8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
1/115
1
TEXTO APOYO A LA DOCENCIA
EDUARDO VON BENNEWITZ ALVAREZ
UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL MAULE
ESCUELA DE AGRONOMÍA
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
2/115
2
1. PRINCIPIOS DE FERTILIDAD DE SUELOS PARA LA PRODUCCIÓN
VEGETAL SOSTENIBLE
INTRODUCCIÓN
A medida que la población humana continúe creciendo la demanda de alimentos y el
incremento en la explotación de los agroecosistemas producirá una gran presión sobre los
suelos y su capacidad para suministrar elementos minerales. Bajo esta perspectiva, la
fertilidad de suelos y la nutrición mineral de plantas cobran una enorme importancia para la
salud y la sobrevivencia de la vida.
Para aquellos profesionales y técnicos que tendrán como labor la producción de alimentos y
materias de origen vegetal es de vital importancia conocer y comprender cabalmente propiedades y relaciones causa-efecto de tipo químico, físico y biológico que controlan la
disponibilidad de elementos en la relación Suelo-Planta-Atmósfera de modo de poder
intervenir racionalmente y mantener la sostenibilidad de nuestros agroecosistemas. Uno de
los grandes desafíos de una agricultura sostenible, es el desarrollo e implementación de
tecnologías de manejo de suelos, cultivos y elementos minerales, que permitan mantener
y/o mejorar la calidad de nuestro medioambiente.
Este texto pretende entregar principios (del latín principium) sobre la fertilidad de suelos.
Ellos pueden y deben ser profundizados por los estudiantes mediante acceso a las bases
teóricas (Literatura especializada, recursos Tic´s, etc.) y prácticas (Experiencia y
experimentación). Se señalan las fuentes de consulta de bibliografía y actividades
complementarias que refuerzan el proceso de Enseñanza-Aprendizaje.
El texto ha sido desarrollado de modo que pueda ser utilizado por estudiantes de diversos
programas académicos de pregrado relacionados con las Ciencias Silvoagropecuarias. En
muchos de ellos la fertilidad de suelos juega un rol importante.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
3/115
3
1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LA FERTILIDAD DE SUELOS Y LA
NUTRICIÓN MINERAL DE PLANTAS.
APRENDIZAJES ESPERADOS
1) Identificar y Describir los principales eventos históricos que han marcado el desarrollo
de la Fertilidad de suelos y La Nutrición mineral de plantas desde el surgimiento de la
Agricultura hasta nuestros días.
2) Relacionar los eventos históricos y cómo ellos han evolucionado hasta las concepciones
más modernas.
InicioEl interés por el suelo y su fertilidad nace con el surgimiento de la Agricultura. Los
favorables efectos de aplicar elementos minerales a las plantas, por ejemplo cenizas o cal,
son conocidos por el hombre hace por lo menos 2000 años (Marschner, 1999). Sin embargo
no es sino hasta mediados del siglo XIX que comienzan a aclararse científicamente la
problemática sobre los elementos minerales y su rol en el crecimiento y desarrollo de las
plantas.
El problema de la Fertilidad de suelos comienza con el surgimiento de la Agricultura. Ellanace cuando el hombre pasa de nómada a sedentario, aproximadamente en el 2500 A. C.,
probablemente en Mesopotamia. El hombre se dio cuenta de que los suelos decaían en su
producción cuando eran cultivados continuamente, desarrollándose la práctica de añadir
despojos animales y vegetales al suelo para mantener la fertilidad de éste (Tisdale et al.,
1993). La fertilidad del suelo se mantenía, bajo esas condicione, con restituciones tales
como estiércol, residuos de cosechas, etc.
Antigüedad
Si avanzamos rápidamente unos miles de años nos encontramos con Aristóteles (aprox. 350
A.C) quien enuncia la “Teoría del Humus”. En ella señala que las plantas se nutren a partir
de sustancias húmicas (no la concepción moderna de “Humus”) que son directamente
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
4/115
4
absorbidas por las raíces desde el suelo. Luego que las plantas mueren estas sustancias
húmicas regresan al suelo (Wild, 1992).
Inicio como disciplinas científicas
Los avances científicos significativos no se producen sino hasta 1500-1750 cuando se inicia
la búsqueda del “principio” de la vegetación. El científico Francis Bacon, sostiene que la
ciencia requiere de experimentación y observaciones metódicas (Bohn, 1993). Van
Helmont (1620), lleva a cabo su clásico experimento con un vástago de sauce y
aportaciones de agua (Navarro, 2000). Glauber (1656), sostiene la hipótesis de que el
“salitre” (nitrato potásico) y no el agua es el “principio de la vegetación” (Wild, 1992).
Jethro Tull (1731), sostiene que el verdadero alimento de las plantas eran las partículas más
finas del suelo, que eran absorbidas directamente por las raíces para hacerlas pasar alsistemas circulatorio de la planta (Navarro y Navarro, 2000).
Aclaración de las bases químicas y fisiológicas de la fertilidad de suelos y nutrición
mineral
A partir del siglo XVIII
Joseph Priestley (1775):Descubre el oxígeno. Priestley señala que las plantas, al contario
que los animales, purificaban el aire, pero tras descubrir el oxígeno, no pudo demostrarlo al
no considerar la necesidad de luz por parte de las plantas.
Jan Ingen-Housz (1779). Demostró que la luz solar era necesaria para la producción de
oxígeno, que sólo hojas y pecíolos podían sintetizar y que los frutos y las plantas en la
oscuridad respiraban como los animales, y por tanto, viciaban el aire.
Jean Senebier (1782) obtuvo simultáneamente las mismas conclusiones y además sugirió
que el aumento de peso del tallo de sauce en el experimento de Van Helmont podía deberse
al aire fijado.
.
Théodore De Saussure (1804): Demostró que las plantas podían absorber CO 2 y desprender
O2 en presencia de luz, y que las plantas en un lugar sin CO 2 morían. Dedujo que el suelo
suministraba sólo una pequeña cantidad de los alimentos que las plantas necesitaban,
aportando para ello el análisis de sus cenizas. De Saussure inicia y desarrolla el método
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
5/115
5
experimental cuantitativo, hecho que ha posibilitado, más que cualquier otra cosa, el
desarrollo de la Química Agrícola moderna (Navarro y Navarro, 2000).
Thaer (1838). Desarrollo una nueva teoría del Humus. Según esta el Humus por si sólo es
capaz de entregar los nutrientes que requieren las plantas.
Boussingault (1834): Demuestra que el aire y el agua eran fuentes nutritivas de C, H y O.
También realizó trabajos importantes acerca de la asimilación por las plantas del nitrógeno
del aire.
Carl Sprengel (1787-1856), precursor en el enunciado de la Teoría de los elementos
minerales y la “Teoría del Mínimo”, popularizada por Justus von Liebig. Su falta de
ensayos suficientes para la comprobación impidieron su aceptación en su época.
Justus von Liebig. En 1840, este Médico y químico Alemán publica su obra: “La Química ysus aplicaciones a la Agricultura y Fisiología”. Esta obra conmovió tan fuertemente a los
científicos de la época, que a partir de entonces muy pocos seguían sosteniendo que el C
contenido en las plantas provenía de alguna otra fuente que no fuera el CO 2 atmosférico.
Sus principales afirmaciones en dicha comunicación fueron (Navarro y Navarro, 2000):
1) La mayor parte del C de las plantas procede del CO2 de la atmósfera.
2) El H y el O provienen del agua.
3) Los álcalis son necesarios para la neutralización de los ácidos formados en las plantas
como resultado de sus actividades metabólicas.
4) Los fosfatos son necesarios para la formación de las semillas.
5)
Las plantas absorben indiscriminadamente los materiales del suelo, pero eliminan por
sus raíces aquellos que no le son necesarios. Con lo que la presencia de una sustancia
en la planta es prueba suficiente de su necesidad.
Von Liebig creía firmemente que analizando las plantas y conociendo los elementos que
contenían, se podían dar las recomendaciones necesarias para una fertilización adecuada.
También, dedujo la necesidad de fósforo para las plantas. Casualmente desarrolló la ley del
mínimo (En parte enunciada por Sprengel con anterioridad), ya que dijo que el crecimiento
de las plantas está limitado por el elemento nutritivo presente en más pequeña cantidad, si
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
6/115
6
todos los otros estaban presentes en cantidades adecuadas. La contribución de Von Liebig
al avance de la agricultura fue enorme, no sólo por sus aciertos, sino también por sus
errores que estimularon posteriores investigaciones para rebatir sus ideas (Marschner,
1999).
Desarrollo actual de la Fertilidad de suelos y Nutrición Mineral de Plantas.
Desde la idea Aristotélica del Humus hasta nuestros días, se han producido grandes aportes
a estas disciplinas. El descubrimiento de los elementos minerales y la necesidad de ellos
por parte de las plantas aportaron un gran impulso al desarrollo de la Industria de
fertilizantes químicos desde fines del Siglo XIX. Este uso masivo ha llevado sin embargo
en muchos casos, principalmente por uso inadecuado e irracional, a problemas de
Contaminación y de salud humana y ambiental (Wild, 1992).Es indudable que los fertilizantes han jugado y seguirán jugando un rol fundamental en la
tarea de abastecer de alimentos y fibras a una población Mundial en aumento.
Ante el creciente impacto del uso de fertilizantes en la agricultura sobre los ecosistemas y
la salud humana, es imperioso plantearse, sin embargo, la necesidad de desarrollar sistemas
y tecnologías de fertilización y manejo de la nutrición que junto con ser racionales incluyan
fuertemente los conceptos de sostenibilidad ambiental (Tisdale et al., 1992).
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
7/115
7
Capítulo 1. Bibliografía Utilizada
Marschner, H. 1999. Mineral Nutrition of Higher Plants. Academic Press, 4th Ed. London.
889 p.
Navarro, S. y Navarro, G. 2000. Química Agrícola. Ed. Mundi-Prensa. Madrid, España.
488 pp.
