El suelo. Origen,estructura y composición. La utilización del suelo. La contaminación del suelo. Métodos de análisis

1. Definiciones de suelo

2. ¿Qué disciplinas estudian el suelo?

3. El suelo, un aliado contra el cambio climático.

4. Los paleosuelos

5. Origen de los suelos edafogenesis

5.1El tiempo de formación de un suelo.

5.2. Etapas implicadas en la formación del suelo

6. Estructura del suelo

6.2 Perfiles del suelo

7. Composición del suelo: Constituyentes del suelo.

8. La utilización del suelo

9. Contaminación del suelo

10. Métodos de análisis del suelo

1. Definiciones de suelo

Un suelo es un conjunto de materiales de escaso espesor,

dispuestos en capas u horizontes,

en el que se asienta la vida,

y que es el resultado de la acción de distintos procesos físico-químicos y biológicos sobre rocas superficiales.

La F.A.O define el suelo como “el medio natural para el crecimiento de las plantas”.

2. ¿Qué disciplinas estudian el suelo?

El suelo, no es una entidad estrictamente geológica, sino que en sus génesis y desarrollo intervienen mecanismos biológicos y bioquímicos.

Las ciencias especializadas en el estudio del suelo son dos:

Por un lado la edafología, que estudia la naturaleza y propiedades del suelo, en función de la producción vegetal. Por tanto, esta relacionada con la vertiente agronómica.

Y por otro lado, la pedología, que se dedica a conocer a los suelos en su ambiente natural, para así conocer la distribución de éstos dentro del paisaje. Por tanto esta ciencia del suelo, es más cercana a la geografía.

3. El suelo, un aliado contra el cambio climático.

1.Los suelos secuestran y retienen dióxido de carbono evitando que se escape a la atmosfera.

2.Hay más carbono orgánico en el suelo que en la vegetación terrestre y atmosferas juntas.

3.En el primer metro de suelo de nuestro planeta, se almacenan aproximadamente 1417 petatoneladas de carbono.

4.Los suelos que tienen un mayor contenido en materia orgánica son los que más CO2 secuestran.

5.Por tanto, el suelo juega un papel relevante en la regulación del clima.

4. Los paleosuelos

Existen, unos suelos muy antiguos llamados Paleosuelos, éstos aparecen intercalados entre estratos de roca sedimentaria.

Los suelos que con mayor facilidad pueden conservarse como paleosuelos, son los que presentan un perfil edáfico desarrollado y poseen niveles resistentes (lateritas, costras calcáreas..).

El estudio de sus características permite deducir las condiciones climáticas y la vegetación existente, que reinaba durante su formación.

5. Origen de los suelos, edafogenesis

La formación y el desarrollo de un suelo es un proceso gradual, complejo y de larga duración.

5.1El tiempo de formación de un suelo.

Se precisa por término medio entre 8000 y 10000 años para que un suelo este bien desarrollado, aunque existen suelos que se han formado en 200 años.

Tenemos dos extremos; Por un lado los suelos tropicales, que suelen tener gran espesor, han podido tardar un millón de años en formarse.

Por otro lado, los de origen fluvial o glaciar, que suelen ser suelos jóvenes, y no están totalmente desarrollados.

Este tiempo tan largo que se necesita por término medio para la formación de un suelo, nos exponen un asunto muy importante:

La naturaleza no crea suelos al mismo ritmo que el hombre los destruye (en cuestión de años).

Por tanto, el suelo es un recurso finito, lo que implica que su perdida y degradación no son reversibles, en el transcurso de una vida humana.

5.2. Etapas implicadas en la formación del suelo

1. Formación de un manto de alteración, en las rocas que afloran del continente, resultante de la meteorización (mecánica y química) producida por un agente geológico externo (viento, hielo, acción de los seres vivos, agua).

Dicho manto puede desarrollarse in situ, llamándose eluvión, o bien estos materiales se encuentran redepositados, recibiendo el nombre de aluvión, como es el caso de los conos de deyección de un torrente.

