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 en o cerca 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 Le 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 de La 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.
EL SUELO: ORIGEN, ESTRUCTURA 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”.
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, redominantemente, 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 substancias orgánicas en las que ya no se puede reconocer el organismo original.
Eluviación: 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: 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.
Primero se inicia un perfil de horizontes A y C, las características de los distintos horizontes del suelo serán explicados en el siguiente punto: Estructura del suelo (figura 1), posteriormente se desarrollará, casi siempre de forma eventual, un horizonte B, formando el perfil A-B-C. Llega un momento en que el suelo alcanza un estado de equilibrio con el medio y se mantiene estable mientras no se produzca alguna modificación de éste. Si la modificación es pequeña puede ser corregida por lo que el estado de equilibrio se restablece. Si la modificación es grande, debida, por ejemplo, a una destrucción de la vegetación, se desencadena la erosión y el suelo puede llegar a destruirse, retornando de este modo al punto de partida. El tiempo necesario para el desarrollo de un ciclo como el descrito oscila entre unos mil años, para suelos de evolución rápida, y más de un millón de años para suelos de evolucionan lenta.
Los principales factores que intervienen en este origen, y posterior evolución, del suelo son: la roca madre, el clima, los organismos y la pendiente del terreno.
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 íos 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 ías 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
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 ia 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”.
Desde un punto de vista práctico, pueden cartografiarse los distintos elementos de una región que caracterizan los factores determinantes de la evolución del suelo. En consecuencia, pueden cartografiarse: la litología del sustrato, los depósitos superficiales, las pendientes, la vegetación potencial y los usos del suelo, y los regímenes térmico e hídrico. La consideración conjunta de todos estos caracteres permite definir unos índices de potencialidad edáfica en cada punto del terreno y elaborar mapas de síntesis con significado edáfico. En estos mapas se representan unos suelos potenciales que pueden ser luego contrastados mediante análisis de los perfiles de los suelos reales y clasificarlos según los criterios que se exponen a continuación.
Estructura 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 O¡ (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 A , caracterizado por un dominio de la materia orgánica; horizonte A 2, en el que aparece una concentración de cuarzo u otros minerales resistentes, como consecuencia de la eliminación de materia orgánica y las substancias 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 b! 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: 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.
Composición del suelo
Los constituyentes del suelo pueden dividirse en tres partes bien diferenciadas; fracción mineral, fracción orgánica y fracción acuosa.
Fracción mineral
En la fracción mineral, pueden distinguirse:
Constituyentes primarios: son sustancias heredadas de la roca original (por ejemplo el cuarzo y los fragmentos de roca), y que no han sufrido transformaciones.
Constituyentes secundarios: se han originado por transformación bioquímica de
los constituyentes minerales de la roca (por ejemplo, las arcillas, que aparecen
principalmente como partículas coloidales). El conjunto de los minerales
secundarios de un suelo recibe el nombre de “complejo de alteración”, mientras
que el conjunto de coloides del suelo, dotados de carga eléctrica negativa, recibe
el nombre de “complejo absorbente”. Como resultado de estas transformaciones,
aparecen en el suelo abundantes iones, tales como Hh, Al31, Ca2+, Mg2+, K4 y Na+.
De estos, los dos primeros generan acidez en el suelo, mientras que los cuatro
últimos generan basicidad y son fácilmente intercambiables. Además, el suelo
contiene una cierta proporción de fluidos, entre los que podemos destacar agua,
aire y CO2.
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 activo o mull: implica una descomposición muy rápida de la materia
orgánica y, por tanto, una humificación importante. Su composición depende
de la naturaleza del sustrato, pudiendo ser: mull ácido, mull carbonatado y mull
ándico (sobre cenizas volcánicas).
Para la extracción de los compuestos del humus se utilizan disoluciones alcalinas. Se obtienen así unos compuestos ácidos, denominados “ácidos húmicos” y “ácidos fúlvicos”, además de una fracción no extraíble denominada “húmica”.
Fracción acuosa
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.
