Tema 17 – El suelo: origen, estructura y composición. La utilización del suelo. La contaminación del suelo. Métodos de análisis del suelo.

Índice:

1. INTRODUCCIONb2.1. Origen del suelo

2.2. Horizontes del suelo: perfil del suelo

2.3. Propiedades del suelo

Propiedades físicas

Propiedades químicas

2.4. Composición del suelo

Fracción mineral

Fracción orgánica

Fracción acuosa

3. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

4. UTILIZACIÓN DE LOS SUELOS

4. 1. El suelo como recurso natural: uso agrícola y forestal

4. 2. Medidas de control del suelo

4.3. Otros usos del suelo

5. CONTAMINACIÓN DEL SUELO

6. MÉTODOS DE ANÁLISIS DEL SUELO

1. INTRODUCCION

La meteorización es el conjunto de transformaciones físicas y/o químicas (cambios de composición, color, textura, consistencia y forma de los cuerpos rocosos) que se producen en las rocas de la superficie terrestre bajo la acción de los agentes atmosféricos, sin que tenga lugar transporte apreciable de los materiales resultantes de la alteración. Se trata de un proceso que tiende a equilibrar las rocas con las condiciones físico-químicas propias de la superficie terrestre que, son en general, diferentes de aquellas bajo las que se formaron.

Dicha meteorización da lugar a “depósitos residuales” no consolidados, consti­tuidos por fragmentos de rocas. Cuando estos depósitos son transformados, como resultado de la actividad orgánica, el material resultante recibe el nombre de suelo y la ciencia que lo estudia se denomina edafología.

Al observar un perfil de un suelo, lo primero que se debe estudiar es su origen, su estructura y su composición. Dichas características determinan el tipo de suelo en el que nos encontramos, el cual debería quedar enmarcado dentro de alguna de las clasificaciones que sobre tipos de suelos existen en edafología.

El suelo no es un cuerpo estático sino que mantiene un equilibrio dinámico con el medio que lo rodea, por lo que continuamente se está formando y destruyendo. Su destrucción está provocada por los fenómenos erosivos, cuya intensidad natural es similar a la de su formación, una vez alcanzado el equilibrio, y el espesor máximo que desarrolla se ha de corresponder con su situación natural. Desde este punto de vista, el suelo es un recurso natural renovable, pero la realidad es diferente. En La actualidad el suelo se ha convertido en un recurso no renovable por la forma en que hemos incrementado la velocidad de destrucción, mientras que la deformación permanece invariable.

El suelo es, en definitiva, el sustento de muchas de las actividades que se desa­rrollan por parte del género humano, por lo que éste está sujeto a contaminaciones procedentes, en su mayoría, del uso y de la utilización de Los diferentes tipos de suelos.

Por último, es fundamental un correcto análisis de los diferentes suelos existentes en una región, ya que determinará las características del tipo de suelo analizado y el grado de contaminación que en él exista. Con esto se podrán establecer los métodos correctivos más adecuados con objeto de preservar y/o corregir la degradación que pudiese existir en dicho suelo.

2. EL SUELO: Origen, horizontes, propiedades y composición

La ciencia que estudia el origen, la estructura y la composición del suelo se denomina Edafología. Esta ciencia es relativamente joven. Su nombre deriva del griego edaphos que significa “superficie de la tierra”. El suelo es, según la ciencia edafológica, el material resultante de la interacción prolongada de la atmósfera, la litosfera y la biosfera sobre los depósitos residuales procedentes de la meteorización.

Desde el punto de vista agronómico, suele destacarse que el “suelo” es el material que soporta el crecimiento de la vegetación terrestre.

En ingeniería, el término “suelo” tiene un significado más amplio, ya que se refiere a cualquier material no consolidado existente sobre el sustrato rocoso, independientemente de su naturaleza y de si el material ha sufrido o no un transporte más o menos largo. Para esta acepción más general se utiliza también el término “regolito” o “formación superficial”.

2.1. Origen del suelo

Además de la meteorización o de cualquier otro proceso que de lugar al depósito superficial, a partir del cual se formará el suelo, en el desarrollo de éste intervienen unos mecanismos básicos, entre los cuales se pueden destacar:

– Acumulación orgánica: es la acumulación de la materia vegetal en descomposición que tiene lugar, predominantemente, en la superficie del suelo.

– Descomposición de la materia orgánica: favorecida por la actuación de microorganismos; conduce a la formación del “humus”, el cual está formado por sustancias orgánicas en las que ya no se puede reconocer el organismo original.

– Eluviación y lixiviación: es el arrastre y la eliminación por lavado de los materiales más finos o solubles, principalmente de las arcillas, que descienden hacia zonas más bajas del suelo. Dentro de este mecanismo suele separarse la “lixiviación“, que es la eliminación de materiales en disolución hacia zonas más bajas del suelo.

– Iluviación y precipitación: es la acumulación en zonas inferiores del suelo del material eliminado por eluviación. Dentro de este mecanismo suele distinguirse la “precipitación“, que es la acumulación de material en zonas inferiores del suelo procedente del material eliminado por lixiviación.

– Clasificación orgánica: Es la clasificación, según el tamaño de grano de los materiales del suelo, debida o producida por la actividad de organismos.

– Cuando una roca aflora y se meteoriza, la superficie del terreno es colonizada por la vegetación a la vez que comienza la formación y el desarrollo de un suelo.

Los principales factores que intervienen en este origen, y posterior evolución, del suelo son: la roca madre, el clima, los organismos, la pendiente del terreno y tiempo.

Roca madre

La roca madre es un factor determinante del tipo de suelo. Así, por ejemplo, un suelo desarrollado sobre la caliza será calcáreo; un suelo desarrollado sobre una cuarcita será silíceo y un suelo desarrollado sobre una pizarra será arcilloso. No obstante, debe tenerse en cuenta que las transformaciones que se producen en la meteorización química (alteración geoquímica y bioquímica) pueden alterar profundamente la composición original del material.

La resistencia a la erosión, el tamaño de grano y la composición mineralógica de la roca influyen notablemente en la velocidad de alteración. Así, el desarrollo de suelos es por lo general lento en rocas resistentes, o en rocas poco resistentes pero de grano muy fino y, en consecuencia, de baja permeabilidad. Por el contrario, el desarrollo de suelos suele ser rápido en rocas poco resistentes, de grano grueso y permeables, y compuestas por minerales fácilmente alterables. Por otro lado, es frecuente que la granulometría del suelo guarde una relación estrecha con la roca madre.