2. Instalación y colonización de seres vivos (líquenes, microganismos (bacterias), vegetales superiores… en el manto de alteración.

Es la fase decisiva de la formación de un suelo, ya que estos organismos con sus procesos vitales y metabólicos producen sustancias que continuaran con la meteorización tanto física como química del manto de alteración.

Además, los seres vivos al morir, producen restos vegetales y animales que se incorporan en el suelo.

Al degradarse por putrefacción y fermentación, se originan productos relevantes Nh3, Ch4, H2S, que después serán transformados por las bacterias en nutrientes.

3. Mezcla de todos éstos productos minerales, restos orgánicos y sustancias químicas entre sí, con el agua y el aire intersticial.

6. Estructura del suelo

La estructura del suelo puede definirse como la agrupación de partículas y agregados en fragmentos mayores, unidos por los coloides del suelo (fragmentos suficientemente pequeños, con diámetro inferior a 2 micras).

Entre los factores que intervienen en la constitución de la morfología del suelo están:

1. Cantidad o porcentaje de matriz (material que une las partículas de suelo).Son tres; Minerales de arcilla (filosilicato de aluminio hidratados),material orgánico o humus y óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio.

2. Textura: La definimos como la relación existente entre los porcentajes de las diferentes fracciones (arena, limo, arcilla).

Según la Sociedad Internacional de la Ciencia del Suelo ISSS, la arcilla tiene un diámetro inferior a 2 u, el limo entre 2u y 20 u, y la arena tiene un diámetro superior a 20 u.

3. Actividad biológica del suelo: Por ejemplo la presencia de Lumbricus terrestris, es sumamente importante en la conformación de la estructura del suelo.

Las partículas del suelo son cementadas en el intestino de las lombrices (aumentando el número de agregados estables).

También ayudan aumentando la microporosidad y macroporosidad, del suelo debido a que las lombrices desmenuzan las partículas detriticas.

En suelos forestales, Lumbricus terrestris puede constituir hasta el 70 % de los invertebrados.

4. Influencia humana: El suelo cultivado, tiene una estructura con una morfología totalmente distinta a la natural que poseía el suelo.

Se forman horizontes antrópicos superficiales y subsuperficiales debido a varios factores; Como por ejemplo, las labores profundas y con intensiva aplicación de residuos humanos y animales da lugar a un horizonte antrópico hortico; La aplicación de aguas cargadas en sedimento da lugar a un horizonte antropico irragrico..

6.2 Perfiles del suelo

Los suelos maduros presentan una serie de niveles o capas superpuestas de diferente textura, color, consistencia y composición que reciben el nombre de horizontes.

Las características de estos horizontes varían fundamentalmente en función del clima en el que se desarrollan.

Los suelos más maduros se encuentran en lugares donde las temperaturas y precipitaciones no son extremas.

Veamos a continuación las diferentes características de los principales horizontes.

H: Es un horizonte dominado por la materia orgánica (descompuesta o parcialmente descompuesta).Todos los horizontes H están saturados con agua por periodos prolongados de tiempo. Es el horizonte de las turberas.

O: Es un horizonte, en el que dominan los desechos frescos (poco descompuestos o parcialmente), se pueden observar ramas, hojarasca…No se encuentra saturado de agua durante periodos largos de tiempo. Frecuente en bosques.

A: Horizonte superficial. Destaca la presencia de materia orgánica humificada mezclada íntimamente con la fracción mineral. Tiene mayor cantidad de materia orgánica que los horizontes subyacentes. Normalmente oscuro. Sus propiedades son modificadas con la labranza y el pastoreo.

E: Horizonte de fuerte lavado. Situado entre el A y el B. Con menos arcilla y óxidos de hierro y aluminio que el horizonte A y B.Con menos materia orgánica que el A. Con textura gruesa (arenosa), suele tener colores claros.

B: Horizonte mineral. Horizonte de enriquecimiento. Reúne varios de estos compuestos: Arcilla, óxidos de hierro y aluminio, materia orgánica (solo de origen iluvial, procedente del horizonte A), carbonatos…Posee colores pardos o rojos. Estructura edáfica en bloques angulares prismáticos.

