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Las interfases en los
sistemas terrestres
Eduardo Gómez
Interfases de los sistemas terrestres
1
El suelo
El suelo es la base de una serie de recursos importantes:
•
•
•
Madera
Alimentos
Leña (energía)
Por esta razón es importante su estudio y conservación y adoptar
medidas ante los problemas que presenta, el principal de ellos, la
erosión favorecida por las actividades humanas.
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Interfases de los sistemas terrestres
2
Definición de suelo
Es la cubierta más superficial de
la corteza terrestre, resultado de
la interacción entre las rocas de la
superficie terrestre, la atmósfera,
la hidrosfera y la biosfera.
Hidrosfera
Atmosfera
Suelo
Geosfera
Biosfera
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Interfases de los sistemas terrestres
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Concepto de suelo
Está constituido por materiales inorgánicos procedentes principalmente de la
meteorización del sustrato y enriquecida por materia orgánica en vías de
descomposición (humus), permitiendo el asiento de la cubierta vegetal.
Constituye un ecosistema necesario para cerrar los ciclos materiales del resto
de los ecosistemas terrestres.
La ciencia que estudia el suelo es la edafología
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Interfases de los sistemas terrestres
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Usos del suelo
El hombre destina el suelo a diferentes usos:
•
•
•
•
Soporte de plantas
Construcción de vías de transporte u otras infraestructuras
Fuente de recursos minerales (aluminio, arcillas…)
Asentamientos humanos
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Interfases de los sistemas terrestres
5
Impactos sobre el suelo
•
•
•
•
•
•
•
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Erosión
Contaminación
Sobreexplotación
Empobrecimiento
Compactación
Degradación biológica
Perdida por recubrimiento (asfaltados…)
Interfases de los sistemas terrestres
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Composición del suelo
Materia
Orgánica
Humus
Materia
Inorgánica
Restos de
meteorización
Sólidos
Composición
Agua
Líquidos
Gaseosos
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Sales
minerales
disueltas
O2 CO2 N2
Interfases de los sistemas terrestres
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Eduardo Gómez
Interfases de los sistemas terrestres
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Fase sólida
I. Materia inorgánica:
Gravas, arenas, arcillas, resultantes de la alteración de la
roca madre y sales minerales
II. Materia orgánica :
Es materia orgánica en
descomposición que forma el humus
- Viva (bacterias, hongos,
invertebrados, etc.)
- Muerta en descomposición
(restos animales y vegetales)
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Interfases de los sistemas terrestres
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Restos de
meteorización
Textura del suelo
Sales minerales
Riqueza del suelo
Humus
Productividad
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Fase líquida
Puede ser:
• Agua de escorrentía
• Agua de gravitación
• Agua retenida
• Agua capilar
• Agua ligada
Rellena los poros
Contiene sustancias disueltas que pueden ser utilizadas por las plantas
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Interfases de los sistemas terrestres
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Fase gaseosa
1. Tiene una composición similar a la del aire que respiramos, aunque
con mayor proporción de dióxido de carbono, resultado del
metabolismo de los organismos del suelo.
2. Presenta un contenido muy alto de vapor de agua.
3. Cuando el suelo es muy húmedo, los espacios de aire disminuyen, al
llenarse de agua.
4. Es responsable de la oxidación de los componentes del suelo
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Gases del suelo
Composición media
Componente
Gas del suelo
Aire
10 – 20 %
21 %
Nitrógeno
78,5 – 80 %
78 %
Dióxido de carbono
0.2 – 3.5 %
0.03 %
Agua
Saturado
Variable
Otros
<1%
>1%
Oxígeno
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Formación del suelo. Etapas
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Interfases de los sistemas terrestres
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Factores de formación del suelo
El suelo es resultado de la interacción de cinco factores:
1.
2.
3.
4.
5.
La roca madre
El relieve
El tiempo
El clima
Los seres vivos.
Los tres primeros factores desempeñan un rol pasivo, mientras que el
clima y los seres vivos participan activamente en la formación del suelo.