Clima

El clima representa el segundo factor decisivo en el origen y desarrollo de un suelo. En zonas de clima templado, que en el pasado reciente estuvieron sometidas a la última glaciación, éste no solo debió de inhibir los procesos de formación de suelos, sino que en muchos casos eliminó el suelo existente por medio de la erosión, iniciándose así un nuevo ciclo; en tales casos dominan los suelos de ciclo corto, en los que los mecanismos de alteración bioquímica dominan sobre los de alteración geoquímica. Si los suelos previos a la glaciación o las glaciaciones sobrevivieron al desarrollo de éstas, se observarán discontinuidades en el desarrollo del suelo, que serán representativas de los periodos glaciares; en tales casos, el perfil puede mostrar dos o más ciclos evolutivos diferentes en la formación del suelo, de modo que los horizontes más antiguos suelen ser indicativos de un clima más cálido que el actual. En los climas cálidos, el proceso de formación del suelo puede verse afectado por la alternancia de períodos secos y húmedos, y los suelos de ciclo largo serán los más frecuentes; en estos casos, los mecanismos de alteración geoquímica son dominantes y tiene lugar una neoformación de arcillas y de óxidos de hierro y aluminio, que son conservados en el perfil.

Dentro del clima hay que considerar los factores estacionales que están, en parte, condicionados por el relieve y el drenaje local, y que pueden conducir a variaciones en pequeñas distancias. La influencia de estos factores es más apreciable en los suelos de evolución rápida que en los de evolución lenta.

Organismos

El papel de los organismos presenta una relación estrecha con el clima, ya que éste condiciona la fauna y la flora existente en una región, por lo que es más apropiado hablar de factores bioclimáticos. El papel de la vegetación es más apreciable en suelos de ciclo corto que en los ciclo largo. En los primeros, cuando la cubierta vegetal es del mismo tipo, la humificación puede dar lugar a suelos similares independientemente de la roca origen; esta similitud disminuye en los horizontes inferiores. En consecuencia, se denominan “suelos análogos” a los formados sobre materiales de diferente tipo, pero bajo el mismo tipo de cubierta vegetal, estando caracterizados por presentar un mismo tipo de humus. Este concepto ha permitido, a pesar de las variaciones locales de vegetación, definir los suelos zonales, que son característicos de grandes áreas y que permiten establecer una distribución mundial de suelos en función de dos factores climáticos básicos: la temperatura y el grado de humedad. Del mismo modo, en muchas áreas montañosas es posible establecer una zonación del suelo en función de la altitud, que es paralela a la correspondiente zonación de la vegetación y que responde esencialmente a la disminución de la temperatura con la altitud.

La acción del hombre representa actualmente un importante factor en la evolución del suelo. La deforestación puede dar lugar a la erosión en zonas de pendientes elevadas, y el desarrollo de cultivos y de otras actividades, como por ejemplo el pastoreo, pueden dar lugar a cambios profundos en la evolución de los suelos.

Pendiente y morfología del terreno

En lo referente a la pendiente, si ésta es elevada, la escorrentía es rápida y la erosión eliminará el suelo a medida que se va formando. De este modo, se origina un suelo de poca potencia y poco evolucionado. Cuando el terreno es llano, la escorrentía es despreciable y una gran parte del agua de precipitación penetra en el terreno, facilitando la transformación de los minerales y demás componentes del suelo.

En general, las características del drenaje y de la erosión de una región varían con la topografía, lo cual determina que los suelos pueden variar a lo largo de una pendiente aunque el tipo de material de origen sea el mismo, originándose así las cadenas de suelos (caleñas o toposecuencias). Esta variación se complica cuando a lo largo de una ladera afloran distintas rocas, en cuyo caso la sucesión de suelos recibe el nombre de “topolito secuencias”.

Tiempo

El desarrollo de un suelo maduro necesitará un prolongado lapso de tiempo. Asimismo la recuperación de un suelo alterado o contaminado estará en función del tiempo transcurrido.

2.2. Horizontes del suelo: perfil del suelo

Un suelo está caracterizado por la presencia de unos horizontes, que son niveles de distinta composición, aproximadamente paralelos a la superficie del terreno que aparecen como resultado de los procesos implicados en su desarrollo. Dichos horizontes caracterizan lo que se denomina “perfil del suelo“, es decir, el corte en la vertical realizado a través de éste. Los horizontes reflejan el distinto grado de meteorización de la roca y/o de actuación de los procesos biológicos y se diferencian principalmente por su color, por su composición química y mineralógica y por el tamaño de grano, dividiéndose a menudo en subhorizontes. Si recorremos el perfil de un suelo tipo desde su zona superior a la inferior, los principales horizontes que podremos observar son los siguientes:

– Horizonte O: representa la parte superior del suelo, cubierta por materia orgánica fresca o parcialmente descompuesta, bajo unas condiciones aeróbicas. Es característico de suelos formados en áreas forestales. En él pueden distinguirse a veces dos niveles: horizonte O1 (u horizonte L o A00), en el que las formas originales de los restos de plantas aún son reconocibles; y horizonte O2 (u horizonte A0 ), en el que la forma de tales restos no es reconocible. Cuando la acumulación de materia orgánica tiene lugar en un medio saturado de agua, por ejemplo en turberas, se habla de horizonte H.

– Horizonte A (u horizonte eluvial): es un nivel de color oscuro constituido por materia orgánica mezclada con material detrítico y en el cual la arcilla, los carbonates, el hierro y el aluminio son mayoritariamente eliminados y transferidos por eluviación y lixiaviación hacia horizontes más profundos. Entre la materia orgánica presente en este horizonte destacan los humus y las raíces vegetales. A veces se subdivide en: horizonte A1, caracterizado por un dominio de la materia orgánica; horizonte A2, en el que aparece una concentración de cuarzo u otros minerales resistentes, como consecuencia de la eliminación de materia orgánica y las sustancias más solubles (este horizonte, de color claro, ha recibido también el nombre de horizonte E); y horizonte A3, que es la transición al horizonte subyacente (horizonte B).