Tisdale, S., W.L. Nelson, J.L. Havlin, and J.D. Beaton. 1999. Soil fertility and fertilisers.
An introduction to nutrient management.. 6th ed. Prentice-Hall Inc., New Jersey, USA.
499 p
Wild, A. (coord.). 1992. Condiciones del suelo y desarrollo de las plantas según Russell.
Ed. Mundi-Prensa. Madrid. 1045 p.
Capítulo 1. Bibliografía Complementaria
Bennett, W. F. 1996. Nutrient Deficiencies & Toxicities in Crop Plants. APS Press. Texas.
202 p.
Bergmann, W. 1992. Nutritional disorders in plants. Ed. Gustav Fischer Verlag Jena, 741 p.
Bohn, Hinrich L. 1993. Química del suelo. Hinrich L. Bohn , Brian L. McNeal, y George
A. O'Connor, y Mario Sánchez Orozco. México [DF] : Limusa, Grupo Noriega Editores,
370 p.
AUTOEVALUACIÓN
1)
Por qué cree Ud. Que el desarrollo de la Química Agrícola impulsó el desarrollo de
la Industria de fertilizantes.
2) Qué diferencias fundamentales encuentra entre las teorías de Thaer y Von Liebig.
3) Cuáles son los principales enunciados de las Teorías de Von Liebig?.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
8/115
8
4) Cómo se enlazan los aportes científicos para producir un avance en la disciplina.
Enuncie y explique un ejemplo nombrando una progresión de tres científicos.
ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS
1) Averigüe qué efectos tuvo en nuestro País (Chile) el desarrollo de la Teoría de la
Química Agrícola, la demanda de Fertilizantes y posteriormente el desarrollo de
fertilizantes sintéticos en el caso del Nitrógeno.
2) Averigüe qué relación existe entre la nutrición mineral de plantas y la calidad
nutritiva de los alimentos.
3) ¿Cuáles son algunos de los errores del experimento de Van Helmont y cómo se
podrían haber mejorado?.4) Averigüe quién fue Mitscherlich y cómo su obra se relaciona con la nutrición
mineral de Plantas.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
9/115
9
2. CONCEPTOS E INTRODUCCIÓN A LOS ELEMENTOS MINERALES
APRENDIZAJES ESPERADOS
1) Comprender los conceptos de: Fertilidad de suelos, nutrición mineral, elementos
esenciales, macroelementos, microelementos, elementos no esenciales, elementos tóxicos.
2) Reconocer los diferentes factores que afectan a la fertilidad de suelos.
3) Describir la composición mineral de los vegetales, su origen y las formas como son
obtenidas por las plantas.
Fertilidad de suelos: Entendemos por este término a la capacidad de un determinado suelo
de suministrar nutrientes para el crecimiento de las plantas. El suelo es capaz de suministrar
y almacenar nutrientes en diversas formas, algunas de ellas disponibles para las plantas. El
concepto de fertilidad de suelos incluye no sólo la cantidad de nutrientes que contiene el
suelo sino también los mecanismos como éstos son protegidos y liberados pudiendo de
este modo ser utilizados por la planta.
Nutrición vegetal: Proceso mediante el cual la planta absorbe del medio que le rodea las
sustancias necesarias para realizar su Metabolismo (desarrollarse y crecer).
El objetivo primordial de la nutrición mineral como disciplina es entender como la plantaabsorbe, moviliza y utiliza los diferentes iones para cumplir con todas sus funciones
fisiológicas (Marschner, 1999).
La fertilidad del suelo se mantiene cuando la salida de elementos nutritivos (exportaciones)
es compensada por la entrada de los mismos (aportaciones). Si las exportaciones son
superiores a las aportaciones, la fertilidad del suelo disminuye.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
10/115
10
2.1. Factores físicos, químicos y biológicos que afectan a la fertilidad del suelo
Para la mejora de la fertilidad de un suelo, o al menos para el mantenimiento de la misma,
hay que tener en cuenta los siguientes factores:
Factores físicos
La agricultura intensiva deteriora las propiedades físicas de los suelos. Entre los diferentes
factores físicos destacaremos:
1) Textura: influye en la disponibilidad de agua y nutrientes.
2) Estructura: se mantiene y mejora con la adición de materia orgánica y otros mejorantes.
3) Porosidad: determina la relación aire/agua.
Factores químicos
Dentro de los factores químicos hay que mencionar la totalidad de nutrientes o elementos
esenciales. Hay que tener en cuenta la totalidad de los elementos esenciales, tanto macro
como microelementos y elementos secundarios. Hay que saber distinguir en cada momento
la presencia de nutrientes en forma asimilable y en forma no disponible, así como que
exista un correcto balance nutritivo, es tanto o más importante que las cantidades de
elementos nutritivos, la proporción relativa existente entre ellos (Bohn, 1993).
Factores biológicos
La materia orgánica es sustrato y fuente de energía de la microflora del suelo. Interviene en
la producción de enzimas, el ciclo del C, el ciclo del N, transformaciones microbiológicas
de S, P, K, Fe y Mn, procesos de humificación, deshumificación, amonificación y
nitrificación, etc.
Se debe considerar la constitución y composición de esa materia orgánica, así como el
humus, como producto final de descomposición de la materia orgánica. También hay que
tener en cuenta a este respecto el tipo y profundidad del suelo, que influirá
determinantemente sobre la evolución de la materia orgánica en el perfil del suelo.
La materia orgánica liberará nutrientes, sobre todo N, P y S, así como algunos
microelementos, y además ejercerá una influencia decisiva en cuanto a la dinámica del agua
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
11/115
11
de riego, tanto en cuanto a su suministro como en cuanto a su absorción (Marschner, 1999).
Por otra parte es suministro energético para la actividad microbiana beneficiosa de cara a la
fertilidad del suelo.
Todos estos factores están interrelacionados entre sí, de modo que conviene verlos de forma
conjunta
2.2. Los elementos químicos y la vida vegetal
Un punto de partida para el examen de la fertilidad de suelos es definir el término elemento
o nutriente para la planta.
Tradicionalmente se consideran como elemento minerales esencial, a aquellos que cumplen
con los siguientes criterios, establecidos en 1939 por Arnon y Stout (Hopkins, 1999):1) Un elemento no puede considerarse como esencial a menos que su deficiencia haga
imposible a la planta completar las etapas vegetativas o reproductivas de su ciclo.
2) La deficiencia ha de ser específica del elemento en cuestión, y sólo puede ser corregida
mediante el suministro de aquel.
3) El elemento ha de estar directamente implicado en el metabolismo de la planta, con
independencia de sus posibles efectos en la corrección de condiciones desfavorables,
químicas o microbiológicas, del medio externo. El elemento es fundamental para el
crecimiento de la planta y su metabolismo.
2.2.1. Composición mineral de los vegetales
Casi la totalidad del organismo vegetal (94-99,5%) se compone de tres elementos, carbono
(C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). La mayor parte del carbono y el oxígeno, lo obtiene del
aire, mientras que el hidrógeno deriva, directa o indirectamente del agua (Marschner,1999).
Además, las plantas contienen y necesitan cierto número de elementos químicos que,
generalmente, son proporcionados a través del sistema radicular. Estos elementos
constituyen la fracción mineral y sólo representan una pequeña fracción del peso seco de la
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
12/115
12
planta (0.5-6%), pero no dejan de ser fundamentales para el vegetal, lo que explica que sean
considerados junto a carbono, hidrógeno y oxígeno, elementos esenciales para la nutrición
de las plantas.
Son estos elementos los que comúnmente limitan el desarrollo de los cultivos. Salvo
circunstancias excepcionales (sequía, bajas temperaturas, suelos anómalos, enfermedades),
el crecimiento de las plantas no se altera por una deficiencia de carbono, hidrógeno u
oxígeno. Conviene dejar claro, que la composición de la fracción mineral no es constante,
depende del tipo de planta, edad, condiciones agroclimáticas, disponibilidad de nutrientes,
etc.
Macro y micronutrientes esenciales.
En el momento actual, los elementos considerados como esenciales para todas las plantas
por toda la comunidad científica son 16. Todos ellos, cuando están presentes en cantidades
insuficientes pueden reducir notablemente el crecimiento.
60 elementos químicosconstituyentes de las plantas
16 esenciales
Macronutrientes MicronutrientesB, Cu, Cl, Fe, Mn,
Mo, Zn
Primarios
N, P, K
Secundarios
Ca, S, Mg
A estos 16 elementos que son esenciales para todas las plantas superiores se podrían añadir
otros como sodio (Na), Silicio (Si) y Cobalto (Co), necesarios sólo para algunas especies.
En el futuro puede que otros elementos se añadan a esta lista.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
13/115
13
- C, H, O, se encuentran libremente disponibles para las plantas
- Se considera como elementos nutritivos o fertilizantes a los 13 restantes.
Clasificación de elementos nutritivos clásica (Mengel y Kirkby, 1987)
1)
Macro y microelementos (De acuerdo a la cantidad utilizada por la planta y la
frecuencia con que en la práctica es necesario su aporte)
Macroelementos: Macroelementos (> 0.1%)
Los macroelementos reciben esta denominación por ser requeridos por las plantas en
grandes cantidades, mientras que los microelementos u oligoelementos son requeridos en
muy pequeña cantidad, lo que en modo alguno significa que no sean esenciales y
estrictamente necesarios. N, P, K, S, Ca, Mg: son los elementos absorbidos por las plantas
en mayor cantidad. A su vez se subclasifican en:
Macroelementos primarios: N, P, K
Macroelementos secundarios: Ca, Mg, S
Microelementos (< 100 ppm): Elementos que se absorben por la planta en cantidades
mínimas, con las cuales quedan cubiertas sus necesidades. Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, B, Cl.
