas de humedad con el suelo húmedo (Mshc); llévelas a la estufa para secarlas hasta obtener un peso constante a la temperatura de 105º c; apague la estufa, tape las cápsulas, sáquelas de la estufa y déjelas enfriar en un desecador; péselas (Mssc). Cálculos A partir de las ecuaciones siguientes se calcula el contenido de humedad. g
Mshc Mss
Mssc Mc Msh Mss
* 100
g
g
* 100
Mss Mw
* 100
Mss
Determinación del punto de marchitez (método de la membrana de presión) El punto de marchitamiento permanente ha sido definido como el límite mínimo de humedad por debajo del cual las plantas no pueden extraer agua del suelo para sus funciones. La tensión de humedad de un suelo al punto de marchitamiento permanente varía entre 7 y 32 bar, dependiendo de la textura del, suelo, la condición de las planta, la cantidad de sales solubles y las condiciones climáticas. Comúnmente, se usa el valor de 15 bares para determinar este punto. El punto de marchites permanente se conoce cato el límite inferior de agua disponible para las plantas.
Materiales y métodos
Extractor de membrana de presión y regulador diferencial Membrana de celulosa o plato de presión de 15 bar Anillos de caucho de 1 cm de alto por 5 cm de diámetro Balanza analítica Estufa Cápsulas taradas para humedad Dispositivos de presión (compresor de aire o cilindro de nitrógeno) Controles de presión Suelo tamizado por 2 mm Formato para el registro de datos.
Procedimiento Coloque la membrana de celulosa o el plato ya saturado sobre la malla de disco y ponga encima el anillo metálico con sus empaques de caucho; ajuste el anillo con los tomillos laterales de manera que estos encajen en las ranuras; coloque los anillos de caucho sobre la membrana de celulosa; agregue las muestras de suelo en ellos; emparéjelas y satúrelas por capilaridad dejándolas en reposo durante 24 horas. Luego remueva el exceso de agua con una pipeta; coloque el diafragma de caucho sobre el anillo metálico y cierre el plato; ajuste los tornillos. El ajuste de los tornillos debe hacerse en forma simultánea y progresiva para que el cierre sea uniforme y no haya escape de aire. Aplique la presión deseada (3, 5 10 6 15 bares, en forma progresiva para evitar movimientos de las muestras de suelo dentro del plato y/o rotura de membrana (Figura 9).
1. Filtro de Aire 2. Regulador 3. Regulador 4. Regulador Multimatic 5. Regulador Diferencial de Mercurio 6. Manómetro 7. Manómetro 8 Extractor de 5 bar 9. Tubo de Conexión
10. Extractor de 15 bar 11. Tubo de Conexión 12. Tubo de Conexión 13. Membrana de presión 14. Válvula de escape 15. Válvula de desviación 16. Manguera de Conexión 17. Compresor
Figura 9. Esquema del Extractor de la membrana de presión para tensiones de 0 a 15 bares Suspenda la presión aplicada cuando haya cesado el escurrimiento del agua, lo cual se produce en 2 o 3 días e indica que las nuestras han alcanzado el equilibrio. Abra el plato y transfiera cada una de las muestras a cápsulas para humedad, que con anterioridad han sido pesadas (Mc). (Péselas nuevamente con el suelo húmedo (Mshc), llévelas a la estufa durante 24 horas a 1O5o C y luego determine su peso (Mssc). Formato para el registro de los datos. Registre los datos en el formato anexo
Cálculos g
Mshc Mssc
* 100
Mssc Mc Msh Mss
g
g
* 100
Mss Mw
* 100
Mss
MEDIDA DE LA TENSIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO TENSIÓMETRO. Se compone de una copa de cerámica porosa conectada a un tubo plástico duro lleno de agua y cerrado en su extremidad. En la parte superior tiene conectado un medidor de tensión o manómetro (figura 10).
Figura 10. Medidor de Tensión de la humedad del suelo Existen otros tipos de tensiómetros en desarrollo, entre ellos con lecturas numéricas que traducen los valores de tensión del agua en flujo eléctrico y entre los mismos aparatos con posible conexión a computadora para obtener lecturas continuas de la tensión con la cual está retenida el agua en el suelo. La unidad métrica decimal empleada para medir la tensión del agua en el suelo es el bar. Un bar es igual a 0.987 atmósferas igual a 100 centibares.