– Horizonte B (u horizonte lluvial): está caracterizado por un enriquecimiento en arcillas, hierro y aluminio, mediante iluviación o precipitación; también presenta humus, que a menudo se encuentra finamente dividido. En él, las características de la roca original no son aún observables. A veces se divide en tres subhorizontes: el B1, B2 y B3, que representan la transición a los horizontes adyacentes (aunque más afines a B que a los horizontes A y C respectivamente), y el B2, que presenta las características típicas del horizonte B. A menudo, se utiliza la notación (B) para designar un horizonte B incipiente y mal desarrollado.

– Horizonte C: está situado por debajo de la zona de mayor actividad biológica. Mantiene características de la roca madre, que se encuentra fracturada, alterada por oxidación o, a veces, vuelta a cementar por carbonato, yeso, óxidos de hierro u otros materiales solubles.

– Horizonte R o D: representa la roca subyacente consolidada a partir de la cual se ha originado el suelo, por lo cual no es propiamente un horizonte del suelo, aunque a veces sea considerado como tal.

2.3. Propiedades del suelo

Desde el punto de vista de su aprovechamiento agrícola el suelo dispone de una serie de propiedades determinados por parámetros físicos y químicos de éste.

– Propiedades físicas

Textura: Tamaño y forma de las partículas minerales del suelo, que puede ser grava, arena, arcillas y limos con diferentes formas y grados de rodadura, así como materia orgánica.

Estructura del suelo: Es la forma de agregarse las partículas del suelo en función de su granulometría. Puede ser de dos clases: Estructuras simples (suelos arenosos) y estructuras agregadas (suelos arcillosos).

Tipos de estructuras de suelos

Estructuras simples o no desarrolladas:

a) Estructura particular : Suelos compuestos por partículas individuales sin estructura y frecuentemente son suelos arenosos, fácilmente penetrables.

b) Estructura masiva : Son aquellos con agregados consolidados en una masa uniforme, con cierto porcentaje de arcillas y materia orgánica, más difícil de penetrar en seco.

c) Estructura cementada : Son aquellos en que los agregados han sido deformados, comprimidos o uniformados (pisoteo, laboreo, senderos).

Estructuras agregadas :

a) Estructura grumosa : Suelos con agregados o grumos redondeados, migagozos o granulares, esto producto de la acción de las raíces y la descomposición de la materia orgánica fresca.

b) Estructura laminal : Estructura con agregados en cuyas dimensiones predominan los ejes horizontales. Este tipo de estructura pone gran impedimento a la penetración de las raíces, al drenaje interno y a la germinación de las raíces.

c) Estructura en bloques : Son equidimencionales, es frecuente en los horizontes inferiores ( B y C ), en suelos pesados de textura fija ( arcillas)

d) Prismática o columnal : Con bordes mas o menos aristados, son de una buena productividad cuando son pequeños los prismas. Cuando pierden esta característica es sinónimo de degradación.

Los suelos arenosos poseen poca capacidad de retención de agua por lo que no resultan adecuados para su uso agrícola. Por su parte los suelos arcillosos suelen encharcarse mucho dada su impermeabilidad, lo que también dificulta su utilización agrícola.

Por ello, desde un punto de vista agrícola el ideal es un suelo Franco, con una granulometría equilibrada.

La consistencia: se refiere a la resistencia para la deformación o ruptura. Según la resistencia el suelo puede ser suelto, suave, duro, muy duro, etc. Esta característica tiene relación con la labranza del suelo y los instrumentos a usarse. A mayor dureza será mayor la energía (animal, humana o de maquinaria) a usarse para la labranza.

La densidad: se refiere al peso por volumen del suelo, y está en relación a la porosidad. Un suelo muy poroso será menos denso; un suelo poco poroso será más denso. A mayor contenido de materia orgánica, más poroso y menos denso será el suelo.

La aireación: se refiere al contenido de aire del suelo y es importante para el abastecimiento de oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono en el suelo. La aireación es crítica en los suelos anegados. Se mejora con la labranza, la rotación de cultivos, el drenaje, y la incorporación de materia orgánica.

La temperatura: del suelo es importante porque determina la distribución de las plantas e influye en los procesos bióticos y químicos. Cada planta tiene sus requerimientos especiales. Encima de los 5º C es posible la germinación.

El color: del suelo depende de sus componentes y puede usarse como una medida indirecta de ciertas propiedades. El color varía con el contenido de humedad. El color rojo indica contenido de óxidos de fierro y manganeso; el amarillo indica óxidos de fierro hidratado; el blanco y el gris indican presencia de cuarzo, yeso y caolín; y el negro y marrón indican materia orgánica. Cuanto más negro es un suelo, más productivo será, por los beneficios de la materia orgánica.

– Propiedades químicas

Acidez del suelo: La acidez del suelo mide la concentración en hidrogeniones.

En los suelos los hidrogeniones están en la solución, pero también existen en el complejo de cambio, o sea hay dos tipos de acidez, activa o real (en solución) y de cambio o de reserva (para los adsorbidos). Ambas están en equilibrio dinámico. Si se eliminan H+ de la solución se liberan otros tantos H+ adsorbidos. Como consecuencia el suelo muestra una fuerte resistencia a cualquier modificación de su pH, está fuertemente tamponado.

Los factores que hacen que el suelo tenga un determinado valor de pH son diversos, fundamentalmente:

– Naturaleza del material original. Según que la roca sea de reacción ácida o básica.

– Factor biótico. Los residuos de la actividad orgánica son de naturaleza ácida.

– 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.

– 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.

Capacidad de cambio: Se define el cambio iónico como los procesos reversibles por los cuales las partículas sólidas del suelo adsorben iones de la fase acuosa liberando al mismo tiempo otros iones en cantidades equivalentes, estableciéndose el equilibrio entre ambas fases.

Según el tipo de iones que se intercambien,

Cambio de cationes: Suelo-M   +   X+   —–>   Suelo-X   +   M+

Cambio de aniones: Suelo-N   +   Y-    —–>    Suelo-Y   +   N-

En el suelo son varios los materiales que pueden cambiar cationes. Los principales cambiadores son las arcillas y la materia orgánica (los dos materiales presentan propiedades coloidales).

Las causas de la capacidad de cambio de cationes de las arcillas son:

– Sustituciones atómicas dentro de la red.