UTILIZACIÓN DE LOS SUELOS
El suelo es uno de los recursos que la naturaleza pone a nuestra disposición para proveernos de nuestras necesidades más básicas. Del suelo obtenemos todos los productos de origen vegetal. Algunos pueden servirnos directamente de alimento y otros permiten la alimentación de los animales, de los que no solo obtenemos nutrientes sino otra serie de productos como vestidos, calzado y diversos enseres que facilitan nuestra vida.
La sistematización de los suelos es complicada, como consecuencia de su gran variedad y de la multiplicidad de criterios utilizables para la clasificación. Por ello, se han desarrollado numerosas clasificaciones de utilización de los suelos. Algunas de ellas se basan en criterios que se refieren al origen y la evolución de los suelos, mientras que otras se basan más en criterios de orden práctico, relativos, por ejemplo, a su fertilidad y utilidad, por lo que son cartografiados en la mayoría de los casos estos suelos. En la mayoría de las clasificaciones modernas, los suelos se dividen en varios grupos jerárquicos, para lo cual se tienen en cuenta criterios tales como el grado de evolución del perfil, la presencia de horizontes diagnósticos, las características del complejo de alteración y de la materia orgánica, los movimientos de materia y el clima interno del suelo. Una vez estudiados los perfiles de los suelos de una región, éstos se clasifican y pueden ser cartografiados a una escala que depende de la finalidad para la que se realiza. Estas cartografías son necesarias para cualquier planificación y utilización del suelo que quiera realizarse en un territorio determinado.
Los suelos, que en ocasiones dan lugar a yacimientos minerales, como tónica general constituyen el soporte de la biosfera y por tanto de la agricultura, de las reservas forestales, así como de la ganadería. Por ello el equilibrio entre su uso y mantenimiento es la garantía de la riqueza de una región.
La vegetación contribuye a regular la escorrentía, impidiendo el acarcavamiento y, en definitiva, preservando la erosión de los suelos y mantos de alteración, que por ser materiales sueltos (no cohesionados) serían fácilmente removidos. Conviene recordar que la acción cólica sólo es activa sobre materiales sueltos desprovistos de vegetación.
Un cambio climático puede llevar a la desaparición de la cobertera vegetal y a la progresiva denudación de los suelos. Sin embargo, durante los últimos siglos ha sido el hombre, en su gran expansión agrícola, ganadera y minera, un factor de desequilibrio y transformación, con un ritmo muy superior al de cualquier cambio climático. Aunque también puede argumentarse que, posiblemente, a dicho impacto se ha superpuesto una progresiva acidificación del clima, que está haciendo más difícil la recuperación del habitat anterior.
En zonas totalmente llanas, la destrucción de la cobertera vegetal no implica pérdidas de suelo por escorrentía aunque sí por deflacción eólica, como ocurrió en la primera mitad del siglo pasado en extensas áreas del centro – oeste de Norteamérica, donde los pastizales y praderas naturales fueron roturados para el cultivo de maíz y algodón.
En regiones con relieve alomado, la deforestación por talas o incendios conlleva una rápida erosión del suelo por la escorrentía superficial, más acentuada en un régimen de precipitaciones torrenciales, como las que se producen en los paisajes mediterráneos. Tal es el caso de una gran parte de la Península Ibérica, en la que a lo largo de los últimos siglos ha desaparecido la inmensa mayoría del bosque autóctono (encinares y robledales) en detrimento de unas tierras con unos suelos que, al ser labrados para su cultivo, han ido desapareciendo por escorrentía superficial.
Los pinares con los que se han repoblado algunas áreas montañosas no desarrollan el mismo soporte edáfico que las especies anteriores. Por otro lado, también son mucho más vulnerables a los incendios, fortuitos o provocados, cada vez más numerosos. Todo ello constituye el último eslabón de una serie de actuaciones contrarias al normal equilibrio entre la biosfera y el sustrato que podría sustentarla.
