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| SUELO |  |
El suelo en los últimos años se ha convertido en el centro de discusión. Debido al continuo proceso de ampliación de las ciudades y a través del proceso de construcción se ha reducido la superficie útil de los suelos y algunos han sido dañados irreversiblemente. La agricultura intensiva se realiza cada vez en menos áreas y los suelos resultan sobreexplotados. Por otro lado materiales contaminantes, los cuales resultan de las actividades antrópicas terminan en el suelo y afectan su fertilidad. En el presente capitulo se realiza una descripción de las interacciones entre el suelo, el clima y los organismos del suelo.
El suelo es un producto de la transformación de minerales y la materia orgánica, el cual se forma sobre la corteza terrestre bajo la influencia de los factores ambientales y el cual es atravesado por agua, aire y organismos, presenta una organización morfológica, es capaz de sostener plantas y constituye el sustrato donde se desarrolla la vida de los animales y el hombre.
En el suelo se encuentran entremezcladas la biosfera (organismos), la litosfera (rocas), la hidrosfera (agua) y la atmósfera (aire). En los ecosistemas terrestres el suelo le ofrece al edafón una amplia superficie específica interna y un sitio de amplio intercambio de materiales.
Los suelos son una fuente de variación en el paisaje. Los tipos de suelos pueden extenderse varios kilómetros sin una variación significativa, o ellos pueden formar un mosaico a través del paisaje, cambiando sus características en unos pocos metros. Además cuando aparecen ecosistemas con límites fuertemente definidos, es usual que una propiedad del suelo ha cambiado y causa la discontinuidad de un sistema a otro. Cada una de las condiciones del suelo podrían resultar en una asociación vegetal , que pueden crecer bajo esas condiciones. Indirectamente los limites del suelo determinan los patrones de distribución animal: los animales dependen de plantas específicas, la distribución de las cuales está determinada por el tipo de suelo y debido a que el hombre depende de las plantas para las cadenas alimenticias, se puede considerar al suelo como nuestro recurso esencial. Hay cinco factores que influencian la formación del suelo:
Las rocas de acuerdo a su origen se subdividen en :
Se acepta que hace 4.6 millones de años se formó nuestro sistema planetario, a partir de una nube caliente de gas y polvo, que se origino del espacio exterior. Mientras se formaba el sol, en las zonas externas más frías se formaron los planetas y la luna, entre ellos la tierra. Durante el enfriamiento los metales más pesados como el hierro y el níquel, se ubicaron en el núcleo. Alrededor se formaron capas con hierro y magnesio. Las partes más livianas, quedaron constituidas de silicio y aluminio y formaron la capa más externa, la cual muy pronto comenzó a solidificarse. La capa inferior de la corteza terrestre se conoce como sima, debido a su alto contenido en silicio y magnesio. La capa superior se conoce como sial, debido a que predomina el silicio y el aluminio. Debido a lo anterior los elementos más frecuentes sobre la superficie terrestre son al lado del oxígeno, el silicio y el aluminio. En la tabla 1 se señala el porcentaje de los elementos más frecuentes en la corteza terrestre y en las rocas magmáticas.
Tabla 4: Composición media química en porcentaje de la corteza terrestre (hasta 16 cm de profundidad) y las rocas magmáticas. Los macronutrientes se resaltan en negrilla (Tomado de Mückenhausen 1993).
| Elemento |
Corteza terrestre |
Roca magmática |
|---|---|---|
| Oxígeno (O) | 46.46 |
46.420 |
| Silicio (Si) | 27.60 |
27.590 |
| Aluminio (Al) | 8.07 |
8.080 |
| Hierro (Fe) | 5.06 |
5.080 |
| Calcio (Ca) | 3.64 |
3.610 |
| Sodio (Na) | 2.75 |
2.830 |
| Potasio (K) | 2.58 |
2.580 |
| Magnesio (Mg) | 2.07 |
2.090 |
| Titanio (Ti) | 0.62 |
0.720 |
| Hidrógeno (H) | 0.14 |
0.130 |
| Fósforo (P) | 0.13 |
0.158 |
| Carbono (C) | 0.09 |
0.051 |
| Manganeso (Mg) | 0.09 |
0.125 |
| Azufre (S) | 0.06 |
0.080 |
Inicialmente la tierra estaba cubierta por rocas magmáticas. Posteriormente la corteza se solidificó y comenzaron los procesos de meteorización y transformación sobre estas rocas. Hoy se transportan rocas magmáticas de debajo de la corteza terrestre, sólo a través de procesos volcánicos. En la superficie terrestre el magma se solidifica rápidamente y no permite la formación de cristales grandes. Estas rocas se clasifican como volcánicas y son de grano fino, ejemplo el basalto. Cuando las rocas se solidifican en el interior de la corteza, el proceso ocurre lentamente y permite la formación de cristales grandes. A estas rocas se le conoce como plutónicas, ejemplo el granito.