Otros elementos con funciones en algunas plantas
Además, sodio, cobalto (Co) y vanadio son esenciales para algunas plantas. Y otros como
rubidio (Rb), estroncio (Sr), aluminio (Al), bario (Ba), níquel (Ni), titanio (Ti), etc, aunque
no son considerados esenciales, se aceptan como beneficiosos o mejoradores del desarrollo
de determinados cultivos, ya que pueden estimular la absorción o el transporte de otros
elementos esenciales, limitar la absorción de otros que se encuentren en exceso o suplir
parcialmente la falta de algún elemento esencial (Navarro y Navarro, 2000; Marschner,
1999; Mengel y Kirkby, 1987). Se discute entre la comunidad científica actual la inclusiónde silicio y níquel como elementos esenciales para las plantas.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
14/115
14
La clasificación anterior es arbitraria ya que no toma en consideración aspectos
metabólicos, pero que sí posee una utilidad práctica. En el cuadro 1. se indica una
clasificación que considera el metabolismo de la planta.
Cuadro 1. Clasificación de elementos minerales de acuerdo al metabolismo en la planta
(Adaptado de Mengel y Kirkby, 1987)
Componentes
de productos
orgánicos
Formación
de ésteres
con
alcoholes
Funciones no
específicas:
Potencial
osmótico
Funciones
específicas en
procesos
enzimáticos
Uniones con
complejos orgánicos,
transporte e
intercambio de
electrones por medio
de valenciaC, H, O, N, S P, B K, Mg, Ca, Mn,
Cl
K, Mg, Ca, Mn, Cl Fe, Cu, Zn, Mo
Los animales requieren 15 de los 16 elementos esenciales para las plantas (el boro no es
esencial para los animales), aunque éstos requieren también sodio, yodo (I), selenio (Se) y
cobalto.
2.2.3. Elementos no esenciales contenidos en las plantas
Aunque las plantas necesitan esencialmente sólo unos cuantos elementos minerales en
forma de sales, pueden absorber, y de hecho lo hacen, otros elementos presentes en el suelo
o en la disolución nutritiva. Unos sesenta elementos químicos diferentes han sido hallados
en especies vegetales. Estos elementos no esenciales como plomo (Pb), arsénico (As),
mercurio (Hg), litio (Li), son absorbidos por las raíces en pequeñas cantidades, siempre que
se encuentren en el medio en forma de sal soluble (Hopkins, 1999).
2.2.4. Efectos tóxicos de los elementos minerales
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
15/115
15
El desarrollo normal de las plantas puede verse severamente alterado cuando la
concentración de elementos, esenciales o no, en estado asimilable en la disolución en
contacto con las raíces, excede de cierto nivel. Algunos, como silicio, no son tóxicos, otros
como arsénico o cromo (Cr) lo son aún a mínimas concentraciones (Marschner, 1999).
Los efectos tóxicos dependen del grado de sensibilidad que presente la planta y puede
variar notablemente de una especie a otra, e incluso entre variedades de una misma especie.
Además, la reducción del crecimiento que supone la toxicidad puede ser debida a un efecto
adverso directo del elemento mineral, o a la interferencia en otros procesos como la
absorción de agua o de nutrientes.
2.2.5. Origen, formas y contenidos de los elementos esenciales
En el suelo existen dos grandes fuentes generales de nutrientes fácilmente asimilables por
la planta. Por una parte, nutrientes adsorbidos a coloides, y por otra los que forman parte de
la disolución del suelo. En ambos casos, los elementos esenciales están presentes como
iones, pero los cationes son adsorbidos por los coloides en su mayor parte, mientras que los
aniones y una pequeña fracción de cationes se hallan en la disolución del suelo. Sólo un
pequeño porcentaje de los elementos nutrientes presentes en el suelo se encuentran en
forma directamente asimilable. El 98% de los bioelementos del suelo se encuentran
formando parte de restos orgánicos, materiales húmicos, compuestos inorgánicos
difícilmente solubles o minerales. Representan, sin embargo, una reserva nutritiva que va
siendo liberada lentamente por mineralización del humus o por meteorización. Sólo el 2%
se encuentra adsorbido a las partículas coloidales, y menos del 0.2% está presente en la
disolución. Las distintas formas químicas bajo las que son absorbidos los diferentes
elementos esenciales junto a los contenidos medios aproximados que podemos encontrar en
material vegetal desecado se señalan en el cuadro 2.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
16/115
16
Cuadro 2. Formas químicas bajo las que son absorbidos los diferentes elementos esenciales
y sus contenidos medios (Adaptado de Taiz (1998), Wild (1992) y Mengel y Kirkby
(1987)).
Elemento esencial Formas químicas asimilables Contenidos medios
CarbonoCO2 45 %
Hidrógeno H2O 6 %
Oxígeno H2O y O2 45 % Nitrógeno NH4
+ y NO3- 1.5 %
Fósforo H2PO4- y HPO4
-2 0.2 %
Potasio K + 1.0 %
Calcio Ca+2 0.5 %
Magnesio Mg+2 0.2 %
Azufre SO4-2 0.1 %
Hierro Fe+2 y Fe+3 100 ppm
Manganeso Mn+2 50 ppm
Boro H3BO3 20 ppm
Cinc Zn+2 20 ppm
Cobre Cu+2 y Cu+ 6 ppm
Cloro Cl- 100 ppm
Molibdeno MoO4-2 0.1 ppm
Capítulo 1. Bibliografía Utilizada
Bohn, Hinrich L. 1993. Química del suelo. Hinrich L. Bohn , Brian L. McNeal, y George
A. O'Connor, y Mario Sánchez Orozco. México [DF] : Limusa, Grupo Noriega Editores,
370 p.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
17/115
17
Taiz L, Zeiger E. Plant Physiology, Second Edition. Sinauer Associates, Inc., Publishers,EE UU, 1998
Hopkins WC. Introduction to Plant Physiology, Second Edition. John Wiley & Sons, Inc.,EE UU, 1999
Mengel K, Kirkby EA. Principles of Plant Nutrition. International Potash Institute, Bern,
1987
Marschner, H. 1999. Mineral Nutrition of Higher Plants. Academic Press, 4th Ed. London.
889 pp.
Navarro, S. y Navarro, G. 2000. Química Agrícola. Ed. Mundi-Prensa. Madrid, España.
488 pp.
Wild, A. (coord.). 1992. Condiciones del suelo y desarrollo de las plantas según Russell.
Ed. Mundi-Prensa. Madrid. 1045 pp.
Capítulo 1. Bibliografía Complementaria
Azcón-Bieto J, Talón M. (eds). Fundamentos de Fisiología Vegetal. McGraw-Hill-
Interamericana, Madrid, 2000
Epstein E. Mineral Nutrition of plants: Principles and Perspectives. Wiley, New York, 1972
AUTOEVALUACIÓN
1) Averigüe y compare las listas de macroelementos esenciales para plantas y
animales. ¿Cuáles se derivan directamente del suelo?
2)
¿Cuáles son los elementos que reciben influencia significativa de la atmósfera y de
los seres vivos?.
3)
¿Cuáles de los elementos esenciales son metales, no metales, cationes y aniones?.
4) Averigüe si para las situaciones agrícolas de nuestro País (Chile), se producen
situaciones de contaminación mineral de suelos.
5) ¿Cómo contribuye la materia orgánica a las propiedades físicas, químicas y
biológicas del suelo?.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
18/115
18
6) Confeccione un listado de los elementos minerales esenciales requeridos por las
plantas, las formas como las plantas los asimilan y las funciones que cumplen en
ellas.
.
ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS
1) Como agricultor, puede Ud. Realizar alguna labor para suplir a las plantas con C, H,
O. ¿Qué es lo que puede realizar específicamente?.
2) Investigue de que forma actúa el N sobre el crecimiento de las plantas.
3)
¿Cuáles de los elementos esenciales forma parte del Protoplasma?.
4) Averigüe qué cultivos responden a la aplicación de Na.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
19/115
19
3. SUELO Y SU RELACIÓN CON LA FERTILIDAD Y NUTRICIÓN MINERAL
DE PLANTAS.
APRENDIZAJES ESPERADOS
1) Valorar al suelo como un cuerpo natural fundamental para la existencia de la vida.
2) Describir los diversos componentes y factores de formación del suelo.
3) Explicar el proceso de neoformación de minerales secundarios.
4) Explicar cómo se arreglan los diversos silicatos para conformar los diferentes tipos de
arcillas.
5) Reconocer como la disposición de las arcillas permite la existencia de cargas eléctricas.
6) Reconocer los principales componentes y funciones de la materia orgánica y losorganismos del suelo.
La composición y las propiedades del suelo controlan la disponibilidad de elementos
minerales para las plantas. Estudiar y comprender su naturaleza y procesos, es de gran
importancia para el manejo de la fertilidad de suelos y la nutrición mineral de plantas.
¿Qué es el suelo?El suelo es un cuerpo natural situado sobre la superficie terrestre. Es una superficie interfaz
sobre la materia inerte, pero no es algo sin vida sino un medio ecológico que la alberga y
posibilita. El suelo podríamos definirlo como “la piel” de la tierra, en donde ocurre la vida
y esta difícilmente es concebible sin la existencia del suelo.
Vive el suelo propiamente, pues lo habitan microorganismos y otros seres vivos, existe en
él actividad metabólica y es en gran medida un ente biológico. Esta acción vitalista es
trascendental, ya que no se limita a la desarrollada en el ámbito de su superficie, sino que es
crucial para el equilibrio global de la biosfera.
La sociedad humana es posible sólo gracias a que la corteza terrestre se cubre con una capa
de suelo donde podemos hacer crecer los vegetales.
Hace miles de años que los hombres se sienten unidos con el suelo:
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
20/115
20
Etimológicamente podemos encontrar evidencia de la importancia del suelo para la especie
humana. Por ejemplo En latín la palabra para Hombre "homo", en germano antiguo
"gomo" y la palabra latina “Humus” (suelo cultivable), tienen la misma raíz lingüística. En
hebreo, lengua que tuvo otra evolución, también encontramos una relación para Adam:
Hombre y Adamah: suelo cultivable. Los suelos pertenecen a la pedósfera (figura 1), en la
cual la litósfera, atmósfera, hidrósfera y biosfera se traslapan (Schroeder, 1984)
Figura 1. Representación de la pedósfera
Biósfera Atmósfera
Desde el punto de vista científico el suelo constituye el objeto de estudio de la Edafología.