– Existencia de bordes (superficies descompensadas).

– Disociación de los OH de las capas basales.

– Fuerzas de Van der Waals

En las arcillas (2:1), además de en su superficie, los iones pueden entrar entre las láminas.

Las causas de la capacidad de cambio de materia orgánica son:

– Disociación de los OH.

– Disociación de los COOH.

2.4. Composición del suelo

Los constituyentes del suelo pueden dividirse en tres partes bien diferenciadas; fracción mineral, fracción orgánica y fracción acuosa.

Fracción mineral

Los minerales que componen el suelo pueden ser tan variados como lo sea la naturaleza de las rocas sobre las que se implanta. No obstante, hay una tendencia general de la mineralogía del suelo hacia la formación de fases minerales que sean estables en las condiciones termodinámicas del mismo, lo cual está condicionado por un lado por el factor composicional, y por otro por el climático, que condiciona la temperatura, la pluviosidad, y la composición de las fases líquida y gaseosa en contacto con el suelo.

De esta forma, los minerales del suelo podrán ser de dos tipos: 1) heredados, es decir, procedentes de la roca-sustrato que se altera para dar el suelo, que serán minerales estables en condiciones atmosféricas, resistentes a la alteración físico-química; y 2) formados durante el proceso edafológico por alteración de los minerales de la roca-sustrato que no sean estables en estas condiciones.

Los más importantes, y los condicionantes para su presencia en el suelo serían los siguientes:

ü Cuarzo. Es un mineral muy común en los suelos, debido a: 1) su abundancia natural en la mayor parte de las rocas; y 2) su resistencia al ataque químico. El cuarzo confiere al suelo buena parte de su porosidad, debido a que suele estar en forma de granos más o menos gruesos, lo que permite el desarrollo de la porosidad intergranular. Además, es un componente muy inerte, muy poco reactivo, del suelo.

ü Feldespatos. Suelen ser componentes minoritarios, heredados o residuales de la roca sobre la que se forma el suelo, pues son metaestables en medio atmosférico, tendiendo a transformarse en minerales de la arcilla. Al igual que el cuarzo, conforman la fracción arenosa del suelo, si bien en este caso le confieren una cierta reactividad.

ü Fragmentos de roca. Junto con los dos componentes anteriores, conforman la fracción comúnmente más gruesa del suelo, si bien es este caso el tamaño de fragmentos suele ser superior a 2 cm, de forma que el cuarzo y feldespatos suelen constituir la fracción arenosa del suelo, mientras los fragmentos de roca constituyen la fracción de tamaño grava. La naturaleza de los fragmentos está directamente relacionada con la de la roca sobre la que se forma, si bien ocasionalmente el suelo puede contener fragmentos de origen “externo”, como consecuencia de procesos de transporte y depósito contemporáneos con la formación del suelo. En cualquier caso, son siempre heredados, y nos permiten identificar si el proceso de edafogénesis ha tenido o no aportes externos.

ü Minerales de la arcilla. Son minerales también muy abundantes en el suelo, constituyendo la matriz general del mismo, la componente intergranular entre la fracción arenosa y los fragmentos de roca. Son minerales que proceden de la alteración de los que componen la roca sobre la que se producen los procesos de meteorización, y en función de ello pueden ser muy variados: 1) la illita (equivalente arcilloso de la mica blanca, moscovita), que se forma a partir de feldespatos y micas de rocas ígneas, sedimentarias o metamórficas; 2) la clorita, que se forma a partir de los minerales ferromagnesianos que pueda contener la roca: biotita, anfíbol, piroxeno, olivino; 3) la pirofilita, que puede formarse a partir de minerales ricos en aluminio en la roca original; 4) menos comunes son los filosilicatos del grupo de las arcillas especiales (esmectita-bentonita, sepiolita, palygorskita), que se forman bajo condiciones climáticas muy específicas, o a partir de rocas de composición muy determinada, y que por sus características especiales confieren al suelo propiedades mecánicas diferentes a las habituales (suelos expansivos, suelos instables). Los minerales de este grupo juegan un papel muy importante en la textura y en la físico-química del suelo, pues le confieren plasticidad, impermeabilidad, así como otras propiedades mecánicas y de relación entre el suelo y el agua que contiene, en especial en cuanto a la capacidad de sorción e intercambio iónico que pueda presentar.

Por su parte, determinadas arcillas, como sepiolita y palygorskita (arcillas fibrosas) poseen estructuras cristalinas tipo túnel, que pueden albergar cationes y moléculas de líquidos (agua y otros), a través de fenómenos de intercambio iónico con Ca y Mg, y agua ceolítica, lo que hace que la presencia en el suelo de estas arcillas aumente su capacidad de retención de contaminantes.

ü Carbonatos. Los carbonatos son minerales frecuentemente formados por el proceso de edafogénesis, aunque debido a su alta solubilidad su acumulación no suele producirse en el horizonte más superficial. De hecho, los carbonatos pueden formarse en los horizontes A o C, pero su acumulación efectiva se produce solo en el horizonte B o de acumulación, como consecuencia de los procesos de intercambio que se producen en el mismo. Una excepción corresponde a los suelos de regiones de climatología semiárida y con abundantes rocas carbonatadas. En estas regiones, los procesos de intercambio con el suelo suelen ser “en ascenso”: las aguas subterráneas ricas en carbonatos ascienden hasta la superficie del terreno por capilaridad o por gradiente de humedad, depositando ahí los carbonatos, y originando los denominados “caliches”, auténticos escudos que recubren la superficie del suelo, como por ejemplo ocurre en buena parte de La Mancha.

