Propiedades físicas relacionadas con la calidad del suelo UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO FACULTAD DE CIENCIAS Licenciatura en Biología Unidad de aprendizaje: Calidad y salud de suelo Propiedades físicas relacionadas con la calidad del suelo por Dr. en C. Rocio Vaca Paulín 01 de octubre de 2015

Guión explicativo Introducción La degradación del suelo es una seria amenaza para el futuro por lo que es importante intensificar, preservar e incrementar la calidad de este; para ello, es esencial conocer las propiedades de los mismos. En el presente material se muestran los conceptos, características, formas de determinación e importancia de algunas propiedades físicas del suelo (textura, porosidad y densidad) relacionadas con la calidad y salud del suelo.

Competencia a desarrollar Propósito Identificar la importancia de algunas propiedades físicas del suelo relacionadas con la calidad y salud del suelo. Competencia a desarrollar Integración

Contenido 3. Densidad 1. Textura Fase sólida del suelo Conceptos Clasificación Interpretación 2. Porosidad Definición Tipos Importancia 3. Densidad Densidad aparente Densidad real http://static.blogo.it/ecologiablog/ecologiablog_walle_1024.jpg

Secuencia didáctica Propiedades físicas del suelo Textura Densidad Porosidad Conceptos Características Importancia

TEXTURA DEL SUELO Fases del suelo Sólida Líquida Gaseosa Inorgánico Orgánico Espacio de huecos El suelo está compuesto de tres fases: sólida líquida y gaseosa. Dentro de la fase sólida se encuentran los componentes orgánicos e inorgánicos http://www.safa.edu.uy/suelo/dos.jpg

Origen de la fase sólida Por meteorización Física Química Biológica Material originario o roca madre In situ Erosionado, transportado y depositado Material edafizado Por aguas de inundación Por el viento (polvo) Por coluvionamiento, movimiento en masa Aportes sólidos In situ: antiguo suelo enterrado que haya quedado de nuevo en la sup por erosión del material que lo recubría Materiales en disolución aportados Por aguas de inundación Por una capa freática

Conceptos GRANULOMETRÍA: proporciones relativas de las distintas partículas minerales inferiores a 2 mm, agrupadas por clases de tamaños en fracciones granulométricas, tras la destrucción de los agregados TEXTURA: expresión sintética de las características de cada horizonte. Dependientes del tamaño de las partículas La granulometría es una variable cuantitativa; mientras que, la textura es cualitativa; es decir, es una categoría

¡Muchas clasificaciones de granulometría! General: grava, arena, limo y arcilla, ¿Diferencia? Límites establecidos para definir cada clase. Existen varias clasificaciones para la granulometría de un suelo; la diferencias entre estas radica en los límites del tamaño de partícula. www.meted.ucar.edu https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQwYSHYvDOznjcpIoLmIbJAQ6x129rQWyD6BmM6AkXb9_Fzf_wj

¿Más aceptadas? Atterberg o Internacional (llamada así por haber sido aceptada por la Sociedad Internacional de la Ciencia del Suelo) Americana del USDA (Departamento de Agricultura de los Estados Unidos) Estas clasificaciones son las que se reportan dentro del ámbito científico a nivel internacional

Esquema que resume los dos criterios Nótese que la diferencias entre ambas clasificaciones radica en el tamaño de las arenas http://edafologia.ugr.es/introeda/tema04/imagenes/escalas.gif

Tamaños de partículas (CBDSA, 1983) Elementos gruesos bloques cantos grava gruesa grava media gravilla Diámetro aparente > 2 mm 25 a 60 cm y más 6 a 25 cm 2 a 6 cm 0.6 a 2 cm 0.2 a 0.6 cm Tierra fina arena limo arcilla Diámetro aparente < 2 mm

¿Por qué estudiar la granulometría? Permite inferir otras características y propiedades relacionadas con el uso y comportamiento del suelo: CRAD y de suministro Facilidad para la circulación del agua Facilidad del laboreo Riesgo de formación de sellado y de costra superficial Riesgo de erosión hídrica y eólica Capacidad para almacenar nutrimentos Capacidad para admitir aguas residuales, purines y otros residuos líquidos http://www.ambientum.com/img_boletin/noticia/suelo12.jpg