Un suelo se desarrolla como resultado de la acción de una serie de factores que se conocen
como factores de formación del suelo. Seguiremos la definición tradicional del gran
edafólogo ruso, Dokuchaev. Él lo define como "ente natural organizado e independiente,
con constituyentes, propiedades y génesis que son el resultado de la actuación de una serie
de factores activos (clima, organismos, relieve y tiempo) sobre un material pasivo (la roca
madre)". Ello puede esquematizarse en la siguiente ecuación.
S = f (cl, o, r, p, t)
Litósfera
Suelo
Hidrósfera
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
21/115
21
Representando "S" al suelo, "f" es una función, "cl" al clima, "o" a los organismos, "r" al
relieve, "p" a la roca madre o material de aporte y "t" al tiempo.
Esta ecuación es muy importante pues representa que para un determinada combinación de
los factores de formación sólo puede existir un tipo de suelo, independiente del lugar
geográfico en que se encuentre.
Cada combinación de los factores de formación se denomina edafogénesis y es el resultado
de la acción de diferentes procesos: Entradas, salidas, transformaciones y traslocaciones
(agua, energía, materiales, etc) que se indican en la figura 2.
Clima
Relieve
Organismos
Roca
Tiempo
Fragmentos
minerales yRestos devegetales yanimales
Física Química
Meteorización
Alteración
Etapa Inicial
Agua ygases
Minerales
Humus
Iones ensolución, geles
Constituyentes
Etapa Final
SUELO
Evolución in situ
Erosión,transporte,deposición
Sedimento
Clima
Relieve
Organismos
Roca
Tiempo
Fragmentos
minerales yRestos de
vegetales y
animales
Física Química
Meteorización
Alteración
Etapa Inicial
Agua y
gases
Minerales
Humus
Iones en
solución, geles
Constituyentes
Etapa Final
SUELO
Evolución in situ
Erosión,transporte,
deposición
Sedimento
Figura 2. Esquema general de la formación del suelo (adaptado de Porta et al.,
(1999) y Schroeder (1994)).
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
22/115
22
3.1. Componentes del suelo
Los suelos son una mezcla variable de Componentes minerales (Fragmentos de roca madre,
minerales primarios y secundarios, sustancias amorfas), Componentes orgánicos (fauna y
flora del suelo, raíces de plantas, residuos de plantas y sustancias húmicas), Agua y Aire.
La Composición aproximada de un suelo en volumen ( %), puede apreciarse en la figura 3.
Figura 3. Composición aproximada de un suelo en volumen ( %)
El volumen de sólidos del suelo está constituido por los componentes: mineral
(tradicionalmente se le asigna un 45%) y orgánico (5%, de acuerdo al tipo de suelo). Las
fases líquida y gaseosa, constituidas por agua y soluciones acuosas y por diferentes gases,
se encuentran rellenando los poros y canales del suelo. Ambas fases compiten por el mismo
espacio dentro del medio edáfico (A capacidad de campo se representan como un 25% del
volumen total cada una).
Los componentes del suelo: mineral (3.1.1.), orgánico (3.1.2.), componentes líquidos(3.1.3) y gases del suelo (3.1.4) se encuentran espacialmente distribuidos para formar el
cuerpo del suelo.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
23/115
23
3.1.1. Componentes minerales
donde se encuentran ancladas las plantas y de donde obtienen los
lementos minerales.
os componentes minerales, el material parental del suelo, pueden clasificarse en:
inerales (3.1.1.1.) y Rocas (3.1.1.2.)
.1.1.1. Minerales
ás importante de los minerales del suelo. Dan origen a los minerales
o nutrientes.
odos los silicatos están constituidos por una unidad estructural común,
n tetraedro de coordinación Si-O. El silicio situado en el centro del tetraedro de
amente (SiO4)4-, por lo que los oxígenos se coordinan a
tros cationes para compensar sus cargas (Schroeder, 1994).
uatro iones O-2 rodeando un átomo central de Si+4, el cual puede estar parcialmente
Excepto en los suelos orgánicos, los componentes minerales predominan en los suelos. Es
el sustrato firme
e
L
M
3
Dentro de ellos encontramos los silicatos (3.1.1.1.1.), el cuarzo (3.1.1.1.2.), los minerales
accesorios (3.1.1.1.3.), los carbonatos (3.1.1.1.4.).
3.1.1.1.1. Silicatos
El grupo m
secundarios liberand
Constituyentes de los silicatos
Tetraedro de Si: T
u
coordinación y rodeado de 4 oxígenos situados en los vértices. Este grupo tetraédrico se
encuentra descompensado eléctric
o
C
sustituido por Al+3.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
24/115
24
Figura 4. Representación de un tetraedro de Silicio
Octaedro de Al, con iones de O2- y OH- ordenados en forma de octaedro alrededor del
tomo central de Al, el cual puede ser reemplazado por Mg o Fe.
igura 5. Representación de un octaedro de Al
á
F uminio.
Tetraedrode silicio
Silicio Oxígeno
Dibujo de un octaedro, conun átomo de Al3+ o Mg2+ enel centro y átomos de O yOH en los vérticesOHO
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
25/115
25
Dependiendo del número de oxígenos que se coordinen a otros silicios se originan los
randes grupos de silicatos (es decir, según el número de vértices compartidos por
ura de los silicatos depende de los
iferentes arreglos estructurales del tetraedro de Si-O.
tes tetraedros y sus características
ipo de Nº de oxígenos Fórmula Nombre del Fórmula Color
g
tetraedros, que pueden ser 0, 1, 2, 3, y 4): La estruct
d
En el cuadro 3 se señalan los tipos de agrupamiento para los diferentes tetraedros y sus
características.
Cuadro 3. Tipos de agrupamiento para los diferen
(adaptado de Porta et al., (1999) y Schroeder (1994)).
T
agrupamiento delos tetraedros
compartidos porcada tetraedro
grupo delsilicato
química
Aislados 0 O4 )x Nesosilicatos (Mg, FeII)2SiO4 de.
j Olivino
(Si -4 Ver
E
Pareja 1 (Si2O7-6)x , FeII)
Si2O6
Oscuro.
Ej. Piroxeno
Anillos 2 (SiO3-2)x Ciclosilicatos
s 2
i8O22OH2 blenda
(Anfíboles)
minares
Sorosilicatos Ej. Ca(Mg
Cadena y 3 (Si4O11-6)x Inosilicatos Ej. Ca2(Mg,
FeII)5 S
Oscuro.
Ej. Horn
Capas la 3 (Si2O5-2)x Filosilicatos . KAl2(Al Si3)O Ligeramente
oscuros.
Moscovita
NaAlSi3O8
CaAl2Si2O8
s:Ortocla
Ej.Micas:
y Biotita
Tridimensional 4 Tectosilicatos KAlSi3O8 Claros.EjFeldespato
sas, plagioclasas
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
26/115
26
Tetraedros aislados (Nesosilicatos): Tetraedros unidos por cationes divalentes. (SiO4-4)x
Pareja (Sorosilicatos): Dos tetraedros unidos por un oxígeno. (Si2O7-6)x
Anillos (Ciclosilicatos): Tetraedros unidos en forma de anillos.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
27/115
27
Cadenas (Inosilicatos): Tetraedros unidos en cadenas simples o dobles
) Cadenas simples. Unidos a través de iones de O compartidos, con cadenas adjuntas
nidas por cationes divalentes. (SiO3-2)x
a
u
b) Tetraedros en cadenas dobles unidos a través de iones de O compartidos, con caden
(Si4O18-12)x
as
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
28/115
28
Filosilicatos: Tetraedros unidos en capas laminares (Micas, Biotitas, Moscovita). Desde el
unto de vista edáfico el grupo de los filosilicatos es la clase más importante, ya que a este
rupo pertenecen la mayoría de los minerales que darán origen a la fracción arcilla por
rocesos de neoformación.
p
g
p
Tectosilicatos: Silicatos tridimensionales
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
29/115
29
Otros minerales importantes
3.1.1.1.2.Cuarzo: SiO2. Otro componente importante de las rocas ígneas y sedimentarias.
Muy estable, resistente a la meteorización. Muy abundante en sedimentos y suelos.
3.1.1.1.3. Minerales accesorios: Apatita (Ca5(PO4)3(OH, F), Pirita: FeS2, Magnetita:
e3O4, Zircón: ZrSiO4. Apatita y Pirita son importantes fuentes de nutrientes (Fósforo y
zufre).
dicionalmente en rocas sedimentarias los siguientes minerales:
.1.1.1.4. Carbonatos: (Calcita: CaCO3, Dolomita: CaMg(CO3)2, minerales de arcillas,
de minerales de similar o distinto tipo. Pueden ser igneas (magmatritas),
dimentarias o metamórficas.
a)
Igneas: Se dividen en: Plutónicas: Cristales grandes o graníticas, se solidificaron
ricas o basálticas.
la meteorización de las rocas ígneas o
metamórficas con siguiente transporte y depositación. Generalmente estratificadas.
rficas: Formadas a altas temperaturas y alta presión. Generalmente
esquistos y foliadas.
mposiciones mineral aproximada de la litósfera.
F
a
A
3
óxidos e hidróxidos de Si, Fe, Al, Mn.
En rocas metamórficas: Clorita, serpentino, etc.
3.1.1.2. Rocas
Mezclas
se
lentamente a partir de la lava. Volcánicas: Solidificación rápida soibre la superficie
de la tierra, cristales finos, porfí
b) Sedimentarias: Formadas a partir de
c) Metamó
En las figuras 6se indican las co
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
30/115
30
0
5
10
15
O Si Al Fe a Na K Mg otros
Nutrientes
20
25
30
%
35
40
4550
C
Figuras 6. Composición mineral aproximada de la litósfera (adaptado de Schroeder
(1994)).