C: Horizonte mineral o capa de material mineral no consolidado. Sin desarrollo de estructura edáfica. Blando, suelto, se puede cavar con una azada. Puede estar meteorizado pero nunca edafizado.Las acumulaciones de yeso o carbonato se pueden incluir en este horizonte.

R: Material original. Roca dura, compacta. No se puede cavar con una azada. La roca no ha sufrido una alteración física o química reseñable.

7. Composición del suelo: Constituyentes del suelo.

En todo suelo se distingue una parte inorgánica y orgánica.

7.1 Parte inorgánica del suelo

Está compuesta por 3 fases.

A) Fase solida

Fragmentos gruesos: Son los fragmentos fácilmente reconocibles con el microscopio petrográfico, suelen tener más de 50 u. Son un conjunto de minerales en proceso de alteración, constituyen el esqueleto mineral del suelo .Consideramos a estos minerales primarios ya que son minerales que solo tienen pequeños cambios en su composición son el cuarzo , feldespato ,mica….Predominan en la fase arenosa.

Fragmentos finos: No pueden ser observados por su pequeño tamaño a través del microscopio petrográfico, para ello se utiliza otra técnica como la difracción de rayos x.

Son minerales secundarios. Son por ejemplo los filosilicatos de aluminio hidratados (arcilla), que han sido formados por la alteración de minerales como los feldespatos. Estos predominan en la fracción arcilla.

Los fragmentos finos inorgánicos junto a las moléculas orgánicas, forman el complejo absorbente.

El complejo absorbente.

Está constituido por partículas de arcilla, moléculas humínicas y óxidos e hidróxidos de hierro.

Las partículas de arcilla y las moléculas huminicas presentan una carga residual negativa (-) sobre su superficie, por lo que retienen cationes muy relevantes alcalinos y alcalinotérreos como el Ca2+,Mg2+,K+,Amonio NH4+.

Sin embargo los óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio, están cargados positivamente(+),por tanto retienen aniones tan importantes como el fosfato(Po4 -3).

Capacidad de intercambio catiónico Una propiedad relevante del Complejo absorbente es la CIC, que se define como la cantidad máxima de iones alcalinos y alcalinotérreos que determinado suelo puede fijar.

Hay que reseñar, que en suelos ácidos las posiciones de intercambio de catiónico son ocupadas por Al3+ y H+, por tanto estos suelos se encuentran desaturados de cationes alcalinos y alcalinotérreos.

Los valores de CIC altos se dan en suelos poco meteorizados y con abundante materia organica.Los suelos con CIC altos tienden a ser más fértiles que los poseen CIC bajos. Ya que con CIC altos, la probabilidad que se pierdan los nutrientes por lixiviación es baja, los nutrientes se encuentran retenidos en el suelo y listos para ser tomados por las plantas.

B) Fase liquida

El agua se puede encontrar:

Agua higroscópica: El agua forma una pequeña película que recubre las partículas del suelo. No es asimilable por la plantas.

Agua capilar: Contenido en los microporos (diámetro inferior a 100 micras).Puede ser absorbida por las plantas o no.

Agua gravitacional: No está retenida en el suelo y circula fácilmente a través de los macroporos (diámetro superior a 100 micras) hacia el subsuelo.

B) Fase gaseosa

El contenido de oxigeno del aire del suelo oscila entre el 10% y el 20% del aire, no llegando al 21% del aire atmosférico. El dióxido de carbono se cree que esta hasta diez veces en mayor porcentaje en el suelo que en la atmosfera. Oscilando entre el 0,3% y el 3.5%. Esto es debido a que las raíces de las plantas y los microrganismos en su respiración emiten CO2.Tambien la transformación de la materia orgánica a inorgánica emite este gas. El intercambio gaseoso entre el suelo y la atmosfera se da por difusión, a través de los macroporos del suelo.