Fracciones granulométricas y su justificación Límite 2 mm 200 m 50 m 20 m < 2 m < 0.2 m Fracción Elementos gruesos Lim sup de arena fina Lim sup del limo (USDA) Lim sup del limo (ISSS) Arcilla Justificación No fuerzas de unión, partículas separadas sin cohesión Minerales de rocas separadas por debajo de este tamaño Inestabilidad estructural, apelmazamiento, susceptibilidad a formas costra superficiales Límite arbitrario Partículas con importante carga eléctrica superficial Superficie específica elevada Partículas con carga eléctrica superficial Comportamiento coloidal Superficie específica muy elevada Esta tabla hace referencia a las características (justificación) que presentan determinados tamaños de partículas.

Fracciones granulométricas Granulometría denominación Fracciones Denominación Diámetros aparentes (m) USDA Simple Arena USDA Limo USDA Arcilla 50 <  < 2000 2 <  < 50  < 2 USDA Arena gruesa USDA Arena fina USDA 500 <  < 2000 50 <  < 500 2 <  < 50 USDA Completa Arena muy gruesa Arena gruesa Arena media Arena fina Arena muy fina Limo 1000 <  < 2000 500 <  < 1000 250 <  < 500 100 <  < 250 50 <  < 100 Internacional simple Arena ISSS Limo ISSS 20 <  < 2000 2 <  < 20 En esta tabla se presentan los límites inferiores y superiores del diámetro de las partículas del suelo, en función de las distintas clasificaciones granulométricas.

Diámetros aparentes (m) Granulometría denominación Fracciones Denominación Diámetros aparentes (m) Internacional completa Arena gruesa ISSS Arena fina ISSS Limo ISSS Arcilla 50 <  < 2000 2 <  < 50  < 2 Europea completa Arena gruesa EU Arena media EU Arena fina EU Limo grueso EU Limo medio EU Limo fino EU Arcilla gruesa EU Arcilla media EU Arcilla fina EU 500 <  < 2000 50 <  < 500 2 <  < 50 Continuación de la tabla anterior

Clases texturales Combinaciones posibles de porcentajes de arcilla, arena, limo Triángulo de texturas El triángulo de texturas es el medio por el cual se obtiene la textura del suelo a partir de los diferentes porcentajes granulométricos; es decir, por ciento de arcilla, limo y arena.

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Ejemplo: suelo con 25% de arena, 25% de limo y 50% de arcilla se dice que tiene una textura arcillosa Se muestra un ejemplo de como se emplea el triángulo de texturas mostrado en la diapositiva anterior.

Determinación de la granulometría en el laboratorio Para determinar la granulometría es necesario separar las partículas del suelo mediante diversos métodos, los cuales se explicarán en la siguiente diapositiva http://edafologia.ugr.es/introeda/tema04/imagenes/desagreg.gif

Métodos de separación Métodos físicos  (trituración suave, agitación lenta, agitación rápida, ultrasonidos, lavado y cocción) Técnicas químicas  oxidación de M.O. c/ H2O2 ataque ácido de carbonatos y compuestos de Fe c/ HCl dispersión de arcillas con hexametafosfato sódico o amoníaco M.O., materia orgánica; c/ H2O2, con peróxido de hidrógeno; c/ HCl, con ácido clorhídrico http://tesis.bioetica.org/pab4_archivos/image010.jpg www.ucm.es

Interpretación Elementos gruesos  cohesión en horizontes muy arcillosos  penetración de raíces  permeabilidad Si son porosos retienen humedad Frenan la erosión Liberación potencial de nutrimentos al meteorizarse Suelos pedregoso  movimiento de fauna en el suelo  almacenamiento de agua  nutrimentos asimilables Efecto abrasivo para los aperos y sembradoras Roturas en dientes de segadoras Deformaciones en el crecimiento de raíces gruesas , disminuye; , aumenta; , por lo tanto.