De acuerdo a su origen los sedimentos se clasifican en clásticos, químicos y biológicos. Los sedimentos clásticos se originan durante la meteorización de las rocas, bajo la influencia de la temperatura y el agua. Se originan restos de material los cuales pueden sedimentarse o ser transportados, donde posteriormente se sedimentan. Estos sedimentos posteriormente se pegan por medio de arcilla u otro medio y constituyen rocas, ejemplo los conglomerados. Durante la sedimentación química los materiales solubles en agua que resultan de la meteorización, son transportados a lagos o al mar. A través del calentamiento o la evaporación del agua, estos materiales se solidifican y van a formar horizontes profundos, los cuales por levantamiento orográfico aparecen de nuevo sobre la capa terrestre, ejemplo el yeso, la dolomita o las salinas. Los sedimentos biogénicos se originan de la acumulación de las partes duras de los esqueletos de organismos marinos como corales, esponjas, diatomeas, etc.
Durante la formación de montañas las rocas magmáticas y sedimentarias son transportadas al interior de la corteza terrestre, allí están sometidas a mayor presión, temperatura y a otras condiciones químicas. Por lo tanto cambia su estructura y composición mineral; dando origen a las rocas metamórficas. Ejemplo mármol y Gneis.
Las rocas magmáticas y metamórficas constituyen cerca del 95 % de la corteza terrestre, pero participan solamente en un 25% en la superficie terrestre. Por el contrario las rocas sedimentarias constituyen sólo el 5 % de la corteza terrestre y el 75 % de la superficie. Por lo tanto las rocas sedimentarias se consideran las más importantes como material parental, el cual le da origen al suelo.
Figura 36: ciclo geológico
El material parental es la fuente de los componentes inorgánicos del suelo (orgánicos en el caso de los histosoles). La capa inferior de rocas en el perfil del suelo generalmente constituye material parental (Fig. 37).
La riqueza de nutrientes del suelo varía de acuerdo con la concentración de elementos inorgánicos, tales como el fósforo, el potasio, el calcio, hierro y manganeso, los cuales son liberados durante los procesos de meteorización del material parental. La cantidad de nutrientes liberados al suelo por unidad de tiempo depende de dos factores:
Por lo tanto las propiedades físicas de la roca como: dureza o solubilidad en agua son importantes en la fertilidad del suelo. Las rocas que son sólo levemente cementadas o que son solubles en agua liberaran nutrientes rápidamente y producirán suelos fértiles. Contrariamente, una roca muy dura (como basalto o granito) que se rompen muy lentamente y liberan pocos nutrientes producirá un suelo infértil.
Figura 37: perfil de suelo con sus horizontes característicos.
La meteorización de las rocas puede ser química (por disolución por agua) o física (fragmentación por cambios de temperatura y por sales). Esta degradación de la roca por el clima produce una capa de roca fragmentada llamada el horizonte C del perfil del suelo (Fig. 37).
Sobre éste se encuentra el horizonte B, el cual es la capa de suelo que recibe los materiales trasladados desde el horizonte(s) superior(es). Algunos minerales, especialmente el hierro, forma capas como costras que impiden el drenaje a través del suelo. El horizonte E es una capa de suelo pálido, la cual separa el horizonte B del horizonte A, en la cual las arcillas y los minerales han sido llevados del horizonte E al B, quedando una alta concentración de arena o limo.
El horizonte A es generalmente de color negro a pardo oscuro; debido a la presencia de materia orgánica descompuesta. La superficie del suelo es el horizonte O, la capa de material vegetal y animal muerto y en diferentes estados de descomposición.
Cuando el suelo es arrastrado por el agua, el viento, la actividad glaciar o el polvo volcánico, el esquema de formación del suelo descrito anteriormente varía. En esos casos el material parental está constituido de diferentes tipos de rocas, las cuales se combinan para formar el nuevo suelo. Ejemplos de tales suelos lo constituyen los suelos de valle de la Amazonía, que tienen su material parental en la cabecera y en las riveras de los cauces que recorre el Amazonas y sus afluentes.
Todos los proceso de meteorización de las rocas producen minerales parcialmente descompuestos tales como arenas, limos y arcillas.
Figura 38: estructura arcillas
Los minerales de arcilla son partículas pequeñas, planas, que se unen a través de oxígenos compartidos. Las partículas de arcilla tienen una alta superficie específica y carga eléctrica negativa. Las sustancias disueltas con una carga positiva se agarran a las partículas de arcilla (Fig. 38). Muchos nutrientes tales como potasio (K+), calcio (Ca++), amonio (NH4+) y magnesio (Mg2+) son cationes; Es decir están cargados positivamente y son atraídos por la superficie de la arcilla. Por lo tanto las arcillas juegan un papel importante en la captación de nutrientes, los cuales han sido liberados de la meteorización de la roca o son producto de la de los ciclos de descomposición de la materia orgánica. El nitrato (NO3+) tiene una carga eléctrica negativa y no será atraído por la arcilla; por lo cual es más fácil su lavado de un suelo arcilloso, que los cationes; por lo cual contamina corrientes y lagos. El amonio es un catión y por lo tanto es captado por la arcilla.