ü Óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio. Los óxidos e hidróxidos de Fe³⁺ (y a menudo los de aluminio y los de manganeso) son minerales que se suelen acumular en el suelo como consecuencia de procesos de alteración de otros minerales, constituyendo la fase estable del hierro en superficie o condiciones cercanas a la superficie. Se acumulan en forma de agregados: 1) limonita (agregado de óxidos e hidróxidos de Fe), 2) bauxita (de óxidos e hidróxidos de aluminio); y 3) wad (óxidos e hidróxidos de manganeso). Desde el punto de vista estrictamente químico son muy estables, poco o nada reactivos, pero presentan propiedades sorcitivas que hacen que su presencia en el suelo tenga implicaciones físico-químicas notables. En concreto, los óxidos de Mn poseen propiedades interesantes de captación de cationes. Entre éstos caben destacar los óxidos tetravalentes criptomelana, todorokita, litioforita y birnessita. Los dos primeros presentan estructuras cristalinas tipo túnel, mientras que litioforita y birnessita la presentan en capas. Todos estos óxidos de Mn están basados en unidades tetraédricas de MnO₆, que comparten vértices o aristas. En las estructuras tipo túnel se pueden introducir los cationes tipo Co²⁺, Ni²⁺ y Cu²⁺ en las posiciones octaédricas, y poseen propiedades de intercambio catiónico, vacancias y posiciones octaédricas capaces de absorber y estabilizar cationes. En cuanto a las estructuras en capas, es posible que cationes tipo Co²⁺ sustituyen al Mn en las posiciones octaédricas de MnO₆.

ü Sulfatos. La presencia de sulfatos en el suelo suele tener la doble vertiente de que pueden ser minerales relativamente comunes. Sin embargo, al ser compuestos de solubilidad relativamente alta, su acumulación efectiva solo puede producirse bajo condiciones muy determinadas: abundancia de sulfatos (p.ej., yesos) en el entorno inmediato, y clima árido o semiárido. En estas condiciones, y al igual que los carbonatos, los sulfatos podrán acumularse en el horizonte B, o en el A, en este segundo caso en forma de costras o eflorescencias (rosas del desierto).

ü Otros minerales. Aparte de los descritos, el suelo puede contener una amplia gama de minerales, en unos casos heredados, en otros formados, todo ello en función de los condicionantes ya mencionados: naturaleza de la roca-sustrato, y factores climáticos. Su importancia e interés pueden ser muy variables.

Fracción orgánica

La fracción orgánica del suelo evoluciona a partir de una materia orgánica fresca, que está constituida por restos vegetales y animales de naturaleza muy diversa, y cuya descomposición da lugar al “humus”, mediante un proceso denominado “humificación”, y a compuestos orgánicos. La humificación está causada por los organismos vivos que forman la “biomasa microbiana” del suelo, la cual está constituida por la “microflora del suelo” (bacterias y hongos, principalmente) y por la “fauna del suelo” (microfauna, principalmente protozoos, y macrofauna). La naturaleza y la cantidad de la materia orgánica fresca dependen de que se trate de suelos con vegetación permanente o de suelos de cultivo. La evolución de esta materia orgánica depende de la relación de contenidos en carbono y nitrógeno (C/ N), de modo que cuanto más baja es esta relación de contenidos, más rápida es la descomposición de la materia orgánica fresca. La relación C/N determina además el tipo de descomposición; así, cuando la proporción C/N es baja se favorece la mineralización de la materia orgánica, mientras que cuando la proporción C/N es elevada se favorece la humificación (Duchaufour, 1987). La reacción C/N desciende a lo largo del proceso de descomposición de la materia orgánica y se estabiliza en un valor que es característico del tipo de humus formado. Dentro de los humus se distinguen dos tipos básicos:

– Humus poco activos o mor: están constituidos por materia orgánica poco transformada, con un grado de humificación débil.

– Humus Moder: estado medio de transformación de la materia orgánica (rica en Ac. Fulvicos y precursores de estos)

– Humus activo o mull: implica una descomposición muy rápida de la materia orgánica y, por tanto, una humificación importante (rica en Ac. Húmicos). Su composición depende de la naturaleza del sustrato, pudiendo ser: mull ácido, mull carbonatado y mull ándico (sobre cenizas volcánicas).

Los ácidos fúlvicos y húmicos son sustancias amorfas de colores oscuros, polímeros tridimensionales de elevado peso molecular, de carácter ácido, constituidos por unos grupos funcionales: núcleo (grupos aromáticos nitrogenados, como el indólico y el pirrólico, y grupos bencénicos aromáticos, como el naftaleno y el benceno), grupos reactivos (responsables de importantes propiedades de la materia orgánica: hidroxilo, carboxilo, amino, metoxilo…) y puentes de unión (nitrilo, amino, cetónicos…) y cadenas alifáticas.

Fracción acuosa

El agua puede estar presente por varios conceptos:

– Gravitacional: Ocupando los espacios mayores del suelo. Procede del agua de lluvia, y fluye del suelo al cesar la precipitación.

– Capilar: Se encuentra en los espacios capilares del suelo, siendo persistente su presencia. Es el recurso adecuado para su absorción por los vegetales.

– Higroscópica: Está adherida a la superficie de los materiales del suelo, por ello no se encuentra disponible para la absorción radicular de los vegetales.

La fracción acuosa se conoce como “agua del suelo” y si, en principio, su origen está determinado por el agua procedente de las lluvias o de los niveles freáticos más elevados, una vez en contacto con la fracción sólida se incorporan al agua del suelo sustancias en solución y en suspensión, ambas procedentes de aquella. Es en esta fracción acuosa en la que se desarrollan los procesos de formación y evolución del suelo, siendo de especial importancia los relativos la interfase sólido-líquido. También actúa como vehículo de transporte de sustancias, ya sea dentro del suelo como desde el exterior.

El agua accede a los suelos mediante las precipitaciones atmosféricas principalmente y juega un papel esencial en la evolución de éstos. Puede discurrir por la superficie o por los niveles superficiales del suelo, constituyendo el “agua de escorrentía”, o bien puede infiltrarse y acumularse en profundidad formando una zona saturada de agua. Finalmente, una parte del agua puede quedar retenida en el suelo como agua capilar o como una película de agua adsorbida por las partículas constituyentes del suelo.

3. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

Por sus características biológicas los suelos pueden ser:

Suelos mull, o de humus elaborado. Tiene una actividad biológica intensa, sobre todo de la fauna y microorganismos que se alojan en el suelo y descomponen rápidamente la materia orgánica del mismo. Aparecen en regiones de temperatura elevada y humedad mediana. El suelo está bien aireado. La roca madre suele ser calcítica y la vegetación rica en nitrógeno.

Suelos mor, o de humus bruto. Son suelos biológicamente poco activos. La vegetación tiende a ser acidificante, pobre en nitrógeno, y la roca madre silícica. La lentitud de los procesos de descomposición favorece que se forme un mantillo de materia orgánica mal descompuesta.