7.2 Parte orgánica del suelo

A) Materia orgánica viva

Debemos saber que los suelos albergan, ¼ parte de la biodiversidad del planeta. Los diferentes seres vivos que habitan en el suelo realizan diferentes funciones, aquí algunas relevantes:

1. El sistema radicular de las plantas y de los árboles, ayudan a fijar los fragmentos de suelo ante agentes externos, manteniendo la estructura del suelo.

2. Determinadas plantan secuestran y neutralizan determinados metales pesados.

3. Las micorrizas (Hongos) en relación simbiótica con las raíces de muchas plantas, aumentan la productividad del suelo.

B) Materia orgánica muerta

Los restos vegetales y cadáveres animales sufren una descomposición especial, la humificación, cuyo resultado es el famoso humus. Este proceso es realizado por bacterias y hongos. Podemos distinguir los siguientes 4 tipos de humus:

1. Mull: Se desarrolla en suelos neutros y básicos, muy aireados y con alta actividad biológica. La relación C/N es siempre baja, generalmente menor de 12.

2. Moder: Suelen presentarse en suelos ácidos y humificación lenta. La relación C/N fluctúa entre 16-25.

3. Mor: Suelen muy acidos, bajo un clima frio que no favorece el proceso de humificación (materia orgánica apenas degradada). Relación C/N es elevada, superando frecuentemente a veces el valor de 25.

4. Turba: Suelo constantemente empapado, por tanto la degradación se produce en condiciones anaeróbicas.

8. La utilización del suelo

El uso del suelo, es el uso que los seres humanos hacen de la superficie terrestre. El uso del suelo abarca la gestión y modificación del medio ambiente natural, para convertirlo en medio ambiente antrópico.

Los principales usos del suelo que se hacen en la superficie terrestre continental , que alberga 14 900 millones de hectarias, (sin contar la Antártida y Groenlandia), son los siguientes, según los datos obtenidos de la FAO.

Utilización agraria: Aproximadamente el 10% de la superficie terrestre continental esta cultivada. De este porcentaje, un 20% son cultivos de regadío. De gran importancia su delimitación, por el gran desembolso económico que supone pasar de una superficie de secano a regadío.

Utilización pecuaria: Aproximadamente un 30% se consideran pastizales aptos para alimentar al ganado.

Utilización forestal: Aproximadamente un 30% de la superficie continental se considera forestal. Un 1,25% de la superficie continental son plantaciones forestales (una sola especie), destinadas a la industria maderera y papelera.

Asentamientos humanos (Hábitat rural y urbano):Las áreas urbanas ocupan el 4,5% de la superficie continental.

Uso recreativo, cultural y científico, y de la protección de la naturaleza. Las áreas protegidas incluyen el 12,7% del área terrestre del mundo y el 1,6% de área oceánica mundial.

Otros usos: 1.Extracion de recursos (minerales, energéticos e hídricos) 2.Uso industrial 3.Utilizacion del suelo para servicios (transporte y comunicaciones).

Terrenos improductivos naturales: Tierras no aptas para la agricultura (no arables) 71,5%. El 33,55% de la superfie terrestre son desiertos, por tanto tienen un uso muy limitado.

9. Contaminación del suelo

Para la FAO, la contaminación del suelo implica que la concentración de una sustancia (nutrientes, plaguicidas, compuestos químicos, metales pesados) en el suelo, es mayor que la tendría éste de forma natural.

Vamos a ver distintos tipos de contaminación frecuentes del suelo y como remediarlos.

1. Alcalinización del suelo

¿Qué es? Exceso de sodio intercambiable. A medida que su concentración aumenta en el suelo, desplaza a otros cationes (Ca2+, Mg2+…).Este estado limita mucho el crecimiento de las plantas.

Causas: Suelen darse los suelos alcalinos en zonas áridas, en lugares donde el ser humano aplica agua de riego con alto contenido en bicarbonato sódico NaHC03

Remediación: Para bajar el PH de los suelos alcalinos (Ph mayor a 9) es interesante aplicar sulfato de hierro (FeS04), en combinación de un buen aporte de materia orgánica.