La pérdida de suelo es un parámetro o valor que puede cuantificarse. Basta con medir la cantidad de sedimentos que transportan los cauces de una red fluvial o de drenaje. No obstante, como dichas medidas constituyen un proceso muy laborioso, también pueden realizarse estimaciones de la pérdida de suelo en función de factores como la litología del sustrato, tipo y densidad de la vegetación, usos del suelo, régimen de precipitaciones, etc. Paralelamente a los usos inadecuados del suelo también se realizan numerosos intentos para su conservación. Así, en áreas de cultivo, la roturación siempre se ha realizado siguiendo líneas horizontales (curvas de nivel) para dificultar la escorrentía y favorecer la infiltración. En zonas con pendientes importantes se han venido realizando, desde la antigüedad, bancales que mejoran notablemente los cultivos, acentúan la infiltración y detienen la erosión.
Algunas instituciones y asociaciones agrícolas recomiendan la realización de un menor número de roturaciones, utilizando el método de “una única labor” en la cual se remueve el rastrojo de la cosecha anterior y se realiza la siembra de la siguiente, y en ningún caso se procede a la quema de dichos rastrojos, cuyos restos quedan parcialmente enterrados y facilitan la infiltración. Por otra parte tampoco se pierden las bacterias nitrificantes u otros componentes orgánicos, por lo que el suelo conserva su firmeza natural frente a la acción del agua o del viento y, por añadidura, se consigue un notable ahorro de energía.
Sin embargo en la agricultura moderna, totalmente mecanizada, este sistema también presenta serios inconvenientes. Al conservarse los restos del cultivo anterior perduran numerosas semillas de hierbas u otras gramíneas silvestres que, en la cosecha siguiente, crecerán junto con la siembra. Por otro lado se produce una mayor frecuencia de plagas y enfermedades que obligan a un uso más intenso de pesticidas y que, finalmente, terminan por contaminar las aguas superficiales y subterráneas.
También la ganadería puede alterar el equilibrio entre la cobertura vegetal y los suelos que la soportan, especialmente cuando los pastizales son utilizados de manera prolongada. Muchas regiones subdesérticas, como las situadas al sur del Sahara, han ido convirtiéndose en zonas totalmente desprovistas de vegetación, al superponerse los efectos de las sequías, cada vez más acusadas, con los del pastoreo indiscriminado de sus escasos recursos vegetales.
Reforestación con especies autóctonas, prevención y lucha contra los incendios, agricultura biológica y ganadería transhumante son las únicas alternativas que pueden frenar la progresiva desaparición de la delgada cobertura que sirve de soporte a la biosfera.
Como se mencionó al principio, existen yacimientos minerales de origen edáfico y meteorice. En los climas cálidos y húmedos la meteorización de las rocas y la formación de los horizontes edáficos llegan a producir concentraciones rentables de hierro, níquel, aluminio, magnesio, cobalto, etc.
En este tipo de concentraciones, también conocidas en la terminología minera como yacimientos residuales, el hierro es la mena más frecuente, aunque no la más rentable para la extracción de este metal, el cual se obtiene principalmente de los yacimientos sedimentarios. Por el contrario, los yacimientos residuales de aluminio son prácticamente, y por el momento, las únicas reservas de dicho metal.
Los yacimientos residuales se forman bajo climas cálidos y muy lluviosos, debido a la fuerte lixiviación y evacuación de la mayoría de los componentes de las rocas. incluida la sílice. Sin embargo, la mayor parte del hierro precipita en su forma oxidada, dando lugar a minerales, como la hematites (Fe2O3) o la goethita (FeO2H) que se concentran en el nivel superior de los profundos suelos tropicales (de hasta varias decenas de metros de espesor) constituyendo los horizontes de “lateritas”.
Estos materiales se desarrollan fundamentalmente sobre rocas ricas en hierro y relativamente pobres en sílice, como los basaltos y otras rocas básicas. Las lateritas también presentan otros minerales, como los hidrosilicatos de níquel y óxidos de cobalto que pueden hacer muy rentable su explotación, ya que las concentraciones de hierro que se alcanzan en este tipo de yacimientos, por sí mismas, no justifican su explotación en tanto no se agoten los yacimientos de origen sedimentario, con leyes de este mineral más elevadas. No obstante los suelos ricos en hierro de las actuales zonas intertropicales, como otros suelos fósiles existentes en numerosas localidades y formaciones geológicas con edades diversas, podrán ser susceptibles de explotación en el futuro.