Suelos moder, con un tipo de humus intermedio entre el mull y el mor. En realidad se trata de la degradación desde el bosque caducifolio a la pradera alpina.

Suelos de turba, que son suelos formados en condiciones anaeróbicas, permanentemente cubiertos de agua. La fauna y la flora se reduce a especies microscópicas y pequeños hongos. La transformación de la materia orgánica es muy lenta, y se acumula en grandes cantidades. Las turbas pueden ser tanto ácidas como básicas. Según las condiciones climáticas y topográficas los suelos pueden variar de un tipo a otro.

Suelo permafrost o pergelisol, que por la falta de calor está permanentemente helado, lo que impide el desarrollo de la vegetación. En un suelo permafrost podemos diferenciar la zona helada de la capa de mollisol, que se deshiela en verano y se hiela en invierno.

Según su evolución

Existen básicamente tres tipos de suelos: los no evolucionados, los poco evolucionados y los muy evolucionados; atendiendo al grado de desarrollo del perfil, la naturaleza de la evolución y el tipo de humus.

Los suelos no evolucionados

Estos son suelos brutos muy próximos a la roca madre. Apenas tienen aporte de materia orgánica y carecen de horizonte B.

Si son resultado de fenómenos erosivos, pueden ser: regosoles, si se forman sobre roca madre blanda, o litosoles, si se forman sobre roca madre dura. También pueden ser resultado de la acumulación reciente de aportes aluviales. Aunque pueden ser suelos climáticos, como los suelos poligonales de las regiones polares, los reg (o desiertos pedregosos), y los ergs, de los desiertos de arena.

Los suelos poco evolucionados

Los suelos poco evolucionados dependen en gran medida de la naturaleza de la roca madre. Existen tres tipos básicos: los suelos ránker, los suelos rendzina y los suelos de estepa.

Los suelos ránker son más o menos ácidos y tienen un humus de tipo moder o mor. Pueden ser fruto de la erosión, si están en pendiente, del aporte de materiales coluviales, o climáticos, como los suelos de tundra y los alpinos.

Los suelos rendzina se forman sobre una roca madre carbonatada, como la caliza, y suelen ser fruto de la erosión. El humus típico es el mull y son suelos básicos.

Los suelos de estepa se desarrollan en climas continentales y mediterráneo subárido. El aporte de materia orgánica es muy alto, por lo que el horizonte A está muy desarrollado. La lixiviación es muy escasa. Un tipo particular de suelo de estepa es el suelo chernozem, o brunizem o las tierras negras; y según sea la aridez del clima pueden ser desde castaños hasta rojos.

Los suelos evolucionados

Estos son los suelos que tienen perfectamente formados los tres horizontes. Encontramos todo tipo de humus, y cierta independencia de la roca madre. Los suelos típicos son: los suelos pardos, lixiviados, podsólicos, podsoles, ferruginosos, ferralíticos, pseudogley, gley, ANDISOLES y halomorfos (solonchaks, alcalinos, solonetz y solods).

Los suelos pardos son típicos del bosque templados y el tipo de humus es mull.

Los suelos lixiviados son típicos de regiones de gran abundancia de precipitaciones en el clima templado, dominados por los procesos de lixiviación. El tipo de humus también es mull.

Los podsoles son suelos de podsolización acentuada; es decir, tienen gran acumulación de elementos ferruginosos, silicatos y alumínicos en el horizonte B. La lixiviación arrastra estos elementos del horizonte A al B. El humus típico es el mor.

Los suelos podsólicos tienen una podsolización limitada. Son de color ocre claro o rojizo. El tipo de humus es mor. Tanto este como el anterior son típicos de los climas templados.

Los suelos ferruginosos se desarrollan en los climas cálidos con una estación seca muy marcada. A este tipo de suelo pertenece el suelo rojo mediterráneo. Se caracterizan por la rubefacción de los horizontes superficiales. En ocasiones se desarrolla la terra rossa sobre roca madre caliza.

Los suelos ferralíticos se encuentran en climas cálidos y muy húmedos. La roca madre está alterada y libera óxidos de hierro, aluminio y sílice. Son suelos muy lixiviados. Estos suelos pueden tener caparazón si se ven sometidos a la erosión o a migraciones masivas de coloides.

Los suelos gley son suelos hidromorfos, en los que los procesos de descomposición de la materia biológica se hacen de manera anaeróbica, y la carga orgánica es abundante y ácida. Se encuentran en condiciones de agua estancada. Es un suelo asfixiante, poco propicio para la vida. La presencia de agua es permanente, como ocurre en la orilla de los ríos y lagos. Es de color gris verdoso debido a la presencia de hierro ferroso.

Los suelos pseudogley son semejantes a los gley; pero la capa freática es temporal, por lo que se alternan los períodos húmedos con los secos. Este suelo y el anterior suelen tener humus de turba.

Los fenómenos de hidromorfia son los responsables de la lixiviación de los suelos y de la capacidad de estos para contener vida en las épocas secas. Si la hidromorfia no es muy acusada tendremos otro tipo de suelo.

Los suelos halomorfos presentan abundancia de cloruro sódico, ya sea de origen marino o geológico. Según el grado de saturación y de lixiviación se distinguen:

Suelos solonchaks, que aparecen en regiones con una estación muy seca, debido a los fenómenos de migración ascendente de los coloides salinos, y no tiene horizonte B.

Suelos alcalinos, que aparecen en climas ligeramente más húmedos, se trata de suelos solonchaks que reciben aportes de agua dulce.

Los suelos solonetz son alcalinos y reciben aportes minerales y orgánicos producto de la lixiviación. Estos coloides forman un horizonte B salino, pero el horizonte A está menos saturado.

Y suelos solods que tienen una lixiviación más intensa que los solonetz, lo que permite que se produzcan fenómenos de podsolización.

Otra clasificación muy seguida es la denominada Taxonomy”, establecida por el Soil Survey Staff de los Estados Unidos, y que identifica 11 grandes categorías.

Los ANDISOLES, son o suelos derivados de materiales volcánicos (ricos en coloides amorfos de óxidos de Fe y Al) ocupan con alta capacidad de de cambio aniónica y susceptibles de fijación de fosfatos. Característicos de canarias.