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Interfases de los sistemas terrestres
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La roca madre
Es el sustrato a partir del cual se desarrolla el suelo. De éste se
deriva, por el efecto de la meteorización, directamente la
fracción mineral del suelo y ejerce una fuerte influencia sobre
todo en la textura del suelo, pero también en otros factores como:
1.
2.
3.
4.
5.
Espesor
Morfología
Propiedades físicas
Propiedades físico-químicas
Fertilidad.
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Interfases de los sistemas terrestres
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El clima
Es quizá el factor más importante porque condiciona el tipo de
meteorización de la roca madre e influye mucho en la evolución
del suelo. Así mismo, influye en otros factores formadores del
suelo como el factor biótico y en el relieve.
Los componentes climáticos más importantes son:
•
•
•
•
Eduardo Gómez
La humedad
Temperatura
Balance hídrico
Viento
Interfases de los sistemas terrestres
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Componentes climáticos
La humedad (disponibilidad y flujo de agua)
Una humedad alta favorece actividades químicas y biológicas y se
favorece el arrastre de partículas y diversas sustancias (eluviación).
Esta circunstancia modificará el tipo de suelo que se puede formar.
Temperatura
El aumento de temperatura favorece la actividad química y biológica y si
va acompañada de precipitaciones fuertes provoca pérdida de sílice del
suelo por arrastre y los suelos se vuelven estériles
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Interfases de los sistemas terrestres
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Componentes climáticos II
Balance hídrico
Es la relación entre Evaporación (E) y Precipitación (P)
Si P > E: Arrastre de iones hacia horizontes profundos del suelo.
Si P < E: Ascenso de agua por capilaridad, junto con las sales que
contiene. Al evaporarse esta agua, las sales quedan en la superficie
formando costras llamadas caliches.
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Componentes climáticos III
Viento
Provoca aumento de evaporación y de erosión (arrastre de partículas),
especialmente en las zonas áridas
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Interfases de los sistemas terrestres
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Topografía
Los procesos de formación del suelo (procesos edáficos) repercuten en el relieve y
viceversa.
Desde el punto de vista edáfico los elementos del relieve más importantes son la
inclinación y longitud de las laderas, la posición fisiográfica y la orientación.
Una mayor pendiente influye en la formación del suelo por incremento de la erosión,
disminución de la penetración del agua y disminución del grosor del suelo
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Interfases de los sistemas terrestres
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Efecto de la pendiente
1
Pendientes fuertes: El suelo está sometido a una intensa erosión. La
pendientes estarán conformada por suelos esqueléticos.
2
3
Eduardo Gómez
Pendientes medias: Los suelos están sometidos a un continuo
transporte de materiales sólidos y soluciones, por lo que suelen
presentar pequeños o moderados espesores, con abundantes los
cantos angulosos, representativos de los suelos coluviales.
Se depositan materiales arrastrados formándose
suelos acumulativos que continuamente se están
sobreengrosando, formándose suelos muy
espesos y de texturas (granulometrías) muy finas.
Interfases de los sistemas terrestres
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Pendiente y características
hídricas
El relieve también influye en la cantidad de agua que accede y pasa a través del
suelo.
En relieves convexos el agua de precipitación circula por la superficie hacia las
zonas más bajas del relieve y se crea un área de aridez local, mientras que lo
contrario ocurre para las formas con relieve cóncavo.
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Interfases de los sistemas terrestres
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Pendiente y exposición al sol
El relieve también modifica las características del clima edáfico, al influir en la
temperatura y en la humedad en función de la inclinación (influirá en la
intensidad calorífica de las radiaciones recibidas), orientación (que regulará el
tiempo de incidencia de las radiaciones solares) y altitud (que influirá en los
elementos climáticos generales). Como consecuencia de todo ello también
afectará al desarrollo de la vegetación y de la actividad microbiana
Ladera Norte
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Ladera Sur
Interfases de los sistemas terrestres
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Tiempo de actuación
La velocidad de formación de un suelo es extraordinariamente lenta (el suelo
es un recurso no renovable) y depende del tipo de factores formadores de cada
suelo
•
Los suelos se desarrollaran mas fácilmente sobre materiales originales
sueltos e inestables que a partir de rocas duras y constituidas por
minerales estables..