Arena gruesa Arena fina  Macroporosidad  permeabilidad  compacidad Facilidad de laboreo  Energía de retención de humedad CIC Arena fina Propiedades intermedias entre arena gruesa y limo Minerales poco meteorizables  riesgo de erosión eólica http://static.hogarutil.com/archivos/201105/texturas-de-la-tierra-xl-668x400x80xX.jpg , disminuye; , aumenta; CIC, capacidad de intercambio catiónico

Limo Compacidad, almacenamiento de nutrientes y CRAD de media a baja Riesgo de sellado y encostramiento  erosionabilidad  inestabilidad estructural  fertilidad física  velocidad de infiltración , disminuye; , aumenta; CRAD, capacidad de retención de agua disponible http://www.articulosweb.net/blog/wp-content/uploads/2012/06/el-suelo-limoso-sus-puntos-buenos-y-malos-y-como-aprovecharlo-15.gif

Arcilla  fertilidad química (según mineralogía)  superficie específica  compacidad Dificultad de laboreo  microporosidad CIC, CRAD, energía de retención de humedad Dificultad a la penetración de raíces Baja permeabilidad , disminuye; , aumenta: CIC, capacidad de intercambio catiónico; CRAD, capacidad de retención de agua disponible http://www.hogarismo.es/wp-content/uploads/2013/06/clay-soil-22517_640-300x225.jpg

Importancia de la granulometría Textura y factores formadores Génesis Textura y procesos de formación Grado de evolución Clasificación de suelos Evaluación de suelos Propiedades del suelo Propiedades agrológicas Erosión Contaminación En la presente diapositiva, se muestra en que estudios y/o temáticas es importante cuantificar la granulometría

Porcentaje de huecos existentes en el suelo frente al volumen total POROSIDAD Porcentaje de huecos existentes en el suelo frente al volumen total La porosidad es otra de las características físicas del suelo necesaria de medir para evaluar la calidad de un suelo http://i1011.photobucket.com/albums/af232/jozelito/ABONADO%20BONSAI/imagen15.jpg

¿De qué depende la porosidad? Textura Estructura Actividad biológica del suelo Cantidad de MO Los suelos coloidales  mayor porosidad Cuanto más gruesos son los elementos de la textura mayores son los huecos entre ellos, salvo si las partículas más finas se colocan dentro de esos huecos o sí los cementos coloidales los obturan El tercer factor que tiende a desarrollar la porosidad es la actividad biológica del suelo, especialmente la de la microfauna. En los suelos cuya actividad biológica es intensa se observa con frecuencia, al lado de las huellas del recorrido de las lombrices, un gran número de canalículos finos que resultan del trabajo de pequeños insectos. Cuando este tipo de poros resulta predominante se dice que el suelo tiene una porosidad tubular. MO, materia orgánica

¿Cómo calcularla? Cálculo de la porosidad total F(densidad aparente y real) masa de la fase sólida de un volumen unitario volumen ocupado por esa fase sólida (cociente entre su masa y la densidad real de dicha fase sólida) La porosidad total del suelo está en función de la densidad aparente y la densidad real (los conceptos de ambos términos se muestran con las flechas) http://www.eweb.unex.es/eweb/edafo/ECA/ImL536.gif

Masa de suelo en un metro cúbico = da Mg Volumen ocupado por la masa anterior = da/dr m³ Volumen de poros en un metro cúbico de suelo = ( 1 - da/dr ) m³ El porcentaje de porosidad vendrá expresado por: P = 100 ( 1 - da/dr ) % Da, densidad aparente; Mg, mega-gramos; dr, densidad real; P, porosidad

¿Porosidad ideal? 40 % y 60 %  correcta aireación buena retención de agua Si el valor es <  asfixia en las raíces retención de agua muy baja Si el valor es >  difícil contacto entre el suelo y las raíces de las plantas , entonces http://www.ihobe.net/Recursos/Controles/Imagen.aspx?Ruta=/images/ImagenPaginas/registro_administrativo_suelo.jpg&Ancho=250