4. UTILIZACIÓN DE LOS SUELOS

4. 1. El suelo como recurso natural: uso agrícola y forestal

El suelo debe considerarse como un recuso natural no renovable, dado que el régimen de explotación de este hace que su ciclo de regeneración sea muy lento, al depender de complejos procesos geológicos y la acción de los seres vivos durante largos periodos de tempo. Esto hace que el uso indebido de este recurso, la contaminación y sobreexplotación han inducido modificaciones en muchos casos que convierten a los suelos en no recuperables para las prácticas agrícolas y forestales.

La mayor importancia del suelo como recurso natural radica en su uso como sustrato para el cultivo agrícola y forestal, así como para la vegetación espontánea y silvestre. Como se verá es de gran importancia una utilización adecuada del suelo en la agricultura y en silvicultura, lo cual supone una serie de acciones:

– Análisis del suelo previamente a la implantación de un cultivo y de seguimiento de la evolución del suelo.

– Labores de preparación y de presiembra

– Mecánica: arado

– Químicos: Aplicación de fertilizantes, correctores, enmiendas y herbicidas.

– Labores de siembra y plantación

– Labores de cultivo

– Mecánicos: Escardo y aporcado

– Químicos: Fertilizantes, herbicidas y pesticidas.

– Irrigación

– Labores mecánicas postrecolección y tala

En cualquier caso una utilización racional del suelo en agricultura y silvicultura ha de suponer el suministro al suelo de los recursos hídricos, orgánicos y minerales extraídos por el cultivo, e incluso por las malas hierbas que compiten con el mismo. La determinación de estas extracciones debe hacerse mediante el análisis del suelo y posterior análisis foliar.

4. 2. Medidas de control del suelo

Muchos suelos, sin ser absolutamente estériles, producen pobres cosechas a causa de su estructura física, que se aleja de la propia de un suelo franco. Para solucionar este problema, se puede cambiar la textura y por ende la estructura del suelo, mezclándolo con considerables cantidades de aquellos componentes deficitarios, o mediante la adición de materia orgánica (generalmente mediante estiércol), de cal o mediante la corrección del sistema agua – aire. A estas operaciones se le denomina enmiendas.

Por otra parte está el hecho de que la productividad vegetal supone una merma en los elementos nutritivos del suelo, que pasan a las plantas, siendo necesario reponer elementos cuya propia reposición sería muy lenta, con la subsiguiente reducción de la productividad. La reposición de estos elementos se realiza mediante al adición de fertilizantes o abonos, que deben reponer las cantidades equilibradas y proporciones de los elementos nutritivos adecuados para las plantas. Por lo general se aplican fertilizantes con adición de N,P y K. La adición de micronutrientes y otros micronutrientes (Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Cu, Zn) se realizará mediante correctores.

4.3. Otros usos del suelo

Otros usos serán considerados el suelo como uso urbano y suelo industrial, así como para vías de comunicación incluidas las pecuarias. Además debe tenerse en cuenta la importancia de los análisis de paleosuelos en paleontología y paleoclimatología.

5. LA CONTAMINACIÓN DEL SUELO

La contaminación del suelo no es un fenómeno actual, como demuestran algunos de los trabajos realizados en turberas de Galicia, los cuales analizaron los metales existentes a diferentes profundidades. Dichos estudios han determinado que los suelos presentan restos de Pb desde hace 4,000 años.

La contaminación del suelo consiste en la introducción de un elemento extraño al sistema del suelo, o la existencia de un nivel inusual en el perfil del suelo, por lo que por sí mismo o por su efecto sobre los restantes componentes, genera un efecto nocivo para los organismos del suelo, sus consumidores, o es susceptible de transmitirse a otros sistemas provocando una modificación de sus componentes originales.

Existe una contaminación de origen natural y otra de origen antrópico o inducido. La contaminación natural, en general, responde al segundo criterio utilizado en la definición anterior, es decir, la modificación de los componentes originales del suelo.

Contaminación natural

– La primera causa de contaminación natural es la propia alteración mineral que da origen al suelo. Existen algunas rocas cuyo contenido en determinados elementos es especialmente alto y los suelos que sobre ellas se desarrollan heredan esa elevada concentración. Este es el caso de algunas rocas metamórficas como las serpentinas, cuyo contenido en cromo y en níquel suele ser alto.

– Otro factor importante es el lavado. Pueden ocurrir acumulaciones residuales de elementos poco móviles aun cuando el contenido inicial no fuese excesivamente elevado. En otros casos se pueden producir desequilibrios que conducen a toxicidad por algunos elementos, como el caso del aluminio, del hierro o del manganeso,

– La actividad volcánica puede cubrir las áreas próximas con sus emanaciones ya sean sólidas, en forma de cenizas, o gaseosas, con aportes de diversos compuestos oxidados de azufre, que generan una fuerte acidez del suelo. En este caso, más que la contaminación por el elemento aportado puede producirse otra inducida, que eleva la solubilidad de algún elemento preexistente.

– La atmósfera puede servir de vehículo para la introducción de elementos extraños en el suelo bajo diferentes estados físicos. En forma sólida, el polvo proveniente de lejanas zonas puede provocar una fuerte sobreconcentración de algún elemento, o la dilución de los nutrientes presentes como en el caso de las nubes de polvo ricas en cuarzo y cuyo origen son las conocidas calimas.

– En zonas costeras, los fuertes vientos generan aerosoles con diminutas gotas de agua que pueden alcanzar a extensas franjas costeras, en las que elevan la salinidad. Este efecto adquiere una especial relevancia en las zonas áridas o semiáridas, en las que la lluvia es insuficiente para

– Por último, puede aparecer una contaminación gaseosa, que si bien puede considerarse inducida porque el desprendimiento de gases suele ser de origen antrópico, su distribución es natural pues no siempre se produce en el lugar en que se origina, sino puede alcanzar zonas lejanas debido al régimen de vientos dominantes (lluvia ácida).

Contaminación antrópica

Las actividades mineras provocan en el suelo, además de su desaparicón en el área afectada que no siempre se recupera convenientemente, una contaminación en las zonas cercanas en las que se depositan gran cantidad de residuos sin valor para la explotación. Cuando la actividad extractiva está relacionada con metales pesados, materiales radiactivos o sustancias similares, nocivas para los seres vivos, la contaminación afecta a una gran superficie por el efecto de la dispersión del polvo generado por el aire. Este efecto contaminante puede alcanzar a las aguas subterráneas cuando su magnitud es grande y en función de las condiciones climáticas y la permeabilidad de los suelos afectados.