•
También hay una mas rápida formación en los climas húmedos y cálidos
que en climas secos y fríos.
•
La velocidad de formación del suelo es muy variable, (desde 1mm/año
hasta 0,001mm/año). Se considera que un suelo está maduro después de
periodos de tiempo que oscilan entre unas decenas de años en climas
cálidos y húmedos y materiales adecuados a miles de años si las
condiciones no son tan favorables.
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Interfases de los sistemas terrestres
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Factores biológicos
En general, el suelo se desarrolla a la par que la comunidad biótica que vive en el.
Las acciones de los organismos son básicamente:
1. Constituyen las fuente de material original para la fracción orgánica del suelo.
Restos vegetales y animales que al morir se incorporan al suelo y sufren
profundas transformaciones.
2. Ejercen importantes acciones de alteración de los materiales edáficos. Los
organismos transforman los constituyentes del suelo al extraer los nutrientes
imprescindibles para su ciclo vital. El papel de los microorganismos en la
transformación de la materia orgánica es tan importante como para que la
humificación apenas se desarrolle en su ausencia.
3. Producen una intensa mezcla de los materiales del suelo como resultado de su
actividad biológica.
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Interfases de los sistemas terrestres
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Humificación
Es el proceso de formación de humus (materia orgánica, microorganismos y
productos de descomposición de la materia orgánica). Da al suelo un carácter ácido
y es simultaneo al proceso de mineralización.
Etapas del proceso:
Aparición del mantillo. Hojarasca y restos vegetales
Creación del humus
Presencia de arcilla mezclada con el humus
Eduardo Gómez
Interfases de los sistemas terrestres
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Funciones del humus
 Actúa como reservorio que regula los ciclos biogeoquímicos.
 Juega un papel importante en el establecimiento de la estructura del suelo y de su
estabilidad.
 Contribuye a determinar la capacidad de cambio del suelo, manteniendo los cationes
bajo forma intercambiable y disponible para los vegetales.
 Participa en el establecimiento del pH del suelo y del poder tampón.
 Retiene agua.
 Absorbe virus, sustancias tóxicas, enzimas, etc., pudiendo contrabalancear los efectos
perjudiciales de distintos compuestos y/o ejerciendo un efecto estimulante sobre la
fisiología de los vegetales.
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Interfases de los sistemas terrestres
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Formación de las sustancias húmicas:
POLÍMEROS ORGÁNICOS
Degradación
CONSTITUYENTES MONOMÉRICOS
(fenoles, quinonas, aa, azúcares)
Reacciones espontáneas
Autoxidación
Oxidación por enzimas microbianas
HUMIFICACIÓN
Repolimerización
COMPUESTOS HÚMICOS
Ac. Fúlvico
Ac. Húmico
Humina
Macroflora
Son plantas superiores asentadas en el suelo. El papel de las mismas, en la evolución del
suelo, puede concretarse en los siguientes puntos:
1. Constituyen una de las fuentes más importantes de despojos orgánicos, sobre todo
en las capas inferiores del suelo.
2. Tienden a mantener una estructura grumosa por su efecto de malla o enrejado.
3. Contribuyen mecánicamente a la disgregación de las rocas.
4. Al, mediante la respiración, consumir oxígeno y desprender anhídrido carbónico,
influyen en la alteración química de los minerales.
5. Favorecen, en sus proximidades, una microflora del suelo extremadamente rica
como consecuencia de la secreción de productos fácilmente descomponibles. El
número de microorganismos que viven en la zona inmediata a la raíz, la rizosfera,
puede ser hasta 100 veces más elevado que en otras zonas más alejadas del suelo.
6. Al reincorporar sobre el suelo la mayor parte de los nutrientes que absorben, frenan
los efectos de lavado de las corrientes descendentes de agua.