O: 46,7%, Si:27,7%, Al:8,1%, Fe:5,1%,Ca:3,7%, Na:2,8%,K:2,6%,Mg:2,1%, otros:1,2%
Sólo 8 de los 92 elementos conocidos está presente en más de un 1%. De estos, cuatro son
nutrientes de plantas (Fe, Ca, K, Mg). Otros nutrientes se encuentran en muy pequeñas
cantidades (Ejemplo P sólo 0,1%).
3.2. Procesos de transformación
Las roc
organis a través de los procesos de meteorización. Los productos y residuos de la
eteorización tomarán parte en la neoformación de minerales secundarios.n
ica o de su estructura cristalina)
as y minerales de la superficie de la tierra son afectados por la atmósfera y los
mos vivos
mLa velocidad e intensidad con que se llevarán a cabo los procesos de meteorizació
dependerán de variados factores como:
- Estabilidad de los minerales del suelo (Resistencia que opone el mineral a toda
modificación en su composición quím
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
31/115
31
- Factores propios del suelo como su temperatura (Favorece la velocidad de alteración).
e alteración por excelencia en la Naturaleza.
Drenaje, que afectará el potencial redox y regulará el tiempo de contacto del agua con
o reductor, los
principalmente microorganismos y raíces de las
rocas y minerales en fracciones más pequeñas, aumento en la
.2.2. Química
materiales sujetos a acción física por las siguientes
acciones:disolución, hidrólisis, acidólisis, oxidación.
Humedad, al ser el agua el agente d
-
partículas del suelo.
- Acidez/alcalinidad. Los valores extremos de la escala del pH potencian la alteración.
Potencial redox. Dependiendo del ambiente que predomine, oxidante
minerales que contengan formas reducidas u oxidantes podrán o no alterarse.
- Factores bióticos. Los organismos (
plantas) atacan a los minerales para extraer nutrientes.
La Meteorización puede ser de tipo:
3.2.1. Física
Desintegración de las
superficie específica, requisito esencial para el ataque químico. Es el resultado de:
a) Fluctuaciones de temperatura.
b) Congelamiento: (hielo volumen 9% mayor).
c) Acción de las raíces.
3
La descomposición química de los
re
a) Disolución: Principalmente en sales solubles en agua (NaCl, yeso: CaSO4 2H2O) a través
del ataque de dipolos de H2O (agua es dipolo, protones se encuentran fuertemente atraidos).
la solución. Solubilidad de NaCl: 360 g/L, yeso: 2,6 g/L a
ontienen yeso.
Se producen cationes y aniones a
20ºC. La disolución es importante por ej en la desalinización de suelos salinos y en la
formación de rocas que c
b) Hidrólisis: Descomposición por el agua de sales de diferente solubilidad, combinando
una base fuerte con un ácido débil, debido a la disociación del agua en iones H+ y OH-.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
32/115
32
Ej. Hidrólisis de CaCO3 en ausencia de CO2
CaCO3 + 2 HOH Ca (OH) +H2CO3
) Acidólisis
(14 mg/l CaCO3 a 20ºC).
Ca(OH) se disocia fuertemente, H2CO3 débilmente; por lo tanto se produce una reacción
alcalina.
c : Ataque de H+, mucho más intensa que la hidrólisis en agua pura. H+
os protones también pueden provenir de ácidos orgánicos o inorgánicos.
O3)2
(protones), originados principalmente del ácido débil H2CO3. Este resulta de la reacción
del CO2 atmosférico con agua:
CO2+ HOH = H2CO3 H+ HCO3-
L
Ej. Acción de H+ sobre CaCO3
CaCO3 + H2CO3 = Ca H(C
d) Oxidación: Elementos reducidos (Fe+2, S+2,Mn+2) son oxidados por el O2 atmosférico en
presencia de H2O y los microorganismos a Fe+3, S+4, Mn+3, Mn+4. En estas reacciones la
ntrada de O y OH produce la expansión y desintegración de las láminas en los cristales y
oscuro). La intensidad del color es un buen ídice de la
en cadena), combinado con hidrólisis y ataque de H+
CaFeSi2O6 + O2 +4 H2CO3 + 6 HOH 4 CaCO3+ 4FeOOH + 8 H2SiO3
e
ello se traduce en coloraciones rojizas a pardas, debido a que el Fe siempre está presente y
los óxidos e hidróxidos son de color pardo a rojo. El color se intensifica en el caso de la
oxidación del Mn (color pardo
meteorización.
Ej Oxidación de Augita (silicato
4
Oxidación de Pirita
4 FeS2 + 15 O2 + 10OOH 4FeOOH + H2SO4
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
33/115
33
Los organismos del suelo y las raíces de las plantas interactúa con la meteorización química
produciendo CO2 (respiración), H+ (intercambio con cationes), aniones orgánicos (citrato,
malato, tartrato, oxalato), que forman complejos solubles con Al, Fe, Mn, atacando la
structura cristalina, también existe oxidación microbiana de Fe+2, S+2,Mn+2.
.3. Neoformacion de Minerales (Minerales secundarios)
ependiendo de la intensidad y duración de la meteorización la estructura básica de los
r a) preservada, b) parcialmente descompuesta, c) completamente
formas iónicas y coloidales.
n diferentes etapas en esta descomposición se forman nuevos minerales, que llamaremos
stos minerales pueden ser originados a partir de la descomposición de los minerales
ntre los minerales secundarios más importante podemos señalar (Schroeder, 1984;
a descomposición de silicatos de lámina (micas) o por síntesis de
roductos de término de silicatos (especialmente feldespatos).
ifican estructuralmente en:
) Dimórficos (1:1).
pa de tetraedro de Si-O y una capa de Octaedro Al-OH,
átomos de oxígeno libres (O ), los de los vértices
periores. En el centro de estos seis átomos de oxígeno, y a su mismo nivel, aparece un
OH-.
e
3
D
minerales puede se
destruida con solución y dispersión de productos en
E
minerales secundarios.
3.4. Minerales Secundarios.
E
primarios, o tener otro origen.
E
Scheffer y Schachstschabel (2002)).
3.4.1. Arcillas
Se forman a partir de l
p
Los minerales de arcilla se clas a La estructura básica es una ca
unidas por puentes de oxígeno.
Por cada seis tetraedros quedan seis -
su
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
34/115
34
La posición de uno de los octaedros que formarán la capa octaédrica, y la de la capa
taédrica, puede apreciarse en el siguiente esquema (Schroeder, 1984):te
Ejemplo:
Grupo de la Caolinita: Relación silicio/aluminio es igual a uno. Dependiendo de cómo estén
de ordenadas las láminas y del número de moléculas de agua que se intercalen entre ellas se
. Común en suelos
de zonas tropicales húmedas, en los que la elevada precipitación ha provocado un
empobrecimiento en otros elem s.
b) Trimórficos 2:1
En caso de que existan dos capas tetraédrica na
espacial es la siguiente (Schroeder, 1984):
distinguen diversos tipos. La principal es la caolinita. Su estructura es eléctricamente
neutra, por en suelos en los que predomina este mineral son poco fértiles
ento
s y, entre ellas, u octaédrica la disposición
Capa tetraédrica
Capa octaédrica
Dibujo de un octaedro, conun átomo de Al3+ o Mg2+ enel centro y átomos de O y
OH Oxígeno Al3+ o Mg2+
OH en los vértices
Capa tetraédrica
Capa octaédrica
Capa tetraédrica
Silicio Oxígeno
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
35/115
35
Ejemplos:
rupo de la IllitaG : Se originan a partir de las micas (como la biotita y la moscovita). En
ellas uno de cada cuatro átomos de silicio (Si4+) en la capa teraédrica ha sido sustituido por
un aluminio (Al3+), por lo que existe un exceso de carga negativa, que es compensada por
un átomo de potasio (K +) en posición interlaminar. Estos min el potasio
que se añade como fertilizante, por lo que lo inmovilizan y hacen que disminuya la
efectividad de la aplicación de este elemento. También pueden fijar por mecanismos
similares el amonio (NH4+), debido a que su tamaño es similar al del potasio.
Grupo de las Esmectitas
erales tienden a fijar
: Son de tipo 2:1, pero a diferencia de las del grupo de la illita,xisten menos cargas negativas en la superficie debido a que se producen menos
stituciones isomórficas en la estructura. Una característica importante de las esmectitas es
capacidad para expandirse y contraerse con los cambios de humedad: las moléculas de
gua pueden hidratar los cationes que ocupan los espacios interlaminares y hacer que
distancia entre las láminas (expansión). Cuando el mineral se seca las láminas
e
su
su
a
aumente la
vuelven a acercarse (contracción). Esto provoca que en el suelo se formen grietas en los
periodos secos, cuando las esmectitas se contraen, que se cierran en las fases húmedas. La
fertilidad mineral que aportan al suelo es más elevada que en illitas y caolinitas. La
montmorillonita es el mineral más importante de este grupo.
Grupo de las Vermiculitas: Hay sustituciones de Si+4 por Al+3 en la capa tetraédrica, que
originan una carga negativa que a su vez es parcialmente neutralizada por la carga positiva
esgenerada debido a la sustitución de Fe+3 por Mg+2 en la capa octaédrica. La entrada de ion
Mg+2 hidratados en el espacio interlaminar compensa el resto de la carga. Pueden
expandirse, aunque menos que las montmorillonitas. Suelos con altos contenidos en
vermiculitas tienen elevada fertilidad mineral.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
36/115
36
c) Minerales de arcilla interestratificados. Filosilicatos 2:1:1.
Se originan cuando parte de las láminas corresponden a un mineral y parte a otro. Debido a
los procesos de alteración, en los suelos es normal encontrar este tipo de minerales, que
tienen propiedades intermedias entre aquellos que los forman (Schroeder, 1984).
jemploE
Grupo de las Cloritas: Son de tipo 2:1 pero tienen regularmente, entre estos paquetes T-O-
T, una capa octaédrica con aluminio y magnesio (T-O-T O T-O-T). Debido a esta capa
“intercalada” entre los paquetes, la carga está neutralizada y la capacidad para fijar cationes
es prácticamente nula.