Las lateritas ricas en níquel se desarrollan sobre rocas ultrabásicas (peridotitas y rocas afines) con una proporción de níquel que puede alcanzar el 1,5%. En un yacimiento de este tipo, como los existentes en Nueva Caledonia o en Cuba, sobre la roca fresca se desarrolla un horizonte de peridotitas parcialmente alteradas, y directamente sobre un nivel con una concentración de níquel que varía entre el 3 y el 10%. Por encima, y hasta la superficie, se sitúa un suelo laterítico rico en hierro, pero deficitario en níquel, el cual fue lavado y precipitado hacia niveles inferiores en forma del hidrosilicato garnierita
LA CONTAMINACIÓN DEL SUELO
La contaminación dei 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 provocar el lavado de las sales añadidas.
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.
Contaminación antrópica
En cuanto a la contaminación antrópica, uno de los principales agentes contaminantes del suelo es la industria, que genera residuos sólidos que se depositan sobre los suelos vecinos y cuyo efecto suele ser reducido en el espacio, pero persistente en el tiempo. Los residuos líquidos tienen un efecto más extendido en el espacio y de más difícil control pues, además de los suelos afectados directamente por ellos, al incorporarse a las aguas superficiales pueden extenderse a zonas relativamente lejanas, pudiendo utilizarse esas aguas para el riego sin sospechar de su contaminación. Las emisiones de polvo o gases se distribuyen por el viento y su comportamiento es similar al de una contaminación atmosférica.
Las actividades mineras provocan en el suelo, además de su desaparición 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, estando condicionada por las condiciones climáticas y por 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 efectúa tanto en el manejo como en los aditivos utilizados, fertilizantes y pesticidas.
Durante los últimos siglos, el desarrollo progresivo de las actividades agrícola, ganadera e industrial está acarreando efectos similares o quizá más complejos y perjudiciales que los propios de un cambio climático. Los plaguicidas que hoy dominan el mercado son compuestos de síntesis artificial, aplicados a cultivos para impedir la proliferación de parásitos en las plantas. Si bien subsisten plaguicidas de base mineral, su uso está prácticamente abandonado. El mayor riesgo ambiental se asocia a los plaguicidas en base a el CO, pues los factores de deterioro, especificidad de acción, fuerte toxicidad para mamíferos superiores y prolongada persistencia ambiental, manifiestan una máxima expresión favoreciendo su acumulación y un máximo potencial de biomagnificación, En general, el riesgo aumenta según la siguiente secuencia: organoclorados – organofosforados – carbamatos – piretroides sintéticos.
Puede servir de ejemplo, el análisis de los efectos derivados de la agricultura y de la ganadería intensiva. La expansión de la primera tuvo lugar merced a la tala de los encinares en las zonas de bosque mediterráneo o de los robledales, hayedos y pinares de las zonas más frías. Con ello se redujo el aporte de humus orgánico, resultante de la descomposición de las hojas y de los excrementos de la fauna que formaba parte de dicho ecosistema. Por otro lado, la roturación ha facilitado el desarrollo de la escorrentía y la erosión progresiva de extensas áreas anteriormente cubiertas por bosques y pastizales.
En las zonas intertropicales, el intento de transformar la selva en áreas de pasto y producción de carne está poniendo de manifiesto el delicado equilibrio que representa la selva intertropical. En ella la vegetación se sustenta exclusivamente del nivel superficial, donde la materia vegetal se recicla continuamente. Por debajo, el horizonte B es un nivel laterílico generado por precipitaciones de los óxidos de Fe. La destrucción del nivel superior hace añorar las costras ferruginosas, de forma que una zona con vegetación exuberante puede llegar a transformarse en un paisaje semidesértico.
En las últimas décadas se han desarrollado proyectos de repoblación forestal, que en muchos casos no han tenido como finalidad la recuperación de los antiguos ecosistemas. Pinos y eucaliptos cubren extensas áreas, en las que previamente se destruyó el monte bajo mediante su aterrazamiento, tratando de esta forma el conseguir una rentabilidad inmediata mediante el cultivo de especies de crecimiento rápido.