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Microflora
Bacterias y hongos que contribuyen a la
formación de humus (especialmente en
climas húmedos), a la fijación del N2
atmosférico y a procesos de nitrificacióndesnitrificación.
 Gran cantidad de microorganismos
(106-109 bacterias/gr)
 La mayoría heterotróficos, descomponedores de
carbohidratos
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Interfases de los sistemas terrestres
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Hifas de hongos
Agua
Bacterias
MO
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Interfases de los sistemas terrestres
Actinomicetes
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Animales
En el suelo viven pequeños mamíferos, insectos, miriápodos, babosas y
caracoles, ácaros, arañas y lombrices de tierra como grupos más
característicos. Su papel en el suelo se significa en los siguientes aspectos:
1° Mejoran la estructura o agregación del suelo a causa de sus movimientos
en el mismo (fundamentalmente los organismos cavadores) y de la cantidad
de materia orgánica que incorporan.
2° Aquéllos que son predadores (herbívoros o carnívoros) ejercen nula
influencia directa sobre la demolición de los restos orgánicos; pero como
muchos son saprofitos y se alimentan de vegetales más o menos
descompuestos, inician unos procesos de degradación de esos residuos que
facilitan el papel de la microflora.
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Interfases de los sistemas terrestres
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La macrofauna del suelo más estudiada son las lombrices de tierra. En un suelo
en el que abundan estas lombrices se calcula que hacen pasar a través de su
cuerpo una cantidad próxima a las 34 Tm de tierra por año. El suelo es
sometido a la acción de los encimas digestivos y a la trituración en el interior de
estos animales. La materia excretada tiene, en comparación con la original:
•
•
•
•
mayor proporción de materia orgánica.
más cantidad de nitrógeno total y en forma nítrica.
mayor riqueza en Ca, Mg y P asimilables.
pH más elevado.
El número de lombrices de tierra en un
suelo húmedo y rico en materia orgánica
puede superar los 2 millones por ha.
Suponiendo un peso de 0,5 g/ejemplar,
esta cantidad representa del orden de
1.000 kg de materia viva por hectárea.
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Interfases de los sistemas terrestres
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Eduardo Gómez
Interfases de los sistemas terrestres
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Descriptiva del suelo
Perfil:
Es la estructura en corte transversal del suelo en el que se observan los
horizontes o capas, cuyo número depende de la madurez del suelo.
Pedión:
Volumen de suelo que puede ser reconocido como un suelo individual. Es la
unidad volumétrica de muestreo
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Interfases de los sistemas terrestres
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A
B
C
D
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A00
A0
A1
A2
Hojas y residuos orgánicos sin descomponer
Residuos parcialmente descompuestos
Color oscuro por presencia de materia orgánica
Color claro por efecto del lavado
B2
B3
Precipitación de sustancias lavadas de A
Transición B-C
C
Fragmentos y restos de meteorización de la roca
madre
D
Roca madre sin alterar
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Horizontes
1. El horizonte A o de lavado, es la parte más superficial y de tonalidad más
oscura porque contiene el humus, materia orgánica en vía de
mineralización. En este horizonte se observan las raíces de las plantas y
está constituido por partículas muy finas de arena, limo y arcilla. es el más
fértil de los tres. En él se produce un lavado importante (lixiviación), siendo
eliminadas por la acción del agua las sustancias solubles que emigran a
niveles inferiores.
2. El horizonte B o de acumulación, está por debajo del A, y es de espesor
variable (desde varios centímetros hasta metros). Como carece de humus
su color es más claro. En este horizonte precipitan las sustancias minerales
lavadas en el horizonte A. En los climas más secos, el carbonato cálcico
arrastrado por las aguas de infiltración, precipita en este horizonte dando
lugar a formación de costrones llamados caliche.