3.1.2. Componentes orgánicos del suelo
Componente fundamental del suelo, fuente de N y otros nutrientes como P y S. Importante
n la estructura del suelo, relaciones hídricas, temperatura, aireación, intercambio de
rganismos vivos del suelo (Edaphon)
-10µm). Se encuentran como células aisladas,
adenas, colonias especialmente en la rizósfera.
ía y carbón). Raramente autótrofas (fuente de energía el CO2 y energía a
4, NO2, Fe+2, Mn+2). Pueden ser aeróbicos como
ia orgánica muerta).
e
nutrientes, etc.
Constituida por (Schroeder, 1984):
- Organismos vivos del suelo, flora y fauna (Edaphon).
- La materia orgánica del suelo.
3.2.2.1. OComprende la flora y fauna del suelo, constituye aprox. el 1-10% del peso seco total de la
materia orgánica.
Flora del suelo
a) Bacterias: Organismos unicelulares (1
c
Pueden ser de formas esféricas (cocos), bacilos, espirilos, etc. Pueden formar o no cuerposde resistencia (esporas). Generalmente heterótrofas (necesitan la materia orgánica como
fuente de energ
partir de la oxidación de S, NH
anaeróbicos. Generalmente saprófitos (viven en la mater
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
37/115
37
La mayoría de las bacterias pueden usar fuentes fácilmente descomponibles de C (azucar,
algunas están especializadas en sustratos particulares (celulosa, pectinas,
descomponedores de proteinas)
Bacterias nitrificantes: Nitrosomonas, nitrobacter. Oxidan el NH4 (de la descomposición
almidón, pectinas, hemicelulosas, celulolosa) y fuentes de N (proteinas, péptidos,
aminoácidos) pero
de proteínas) hacia nitritos y nitratos.
NH4 2 3+ → NO -→ NO -
Bacterias fijadoras de nitrógeno: Pueden ser de vida libre (A zotobacter, Amilobácter ) o
simbióticas con leguminosas ( Rhizobium). Estas reducen el N atmosférico a N en
compuestos orgánicos. NO3
-+ → NO2-→ NO3
-
Bacterias destrinificantes: Desnitrificación bajo condiciones reductoras
NO3-+ → NO2
-→ N2
Bacterias que oxidan el S2, Fe2, Mn2
ulares de similar tamaño que las bacterias, forman
mentalizado. Principalmente aeróbicos, heterótrofos y saprófitos.
ueden usar fuentes de C de difícil descomposición como la lignina. En el suelo
adores de micelio, de tamaño micro y macroscópico.
b
b) Actinomicetes:Organismos unicel
micelio no comparta
P
principalmente streptomicetes que causan el “olor a suelo”.
c) Hongos: Multicelulares, form
Siempre aeró ios.
Obtienen su energía de hemicelulosas, celulolosa, lignina, pectinas.
Autótrofas, dependen de la fotosíntesis, su actividad está restringida a la
Muchos hongos son simbióticos con raíces de plantas superiores (Mycorrizas).
d) Algas:
superficie del suelo.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
38/115
38
e) Líquenes: Asociación hongo-alga.
onstituida por:
en el agua en los poros del suelo. Viven principalmente en bacterias y
s húmedos,
o mojados.
a materia orgánica del suelo
ansformación de materiales de origen animal y/o
egetal. Por definición convencional, la materia orgánica del suelo no incluye el material
rueso (raíces de más de 2 cm). La complejidad y variabilidad de la materia orgánica del
suelo ha provocado que, en ocasiones, la distinción entre un tipo y otro de compuestos sea
ificaciones de acuerdo a Porta et. al. (1994).
con el nombre genérico de humus). Se distingue
icas:
.- materiales orgánicos de elevado peso molecular como polisacáridos y proteínas.
Fauna del sueloC
Microfauna (1 cm). Centípedos (ciempiés), hormigas, coleópteros, lombrices
L
Proviene de la descomposición y tr
v
g
difícil y confusa.
Se indica las clas
1.- Materia orgánica no humificada. Comprende biomasa vegetal y animal reciente (materia
orgánica fresca) y biomasa microbiana.
2.- Materia orgánica humificada (conocida
entre:
Sustancia no húm
a.- materiales orgánicos sencillos como azúcares y aminoácidos.
b
3.- Sustancias húmicas. Lo que se llama humus en sentido estricto.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
39/115
39
En la figura 7 se muestra el esquema general de los procesos de humificación -
mineralización en el suelo
Figura 7. Esquema general de los procesos de humificación - mineralización en el suelo(adaptado de Sparks (1995)).
Origen de la materia orgánica del suelo
La materia orgánica de los suelos proviene de restos animales y vegetales, cuyas moléculas
han sufrido primero una descomposición microbiana, es decir, un cambio en su estructura
que libera compuestos más simples, generalmente solubles (Madigan et al. 2004). Parte de
estos compuestos sufren el proceso de mineralización, es decir, se transforman en
MATERIAORGÁNICA FRESCA
Mineralizaciónsecundaria
HUMUSCO2, SO42-, PO4
3-, NO3-
Biomasamicrobiana
Humificación por
neoformación
Reorganizaciónmicrobiana
de H, O, C y N
Descomposición
Compuestos orgánicossencillos
Asimilación de CO por las plantas y Caída de restos2formación de hidratos de carbono
la fotosíntesis.ación y formación
(CH2O)n a través deProcesos de polimeriz
de tejidos y órganos vegetales.
vegetales al suelo
rimariaMineralización
p
Humificación por
Reorganizació
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
40/115
40
compu eosos O3- y CO2). Una parte de los
compue sició zado, al menos directamente, y
pasa moléculas nuevas, cada vez m
naturaleza coloidal y color oscuro, cuyo conjunto constituye lo que se conoce como el
humus (Scheffer y Schachtschabel, 2002) rmación del humus se le
denomina humificación. Parte de las sustancias inorgánicas que resultan directamente de la
descomposición, pueden también pasar a ser utilizados en el proceso de humificación, al ser
utilizados por microorganismos y pa anto, de la biomasa microbiana
(Sparks, 1995).
El papel de la materia los suelos agrícolas no erosas ocasiones,
suficientemente valorado, debido a la existencia de los fertilización que
suministr utrientes ra su d Sin embargo, lamateria orgánica no sólo es importante como fuente de nutrientes, sino que interviene en el
mantenimiento de propiedades físicas muy importantes, como son la estabilidad estructural
y la capacidad del suelo p
a y comp de las sustancias húmicas
estos inorgánicos solubles o gas
stos originados en la descompo
a ser utilizado para la formación de
(como SO42-, N
n no es minerali
ás complejas, de
. Al proceso de fo
sar a formar parte, por t
orgánica en es, en num
sistemas de
an a los cultivos los n necesarios pa esarrollo.
ara retener agua utilizable por las plantas.
Origen, formación, naturalez ortamiento
os procesos de transformació suelo están condicionados por
ctores como la humedad, el pH, la población microbiana y la composición de los propios
stos orgánicos (Scheffer y Schachtschabel, 2002). No todos los tipos de materia orgánica
sten ciertos tipos de compuestos orgánicos que
o
posición
e
de
asa.
n C/N
L n de la materia orgánica en el
fa
re
tienen el mismo efecto sobre el suelo. Exi
activan la población microbiana, incidiendo positivamente sobre la descomposición,
mientras que otros producen el efecto contrario. Un índice útil para estimar si en el suel
predominan los procesos de mineralización, o bien los de humificación, es la relación
carbono/nitrógeno (C/N). El predominio de uno u otro proceso durante la descom
de los restos orgánicos depende, en gran medida, de la relación C/N de los materiales qu
están siendo descompuestos.
La relación C/N en los microorganismo indica de forma aproximada la cantidad
nitrógeno que deben asimilar por cada gramo de carbono que convierten en biom
Cuando un compuesto orgánico que es introducido en el suelo presenta una relació
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
41/115
41
elevada (por ejemplo 40), predomina el proceso de inmovilización debido a que dicho
compuesto no tiene suficiente nitrógeno para que los microorganismos conviertan todo el
carbono biomasa. Para compensar este déficit los microorganismos tienden a asimilar el
nitrógeno inorgá
nico existente en el suelo, de manera que impiden que este pueda ser
o los aportes de abonos
escasos, la intensa mineralización puede llegar a deteriorar
rgánica.
s ácidas.
asimilado por las plantas. Cuando la relación C/N es más baja (cercana a 20) se produce la
mineralización, pues existe cantidad suficiente de N en la sustancia para que los
microorganismos conviertan el carbono en biomasa microbiana, liberándose el N sobrante
que se acumula en el suelo. En los suelos agrícolas la mineralización es activada por la
remoción, la incorporación y el aporte de compuestos minerales nitrogenados que activan la
población microbiana al disminuir la relación C/N del suelo. Cuand
orgánicos son
considerablemente ciertas propiedades del suelo debido a la pérdida de materia o
Se pueden distinguir, por tanto:
Factores que favorecen la descomposición: Que serán los compuestos ricos en nitrógeno
en relación al contenido en carbono (relación C/N baja), por ejemplo la hojarasca de fresno,
olmo, tilo, gramíneas, leguminosas y estiércol bien descompuesto;
Factores desfavorables: Compuestos con contenido en nitrógeno y relación C/N alta,
como son los que contienen lignina, lípidos y compuestos difíciles de descomponer.
Incluyen este grupo la hojarasca de especies resinosas, los brezos, la paja, el serrín de
madera y ciertos tipos de turba
El carbono orgánico no mineralizado en este procesos pasa a una oxidación mucho más
lenta y, tras diversas transformaciones, o pasa a formar parte de la biomasa microbiana o
queda más o menos estabilizado en las sustancias húmicas. Este proceso de humificación
implica cambios importantes en la materia orgánica que hacen aumentar su resistencia a la
biodegradación. Las moléculas recién formadas sufren procesos de maduración a lo largo
de diferentes periodos de tiempo, que darán lugar, finalmente, a tres tipos de sustancias: los
ácidos húmicos, los ácidos fúlvicos y las huminas. La proporción de cada uno de estos
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
42/115
42
compuestos en el humus dependerá del tipo de restos vegetales y de otros factores como el
pH, la temperatura, humedad, manejo del suelo, etc.