Tipos de porosidad Macroporosidad Microporosidad porosidad no capilar F (estructura, textura y actividad biológica) Suelos ricos en elementos finos y en microfauna Huecos grandes, ocupados por aire Se presentan en forma de grietas que separan los agregados e incluso penetran en los mismos Es mas elevada en suelos arenosos Se dan las definiciones y características de la macroporosidad y microporosidad. http://microorganismoseficientes.files.wordpress.com/2014/01/2014-01-10_17h15_10.png http://www.eweb.unex.es/eweb/edafo/ECA/ImL537.JPG

http://www.eweb.unex.es/eweb/edafo/ECA/ImL538.JPG La macroporosidad incluye las grietas, por lo que en la presente diapositiva se indican los tipos de grietas y sus características Grieta de retracción que alcanza la superficie del suelo. Solo aparece cuando el suelo está seco y en aquellos casos en que los cambios de volumen son muy notorios como sucede con la presencia de arcillas expansibles. Grietas de separación entre los agregados del suelo, en general permanecen hasta que el suelo se encuentra bastante húmedo.

Límite entre macro y microporosidad = 10 mm o 8 mm Poros > 30 mm  el agua de gravedad puede circular libremente Poros < 20 mm  no pueden penetrar los protozoos Poros < 1 mm  no pueden hacerlo los pelos radiculares Poros < 0,2 mm  no pueden penetrar las bacterias Suelo bien constituido: macro = microporosidad En esta diapositiva se indican las implicaciones que tienen diferentes tamaños de porors

Facilita el arraigamiento de las raíces Porosidad elevada: Facilita el arraigamiento de las raíces Asegura la conservación del agua Favorece los cambios entre el vegetal y el suelo, permitiendo la difusión del agua y del aire http://www.fao.org/docrep/008/y4690s/y4690s0s.jpg

El espacio poroso está distribuido entre toda la masa del suelo, existiendo huecos de diferentes formas y tamaños con orientaciones muy distintas. La circulación del agua está influida por el volumen ocupado por la macroporosidad, pero también por la forma y distribución de los poros correspondientes.

www.eweb.unex.es Otro tipo de huecos en el suelo son las vesículas. Se pueden formar burbujas conocidas como "vesículas", que no están interconectadas con el resto del sistema poroso; por lo que, aunque su tamaño es grande no participan del sistema de circulación del agua y siempre están llenas de gas.

Importancia buena distribución entre macro y microporosidad (cada una ocupe entre un 40 % y un 60 % del total). desviaciones hacia la microporosidad  ambiente asfixiante y reductor con escaso suministro de oxígeno a las raíces. desviaciones hacia la macroporosidad  buena aireación pero retención de agua insuficiente. La importancia de la porosidad radica en que debe haber una buena distribución entre macro y micro porosidad para tener una buena calidad de suelo. Al dominar una sobre otra tiene efectos negativos en el suelo

DENSIDAD REAL Densidad media de la fase sólida o densidad de las partículas Es constante para un horizonte dado Método del picnómetro Se muestra el concepto de densidad real y su forma de medirla http://www.pro-lab.com.mx/home/images/stories/productos/Vidrieria/023.02.010.jpg

DENSIDAD APARENTE Masa por unidad de volumen Directamente relacionada con la estructura Método de la probeta Se muestra el concepto de densidad aparente y su forma de medirla http://laboratorio201011-1.wikispaces.com/file/view/DSC02935.JPG/124712455/304x408/DSC02935.JPG

¿Información que proporciona? Grado de compactación de cada horizonte Emergencia, enraizamiento Circulación de agua y aire El determinar la densidad del suelo permite inferir otras características del suelo, tales como grado de compactación, facilidad de emergencia y enraizamiento de plantas, facilidad de circulación del agua y aire, etc http://1.bp.blogspot.com/-CwOfh279OGU/UobLe7skJXI/AAAAAAAAFzw/KzbClVVYy14/s1600/Germinacion-semilla.jpg http://www.pflanzenforschung.de/files/cache/bb4b83ce70745661c211799986cbd6f0_f2761.jpg

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