3. El horizonte C, o de transición es el más profundo y constituye el tránsito
con la roca madre. Está formado por cantos en una matriz arcillosa y
arenosa, que van siendo más numerosos y de mayor tamaño en la zona
profunda, en la que se pasa insensiblemente a la roca madre. (horizonte D)
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Interfases de los sistemas terrestres
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Eduardo Gómez
Interfases de los sistemas terrestres
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Propiedades físicas
1. Textura
2. Estructura
3. Consistencia
4. Color
5. Temperatura
6. Profundidad
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Interfases de los sistemas terrestres
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Textura
La granulometría es esencial para cualquier estudio del suelo. Para clasificar a
los constituyentes del suelo según su tamaño de partícula se han establecido
muchas clasificaciones granulométricas.
Todas aceptan los términos de grava,
arena, limo y arcilla, pero difieren en los
valores de los límites establecidos para
definir cada clase.
Grava
Arena
Limo
Arcilla
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Interfases de los sistemas terrestres
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Determinación de la textura
1. Granulometría: proporción relativa de arena, limo y arcilla que
contiene un suelo.
2. Textura: tipo de suelo según su granulometría.
3. Análisis granulométrico: determinación de los porcentajes de
arena, limo y arcilla, una vez que se han separado los fragmentos
gruesos (gravas…)
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Clases texturales
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Interfases de los sistemas terrestres
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Clases texturales
Textura arenosa: Los suelos arenosos se denominan suelos sueltos. Se
caracterizan por tener una elevada permeabilidad al agua y por tanto una escasa
retención de agua y de nutrientes.
Textura arcillosa: Los suelos arcillosos se denominan suelos pesados o fuertes.
Presentan baja permeabilidad al agua y elevada retención de agua y de
nutrientes.
Textura franca: Se considera la textura ideal, porque tiene una mezcla
equilibrada de arena, limo y arcilla. Esto supone un equilibrio entre permeabilidad
al agua y retención de agua y de nutrientes.
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Suelo arenoso
Suelo arcilloso
Suelo franco
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Estructura
Es la agrupación de partículas, formado agregados que dejan espacios que
favorecen la aireación, filtrado, permeabilidad y circulación del agua. Todo
esto condiciona a su vez el tipo de cultivos y la erosionabilidad del suelo
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Interfases de los sistemas terrestres
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Tipos de estructura
1. Laminar. Los agregados tienen forma aplanada, con predominio de la
dimensión horizontal. Las raíces y el aire penetran con dificultad.
2. En bloques. Angulares o subangulares. Los agregados tienen forma de
bloque, sin predominio de ninguna dimensión.
3. Prismática. Los agregados tienen forma de prisma, de mayor altura que
anchura. Es típico de suelos con mucha arcilla.
4. Columnar. Semejante a la estructura prismática, pero con la base
redondeada. Esta estructura es típica de suelos envejecidos.
5. Granular. Los agregados son esferas imperfectas, con tamaño de 1 a 10
mm de grosor. Es la estructura más ventajosa, al permitir la circulación de
agua y aire.
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Tipos de estructuras del suelo
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Interfases de los sistemas terrestres
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Consistencia
Es la propiedad de compactación y porosidad. Viene
determinada por la textura y estructura más la actividad de los
seres vivos en el suelo.
Según la consistencia, se pueden clasificar los suelos en:
1.
2.
3.
4.
Muy compactos
Compactos
Friables (que se desmenuzan)
Muy Friables
La consistencia se usa en agronomía para saber la facilidad de
labranza de un suelo y la penetración del agua
Eduardo Gómez
Interfases de los sistemas terrestres
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Color del suelo
Depende de la composición, textura,
estado físico y humedad.
En los suelos jovenes depende de la
roca madre.
En los suelos maduros, el color varía
en función de la mezcla de minerales y
materia orgánica. En general, los
suelos más oscuros tienen mayor
cantidad de materia orgánica (humus)
El color también determina el albedo
del suelo (energía reflejada)
Eduardo Gómez
Interfases de los sistemas terrestres
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Temperatura
El suelo recibe las radiaciones procedentes del Sol y se calienta. Su
temperatura depende de como lleguen las radiaciones a la superficie
(humedad atmosférica, transparencia, nubosidad, precipitaciones, vientos,
topografía, cobertera vegetal, etc.) y de como el suelo las asimile (humedad,
color, calor específico, conductividad, etc.).