La distinción entre ácidos húmicos, fúlvicos y huminas se establece en base a su
comportamiento frente a diversos reactivos (Cuadro 4).
Cuadro 4. Características más importantes y comparación entre ácidos fúlvicos, húmicos y
uminas (Adaptado de Porta et al. (1999).
actante utilizado
Reactivos alcalinos (como Reactivos ácidos Composición química
h
Extr
NaOH o pirofosfato sódico) (por ejemplo HCl)
Ácidoshúmicos
Extraíbles Precipitables despuésde su extracción.
Moléculas complejas con
Color negro a pardo.
menos H y O y más C
que los ac. fúlvicos
Ácidos
fúlvicos
Extraíbles No precipitables
después de su
extracción
Variable
Huminas No extraíbles ---- Sustancias orgánicas
muy evolucionadas
Las diferencias en la composición de estas tres fracciones no son claras, pues para la misma
muestra la cantidad extraída de cada una de ellas varía según el reactivo que se utiliza para
extraerla. Debido a estas circunstancias la única forma de estar seguros de que se han
separado es seguir las pautas indicadas en sus definiciones concretas y referirse a ellas y al
reactivo utilizado en la extracción. Por ejemplo, la humina de un suelo poco evolucionado
no tendrá la misma composición que la humina de un suelo muy evolucionado.
A continuación vemos algunas características de cada uno de los tres tipos de
sustancias húmicas.
- Ácidos húmicos. Sus moléculas tienen un elevado grado de polimerización;
ólico (anillo aromático de fórmula
intervienen en las propiedades de intercambio de iones entre las fases sólida y soluble del
suelo debido a que tienen grupos carboxilo (COO-) y fen
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
43/115
43
empírica C6H5O-); están débilmente disociados por lo que influyen de forma importante en
del suelo); forman complejos arcillo-húmicos
m y estables. Las caracterís dos tipos de áci s húmicos se sintetizan
en el Cuadro 5
Cuadro 5. Características generales de los dos tipos de ácidos húm
Polimerización Lábiles cula
con Ca+2 iva
micos
pardos
Más débil Más
lábiles
Lenta Fuertemente
negativa
el poder de amortiguación del suelo (capacidad para neutralizar cambios en las condiciones
de acidez-basicidad y mantener así el pH
u ticas generales de los do
.
icos.
ción CargaRelación con Flo
las arcillas
Más débil
efect
Ac. Hú
Ac. Húmicos
grises
M Más
estables
Más fuerte Rápás fuerte ida Débil
- Ácidos fúlvicos. Son menos estables que los ácidos húmicos y forman complejos
con los cationes Fe+3 y Al+3.
- Huminas. Son sustancias complejas, que se consideran evolucionadas a partir de
los ac. húmicos, cuya unión tan intensa con la arcilla ha provocado que no se disuelvan en
reactivos alcalinos. Se mineraliza muy lentamente por lo que constituye una fuente reservas
de nutrientes minerales para las plantas. Existen diferentes tipos como son la humina
icro
umina heredada, neoformada y estabilizada.
La elev
m biana (que tiene su origen en los cuerpos de microorganismos y los compuestos
derivados de ellos), h
ada capacidad de las sustancias húmicas para establecer reacciones de superficie con
otros compuestos les confiere un importante papel para fijar sustancias a la fase sólida del
suelo. Esto motiva que las sustancias húmicas tengan una elevada capacidad de intercambiocatiónico y que sean capaces de fijar moléculas extrañas al medio edáfico (como pueden ser
los contaminantes). Además, su capacidad para unirse a las arcillas les confiere una
importancia fundamental en el mantenimiento de la estructura del suelo, como veremos en
temas posteriores.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
44/115
44
3.1 3. Componen su
Las fases líquida y gaseosa, constituidas por agua y soluciones acuosas y por diferentes
gases, se encuentran rellenando los poros y canales del suelo. Ambas fases co r el
mi entr edáfi ig. 3 la din e una e uchas
veces, condicionada por la de la otra (por ejemplo en suelos saturados se desplaza al aire
po puede haber falta de oxígeno en el suelo).
ótico y mátrico, las curvas características de retención deagua y el m
e estas absorben son las que van disueltas en ella. La solución es
mbién importante en los procesos de formación del suelo puesto que es la responsable del
miento de sustancias a través del perfil y de su redistribución (Bohn, 1993).
posición de la solución es variada y depende de factores como el tipo de material
s más abundantes en suelos de pH neutro o
. tes líquidos del elo
mpiten po
smo espacio d o del medio co (F .), por ello ámica d stá, m
que llena los poros y en poco tiem
En este texto no se ahonda en las relaciones básicas suelo-agua como: los estados del agua
en el suelo, los potenciales osmovimiento del agua en el suelo. Estas materias deben ser consultadas en textos
específicos de edafología o de riego.
Por la relevancia que tiene para la fertilidad de suelos y la nutrición mineral de plantas, sí se
abordarán los componentes líquidos del suelo pertenecientes a la solución suelo.
Solución del suelo
El agua que circula por el sistema de poros del suelo no se encuentra en estado puro. En
realidad se trata de una solución acuosa en la que aparecen diversas sustancias, disueltas o
en suspensión, y que en conjunto constituyen la solución (o disolución) del suelo. Las
sustancias verdaderamente disueltas son sales de diversos tipo en estado iónico y las que
van en suspensión son de naturaleza coloidal (por ejemplo, los coloides de la arcilla). El
conjunto de la solución del suelo juega un papel fundamental en la nutrición de las plantas,
ya que las sustancias qu
ta
movi
La com
litológico o el clima de la zona. Los catione
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
45/115
45
ligeramente ácidos o alcalinos (suelos de la zona central de Chile) son: Ca2+, Mg2+, K + y
Na+ .Si el pH es menor de 7 predominan H+ y Al3+. Otros cationes son Fe2+, NH4+, Cu2+,
Mn4+, etc.
Entre los aniones predominan Cl-, SO42-, NO3
-, H2PO4-, OH-, HCO3
-, etc.
El que predomine un tipo u otro de iones en la solución depende, además de la propia
bilizarse y
umentar su contenido en la solución. En los periodos de crecimiento vegetal las plantassolución sales minerales en mayor cantidad que en el resto del año.
Acción antrópica. La adición de fertilizantes por parte del hombre condiciona en gran
es (suelos
linos) predominen en zonas en las que las precipitaciones son escasas.
composición del material original (roca o sedimento), de otros factores como:
- La mayor o menor solubilidad de la roca. Por ejemplo, los yesos son más solubles que las
calizas y por lo tanto el suelo quedará impregnado de yeso en menos tiempo que de
carbonatos.
- Los ciclos estacionales. El aumento de la actividad biológica en los meses cálidos y
húmedos, por ejemplo en primavera, lleva a que ciertos compuestos puedan solu
a pueden sustraer de la
-
medida el contenido de la solución, sobre todo cuando este aporte es continuado y no existe
lluvia suficiente para eliminar del perfil las sustancias que se añaden. Otra forma por la que
el hombre puede afectar al contenido de la solución es al adicionar enmiendas orgánicas,
que luego, al mineralizarse, aportarán iones a la solución.
- El clima de la zona. Si el clima es muy lluvioso la meteorización de las rocas será más
rápida y la solución estará empobrecida en las sales más solubles debido a su pérdida por
drenaje. En climas áridos la escasez de lluvias condiciona una lenta alteración de las rocas y
un incompleto lavado de las sales más solubles, que permanecen en el perfil. Este es el
motivo, por ejemplo, de que los suelos con elevada concentración de sales solubl
sa
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
46/115
46
3.1.4. Gases del suelo
Conformados esencialmente por: O2, CO2 y N2. Cuando se agota el O2 y se desencadenan
procesos de respiración anaerobia pueden aparecer cantidades significativas de SH2, CH4 y
H2 (En la respiración anaeróbica la oxidación de los compuestos orgánicos la realizan
ósfera (78-79%).
uelo y medir el
esprendimiento de CO2 a temperaturas y humedad controladas.
UTOEVALUACIÓN
1)
Señale cuáles son los principales grupos de bacterias en el suelo y cuáles son sus
funciones.
2)
¿Bajo qué condiciones actúan las bacterias denitrificantes en el suelo?
cumplen en el suelo y las plantas?.
4) Señale y explique los factores que favorecen la formación de humus en el suelo.
microorganismos anaerobios que utilizan el oxígeno de sustancias como el CO2, Fe2O3,
etc)..
La concentración de oxígeno en el suelo se encuentra, en condiciones normales, sobre el
18-20% (puede disminuir después de una lluvia o riego hasta el 5%).
La concentración de CO2 es mayor que en el aire, sobre todo cerca de las raíces, donde
puede llegar hasta el 5-10% (en el aire es del 0.03% aproximadamente). Existe un gradiente
de disminución de la concentración de oxígeno y aumento de CO2 al aumentar la profundidad.
La concentración del N2 en el suelo es similar a la de la atm
Las tasas de respiración del suelo se utilizan para medir su actividad biológica. Se obtiene
así información sobre los procesos de oxidación de la materia orgánica, que pueden ser
relacionados con propiedades físicas y físico-químicas del suelo para estimar su estado de
degradación. Una manera de estimar la tasa respiratoria del suelo es incubar en el
laboratorio, en contenedores cerrados, una cantidad conocida de s
d
A
3) ¿Qué son las micorrizas y qué función
5) Señale y explique las principales características de las sustancias que conforman el
humus.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
47/115
47
6) ¿Qué es y qué utilidad tiene conocer la relación C/N de un sustrato?.
ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS
1) Averigüe cuáles son los procedimientos de laboratorio para extraer las diversas
fracciones del humus.
n suelo?.