Afortunadamente, las últimas recomendaciones surgidas de la Unión Europea para la Península Ibérica, llevan aparejadas compensaciones económicas para las zonas en las que se recuperen los primitivos encinares y robledales. Ello atenuaría el gran impacto ecológico producido por la expansión y desarrollo de una sociedad agraria y, más recientemente, por la demanda de la industria de papel, en zonas que no sólo no pueden soportar dicha producción, sino que pasan a convertirse en paisajes semiáridos y con elevadas tasas de erosión.
Como consecuencia de estas actividades antrópicas, y siendo los suelos fértiles y productivos el resultado de la meteorización química de las rocas, de la actividad orgánica y de la redistribución de distintos componentes químicos, orgánicos e inorgánicos entre los distintos niveles del suelo, cualquier factor que altere alguno de estos procesos desestabilizará el normal desarrollo de los suelos y la permanencia de los mismos sobre el sustrato rocoso.
La infiltración lenta del agua en el suelo, debida a la destrucción de la estructura de las capas superficiales, conducirá a una escorrentía indeseable y a la pérdida del suelo. Los efectos de la erosión son dramáticos en algunas zonas, como en las cárcavas por donde escapa el agua de muchos campos. Sin embargo, el problema comienza mucho antes en forma de erosión laminar. Sus efectos sobre la fertilidad del suelo se manifiestan lentamente., pero son importantes, pues un solo milimetro de suelo puede tardar más de 100 años en regenerarse.
Existen otra serie de actividades en las que el suelo contaminante no es tan evidente como las anteriormente descritas, 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 debido los gases desprendidos por los motores de explosión de los vehículos que por ellas circulan. 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.
Se ha de recalcar que para que exista contaminación es necesario que existan agentes contaminantes, entendiendo por tales a aquellas sustancias o acciones que producen contaminación del suelo. Existen diversos tipos de agentes contaminantes cuya procedencia es muy variada. No todos son activos sino que existen muchos pasivos, cuyo papel principal es provocar una dilución de los elementos que proporcionan la fertilidad del suelo. Este es el caso de las sustancias inertes que llegan al suelo procedente de escombreras, que generalmente no contienen elementos nocivos para las plantas ni para los microorganismos presentes en los suelos, pero que diluyen los nutrientes existentes en éstos. En este apartado hay que incluir los depósitos de gravas procedentes de explotaciones de materiales sólidos o de canteras y minas sin efecto contaminante al no contener restos de los minerales extraídos.
En el caso de escombros con abundante composición yesífera procedentes de la construcción, estos pueden incrementar la salinidad y la proporción de aluminio, hierro y otros metales, en aleación con aquel, pudiendo provocar niveles de toxicidad en el suelo de muy variada proporción. De igual forma, los restos de pinturas, con bajas cantidades de plomo, cadmio y cinc primordialmente, pueden provocar diversos grados de contaminación en los suelos. El cemento, ladrillos, áridos y cerámicas, terminan incorporándose al suelo por un proceso de alteración mineral muy lento, que va a cambiar sus propiedades aunque no necesariamente en un sentido desfavorable.
Al suelo llega también una apreciable cantidad de metales pesados procedentes de los deshechos industriales, residuos domésticos y de las muy diversas actividades humanas. Los aportes no suelen ser importantes en algunos casos, como los residuos urbanos, pero su continuidad en el tiempo puede terminar ocasionando graves perturbaciones ambientales.
Un agente muy común en la contaminación del suelo es la lluvia acida, que modifica el pH del suelo y pueden incrementar la concentración de elementos nocivos, presentes ya de por sí en el suelo pero inmovilizados por su falta solubilidad. El efecto de las lluvias acidas es muy importante en las áreas industriales, pero se produce en todas las zonas con mayor o menor intensidad. Estas proceden de la oxidación en la atmósfera de diversos óxidos de nitrógeno y azufre que en contacto con el agua atmosférica, generan grandes cantidades de ácidos sulfúricos y nítricos preferentemente. Además de las emisiones industriales colaboran en este fenómeno el consumo de combustibles fósiles de los vehículos 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.