La temperatura del suelo está directamente relacionada con la temperatura
del aire atmosférico de las capas próximas al suelo y está sometida a
cambios estacionales y diurnos. Estas oscilaciones se van amortiguando
hacia los horizontes profundos. La distribución de la temperatura con la
profundidad constituye el perfil térmico.
La temperatura del suelo se mide a 50 centímetros de profundidad y se se
supone que es equivalente a la del aire atmosférico mas 1 grado centígrado.
Influye en los procesos físico-químicos y biológicos que tienen lugar en el
suelo
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Profundidad
Distancia desde la superficie hasta la roca madre no alterada. Es un valor
importante en agricultura porque determina hasta donde pueden llegar las
raíces.
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Propiedades químicas
Intercambio iónico
Acidez y alcalinidad
Salinidad
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Intercambio iónico
Es el intercambio de
iones entre la fase
líquida y la sólida del
suelo. Afecta a la
nutrición de las plantas,
a la dinámica de los
contaminantes
y
al
poder
de
reciclaje
natural del suelo.
Eduardo Gómez
Interfases de los sistemas terrestres
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Importancia de la capacidad de
cambio iónico
1. Controla la disponibilidad de nutrientes para las plantas: K+,
Mg++, Ca++, entre otros.
2. Interviene en los procesos de floculación - dispersión de arcilla y
por consiguiente en el desarrollo de la estructura y estabilidad de
los agregados.
3.
Determina el papel del suelo como depurador natural al permitir
la retención de elementos contaminantes incorporados al suelo.
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Interfases de los sistemas terrestres
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pH del suelo
Los factores que hacen que el suelo tenga un determinado valor
de pH son diversos, fundamentalmente:
1.
Naturaleza del material original. Según que la roca sea de reacción
ácida o básica.
2.
Factor biótico. Los residuos de la actividad orgánica son de
naturaleza ácida.
3.
Precipitaciones. Tienden a acidificar al suelo y desaturarlo al
intercambiar los H+ del agua de lluvia por los Ca++, Mg++, K+, Na+...
de los cambiadores.
4.
Complejo adsorbente. Según que esta saturado con cationes de
reacción básica (Ca++, Mg++...) o de reacción ácida (H+ o Al+++).
También dependiendo de la naturaleza del cambiador variará la
facilidad de liberar los iones adsorbidos.
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Acidez y alcalinidad
Importancia del pH del suelo para las plantas:
1. El pH ejerce una gran influencia en la asimilación de
elementos nutritivos.
2. El intervalo de pH comprendido entre 6 y 7 es el más
adecuado para la asimilación de nutrientes por parte de las
plantas.
3. Los microorganismos del suelo proliferan con valores de pH
medios y altos. Su actividad se reduce con pH inferior a 5,5.
4. Cada especie vegetal tiene un intervalo de pH idóneo.
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Salinidad
Es el resultado de la salinización, es decir, de la acumulación en el
suelo de sales solubles
salinidad
+
Presión
osmótica
Crecimiento de las plantas
(Sequedad fisiológica)
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Existen básicamente, tres componentes del estrés salino que afectan a las
plantas:
a) Efecto osmótico:
Está generado por un aumento del potencial osmótico del suelo que
disminuye la disponibilidad de agua para la planta.
b) Efecto nutricional:
Las alteraciones nutricionales se producen cuando el vegetal tiene
problemas para absorber ciertos iones esenciales (nutrientes) en presencia
de excesivas cantidades de sales solubles en el suelo.
c) Efecto tóxico.
El efecto tóxico está inducido, casi siempre, por cientos iones como Cl y
Na. como en el caso de especies sensibles al exceso de iónes o cuando se
deteriora la estructura del suelo por su presencia.
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Suelos salinos
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