2. Contaminación del suelo por Basura (Plásticos).

Causas: Cuando el plástico se acumula en gran cantidad en los vertederos, pueden llegar a contaminar el suelo. Especialmente contaminantes son los plásticos clorados como el PVC, que tienen sustancias nocivas como los FTALATOS, que al no estar unidos directamente a la composición del plástico, son fácilmente liberados al medio. Este compuesto tiene dos características que hace que se quede fijado en el suelo; tienen una baja solubilidad en agua (no son lixiviables) y una baja volatilidad. Diversos estudios han demostrado la presencia de ftalatos en suelos agrícolas de diferentes países europeos como Dinamarca, Reino Unido…

Efectos: Los ftalatos pueden ser nocivos para el desarrollo del aparato reproductor masculino en el feto y son tóxicos para la reproducción. La Agencia de Protección del Medio ambiente (E.D.A) ha determinado que son probablemente carcinógenos.

Remedación: En este caso, se aconseja el uso de plástico biodegradable, en vez de PVC, para reducir los residuos generados.

3. Contaminación del suelo por purines y lodos de depuradora.

La aplicación al suelo de lodos de depuradora de aguas residuales urbanas y especialmente purines puede ocasionar varios efectos:

1. Un aumento en la concentración de metales pesados. Los purines tienen altas concentraciones de cobre y zinc, ya que a los cerdos se les suministra sustancias que albergan estos metales pesados para que crezcan. El cinc en altas concentraciones en el ser humano produce anemia y daña el páncreas.

2. Exceso de nutrientes (nitrógeno, fosforo y potasio).Se puede producir una contaminación de las aguas superficiales por nitratos y sulfatos (eutrofización) y aguas subterráneas por nitratos, que pueden reducirse a nitritos, que son peligrosos para la salud.

3. Aumento de los microrganismos patógenos en el suelo.

Remedación: Como hemos dicho, el empleo de purín, conlleva la liberación en el suelo de bacterias patógenas (Escherichia coli, Salmonella spp). No obstante, existe un grupo importante de Hongos y bacterias que presentan efectos antagónicos con estas bacterias patógenas, ya que compiten por los mismos recursos.

Esta situación la podemos aprovechar como control biológico. Un ejemplo de controlador biológico es el Hongo Trichoderma.Tambien bacterias del genero Bacillus y Psedomonas.

Otros tipos de contaminación del suelo importantes pueden ser por plaguicidas (insecticidas, fungicidas, herbicidas altamente contaminantes) y la contaminación del suelo por minería.

10. Métodos de análisis del suelo

El estudio del suelo debe plantearse como una continua observación de éste a distintas escalas.

Estos son los pasos a seguir para analizar el suelo:

1. Análisis de los datos recogidos por teledetección

2. Continua con una descripción macromorfologica de sus distintos horizontes a simple vista,in situ, con ayuda de una lupa de mano.

3. Se prosigue con la toma de muestras para la realización de análisis químicos y físicos

3.1 Determinaciones preliminares: PH y prueba de salinidad

3.2Determinación de propiedades fundamentales: Materia organica, carbonato cálcico equivalente, granulometría

3.3 Determinación de sales solubles: Calcio y magnesio solubles en agua, sodio soluble en agua.

3.4Caracterización de la fertilidad química; Fosforo asimilable...

3.5Determinaciones relacionadas con el agua del suelo: Contenido de agua total, capacidad de retención del suelo de agua disponible para las plantas (agua capilar)

4. Se toman también muestras de lámina delgada, relativamente no perturbadas, para estudios de micromorfologia.

Se utiliza para estos estudios: Lupa binocular (3d). Microscopio petrográfico (2d) que es un microscopio óptico de luz polaridad. Microscopio de fluorescencia.

Estudios submicroscopicos; Microscopio electrónico de luz de barrido, resonancia magnética nuclear, difracción de rayos x.

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El suelo tema 17