La agricultura es la actividad más contaminante para el suelo ya que afecta a grandes superficies del mismo y es la actividad principal que se desarrolla sobre él. La contaminación del suelo se efectua tanto en el manejo como en los aditivos utilizados, fertilizantes y pesticidas.

Existen otra serie de actividades en las que el efecto contaminante no es tan evidente como en las anteriores, como sucede con la caza, que deja grandes cantidades de plomo y otros metales utilizados en los cartuchos. Las áreas urbanas son otra gran fuente de contaminación por la enorme producción de residuos, así como las vías de comunicación por los gases desprendidos por los motores de explosión. En este sentido hay que tener cada vez más en cuenta el intenso tráfico aéreo que deja gran cantidad de residuos en la atmósfera y que indefectiblemente terminan en el suelo.

De cualquier forma en el análisis de la contaminación del suelo hemos de tener en cuenta los factores inherentes al mismo entre los cuales cabe considerar dos fundamentales:

Susceptibilidad. Es el grado de sensibilidad de un suelo concreto para un determinado agente contaminante.

Carga crítica. Es la máxima cantidad de una sustancia que el suelo puede recibir sin que aparezcan efectos nocivos, para él o para la vida que soporta.

Para que exista contaminación es necesario que existan agentes contaminantes, entendiendo por tales a aquellas sustancias o acciones que producen contaminación en el suelo.

Existen una serie de características del agente contaminante que condicionan su efecto final sobre el suelo, las de mayor transcendencia son las que siguen:

Biodisponibilidad. Es la capacidad del agente contaminante para ser absorbido por los seres vivos.

En este sentido juega un importante papel el suelo, porque ofrece unas condiciones en las cuales la disponibilidad de cada agente contaminante puede variar en lo referente a solubilidad, posibilidad de ser retenido o complejado, degradado o eliminado.

También el ser vivo receptor de la acción nociva presenta una susceptibilidad diferente, por lo que la biodisponibilidad hay que enfocarla para cada receptor concreto. De este modo, un agente contaminante puede manifestar una determinada biodisponibilidad para un cierto organismo o grupo de ellos, pero como en el sistema suelo una misma función puede ser desempeñada por organismos diferentes, es posible que la funcionalidad quede garantizada y el efecto sobre el suelo no sea significativo.

Movilidad. Es la capacidad para extenderse a lo largo del suelo y hacia otros sistemas con él relacionados.

Esta característica es fundamental a la hora de determinar la magnitud del problema creado, pues por muy alta que sea la biodisponibilidad y la nocividad de un determinado agente, si su acción está localizada en el punto en que se incorpora al suelo, los efectos apenas se dejarán notar; por el contrario una sustancia o acción qua actúe en un gran volumen de suelo, aunque sus efectos sean muy pequeños, el influjo final será muy importante.

Persistencia. Es la capacidad para permanecer en el suelo sin ser neutralizado o degradado.

Esta característica marca el otro parámetro de la extensión del efecto nocivo, que es el factor tiempo. Pequeñas acciones duraderas pueden conseguir mayores efectos que grandes daños esporádicos.

Existen diversos tipos de agentes contaminantes cuya procedencia es muy variada. No todos son activos sino que existen otros pasivos cuyo papel principal es provocar una dilución de los elementos que proporcionan la fertilidad del suelo. Éste es el caso de las sustancias inertes que llegan al suelo procedentes de escombreras, que generalmente no contienen elementos nocivos para las plantas ni los microorganismos pero diluyen los nutrientes. En este apartado hay que incluir los depósitos de gravas de extracciones cercanas o de canteras y minas que no posean efecto contaminante por no contener restos de los minerales extraídos.

En el caso de escombros procedentes de la construcción, no son tan inocuos como pueden parecer pues contienen abundante yeso que incrementa la salinidad, aluminio, hierro y otros metales con ellos aleados que pueden alcanzar niveles tóxicos en el suelo y bajas cantidades de plomo, cadmio y cinc primordialmente procedentes de los restos de pinturas. El cemento, ladrillos, áridos y cerámicas, terminan incorporandose al suelo por un proceso de alteración mineral muy lento, que va a cambiar sus propiedades pero no necesariamente en un sentido desfavorable.

Al suelo llega también una apreciable cantidad de metales pesados procedentes de los desechos industriales, residuos domésticos y muy diversas actividades humanas. Los aportes no suelen ser importantes en algunos casos, como los residuos urbanos, pero por su continuidad en el tiempo pueden terminar ocasionando graves perturbaciones.

Un agente muy común son las lluvias ácidas que modifican el pH del suelo y pueden incrementar la concentración de elementos nocivos, presente en el suelo pero inmovilizados por insolubilización. El efecto de las lluvias ácidas es muy importante en la áreas industriales, pero se produce en todas las zonas con mayor o menor intensidad. Éstas proceden de la oxidación en la atmósfera de diversos óxidos de nitrógeno y azufre que en contacto con el agua atmósfera generan grandes cantidades de ácidos sulfúrico y nítrico preferentemente. Además de los desprendimientos industriales colaboran en este fenómeno el consumo de combustibles fósiles de los vehiculos terrestres y aéreos, así como la propia desnitrificación del suelo.

El uso del suelo conlleva, a veces, la aportación de fertilizantes de forma excesiva que también modifica las condiciones naturales del mismo, si bien el máximo grado de contaminación lo ejercen los pesticidas.

6. MÉTODOS DE ANÁLISIS DEL SUELO

Debe tenerse en cuenta especial atención en el muestreo para que la muestra sea lo más representativo de la zona radicular del suelo.

Propiedades físicas:

-Mineralogía: se determina mediante técnicas microscópicas y Difracción de Rayos X (DRX).

– Granulometría (textura):

– Granulometría por tamizado (Internacional: ISO-TC 24; en España, la UNE 7050).

– “Densímetro de Boyoucos”.

– La densidad: densidad real y aparente.

– Color: “Carta de colores” según Solid Taxonomy.

Valores agronómicos:

Análisis biológicos

– ANALISIS DE NEMATODOS: Preparación de la Muestra (Extracción y Concentración por el método del tamizado)