Suelos muy jóvenes, tales como los de Armero, que han sido cubiertos por lodos y cenizas volcánicas, pueden ser ricos en nutrientes, pero son incompletos debido a que carecen de una estructura y del amplio rango de organismos que participan del ciclo de nutrientes, flujo de energía y en el desarrollo del suelo. Igualmente suelos muy viejos pueden ser pobres en nutrientes debido a que todos sus nutrientes han sido lavados. Así un suelo maduro alcanza un pico de productividad potencial, y luego comienza a deteriorarse. Para todos los suelos este proceso difiere, pero en general los suelos se vuelven productivos relativamente rápido y toman cientos a miles de años para perder su productividad.
Los factores de mayor influencia del clima son la temperatura y la precipitación. El clima influencia el flujo de nutrientes a través del tipo de cobertura vegetal, lo cual afecta la rata de descomposición y la posibilidad de que los nutrientes sean lavados del sistema. El clima afecta también la rata de meteorización de las rocas. En los climas cálidos y húmedos habrá una descomposición más rápida, que en uno frió o seco, en primer lugar por que los procesos de carbonatación ocurren más rápidamente.
La carbonatación es el proceso dominante que lleva a la descomposición de las rocas a través del contacto con ácido carbónico (H2CO3). El dióxido de carbono es altamente soluble, y se combina con el agua en el suelo para formar el ácido carbónico. Este ácido puede disolver rocas acelerando la liberación de nutrientes. Las raíces de las plantas, la fauna, los microorganismos y la descomposición de la materia orgánica liberan CO2 en el suelo, permitiendo que la atmósfera de éste sea 200 veces más saturada que el aire.
| Los procesos bióticos
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El aspecto biótico de un suelo incluye el contenido orgánico y las interacciones entre el suelo y sus organismos, especialmente los descomponedores. La mitad del volumen del suelo está ocupado por material mineral; la otra mitad está constituido de aire y agua, con un componente pequeño de materia orgánica. La fracción orgánica aunque pequeña es la más importante debido a que juega un papel muy importante en determinar la estructura y la humedad características del suelo.
Los organismos del suelo (microorganismos y fauna) degradan la materia orgánica hasta transformarla en humus, un material gelatinoso químicamente muy estable. El humus es un importante componente estructural en el suelo, que ayuda a unir partículas de suelo formando nódulos fijos laxamente. Entre los nódulos están los espacios de aire que aseguran la presencia de oxígeno alrededor de las raíces de las plantas y facilitan el drenaje. Los suelos que contienen muchos espacios de aire tienen una estructura migajosa. Una buena estructura asegura buen drenaje, al igual que el mantenimiento de una humedad optima durante períodos secos. El agua que se mueve a través del suelo se conoce como agua de percolación. El humus absorbe agua de precolación y ayuda a captar agua. Semejante a una esponja el humus puede almacenar agua y liberarla posteriormente durante los períodos de sequía para el abastecimiento de las plantas.
La actividad horadadora de los organismos además ayuda a mantener la estructura del suelo y mejoran la aireación; de esta manera aseguran que las raíces de las plantas tengan acceso a oxígeno.
La biota también sirve para fijar nitrógeno, un nutriente esencial para el crecimiento de las plantas, y el cual proviene del aire. Además el reciclamiento de nutrientes por la biota puede ser más importante en términos de la cantidad que hace disponible, que el abastecimiento de nutrientes nuevos. Así los procesos bióticos son esenciales para el mantenimiento de la disponibilidad de nutrientes y del ecosistema.
La pendiente, la configuración de la ladera y los valles, al igual que la altura sobre el nivel del mar son atributos importantes que afectan la formación del suelo. El grado de inclinación de la pendiente influencia la profundidad del suelo. Las áreas planas como los valles, las costas y las sabanas tienden a desarrollar suelos más profundos, que las zonas de pendiente. Es importante resaltar que el material parental, el clima, el tiempo, la topografía y los procesos bióticos intervienen para formar los suelo. En una montaña el clima es más frió, los procesos bioquímicos y el ciclo de nutrientes son más lentos, que en las zonas bajas. Por lo tanto los suelos serán probablemente superficiales, inestables debido a la pendiente y por consiguiente no maduraran. El material parental se forma de rocas duras en las montañas y liberan muy lentamente los nutrientes. Así que todos los cinco factores formadores de suelos permiten el desarrollo de un suelo pobre.