Los tensiómetros son calibradores en centibares; 1.0 centibar = 0.01 atmósfera; 1.0 atmósfera = 10 metros de altura de una columna de agua. En la práctica, solo se alcanza a medir con el tensiómetro hasta 0.8 bar = 80 centibares = 0.8 atmósfera = 800 milibares. El rango de tensiones adecuadas al censo del tensiómetro es de 0 a 80 centibares donde la copa porosa es permeable al agua y no al aire. Valores de tensión superiores a 0.8 bar se libera excesivamente el aire diluido en el agua el que pasa a la parte superior del tubo en forma de burbuja la que ocasiona variación en la lectura de la tensión. Además, se corre el riesgo de salida del aire por la copa porosa trayendo como consecuencia que el tensiómetro deje de funcionar. Estos tensiómetros se recomiendan principalmente para suelos de texturas medianas y pesadas. INSTALACIÓN DEL TENSIÓMETRO EN EL SUELO. El correcto funcionamiento de los tensiómetros depende del nivel de contacto entre el suelo y la copa porosa. Se requiere en contacto íntimo entre estas dos partes. Para logra una correcta instalación se deben cumplir las siguientes etapas: 1. Tener definida la profundidad a la cual se debe instalar el tensiómetro. 2. Seleccionar el sitio donde se ubicará el tensiómetro, teniendo en cuenta que este debe ser representativo de la unidad de suelo a evaluar. 3. Utilizando un barreno en espiral cuyo diámetro de perforación sea similar al del tubo del tensiómetro, efectuar una perforación en el suelo a la profundidad seleccionada previamente. 4. Humedecer el lugar perforado, adicionando un poco el agua, e introducir el tensiómetro asegurándose de lograr un buen contacto
entre el suelo y la copa porosa. La tierra extraída con el barreno se coloca a los lados del tubo del tensiómetro ejerciendo presión suave con la mano para lograr el mejor contacto alrededor del tubo, se adiciona tierra formando un montículo para evitar que se presente acumulación de agua o endurecimiento superficial, que puede afectar las lecturas del manómetro. 5. Colocar en el sitio de instalación un distintivo que permite localizar fácilmente el aparato instalado. Esto también evitará el posible daño por paso de maquinaria o animales. 6. Cada tensiómetro llevará un número de identificación, el que se anotará en una planilla de registro, donde además se indicará la profundidad de ubicación del tensiómetro. UBICACIÓN DE LOS TENSIOMETROS EN EL CAMPO Buscando obtener la información más eficiente y confiable de las lecturas del tensiómetro, estos se deben localizar en el medio donde se encuentre el sistema radicular activo de la planta de acuerdo al tipo de cultivo, tipo de suelo y método de riego. Se debe tener en cuenta los siguientes criterios: 1. Ubicación en cultivos bajo riego por aspersión: El tensiómetro se instala a unos 3 metros de distancia del aspersor en la diagonal entre dos aspersores. 2. En cultivos bajo riego por micro aspersión: se instalan a la mitad del radio de distribución a la mitad del radio de distribución del agua. 3. En cultivos bajo riego por goteo: se ubican en el área activa de las raíces a 10 cm. del gotero, en suelos de textura liviana y, a 25 cm del gotero en suelos de textura mediana y pesada. En invernaderos, se ubican a 10 cms del gotero. En plantaciones adultas se instalan debajo del follaje a una distancia de más o menos 1 m del tronco, y a la distancia recomendada del gotero, según tipo de suelo. En riego
por goteo, el lateral de goteros, tiende a cambiar de posición, por tanto es necesario establecer el lateral cerca del tensiómetro. 4. Pivote central: Los aparatos se ubican entre los microaspersores a 6 metros por lo menos de la torre. CRITERIOS PARA DETERMINAR LA PROFUNDIDAD DE UBICACIÓN Es muy importante tener en cuenta la profundidad de ubicación de los tensiómetros dentro de la zona de rizosfera. Para ello se toma como criterio la profundidad de desarrollo de raíces de las plantas establecidas en el predio. Generalmente se recomienda instalar dos tensiómetros en una estación: uno superficial y otro profundo, esto con el propósito de hacer un seguimiento a los cambios de humedad que se presentan en el suelo principalmente en la zona de mayor actividad radicular. En suelo liviano en el caso de hortalizas, se recomienda instalar un tensiómetro a 15-20 cm y el otro a 40 cm; en suelos medianos y pesados se utilizan a 30 y 60 cm. Instalación de tensiómetros según profundidad radicular Profundidad del suelo (cm) 40 60 90 120
Tensiómetro superficial (cm) 20 30 40 50
Tensiómetro profundo (cm) 30 45 60 90
NUMERO DE ESTACIONES POR PREDIO Se denomina estación al lugar donde se instalan dos o más tensiómetros ubicados a diferente profundidad. Como los suelos de una parcela no son homogéneos, se presentan diversas condiciones de humedad en el mismo como consecuencia del comportamiento físico – químico del suelo y el desarrollo vegetativo de las plantas. Estas variaciones exigen que se instalen 3 o más estaciones en el predio dependiendo del grado de
heterogeneidad del terreno. Desde luego, a mayor número de estaciones instaladas, mayor nivel de confiabilidad de la información de humedad obtenida. CUIDADOS Y MANTENIMIENTO DE LOS TENSIOMETROS Cuando una vez instalados los tensiómetros en el campo se obtienen presencia de burbujas de aire en el tubo y su tamaño es de más de 1 cm, se adiciona al aparato agua hervida y fría e hipoclorito de sodio al 4%. La sustitución de un tensiómetro previamente instalado tendrá lugar, cuando se presenten las diferentes situaciones: 1. Se presenta cambio de tensión brusca en comparación a los otros aparatos. 2. Salida rápida de agua a bajas tensiones o flujo de burbujas de aire. Si se requiere la sustitución de un tensiómetro este se debe extraer del suelo, para lo cual se debe humedecer alrededor del mismo, haciendo giros hasta extraerlo. Si no se logra la extracción, se debe picar el terreno alrededor del aparato para facilitar esta labor. Al concluir el uso de los tensiómetros por finalización del ciclo vegetativo del cultivo, se extraen, se lavan con agua limpia la capa porosa y se almacenan. Si el periodo de almacenamiento es por poco tiempo, se colocan dentro de un recipiente con agua en posición vertical. Si el almacenamiento es por largo tiempo, se desocupan los tensiómetros quitándole la tapa y extrayendo el agua y se guarda en un lugar seguro. Interpretación de las lecturas del tensiómetro Lecturas (centibares) 0 a 10 11 a 30 31 a 60 61 a 80
Interpretación Humedad cercana a saturación Humedad próxima a capacidad de campo Rango donde debe empezarse a regar Rango donde la planta puede presentar condiciones de estrés.
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