MÉTODOS DE ANÁLISIS DEL SUELO
Desde el punto de vista microestructural, un suelo está constituido por un armazón sólido, un plasma o masa en la que no se distinguen los componentes individuales, y unos espacios vacíos o poros. El volumen de los poros, expresado como porcentaje del volumen del suelo, define la porosidad total del suelo, que puede ser dividida en dos partes:
Porosidad no capilar: está definida por los poros gruesos (diámetro superior a 10 mm), en los cuales el agua es capaz de circular y descender bajo la acción de la gravedad, pudiendo quedar ocupados por aire una vez el agua ha pasado a zonas más profundas del suelo o del subsuelo.
Porosidad capilar: está definida por los poros finos (diámetro inferior a 10 mm), en los cuales el agua puede moverse por capilaridad bajo fuerzas asociadas a la tensión superficial.
La microestructura de los suelos puede ser suelta, como sucede en suelos arenosos, o puede ser coherente, en cuyo caso existe un cemento que puede representar una microestructura de origen biológico (un buen ejemplo son los cementos húmicos-arcillosos generados por las lombrices) o bien presentar un origen químico, como son muchos de los cementos de carbonates, óxidos, hidróxidos o sílice. Además, son frecuentes en los suelos estructuras o micro estructuras debidas a la fragmentación que se producen como consecuencia de los cambios de volumen (retracción o expansión) asociados a la variación de humedad del suelo a lo largo del tiempo. Todas estas microestructuras pueden transformarse a lo largo del tiempo en función de la variación de las condiciones climáticas.
Una característica importante para el correcto análisis de los suelos es su clima interno o edafoclima, que puede describirse en función de los regímenes térmicos y de humedad presente en los suelos. Para el estudio de estos regímenes se realizan perfiles térmicos e hídricos del suelo, los cuales informan sobre la temperatura y el grado de humedad de los mismos en función de la profundidad y durante un determinado período de tiempo. En la tablas 1 y 2 se muestran los nombres utilizados para los regímenes térmico e hídrico de los suelos, según el Soil Survey de los Estados Unidos para la clasificación de dichos suelos.
Tabla 1. Regímenes térmicos del suelo
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Régimen |
Temperatura media anua! del suelo (°C) |
Característica básica |
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Pergclico |
<0 |
Permanentemente helado |
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Críico |
0-8 |
Muy frío (clima con escasa diferencia estacional de 7) |
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Frígido |
0-8 |
Muy frío (verano templado) |
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Mésico |
8-15 |
Templado |
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Térmico |
15-22 |
Cálido |
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Hipertérmico |
>22 |
Muy cálido |
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Régimen |
Características básicas |
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Ácuico |
Suelo saturado de agua permanente o casi permanente; nivel freático próximo a la superficie |
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Údico |
Suelo saturado de agua la mayor parte del año; propio de climas húmedos |
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Ústico |
Reserva de agua moderada, aunque seco una parte importante del año |
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Xérico |
Seco durante períodos importantes pero muy húmedo en oíros períodos; clima mediterráneo |
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Arídíco |
Seco durante largos períodos de tiempo; clima árido (desértico y subdeséríieo) |
Los métodos de análisis fundamentales en edafología para el estudio de los suelos son los siguientes:
Determinación de los elementos finos. Son los materiales que pasan a través de tamices de determinadas aberturas de luces de malla, realizándose un porcentaje de cada fracción arenosa con objeto de clasificar dicho suelo en función de estos elementos.
Determinación del pH en los suelos.
Porcentaje de materia orgánica en los suelos.
Calcimetría. Se comparan los volúmenes de CO2 desprendidos con respecto a volúmenes procedentes de pesos conocidos estándar, así como de carbonato calcico, en las mismas condiciones de temperatura y presión.
Caliza activa en suelos.
Determinación de nitrógeno total en suelos.
Determinación de cloruros o volumetría de precipitación.
Pasta saturada del suelo y separación del extracto.
Determinación de calcio, sodio, potasio, magnesio y fósforo en el suelo.
Determinación de la conductividad eléctrica de los suelos
Estos métodos de análisis determinan las características de cada suelo analizado con objeto de clasificar y determinar, en la mayoría de los casos, su productividad, así como saber el grado de contaminación de dicho suelo.