3) Averigüe qué son: Mull, Mor, Moder.
abel. 2002. Lehrbuch der Bodenkunde. Berlin. 591 p.
Spa
Por ra y el medio
amb
Ma
Hall. Madrid. 1011 p.
2)
¿Qué formas existen para incrementar el nivel de materia orgánica de u
4)
Qué es el Compost y qué procedimientos existen para su elaboración.
Capítulo 2. Bibliografía Utilizada
Schroeder, D. 1984. Soils. Facts and concepts. Ins. Potash. 14 0p.
Scheffer und Schachstsch
rks, D. 1995. Environmental soil chemistry. Academic Press. San Diego. 267 p.
ta, J., López Acevedo, M. y Roquero, C. 1994. Edafología para la agricultu
iente. Ediciones Mundi-Prensa. Madrid. 849 p.
digan, M; Martinko, J y Parker, J. 2004. Biología de los microorganismos. Prentince
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
48/115
48
4. PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO QUE INCIDEN SOBRE SU
ERTILIDAD
APREN OS
F
DIZAJES ESPERAD
1) I es físicas de los suelos.dentificar y describir las distintas propiedad
2) A nar nutrientessociar las propiedades físicas con la capacidad de un suelo de proporcio
para las plantas.
3) Apreciar como la estructura de un suelo afecta su fertilidad.
4) Reconocer y apreciar cómo la estabilidad de los agregados se relaciona con la fertilidad
de un suelo.5) Describir los conceptos de porosidad y densidad del suelo.
4.1. Propiedades físicas
4.1.1. Textura:
El término textura se usa para representar la composición granulométrica del suelo. El suelo
inada composición cuantitativa de arena, limo y arcilla. En los términos de
onocer esta granulometría es esencial para cualquier estudio del suelo (ya sea desde un
unto de vista genético como aplicado). Para clasificar a los constituyentes del suelo según
tamaño de partícula se han establecido muchas clasificaciones granulométricas.
ente todas aceptan los términos de grava, arena, limo y arcilla, pero difieren en los
estas escalas
la Internacional (llamada así por haber sido aceptada por la Sociedad
ternacional de la Ciencia del Suelo) y la americana del USDA (Departamento de
está constituido por partículas de muy diferente tamaño. Cada termino textural corresponde
con una determ
textura se prescinde de los contenidos en gravas; se refieren a la fracción del suelo que se
estudia en el laboratorio de análisis de suelos y que se conoce como tierra fina.
C
p
su
Básicam
valores de los límites establecidos para definir cada clase. De todas
granulométricas,
In
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
49/115
49
Agricultura de los Estados Unidos) son las más ampliamente utilizadas. Ambas
lasificaciones se reproducen en la figura 8.c
Figura 8. Escalas granulométricas (Internacional y USDA)
sición cuantitativa de: arena, limo y arcilla dará origen a un
ino textural. Por ejemplo, un suelo que contiene un 25% de arena, 25% de
limo y 50% de arcilla se dice que tiene una textura arcillosa. Los términos texturales se
Una determinada compo
determinado term
definen de una manera gráfica en un diagrama triangular que representa los valores de las
tres fracciones (Figura 9)
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
50/115
50
Figura 9. Términos texturales, definidos de una manera gráfica en un diagrama triangular
Importancia de la granulometría en relación a las propiedades del suelo
La gran mayoría de las propiedades físicas, químicas y fisicoquímicas están influenciadas
por la granulometría. Entre ellas: estructura, color consistencia, porosidad aireación,
permeabilidad, hidromorfía, retención de agua, lavado, capacidad de cambio, reserva de
nutrientes, etc (Wild, 1992).
Suelos arenosos: son inertes desde el punto de vista químico, carecen de propiedades
coloidales y de reservas de nutrientes. En cuanto a las propiedades físicas presentan mala
estructuración, buena aireación, muy alta permeabilidad y nula retención de agua.
Suelos arcillosos: son muy activos desde el punto de vista químico, adsorben iones y
moléculas, floculan (la fracción arcilla permanece inmóvil) y dispersan (migran), muy ricos
en nutrientes, retienen mucha agua, bien estructurados, pero son impermeables y
asfixiantes.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
51/115
51
Suelos limosos: tienen nula estructuración, sin propiedades coloidales, son impermeables y
con mala aireación.
Los suelos francos son los equilibrados con propiedades compensadas.
nas condiciones para el desarrollo de las plantas debe contar,
además de con nutrientes suficientes, con una buena estructura. Esto permitirá una
Las partículas del suelo no se encuentran aisladas, ellas forman agregados estructurales que
confieren al suelo una determinada estructura.
y se manifiesta la estructura, pero si está húmedo, el suelo se vuelve
masivo, sin grietas y la estructura no se manifiesta.
En los pedones hay un material inerte, arenas, que se unen por la materia orgánica y las
entes cementantes. Si las arcillas están dispersas, el suelo carece de
año y
un grado de manifestación de los agregados.
4.1.2. Estructura
Para que un suelo tenga bue
adecuada circulación del agua y del aire lo que revertirá en un mejor desarrollo de los
procesos edáficos y en un mejor crecimiento de la vegetación natural o los cultivos.
se llaman pedón. Estos agregados (o terrones) por repetición dan el suelo. Se puede hacer
una analogía con la celdilla unidad de los cristales que por repetición origina el mineral.
Los agregados están formados por partículas individuales (minerales, materia orgánica y
huecos) y le
Se habla de estructura como una propiedad y es más bien un estado, ya que cuando el suelo
está seco, se agrieta
arcillas y otros ag
estructura, si están floculadas, forman estructura
Morfología
Desde el aspecto morfológico la estructura del suelo se define por una forma, un tam
a) Forma. Es la tendencia a manifestarse con un determinado hábito. Se definen los
siguientes tipos.
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
52/115
52
Migajosa. Agregados porosos de forma redondeada (no se ajustan a los agregados vecinos).
Granular. Agregados sin apenas poros en su interior, de forma redondeada (no se ajustan a
Angular
los agregados vecinos). Es similar a la migajosa pero con los agregados compactos. Típica
de los horizontes A.
(o en bloques angulares). Agregados de forma poliédrica, con superficies planas,
Subangular
de aristas vivas y con vértices. Las caras del agregado se ajustan muy bien a las de los
agregados vecinos. Típicamente en los horizontes arcillosos, como son los hor. B.
(o en bloques subangulares). Agregados de forma poliédrica, con superficies no
e aristas romas y sin formación de vértices. Las caras del agregado se ajustan
moderadamente a las de los agregados vecinos. Típicamente en los horizontes arcillosos,
Prismática.
muy planas, d
como son los hor. B.
Cuando los bloques se desarrollan en una dirección (vertical) más que en las
dos horizontales. Presente en los horizontes más arcillosos, a veces hor. B y en ocasiones
hor. C.
Columnar. Prismas con su cara superior redondeada. Estructura muy rara.
Laminar. Cuando los agregados se desarrollan en dos direcciones (horizontales) más que en
la tercera (vertical). Típica de los horizontes arenosos, como los hor. E.
Sin estructura. Cuando no hay desarrollo de agregados. Horizontes de partículas sueltas
(pulverulentos) o masivos (endurecidos).
b) Tamaño
Por el tamaño de los agregados las estructuras se clasifican en: gruesa, media, fina y muy
fina.
c) Grado de desarrollo
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
53/115
53
Según la intensidad con que se manifieste el desarrollo de la estructura: fuerte, media,
débil, nula.
Los agentes responsables de la estructura son las características hídricas junto a la textura y
e Fe, actividad biológica, etc.
les
a estabilidad de los agregados son:
el contenido y tipo de minerales de la fracción arcilla, el contenido y tipo demateria orgánica, la concentración y tipo de cationes que existen en la solución del suelo y
- Cuanto mayor contenido en arcilla hay en el suelo más estable tiende a ser la estructura
e el 50% de arcilla).
ga mayor estabilidad que el Mg+2 y este más que el Fe+3 y este más que el Al+3.+
ayor estabilidad al complejo arcillo-húmico que otros:
n cuanto a los compuestos orgánicos, cuanto más
polimerizados estén, más estable será el complejo.
dos húmedos
pueden darse fenómenos de expansión de las arcillas lo que hará la estructura más
suelo del impacto de las gotas de lluvia y, por tanto,
previene la ruptura por este mecanismo.
materia orgánica. También influyen: pH, CO3=, oxidos e hidróxidos d
Estabilidad de la estructura
Se representa como la resistencia a toda modificación de los agregados. Las principa
propiedades del suelo que intervienen en l
La textura,
la presencia de óxidos y carbonatos:
(hasta aproximadament
- La presencia de ciertos cationes da más estabilidad a la estructura que otros. Por ejemplo,
el Ca+2 entre
Las altas cantidades de Na , como ya se ha indicado, favorecen la dispersión de la
estructura.
- Algunos minerales entregan m
esmectitas>illita>caolinita. E
- Los cambios de humedad del suelo afectan a la estabilidad. En los perio
inestable.
- La cubierta vegetal, que protege al
8/18/2019 TAD Texto Fertilidad de Suelos EvB
54/115
54
Relación entre la estructura y la fertilidad de los suelos
Los suelos con baja proporción de agregados estables son más fácilmente erosionables. las
cos del horizonte superficial, lo que tiene como consecuencia la formación de
una costra superficial de varios milímetros de espesor cuando el suelo se seca (Schroeder,
en mejores condiciones la estructura del
suelo es el laboreo de conservación. Este se describe como " cualquier sistema de laboreo
o bien por percolación y evaporación" (Sánchez-Girón 1996).
nservación. Dentro de este se incluyen además el
s, siembra en caballones y no
laboreo o siembra directa.
ad y densidad del suelo
gotas de lluvia al caer directamente sobre los agregados los rompen con facilidad de manera
que pueden ser arrastradas más fácilmente por la escorrentía superficial. Otra consecuenciaimportante es que, al romperse los agregados, se liberan las partículas finas que rellenan los
poros y hue
1984).
Una alternativa al lab
Top Related